Un equipo codirigido por el Southwest Research Institute encontró evidencia de actividad hidrotermal o metamórfica dentro de los planetas enanos helados Eris y Makemake, ubicados en el Cinturón de Kuiper. El metano detectado en sus superficies tiene signos reveladores de geoquímica cálida o incluso caliente en sus núcleos rocosos, que es marcadamente diferente a la firma del metano de un cometa.
"Vemos algunos signos interesantes de épocas cálidas en lugares fríos", afirmó el Dr. Christopher Glein del SwRI, experto en geoquímica planetaria y autor principal de un artículo sobre este descubrimiento.
"Entré en este proyecto pensando que los grandes objetos del Cinturón de Kuiper (KBO) deberían tener superficies antiguas pobladas por materiales heredados de la nebulosa solar primordial, ya que sus superficies frías pueden preservar volátiles como el metano. En cambio, el Telescopio Espacial James Webb (JWST) dio Nos sorprendió. Encontramos evidencia que apunta a procesos térmicos que producen metano desde dentro de Eris y Makemake."
El Cinturón de Kuiper es una vasta región con forma de rosquilla de cuerpos helados más allá de la órbita de Neptuno en el borde del sistema solar. Eris y Makemake son comparables en tamaño a Plutón y su luna Caronte. Estos cuerpos probablemente se formaron temprano en la historia de nuestro sistema solar, hace unos 4.500 millones de años. Lejos del calor de nuestro sol, se creía que los KBO eran objetos fríos y muertos.
Un trabajo recientemente publicado de estudios del JWST realizó las primeras observaciones de moléculas isotópicas en las superficies de Eris y Makemake. Los llamados isotopólogos son moléculas que contienen átomos que tienen diferente número de neutrones. Proporcionan datos que son útiles para comprender la evolución planetaria.
El equipo JWST midió la composición de las superficies de los planetas enanos, particularmente la proporción de deuterio (hidrógeno pesado, D) a hidrógeno (H) en el metano. Se cree que el deuterio se formó en el Big Bang y el hidrógeno es el núcleo más abundante del universo. La relación D/H en un cuerpo planetario proporciona información sobre el origen, la historia geológica y las vías de formación de compuestos que contienen hidrógeno.
"La moderada relación D/H que observamos con JWST contradice la presencia de metano primordial en una superficie antigua. El metano primordial tendría una relación D/H mucho mayor", dijo Glein.
"En cambio, la relación D/H apunta a orígenes geoquímicos del metano producido en el interior profundo. La relación D/H es como una ventana. Podemos usarla en cierto sentido para mirar hacia el subsuelo. Nuestros datos sugieren temperaturas elevadas en el núcleos rocosos de estos mundos para que el metano pueda cocinarse. Nitrógeno molecular (N2). ) también podría producirse, y lo vemos en Eris. Los núcleos calientes también podrían indicar fuentes potenciales de agua líquida debajo de sus superficies heladas."
Durante las últimas dos décadas, los científicos han aprendido que los mundos helados pueden evolucionar internamente mucho más de lo que se creía. Se han encontrado pruebas de océanos subterráneos en varias lunas heladas, como Encelado, la luna de Saturno, y Europa, la luna de Júpiter. El agua líquida es uno de los ingredientes clave para determinar la habitabilidad planetaria potencial.
La posibilidad de que existan océanos de agua dentro de Eris y Makemake es algo que los científicos estudiarán en los próximos años. Si alguno de ellos es habitable, entonces se convertiría en el mundo más distante del sistema solar que posiblemente podría albergar vida. Encontrar indicadores químicos de procesos impulsados internamente es un paso en esta dirección.
"Si Eris y Makemake albergaran, o tal vez todavía pudieran albergar, geoquímica cálida, o incluso caliente, en sus núcleos rocosos, los procesos criovolcánicos podrían entonces entregar metano a las superficies de estos planetas, tal vez en tiempos geológicamente recientes", dijo el Dr. Will Grundy, astrónomo del Observatorio Lowell, uno de los coautores de Glein y autor principal de un artículo complementario.
"Encontramos una proporción de isótopos de carbono ( 13 C/ 12 C) que sugiere una repavimentación relativamente reciente."
Este trabajo es parte de un cambio de paradigma en la ciencia planetaria. Cada vez se reconoce más que los mundos fríos y helados pueden ser cálidos en el fondo. Los modelos desarrollados para este estudio apuntan además a la formación de gases geotérmicos en Titán, la luna de Saturno, que también contiene abundante metano. Además, la inferencia de actividad inesperada en Eris y Makemake subraya la importancia de los procesos internos en la configuración de lo que vemos en grandes KBO y es consistente con los hallazgos en Plutón.
"Después del sobrevuelo del sistema de Plutón por parte de New Horizons, y con este descubrimiento, el cinturón de Kuiper está resultando mucho más vivo en términos de albergar mundos dinámicos de lo que hubiéramos imaginado", dijo Glein. "No es demasiado pronto para empezar a pensar en enviar una nave espacial para que sobrevuele otro de estos cuerpos y colocar los datos del JWST en un contexto geológico. Creo que nos sorprenderán las maravillas que nos esperan".
El artículo se publica en la revista Icarus. .
Más información: Christopher R. Glein et al, Proporciones moderadas de D/H en hielo de metano en Eris y Makemake como evidencia de procesos hidrotermales o metamórficos en sus interiores:análisis geoquímico, Ícaro (2024). DOI:10.1016/j.icarus.2024.115999
Proporcionado por el Southwest Research Institute
