Uma equipe co-liderada pelo Southwest Research Institute encontrou evidências de atividade hidrotérmica ou metamórfica nos planetas anões gelados Eris e Makemake, localizados no Cinturão de Kuiper. O metano detectado nas suas superfícies tem sinais reveladores de geoquímica quente ou mesmo quente nos seus núcleos rochosos, o que é marcadamente diferente da assinatura do metano de um cometa.



“Vemos alguns sinais interessantes de tempos quentes em locais frios”, disse o Dr. Christopher Glein do SwRI, especialista em geoquímica planetária e autor principal de um artigo sobre esta descoberta.

"Entrei neste projeto pensando que grandes objetos do Cinturão de Kuiper (KBOs) deveriam ter superfícies antigas povoadas por materiais herdados da nebulosa solar primordial, já que suas superfícies frias podem preservar voláteis como o metano. Em vez disso, o Telescópio Espacial James Webb (JWST) deu Foi uma surpresa para nós. Encontramos evidências que apontam para processos térmicos que produzem metano dentro de Eris e Makemake."

O Cinturão de Kuiper é uma vasta região em forma de donut de corpos gelados além da órbita de Netuno, na borda do sistema solar. Eris e Makemake são comparáveis ​​em tamanho a Plutão e sua lua Caronte. Estes corpos provavelmente formaram-se no início da história do nosso sistema solar, há cerca de 4,5 mil milhões de anos. Longe do calor do nosso sol, acreditava-se que os KBOs eram objetos frios e mortos.

Trabalhos recentemente publicados de estudos do JWST fizeram as primeiras observações de moléculas isotópicas nas superfícies de Eris e Makemake. Esses chamados isotopólogos são moléculas que contêm átomos com um número diferente de nêutrons. Eles fornecem dados úteis para a compreensão da evolução planetária.

A equipe do JWST mediu a composição das superfícies dos planetas anões, particularmente a proporção de deutério (hidrogênio pesado, D) para hidrogênio (H) no metano. Acredita-se que o deutério tenha se formado no Big Bang e o hidrogênio seja o núcleo mais abundante do universo. A relação D/H em um corpo planetário fornece informações sobre a origem, história geológica e caminhos de formação de compostos contendo hidrogênio.

"A relação D/H moderada que observamos com o JWST desmente a presença de metano primordial em uma superfície antiga. O metano primordial teria uma relação D/H muito maior", disse Glein.

"Em vez disso, a relação D/H aponta para origens geoquímicas do metano produzido no interior profundo. A relação D/H é como uma janela. Podemos usá-la de certa forma para observar o subsolo. Nossos dados sugerem temperaturas elevadas no núcleos rochosos desses mundos para que o metano possa ser transformado em nitrogênio molecular (N₂). ) também poderia ser produzido, e vemos isso em Eris. Núcleos quentes também podem apontar para fontes potenciais de água líquida sob suas superfícies geladas”.

Nas últimas duas décadas, os cientistas aprenderam que os mundos gelados podem ser muito mais evoluídos internamente do que se acreditava. Evidências de oceanos subterrâneos foram encontradas em várias luas geladas, como a lua de Saturno, Encélado, e a lua de Júpiter, Europa. A água líquida é um dos principais ingredientes na determinação da habitabilidade planetária potencial.

A possibilidade de existirem oceanos de água dentro de Eris e Makemake é algo que os cientistas irão estudar nos próximos anos. Se algum deles for habitável, então se tornaria o mundo mais distante do sistema solar que poderia sustentar vida. Encontrar indicadores químicos de processos conduzidos internamente leva-os a dar um passo nessa direção.

"Se Eris e Makemake hospedassem, ou talvez ainda pudessem hospedar geoquímica quente, ou mesmo quente, em seus núcleos rochosos, os processos criovulcânicos poderiam então entregar metano às superfícies desses planetas, talvez em tempos geologicamente recentes", disse o Dr. um astrônomo do Observatório Lowell, um dos co-autores de Glein e autor principal de um artigo complementar.

"Encontramos uma proporção de isótopos de carbono ( ¹³ C/ ¹² C) que sugere recapeamento relativamente recente."

Este trabalho faz parte de uma mudança de paradigma na ciência planetária. É cada vez mais reconhecido que os mundos frios e gelados podem ser calorosos no coração. Os modelos desenvolvidos para este estudo apontam adicionalmente para a formação de gases geotérmicos na lua de Saturno, Titã, que também possui metano abundante. Além disso, a inferência de actividade inesperada em Eris e Makemake sublinha a importância dos processos internos na formação do que vemos nas grandes KBOs e é consistente com as descobertas em Plutão.

"Depois do sobrevôo da New Horizons pelo sistema de Plutão, e com esta descoberta, o Cinturão de Kuiper está se revelando muito mais vivo em termos de hospedar mundos dinâmicos do que teríamos imaginado", disse Glein. "Não é muito cedo para começar a pensar em enviar uma nave espacial para passar por outro destes corpos para colocar os dados do JWST num contexto geológico. Acredito que ficaremos atordoados com as maravilhas que nos aguardam."

O artigo foi publicado na revista Icarus .

Mais informações: Christopher R. Glein et al, Razões D/H moderadas no gelo de metano em Eris e Makemake como evidência de processos hidrotérmicos ou metamórficos em seus interiores:Análise geoquímica, Icarus (2024). DOI:10.1016/j.icarus.2024.115999
Fornecido pelo Southwest Research Institute