Pluto's Wandering Heart Hints bij Subsurface Ocean

Pluto's beroemde hartvormige kenmerk zorgde ervoor dat de dwergplaneet over de aionen rolde, en deze heroriëntatie zou waarschijnlijk niet mogelijk zijn geweest zonder een ondergrondse oceaan, suggereert nieuw onderzoek.

De linkerkwab van Pluto's 'hart' is een 600 mijl brede (1.000 kilometer) vlakte genaamd Sputnik Planitia (voorheen bekend als Sputnik Planum), waarvan astronomen denken dat het een enorme impactkrater is. Dit bassin is door de jaren heen gevuld met stikstofijs en bevat nu enorme hoeveelheden van het spul. Waarnemingen door het ruimtevaartuig New Horizons van NASA, dat vorig jaar door Pluto vloog, suggereren dat het ijs van Sputnik Planitia tot 10 km dik kan zijn.

Sputnik Planitia is mooi uitgelijnd met Pluto's "getijas" - de lijn waarlangs de zwaartekracht van de grootste maan van de dwergplaneet, Charon, de sterkste is. En dat is waarschijnlijk geen toeval, volgens twee nieuwe studies, die beide vandaag online (16 november) in het tijdschrift Nature werden gepubliceerd. [Pluto heeft oceaan onder zijn oppervlak? Wetenschappers denken het wel (video)]

In de eerste studie, James Keane, een promovendus aan het Lunar and Planetary Laboratory van de Universiteit van Arizona, en zijn collega's modelleerden wat er gebeurde als stikstofijs verzameld in Sputnik Planitia. De resultaten waren dramatisch.

"Als genoeg ijs is opgestapeld, misschien honderd meter dik, begint het de vorm van de planeet te overheersen, wat de oriëntatie van de planeet dicteert," zei Keane in een verklaring. "En als je een overmaat aan massa hebt op één plek op de planeet, wil het naar de evenaar gaan en uiteindelijk zal het over miljoenen jaren de hele planeet over slepen."

Deze tuimeling bracht Spoetnik Planitia naar het zuidoosten, tot de vlakte recht tegenover Charon uitkwam zoals het vandaag doet. De modellen van het team voorspelden deze oriëntatie: op deze plek, vlakbij de getijdenas, veroorzaakt de extra massa de minste schommeling in Pluto's spin, aldus de onderzoekers. (Pluto en Charon zijn netjes vergrendeld, wat betekent dat de twee lichamen altijd hetzelfde gezicht naar elkaar laten zien, net zoals de maan van de aarde altijd maar één kant op de aarde toont.)

Pluto's heroriëntatie zou de aardkorst van de dwergplaneet hebben benadrukt, wat heeft geleid tot een netwerk van breuken en breuken aan de oppervlakte, rapporteren Keane en zijn collega's. En New Horizons zag net zo'n netwerk, waarvan de kenmerken overeenkomen met die voorspeld door de modellen van het team, zeiden ze.

Die modellen gaan ervan uit dat Pluto een ondergrondse oceaan van vloeibaar water herbergt - een notie die wordt versterkt door de tweede studie, die werd geleid door Francis Nimmo, een professor in de aard- en planetaire wetenschappen aan de universiteit van Californië, Santa Cruz.

Nimmo en zijn team hebben vastgesteld dat de kansen van Sputnik Planitia op zijn huidige locatie, zo dicht bij de getijdenas, puur toevallig 5 procent waren. Dus ook zij geloven dat er een substantiële heroriëntatie heeft plaatsgevonden.

De onderzoekers suggereerden dat de impact die het bassin creëerde de korst verzwakte die boven een begraven oceaan lag, waardoor een deel van het water dicht bij de oppervlakte kwam. Deze actie, samen met de depositie van stikstofijs in Sputnik Planitia, zou genoeg van een "positieve massa-anomalie" hebben gecreëerd om de dwergplaneet te laten rollen, schreven Nimmo en zijn collega's.

Het is moeilijk je voor te stellen dat Pluto zich op deze manier zou heroriënteren als het geen oceaan had, zei Nimmo. De berekeningen van het team suggereren bijvoorbeeld dat de ijslaag van Sputnik Planitia 40 km dik zou zijn als er geen oceaan zou bestaan.

"Ons standpunt is dat de dikte van stikstofijs van 40 kilometer niet zo waarschijnlijk is", vertelde Nimmo aan ProfoundSpace.org. "Dus als je daar een andere bron van dicht materiaal wilt hebben, leek water een heel natuurlijke verklaring, omdat water een stuk dichter is dan ijs." ['Land' op Pluto's Icy Plains in deze geweldige nieuwe NASA-video]

Het team overwoog ook de mogelijkheid dat de rots binnen migreerde om de extra massa te maken, maar die verklaring lijkt ook niet waarschijnlijk, zei Nimmo.

"De rots is zo ver daar beneden, en hij is ook behoorlijk sterk," zei hij. "Dus het is moeilijk om erachter te komen hoe die steen zou worden verplaatst op de manier die je nodig zou hebben."

Andere onderzoeksgroepen hebben ook gesuggereerd dat Pluto een ondergrondse oceaan kan herbergen, met behulp van andere bewijsvoeringen. Een van deze argumenten wijst op de oppervlakkige fracturen van de dwergplaneet, wat het gevolg kan zijn van het feit dat deze oceaan geleidelijk aan bevroren wordt in de loop van de tijd - een vooruitzicht dat ook door Keane en zijn collega's in hun paper naar voren is gebracht. (Water zet uit als het bevriest, wat zou leiden tot spanningen in de bovenliggende rots of ijs.) Daarnaast zei Nimmo: Pluto heeft geen equatoriale uitstulping - en lichamen met oceanen kunnen zo'n uitstulping niet behouden.

"Al deze redeneringen wijzen in dezelfde richting", zei Nimmo.

Als Pluto wel een oceaan heeft, hoe is het dan gelukt om in de afgelopen 4,5 miljard jaar helemaal te bevriezen? Pluto is groot genoeg om een ​​aanzienlijke hoeveelheid interne warmte te behouden, zei Nimmo. En het water van de dwergplaneet kan aanzienlijke hoeveelheden ammoniak bevatten of andere stoffen die als antivries werken, voegde hij eraan toe.

Astronomen denken dat er onderzeese oceanen bestaan ​​op de Saturnusmanen Enceladus en Titan; de Joviaanse satellieten Europa, Ganymede en Callisto; en een aantal andere zonnestelsellichamen. Inderdaad, dergelijk begraven water kan overvloedig aanwezig zijn in de Kuipergordel, de ring van ijskoude objecten voorbij de baan van Neptunus, zei Nimmo.

"Mijn gok is dat dit soort oceanen op grote Kuiper Belt-objecten vrij algemeen zijn," zei Nimmo. "Een van de lessen van de afgelopen 20 jaar is dat oceanen op allerlei onverwachte plaatsen verschijnen."