https://bodybydarwin.com
Slider Image

Hoe Pluto zijn geheime oceaan warm houdt

2020

Wetenschappers hebben de laatste jaren steeds meer bewijs verzameld dat er waarschijnlijk een vloeibare oceaan van water bestaat onder het ijzige oppervlak van Pluto - een wild vooruitzicht voor een dwergplaneet die bijna 40 keer verder rond de zon draait dan de aarde, met temperaturen die lager worden - 380 graden Fahrenheit. Die omstandigheden roepen een felle vraag op: hoe kan een ondergrondse oceaan op Pluto, als die echt bestaat, mogelijk bevroren blijven?

Net zoals een thermoskan is ontworpen om warme koffie te isoleren van de koude elementen van de buitenwereld, zo behoudt Pluto ook zijn eigen isolatietrucs om zijn wereldwijde oceaan lekker en toasty te houden (relatief gezien). In een studie die maandag in Nature Geoscience is gepubliceerd, toont een team van planetaire wetenschappers aan dat er waarschijnlijk een laag gas bestaat net onder de ijzige schaal van het oppervlak van de dwergplaneet, in staat om een ​​verwarmende isolatie aan de oceaan te bieden en de temperatuur hoog genoeg te houden, zodat dingen blijf vloeibaar. De bevindingen helpen een aantal tegenstrijdige mysteries met elkaar te verzoenen, waardoor wetenschappers mogelijk hun beste verklaring tot nu toe krijgen voor wat er broeit onder het oppervlak van een van de meest exotische hemellichamen van het zonnestelsel.

We hebben geen directe observaties van de veronderstelde ondergrondse oceaan, maar er zijn twee hoofdlijnen die het bestaan ​​ervan ondersteunen. Ten eerste tonen theoretische berekeningen aan dat het radioactieve verval van rotsen in Pluto voldoende warmte zou produceren om een ​​ondergrondse oceaan te onderhouden. Ten tweede zijn er geologische kenmerken die consistent zijn met de ondergrondse oceanen, zoals breuken die zijn ontstaan ​​door zeewervelingen.

Een van de meest suggestieve regio's van Pluto wordt Sputnik Planitia genoemd, een groot bassin nabij de evenaar en de thuisbasis van de westelijke lob van Pluto's beroemde bleke "hart" oppervlaktevorming. Bassins vormen geen nabije evenaars, tenzij het gebieden met een hoge dichtheid zijn. Aangezien Sputnik Planitia een gat is, moet de massa zich ondergronds bevinden; en omdat ijs minder dicht is dan water, zou het logisch zijn als een diepe plas vloeistof onder een dunne ijslaag zou verblijven. Dus als er ergens op Pluto een ondergronds waterreservoir is, is Sputnik Planitia de plek waar je wilt kijken.

Dat is precies wat Shunichi Kamata dacht - als wetenschappers eerst een tegenstrijdigheid konden oplossen. Een onderzoeker aan de Hokkaido Universiteit van Japan en de hoofdauteur van de nieuwe studie, Kamata zegt dat een oceaan een teken zou zijn dat Pluto's interieur warm is, maar als het interieur warm is, zou de ijzige schaal van de planeet zacht genoeg zijn om gemakkelijk te vervormen, waardoor er voldoende ijsstroom ontstaat waar de schaal kan veranderen in een uniforme globale vorm. Het bestaan ​​van Spoetnik Planitia tartte deze verwachting en Kamata en zijn team wilden weten waarom.

Francis Nimmo, een planetaire wetenschapper aan de Universiteit van Californië in Santa Cruz en co-auteur van de studie, zegt dat hij en anderen eerder geloofden dat het bestaan ​​van de oceaan te maken had met ammoniakconcentraties die antivries eigenschappen aan de oceaan verleenden en ijs voorkomen stroom. Dat maakt iedereen een beetje ongemakkelijk, zegt Nimmo. Het is niet erg waarschijnlijk dat er zoveel ammoniak beschikbaar is. Dus deze nieuwe studie was een poging om het gebrek aan ijsstroom te verklaren, zonder veel antivries in de oceaan te hoeven zetten.

Kamata ging aan de slag om een ​​model te bedenken dat alle verschillende processen kon verzoenen, en uiteindelijk realiseerde hij zich dat zijn berekeningen nodig waren om de aanwezigheid van gas te overwegen.

Hoewel isolatie een gemakkelijke manier is om te begrijpen wat er aan de hand is, is het niet alsof het gas werkt in hetzelfde mechanisme als, zeg, isolatie gevuld in gipsplaten. Terwijl ijs wordt gevormd, stolt de moleculaire structuur ervan en zet deze uit in een kristallijne formatie. Soms raken gasmoleculen gevangen in Wanneer zich clathraten vormen, verhogen ze de thermische isolatie-eigenschappen van ijs 10 keer. Ze zijn in staat om de oceaan warm te houden en de ijzige schaal koel, waardoor ijsstroom wordt voorkomen.

Clathraten lijken vrijwel op gewoon ijs, maar als je ze aansteekt, branden ze heel mooi, zegt Nimmo. De gasachtige moleculen in deze clathraten worden verondersteld methaan te zijn, meestal omgeven door water. De clathraten worden waarschijnlijk gevormd wanneer ze methaanmoleculen opvangen die van onderaf opborrelen terwijl de ijslaag langzaam dikker wordt. Waar de gasmoleculen vandaan komen, is een goede vraag, zegt hij . Ze kunnen overblijven van toen Pluto oorspronkelijk werd gevormd, of ze kunnen zijn gevormd door reacties in de silicaatkern van Pluto terwijl deze opwarmde up.

Kamata, Nimmo en hun collega's valideerden de modellen door middel van computersimulaties die rekening hielden met de temperatuurevolutie in Pluto, evenals met de evolutie van de vorm van de ijzige oppervlakteschil. Bij afwezigheid van de clathraten zou de oceaan een miljard jaar geleden zijn ingevroren en zou de ijsschil snel daarna zijn afgevlakt. Het is misschien een enorm komeetachtig lichaam geworden, zegt Kamata. In plaats daarvan spelt dit mechanisme goed nieuws voor de toekomst van de oceaan onder de oppervlakte, waardoor deze waarschijnlijk nog miljarden jaren in de toekomst vloeibaar blijft en het ijs als nagels erboven hard blijft.

Het is een geweldige verklaring, maar deze modellen zijn precies die modellen, geen bewijs. Er zijn meer definitieve tests die vaak worden gebruikt om ondergrondse oceanen te detecteren, maar op dit moment kunnen we ze niet doen, omdat we de gegevens niet hebben of omdat Pluto niet meewerkt, zegt Nimmo. U kunt bijvoorbeeld een oceaan detecteren door te zoeken naar zijn magnetische inductiesignatuur Maar Pluto heeft geen magnetisch veld. Of je kunt naar een oceaan zoeken door de gemeten zwaartekracht en topografie te vergelijken Maar daarvoor is een ruimteschip nodig .

En zelfs als er een oceaan is, is de potentiële gasbuffer zelf nog lastiger te bestuderen. Aangezien Sputnik Planitia een gebied met overmatige massa is, kunnen we veranderingen in het zwaartekrachtveld eromheen meten met behulp van een orbitaal instrument. En in principe zouden we ons het gas door de ijslaag kunnen voorstellen als we een extreem krachtig radarsysteem hadden (iets wat de toekomstige Europa Clipper-missie zal hebben als het de Joviaanse maan bestudeert). En we kunnen zelfs een hint krijgen van de gevangen clathraten bij het meten van de gasmoleculen die rond de atmosfeer van Pluto zippen. Maar over het algemeen is het aantonen dat er een laagje clathraten zit recht onder een ijslaag van 100 mijl die zich miljarden kilometers verderop bevindt, verre van eenvoudig.

Maar wetenschappers hebben nu tenminste iets meer richting in waar ze zich misschien op willen concentreren. Pluto verbergt iets aan de binnenkant, en een nieuw tijdperk van diepe ruimtewetenschap zal ongetwijfeld ontdekken wat het vroeg of laat is.

Wat is het verschil tussen binnen- en buitenallergieën?

Wat is het verschil tussen binnen- en buitenallergieën?

Aardbeving verwoesting zal onze schuld zijn

Aardbeving verwoesting zal onze schuld zijn

Het gooien van messen wordt steeds populairder - hier is hoe te beginnen

Het gooien van messen wordt steeds populairder - hier is hoe te beginnen