Γιατί μπορεί να υπάρχουν ωκεανοί μέσα σε νάνους πλανήτες πέρα από τον Πλούτωνα

Η ακτογραμμή της Βόρειας Θάλασσας της Γης, συμπεριλαμβανομένων των Stacks of Duncansby στο Caithness. (© George / Adobe Stock)

Η Γη θεωρείτο από καιρό ότι είναι ο μόνος πλανήτης στο Ηλιακό μας Σύστημα με ωκεανό, αλλά αρχίζει να φαίνεται σαν να υπάρχουν υπόγειοι ωκεανοί μέσα ακόμη και στα πιο εκπληκτικά παγωμένα σώματα.

Στην πραγματικότητα, παγωμένα φεγγάρια και νάνοι πλανήτες στο εξωτερικό Ηλιακό Σύστημα φαίνεται να έχουν υγρούς ωκεανούς κάτω από στρώματα παχύρρευστου πάγου. Πρόσφατη έρευνα δείχνει ότι θα μπορούσαν να υπάρχουν ακόμη και ωκεανοί μέσα σε σώματα πέρα από τον Πλούτωνα. Αυτό είναι εκπληκτικό, καθώς αυτά τα σώματα έχουν επιφανειακές θερμοκρασίες πολύ κάτω από -200°C.

Πριν από εβδομήντα χρόνια, φαινόταν εύλογο ότι η αχνιστή ατμόσφαιρα της Αφροδίτης έκρυβε έναν παγκόσμιο ωκεανό από την άποψή μας. Αυτή η ιδέα διαλύθηκε το 1962 όταν το διαστημόπλοιο Mariner 2 πέταξε δίπλα από την Αφροδίτη και διαπίστωσε ότι η επιφάνειά του ήταν πολύ ζεστή για υγρό νερό.

Δεν πέρασε πολύς καιρός πριν συνειδητοποιήσουμε ότι όλοι οι ωκεανοί που μπορεί να βρίσκονταν κάποτε στην Αφροδίτη και επίσης ο Άρης εξαφανίστηκαν πριν από δισεκατομμύρια χρόνια λόγω των μεγάλων αλλαγών στο κλίμα τους.

Παλιρροϊκή θέρμανση
Η επανάσταση στη σκέψη που άνοιξε το δρόμο για τη νέα μας άποψη για τους ωκεανούς του Ηλιακού Συστήματος μπορεί να εντοπιστεί σε μια εργασία του 1979 από τον αστροφυσικό Stan Peale. Αυτό προέβλεψε ότι το εσωτερικό μεγάλο φεγγάρι του Δία, η Ιώ, θα ήταν τόσο καυτό μέσα που θα μπορούσε να είναι ηφαιστειακά ενεργό.

Η πηγή θερμότητας που το καθιστά δυνατό είναι ένα βαρυτικό φαινόμενο - μια επαναλαμβανόμενη παλιρροϊκή έλξη μεταξύ της Ιώ και του επόμενου φεγγαριού έξω από τον Δία, την Ευρώπη. Η Ευρώπη ολοκληρώνει ακριβώς μια τροχιά για τις δύο της Ιώ. Επομένως, ο Io προσπερνά την Ευρώπη μετά από κάθε δύο τροχιές, δεχόμενος ένα τακτικά επαναλαμβανόμενο παλιρροιακό ρυμουλκό από την Ευρώπη που εμποδίζει την τροχιά της Io να γίνει κυκλική.

Αυτό σημαίνει ότι η απόσταση της Ιώ από τον Δία αλλάζει συνεχώς, και επομένως το ίδιο αλλάζει και η ισχύς της πολύ ισχυρότερης παλιρροιακής δύναμης από τον Δία, η οποία στην πραγματικότητα παραμορφώνει το σχήμα της Ιώ.

Η επαναλαμβανόμενη παλιρροιακή παραμόρφωση του εσωτερικού του θερμαίνει το Io μέσω εσωτερικής τριβής, με τον ίδιο τρόπο που αν λυγίσετε ένα άκαμπτο σύρμα πέρα δώθε πολλές φορές και στη συνέχεια αγγίξετε το πρόσφατα λυγισμένο μέρος στο χείλος σας (δοκιμάστε το με μια κρεμάστρα ή ένα συνδετήρα) , θα μπορέσετε να νιώσετε τη ζεστασιά.

Η πρόβλεψη του Peale για την παλιρροιακή θέρμανση δικαιώθηκε μόλις μια εβδομάδα μετά τη δημοσίευση, όταν το Voyager-1, το πρώτο εξελιγμένο πέρασμα του Δία, έστειλε εικόνες ηφαιστείων που εκρήγνυνται στην Ίο.

Η Ιώ είναι ένας βραχώδης κόσμος, χωρίς νερό σε καμία μορφή, οπότε αυτό μπορεί να φαίνεται ότι δεν έχει καμία σχέση με τους ωκεανούς. Ωστόσο, το παλιρροιακό ρυμουλκό Jupiter-Io-Europa λειτουργεί αμφίδρομα. Η Ευρώπη θερμαίνεται επίσης παλιρροιακά, όχι μόνο από την Ιώ, αλλά και από το επόμενο φεγγάρι έξω, τον Γανυμήδη.

Κόσμοι των ωκεανών, με το υγρό νερό να εμφανίζεται με μπλε χρώμα. Δεξιόστροφα από πάνω αριστερά: Ευρώπη, Γανυμήδης, Καλλιστώ, Εγκέλαδος. (Εικόνα: NASA)

Υπάρχουν πλέον πολύ καλά στοιχεία ότι ανάμεσα στο παγωμένο κέλυφος της Ευρώπης και το βραχώδες εσωτερικό της, υπάρχει ένας ωκεανός βάθους 100 χιλιομέτρων. Ο Γανυμήδης μπορεί να έχει έως και τρία ή τέσσερα υγρά στρώματα, τοποθετημένα ανάμεσα σε στρώματα πάγου. Σε αυτές τις περιπτώσεις, η θερμότητα που εμποδίζει το υγρό νερό να παγώσει είναι πιθανώς ως επί το πλείστον παλιρροϊκή προέλευση.

Υπάρχουν επίσης στοιχεία για μια ζώνη αλμυρού υγρού νερού μέσα στην Καλλιστώ, το πιο εξωτερικό μεγάλο φεγγάρι του Δία. Αυτό δεν είναι πιθανό να οφείλεται σε παλιρροιακή θέρμανση, αλλά πιθανώς σε θερμότητα που εκπέμπεται από την αποσύνθεση ραδιενεργών στοιχείων.

Ο Κρόνος έχει ένα σχετικά μικρό (ακτίνας 504 km) παγωμένο φεγγάρι που ονομάζεται Εγκέλαδος, το οποίο έχει έναν εσωτερικό ωκεανό χάρη στην παλιρροιακή θέρμανση από την αλληλεπίδραση με το μεγαλύτερο φεγγάρι που ονομάζεται Διόνη. Είμαστε απολύτως βέβαιοι ότι αυτός ο ωκεανός υπάρχει επειδή το παγωμένο κέλυφος του Εγκέλαδου ταλαντεύεται με τρόπο που είναι δυνατός μόνο επειδή αυτό το κέλυφος δεν είναι στερεωμένο στο συμπαγές εσωτερικό.

Επιπλέον, δειγματοληψία νερού και ιχνοστοιχείων από αυτόν τον εσωτερικό ωκεανό έγινε από το διαστημόπλοιο Cassini. Οι μετρήσεις του υποδεικνύουν ότι το νερό του ωκεανού του Εγκέλαδου πρέπει να έχει αντιδράσει με ζεστό βράχο κάτω από τον πυθμένα του ωκεανού και ότι η χημεία εκεί κάτω φαίνεται κατάλληλη για την υποστήριξη της μικροβιακής ζωής.

Άλλοι ωκεανοί
Παραδόξως, ακόμη και για φεγγάρια που δεν θα έπρεπε να έχουν παλιρροιακή θέρμανση, και για σώματα που δεν είναι καθόλου φεγγάρια, τα στοιχεία για εσωτερικούς ωκεανούς συνεχίζουν να αυξάνονται. Ο κατάλογος των κόσμων που μπορεί να είχαν, ή μπορεί να είχαν κάποτε, εσωτερικούς ωκεανούς περιλαμβάνει πολλά φεγγάρια του Ουρανού, όπως ο Άριελ, ο Τρίτωνας, το μεγαλύτερο φεγγάρι του Ποσειδώνα και ο Πλούτωνας.

Μια από τις καλύτερες εικόνες που έχουμε ή Ariel. (Εικόνα: NASA/JPL)

Ο πλησιέστερος εσωτερικός ωκεανός στον Ήλιο μπορεί να βρίσκεται μέσα στον νάνο πλανήτη Δήμητρα, αν και αυτός είναι ίσως σε μεγάλο βαθμό παγωμένος μέχρι τώρα, ή μπορεί απλώς να αποτελείται από αλμυρή λάσπη.

Ιδιαίτερα εκπληκτικές για μένα είναι οι ενδείξεις των ωκεανικών κόσμων πολύ πέρα από τον Πλούτωνα. Αυτά προέρχονται από πρόσφατα δημοσιευμένα αποτελέσματα από το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb που εξετάζει τις αναλογίες διαφόρων ισοτόπων (άτομα που έχουν περισσότερα ή λιγότερα σωματίδια που ονομάζονται νετρόνια στον πυρήνα τους) στο παγωμένο μεθάνιο που καλύπτει την Eris και τον Makemake, δύο νάνους πλανήτες λίγο μικρότερους και πολύ πιο απομακρυσμένο από τον Πλούτωνα.

Οι συγγραφείς ισχυρίζονται ότι οι παρατηρήσεις τους είναι απόδειξη χημικών αντιδράσεων μεταξύ του εσωτερικού νερού του ωκεανού και του βράχου του πυθμένα του ωκεανού, καθώς και των αρκετά νεαρών, πιθανώς ακόμη και σημερινών, νεφελών νερού. Οι συγγραφείς προτείνουν ότι η θερμότητα από τη διάσπαση των ραδιενεργών στοιχείων στο βράχο είναι αρκετή για να εξηγήσει πώς αυτοί οι εσωτερικοί ωκεανοί έχουν διατηρηθεί αρκετά ζεστοί ώστε να αποφευχθεί το πάγωμα.

Το προτεινόμενο εύρος συνθηκών που προτείνονται σήμερα σε Έρις και Μακεμάκε. (Εικόνα: Southwest Research Institute)

Ίσως αναρωτιέστε αν όλα αυτά θα μπορούσαν να ενισχύσουν τις πιθανότητές μας να βρούμε εξωγήινη ζωή. Με στεναχωρεί να χαλάσω το πάρτι, αλλά υπήρχαν αρκετές εργασίες στο φετινό Συνέδριο Σεληνιακής και Πλανητικής Επιστήμης στο Χιούστον (11-15 Μαρτίου) που ανέφεραν ότι ο βράχος κάτω από τον πυθμένα του ωκεανού της Ευρώπης πρέπει να είναι πολύ ισχυρός για να τον σπάσουν τα ρήγματα. δημιουργήσει το είδος των θερμών πηγών (υδροθερμικές οπές) στον πυθμένα του ωκεανού που τροφοδοτούσε μικροβιακή ζωή στην πρώιμη Γη.

Είναι πιθανό ότι άλλοι υπόγειοι ωκεανοί θα μπορούσαν να είναι εξίσου αφιλόξενοι. Αλλά μέχρι στιγμής, υπάρχει ακόμα ελπίδα.

Ο συγγραφέας
David Rothery, Καθηγητής Planetary Geosciences, The Open University

(Πηγή: The Conversation)