Científicos del SwRI encuentran evidencia de actividad geotérmica dentro de planetas enanos helados

Newswise – Un equipo dirigido por el Southwest Research Institute ha encontrado 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 contiene firmas geoquímicas cálidas o incluso calientes de su núcleo rocoso, que es marcadamente diferente de la firma del metano emitido por un cometa.

«Estamos viendo algunos signos interesantes de tiempos cálidos en lugares fríos», dijo el Dr. Christopher Glenn del Southwest Research Institute, experto en geoquímica planetaria y autor principal de un artículo sobre el descubrimiento. «Llegué a este proyecto pensando que los grandes objetos del cinturón de Kuiper (KBO) debían tener superficies antiguas habitadas por material heredado de la nebulosa solar primordial, donde sus superficies frías podrían preservar volátiles como el metano. En cambio, el Telescopio James nos dio JWST: ¡Sorpresa! Hemos encontrado evidencia que apunta a procesos térmicos que producen metano dentro de Eris y Makemake.

El Cinturón de Kuiper es una vasta región de cuerpos helados con forma de rosquilla ubicada 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. Es probable que estos objetos se formaran temprano en la historia de nuestro sistema solar, hace unos 4.500 millones de años. Lejos del calor de nuestro Sol, se cree que los objetos del Cinturón de Kuiper están fríos y muertos. El trabajo publicado recientemente de los estudios JWST proporcionó las primeras observaciones de moléculas de isótopos en las superficies de Iris y Makemake. Estos isótopos radiactivos son moléculas que contienen átomos que tienen un número diferente de neutrones. Proporcionan datos 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 la proporción de hidrógeno (H) en metano. Se cree que el deuterio se formó en el Big Bang y que 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 utilizando el telescopio espacial James Webb contradice la presencia de metano primordial en una superficie antigua. El metano primordial tendría una relación D/H mucho mayor», dijo Glenn. «En cambio, la relación D/H indica los orígenes geoquímicos del metano producido en las profundidades del subsuelo. La relación D/H es como una ventana. Podemos usarlo en el sentido de mirar hacia el interior de la Tierra. Nuestros datos sugieren que las temperaturas en los núcleos rocosos de estos mundos son tan altas que el metano puede cocinarse. Nitrógeno molecular (n₂) también se puede producir, y lo vemos en Iris. Los núcleos calientes también podrían indicar posibles fuentes 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 pensaba. Se han encontrado evidencias 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 potencial de los planetas. 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 fuera habitable, sería el mundo más distante del sistema solar que podría albergar vida. Encontrar indicadores químicos de procesos impulsados ​​internamente les lleva un paso en esa dirección.

«Si Eris y Makemake albergaron, o tal vez todavía puedan albergar, geoquímica cálida, o incluso caliente, en sus núcleos rocosos, los procesos criovolcánicos podrían transportar metano a las superficies de estos planetas, tal vez en tiempos geológicos recientes», dijo el Dr. Will Grundy. Astrónomo del Observatorio Lowell, uno de los coautores de Glenn y autor principal de un artículo adjunto. «Encontramos la proporción de isótopos de carbono (¹³C/¹²C) indica una reaparición 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 indican además la formación de gases geotérmicos en Titán, la luna de Saturno, que también contiene una gran cantidad de 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 los grandes objetos del Cinturón de Kuiper y es consistente con nuestros hallazgos en Plutón.

«Con el sobrevuelo de New Horizons al sistema de Plutón y con este descubrimiento, el Cinturón de Kuiper se ha convertido en una serie de mundos dinámicos más vibrante de lo que jamás imaginamos», dijo Glenn. «No es demasiado pronto para empezar a pensar en enviar una nave espacial a sobrevolar uno de estos objetos para poner los datos del JST en un contexto geológico. ¡Creo que nos sorprenderemos de las maravillas que nos esperan!»