Beviser understøtter hot start scenarier og tidlig havdannelse på Pluto

Tilvæksten af ​​nyt materiale under Plutos dannelse kan have genereret nok varme til at skabe et flydende hav, der har bestået under en iskold skorpe indtil i dag, trods dværgplanetens kredsløb langt fra solen i solsystemets kolde yderområder.

Dette "hot start"-scenarie, præsenteret i et papir offentliggjort 22. juni i Natur Geovidenskab , står i kontrast til den traditionelle opfattelse af Plutos oprindelse som en kugle af frossen is og sten, hvor radioaktivt henfald til sidst kunne have genereret nok varme til at smelte isen og danne et hav under overfladen.

"I lang tid har folk tænkt på den termiske udvikling af Pluto og et oceans evne til at overleve til i dag, " sagde medforfatter Francis Nimmo, professor i jord- og planetvidenskab ved UC Santa Cruz. "Nu hvor vi har billeder af Plutos overflade fra NASAs New Horizons-mission, vi kan sammenligne det, vi ser, med forudsigelserne fra forskellige termiske evolutionsmodeller."

Fordi vand udvider sig, når det fryser og trækker sig sammen, når det smelter, hot-start og kold-start scenarierne har forskellige implikationer for Plutos tektonik og resulterende overfladetræk, forklarede førsteforfatter og UCSC kandidatstuderende Carver Bierson.

"Hvis det startede koldt og isen smeltede internt, Pluto ville have trukket sig sammen, og vi skulle se kompressionsfunktioner på dens overflade, hvorimod hvis det startede varmt, skulle det have udvidet sig, da havet frøs til, og vi skulle se forlængelsestræk på overfladen, " sagde Bierson. "Vi ser masser af beviser på ekspansion, men vi ser ingen tegn på kompression, så observationerne stemmer mere overens med Pluto, der starter med et flydende hav."

Den termiske og tektoniske udvikling af en koldstart Pluto er faktisk lidt kompliceret, fordi efter en indledende periode med gradvis smeltning ville hav under overfladen begynde at genfryse. Så kompression af overfladen ville ske tidligt, efterfulgt af nyere forlængelse. Med en varm start, forlængelse ville ske gennem Plutos historie.

"De ældste overfladetræk på Pluto er sværere at finde ud af, men det ser ud til, at der var både gammel og moderne udvidelse af overfladen, " sagde Nimmo.

Det næste spørgsmål var, om der var nok energi til rådighed til at give Pluto en varm start. De to vigtigste energikilder ville være varme frigivet ved henfaldet af radioaktive elementer i klippen og gravitationsenergi frigivet, da nyt materiale bombarderede overfladen af ​​den voksende protoplanet.

Biersons beregninger viste, at hvis al gravitationsenergien blev tilbageholdt som varme, det ville uundgåeligt skabe et første flydende hav. I praksis, imidlertid, meget af den energi ville stråle væk fra overfladen, især hvis tilvæksten af ​​nyt materiale skete langsomt.

"Hvordan Pluto blev sat sammen i første omgang betyder meget for dens termiske udvikling, " sagde Nimmo. "Hvis det bygges op for langsomt, det varme materiale ved overfladen udstråler energi ud i rummet, men hvis det opbygges hurtigt nok, bliver varmen fanget inde."

Forskerne beregnede, at hvis Pluto blev dannet over en periode på mindre end 30, 000 år, så ville det være startet varmt. Hvis, i stedet, tilvækst fandt sted over et par millioner år, en varm start ville kun være mulig, hvis store stødlegemer begravede deres energi dybt under overfladen.

De nye fund tyder på, at andre store Kuiperbælteobjekter sandsynligvis også startede varmt og kunne have haft tidlige oceaner. Disse oceaner kunne bestå til i dag i de største objekter, såsom dværgplaneterne Eris og Makemake.

"Selv i dette kolde miljø så langt fra solen, alle disse verdener kunne have dannet sig hurtigt og varmt, med flydende oceaner, " sagde Bierson.

Ud over Bierson og Nimmo, papiret var medforfatter af Alan Stern ved Southwest Research Institute, hovedefterforskeren af ​​New Horizons-missionen.