قد يُظهر كوكبان قزمان داخل نظامنا الشمسي، يُدعى إيريس وماكيماكي، ما يكفي من النشاط الحراري الأرضي للحفاظ على محيطات من الماء السائل داخلهما، وفقًا للنمذجة التي تصف الملاحظات الجديدة التي تم إجراؤها باستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي.
وقال كريستوفر جلين، عالم كيمياء الكواكب من معهد أبحاث الجنوب الغربي في تكساس: “إننا نرى بعض العلامات المثيرة للاهتمام للأوقات الحارة في الأماكن الباردة”. إفادة.
وجدت في عمق حزام كويبرإيريس هو العالم الجليدي الذي تم اكتشافه في يناير 2005 بلوتوالوضع في النظام الشمسي إلى أزمة. أصغر من بلوتو بـ 44 كيلومترًا (27 ميلًا) فقط، لكنه أكبر منه بنسبة 25% بفضل تركيز الصخور الأكبر في قلبه. ايريس أصبح النموذج الأولي للكوكب القزم. واضطر بلوتو حتمًا إلى أن يحذو حذوه. ماكيماكي (تنطق “ماه كاي ماه كاي“) تم رصده بعد شهرين من إيريس، وعلى عرض 1430 كيلومترًا (888 ميلًا) فهو أصغر بحوالي 1000 كيلومتر (حوالي 600 ميل) من إيريس وبلوتو.
متعلق ب: الكوكب القزم ماكيماكي: عجائب جليدية بالصور
بعدهم الكبير عن الشمس —– تبعد إيريس حاليًا 14.4 مليار كيلومتر (8.9 مليار ميل) ويقع ماكيماكي على بعد 7.7 مليار كيلومتر (4.8 مليار ميل) – مما يعني أنه لا يُعرف سوى القليل عن هذه المناطق البعيدة عالم الأقزام.
ومع ذلك، الملاحظات الأخيرة مع تلسكوب جيمس ويب الفضائي لقد سلطوا ضوءًا جديدًا على العوالم، ووجدوا أصلًا مفاجئًا لجليد الميثان المتجمد على سطحهم.
وقال جلين: “لقد وجدنا أدلة تشير إلى العمليات الحرارية التي تنتج غاز الميثان من داخل إيريس وماكيماكي”.
الميثان هو ما يعرف بالهيدروكربون، لأنه يتكون من خليط من الهيدروجين والكربون الذرات (على وجه التحديد، ذرة كربون واحدة وأربع ذرات هيدروجين.) يمكن أن تأتي هذه الذرات بنكهات مختلفة، أو “نظائر”، تحتوي على نفس العدد من البروتونات ولكن أعداد مختلفة من النيوترونات.
إذا كان الميثان الموجود على أسطح هذه الكواكب القزمة قد تراكم من القرص البدائي الذي تشكل الكوكب والذي كان موجودًا حول الشمس الفتية قبل 4.5 مليار سنة، فإنه سيحتوي على نسبة نظائرية معينة بين نظيرين من الهيدروجين – الهيدروجين العادي، مع بروتون واحد وبروتون واحد. صفر نيوترونات، والديوتيريوم، مع بروتون واحد ونيوترون واحد. ومع ذلك، فإن نسبة نظائر الهيدروجين التي تم قياسها بواسطة تلسكوب جيمس ويب الفضائي تختلف عن النسبة التي يمكن توقعها إذا كان الميثان بدائيًا، كما نرى في معظم المذنبات.
وقال جلين: “تشير نسبة الديوتيريوم إلى الهيدروجين إلى الأصول الجيوكيميائية للميثان المنتج في أعماق الأرض”. “تشير بياناتنا إلى ارتفاع درجات الحرارة في النوى الصخرية لهذه العوالم، بحيث يمكن طهي الميثان. ويمكن إنتاج النيتروجين الجزيئي أيضًا، ونرى ذلك على إيريس”.
بمعنى آخر، التفاعلات الحرارية المائية، أو النشاط المتحول الذي يشير إلى الحرارة والضغط المؤثرين على الصخور، لا بد أنها أنتجت غاز الميثان في أعماق إيريس وماكيماك. ومن ثم، لا بد أن الميثان قد شق طريقه إلى السطح عن طريق إطلاق الغازات، أو حتى عن طريق البراكين.
لكي يتشكل الميثان بهذه الطريقة، يلزم درجة حرارة تزيد عن 150 درجة مئوية (حوالي 300 درجة فهرنهايت). لا يمكن أن تأتي درجات الحرارة هذه إلا من النظائر المشعة الموجودة داخل النوى الصخرية لكل كوكب قزم، مما يؤدي إلى إطلاق الحرارة مع اضمحلال النظائر.
وقال جلين: “يمكن أن تشير النوى الساخنة أيضًا إلى مصادر محتملة للمياه السائلة تحت سطحها الجليدي”، مما يزيد من احتمال احتواء إيريس وماكيماكي على محيطات صالحة للسكن.
ربما كان إطلاق غاز الميثان على السطح يحدث حتى وقت قريب (جيولوجيًا) وفقًا لنسبة نظائر أخرى، بين الكربون-12، الذي يحتوي على 6 بروتونات و6 نيوترونات، والكربون-13، الذي يحتوي على 6 بروتونات و7 نيوترونات).
وقال ويل جراندي من جامعة هارفارد: “إذا استضاف إيريس وماكيماكي، أو ربما لا يزال بإمكانهما استضافة كيمياء جيولوجية دافئة، أو حتى ساخنة، في قلوبهما الصخرية، فيمكن لعمليات البراكين الجليدية أن تنقل غاز الميثان إلى أسطح هذه الكواكب، ربما في العصور الجيولوجية الحديثة”. مرصد لويل، الذي قاد الملاحظات الأولية لـ JWST. “لقد وجدنا نسبة نظائر الكربون التي تشير إلى إعادة الظهور في الآونة الأخيرة نسبيا.”
قصص ذات الصلة:
– إيريس: الكوكب القزم الأول
— الكواكب القزمة في نظامنا الشمسي (مخطط معلومات بياني)
– الكوكب القزم وراء بلوتو يفتقر إلى الغلاف الجوي
ومن المثير للاهتمام أن النماذج التي تم تطويرها لوصف تكوين وانبعاث غاز الميثان على إيريس وماكيماكي يمكن أن تنطبق أيضًا على زحلالقمر تيتان. بحث أشارت دراسة نُشرت في وقت سابق من هذا الشهر إلى أن الميثان وغيره من جزيئات الكربون المهمة للحياة قد لا تكون قادرة على الوصول إلى المحيط تحت سطح تيتان بعد بقائها على السطح لفترة قصيرة، حيث تكون الهيدروكربونات وفيرة. وقد أدى هذا إلى التشكيك في إمكانية السكن في محيط تيتان. ومع ذلك، إذا كان الميثان والغازات الأخرى يمكن أن تتشكل عن طريق الطاقة الحرارية الأرضية داخل النواة الصخرية لتيتان، كما هو الحال في إيريس وماكيماكي، فيمكن لمحيط تيتان أن يحصل على إمداداته من كيمياء الكربون من داخل الكوكب وليس من سطحه.
تم وصف نتائج ملاحظات غاز الميثان على إيريس وميكيماكي في ورقة بحثية منشورة في عدد أبريل 2024 من المجلة. إيكاروس.