Falhas extensivas (setas) na superfície de Plutão indicam expansão da crosta gelada do planeta anão, atribuída ao congelamento de um oceano subterrâneo.
Crédito: NASA / Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins / Instituto de Pesquisa do Sudoeste / Alex Parker
O acúmulo de novo material durante a formação de Plutão pode ter gerado calor suficiente para criar um oceano líquido que persiste sob uma crosta gelada até os dias atuais, apesar da órbita do planeta anão longe do sol nas frias regiões externas do sistema solar.
Esse cenário de "início a quente", apresentado em um artigo publicado em 22 de junho na Nature Geoscience , contrasta com a visão tradicional das origens de Plutão como uma bola de gelo e rocha congelados, na qual a deterioração radioativa poderia eventualmente gerar calor suficiente para derreter o gelo e se formar. um oceano subterrâneo.
"Há muito tempo as pessoas pensam sobre a evolução térmica de Plutão e a capacidade de um oceano sobreviver até os dias atuais", disse o co-autor Francis Nimmo, professor de ciências da Terra e do planeta na UC Santa Cruz. "Agora que temos imagens da superfície de Plutão da missão New Horizons da NASA, podemos comparar o que vemos com as previsões de diferentes modelos de evolução térmica".
Como a água se expande quando congela e se contrai quando derrete, os cenários de partida a quente e partida a frio têm implicações diferentes para a tectônica e os recursos de superfície resultantes de Plutão, explicou o primeiro autor e estudante de graduação da UCSC Carver Bierson.
"Se começasse frio e o gelo derretesse internamente, Plutão teria contraído e deveríamos ver características de compressão em sua superfície, enquanto que, se esquentasse, deveria expandir-se à medida que o oceano congelasse e deveríamos ver características de extensão na superfície", Bierson disse. "Nós vemos muitas evidências de expansão, mas não vemos evidências de compressão, portanto as observações são mais consistentes com Plutão começando com um oceano líquido ".
A evolução térmica e tectônica de um Plutão de partida a frio é realmente um pouco complicada, porque após um período inicial de derretimento gradual, o oceano subterrâneo começaria a se congelar novamente. Portanto, a compressão da superfície ocorreria logo no início, seguida por uma extensão mais recente. Com um começo quente, a extensão ocorreria ao longo da história de Plutão.
"As características mais antigas da superfície de Plutão são mais difíceis de descobrir, mas parece que havia uma extensão antiga e moderna da superfície", disse Nimmo.
A próxima pergunta era se havia energia suficiente para dar um começo quente a Plutão. As duas principais fontes de energia seriam o calor liberado pelo decaimento dos elementos radioativos na rocha e a energia gravitacional liberada à medida que novos materiais bombardearam a superfície do crescente protoplanet.
Os cálculos de Bierson mostraram que, se toda a energia gravitacional fosse retida como calor, inevitavelmente criaria um oceano líquido inicial . Na prática, no entanto, grande parte dessa energia irradiava para longe da superfície, especialmente se o acúmulo de novo material ocorresse lentamente.
"Como Plutão foi montado, em primeiro lugar, importa muito para sua evolução térmica", disse Nimmo. "Se acumular muito lentamente, o material quente na superfície irradia energia para o espaço, mas se acumular rápido o suficiente, o calor fica preso no interior".
Os pesquisadores calcularam que se Plutão se formasse por um período inferior a 30.000 anos, teria começado quente. Se, em vez disso, a acumulação ocorresse ao longo de alguns milhões de anos, uma partida a quente só seria possível se grandes impactadores enterrassem sua energia profundamente sob a superfície.
As novas descobertas sugerem que outros objetos grandes do cinturão de Kuiper provavelmente também começaram quentes e poderiam ter oceanos iniciais. Esses oceanos podem persistir até os dias atuais nos maiores objetos, como os planetas anões Eris e Makemake.
"Mesmo neste ambiente frio e tão longe do sol, todos esses mundos podem ter se formado rápido e quente, com oceanos líquidos", disse Bierson.
Além de Bierson e Nimmo, o artigo foi coautor por Alan Stern no Southwest Research Institute, o principal investigador da missão New Horizons.
Evidências para um início quente e formação inicial do oceano em Plutão, Nature Geoscience (2020). DOI: 10.1038 / s41561-020-0595-0
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