Toen NASA's New Horizons-ruimtevaartuig in juli vorig jaar Pluto bereikte, gaven het wetenschappers hun eerste gedetailleerde blik op een van de meest mysterieuze objecten in het zonnestelsel. Naast wonderen zoals stijgende bergen, ijsvulkanen en een gigantisch hartvormig bassin, onthulden beelden die door de sonde werden teruggestuurd een oppervlak ontsierd door een netwerk van kloven en een opvallend bolvorm.
gerelateerde inhoud
- Vijf nieuwe dingen die we deze week over Pluto hebben geleerd
- De noordpool van Pluto is bezaaid met kloven
- NASA-ruimtevaartuig gaat naar de diepste ooit duiken in de pluimen van Saturn Moon
- Deze foto's geven een zeldzame glimp in het hart van de Pluto Flyby
Voor sommige wetenschappers zijn die laatste twee ontdekkingen hints dat er iets nog wilder in de kleine wereld verborgen kan zijn, omdat ze de eerste directe aanwijzingen zijn dat Pluto een ondergrondse oceaan zou kunnen herbergen onder zijn dikke, ijzige korst. Indien bevestigd, zou een oceaan op Pluto ingrijpende implicaties hebben, omdat het de kans zou vergroten dat andere ijzige lichamen vloeibaar water zouden kunnen herbergen - en mogelijk leven.
"Het feit dat zelfs koude, verre Pluto een ondergrondse oceaan kan hebben, betekent dat er potentiële habitats zijn, zelfs op schijnbaar weinig belovende locaties, " zegt Francis Nimmo, een New Horizons-wetenschapper aan de Universiteit van Californië, Santa Cruz.
Afgezien van de aarde, hebben geen lichamen in het zonnestelsel grote hoeveelheden vloeibaar water op hun oppervlakken. Dat is een nadeel voor astrobiologen, omdat de meeste wetenschappers geloven dat water een noodzakelijk ingrediënt is voor het ontstaan van leven.
Toch verzamelen ruimtesondes al tientallen jaren bewijs dat ijzige manen rond Jupiter en Saturnus grote oceanen onder hun korst houden. De maan Enceladus van Saturnus spuit geisers die verleidelijk rijk zijn aan water en koolstof, terwijl Jupiter's Europa bedekt is met breuken en richels die wijzen op een ondergrondse oceaan die smelt door het ijs. Deze werelden worden momenteel beschouwd als een van de beste plaatsen om elders in het zonnestelsel naar leven te zoeken.
Pluto is op dezelfde manier ijzig, maar het verschil is dat die manen meer voor de hand liggende warmtebronnen hebben om inwendig water vloeibaar te houden: de zwaartekracht die ze krijgen als ze rond hun massieve ouderplaneten slingeren. Pluto heeft geen enorme metgezel en draait tussen 3 en 5 miljard mijl van de zon, dus astronomen dachten meestal dat het te koud moest zijn voor een moderne oceaan.
Sommige theoretische modellen suggereerden dat radioactief verval in Pluto's rotsachtige binnenland dingen op een bepaald punt in de geschiedenis genoeg zou kunnen opwarmen om een ondergrondse oceaan te creëren, misschien zelfs voldoende warmte dat wateren vandaag de dag nog bestaan, maar er was geen echt bewijs, zegt Nimmo - tot nu toe.
Tijdens een recente bijeenkomst van de American Geophysical Union (AGU) in San Francisco, schetste Nimmo twee belangrijke aanwijzingen uit New Horizons. Geen van beiden is een slam dunk, zegt hij, maar samen zijn ze suggestief.
Ten eerste onthulde New Horizons de aanwezigheid van extensieve tektoniek, fouten en kloven over het gezicht van Pluto die erop kunnen wijzen dat het oppervlak in het recente verleden expansie heeft ondergaan.
"Een gemakkelijke manier om dat te doen is als je een oceaan hebt die begint te bevriezen", zegt Nimmo, omdat water in volume uitzet als het van een vloeistof in een vaste stof verandert. "Terwijl het vloeibare water terug in ijs bevriest, moet het buitenoppervlak van Pluto naar buiten bewegen en krijg je expansie."
Het tweede bewijs heeft vooral te maken met de vorm van Pluto, met name het opvallende gebrek aan een bobbel rond zijn evenaar zoals die op aarde, zijn maan en andere afgeronde hemellichamen.
Terwijl bolvormige lichamen draaien, duwen de rotatiekrachten materiaal naar de evenaar, waardoor ze enigszins worden platgedrukt. De equatoriale uitstulping van de maan is zelfs groter dan de huidige rotatiesnelheid zou moeten worden gegeven, en wetenschappers denken dat dit komt omdat het eerder in de geschiedenis sneller draaide, toen maanrots ductieler was. Hoewel Pluto sneller draait dan onze maan, heeft het helemaal geen bobbel.
"De maan registreert een oude spin-toestand", zegt Nimmo. "Pluto toont daar geen bewijs van. Er zijn verschillende manieren om een fossiele bobbel te vernietigen, en een daarvan is het hebben van een oceaan." Dat komt omdat water meer bewegingsvrijheid heeft dan ijs, dus een globale vloeistoflaag die binnenin rondslingert, zou de spinkrachten tegengaan en een dergelijke bolling verminderen.
Tot nu toe maakt het New Horizons-team een behoorlijk solide argument voor een oceaan op Pluto, zegt Amy Barr Mlinar, een expert in de vorming en evolutie van solide planetaire lichamen bij het Planetary Science Institute in Tucson, Arizona.
“Het is gebaseerd op een basale analyse van de planetaire wetenschap. Het vereist niet veel modellering met 45 verschillende invoerparameters die kunnen worden verknald ", zegt Barr Mlinar.
Maar nog niet iedereen is overtuigd, zelfs andere leden van het New Horizons-team. Pluto's oppervlaktescheuren kunnen worden verklaard door andere interne veranderingen in de temperatuur of structuur van het ijs, zegt Bill McKinnon, een planetaire wetenschapper aan de Washington University in St. Louis.
"Evenzo is de ineenstorting van een fossiele bobbel consistent met een oceaan op Pluto, " zegt McKinnon. "Maar een oceaan is niet vereist. Het betekent ook niet dat de oceaan, ook al bestond deze, vandaag de dag nog moet bestaan. De ineenstorting van de fossiele bobbel had miljarden jaren geleden kunnen plaatsvinden. "
New Horizons voerde een enkele flyby van Pluto uit. Voor een meer concreet bewijs van Pluto's oceaan, "zouden we terug moeten gaan met een orbiter-missie, misschien later in deze eeuw, " zegt McKinnon.
Als toekomstige tests de aanwezigheid van een oceaan op Pluto bevestigen, denkt McKinnon dat er nog meer verborgen zeeën kunnen wachten om ontdekt te worden in de marge van het zonnestelsel. Pluto maakt deel uit van de Kuipergordel, een ring van soortgelijke lichamen die ook interne warmte kunnen genereren door radioactief verval.
"Andere grote Kuipergordelobjecten zijn op dezelfde manier of zelfs rotsrijker, dus deze werelden kunnen ook oceanen hebben", zegt hij.
Zulke verre oceanen zouden heel anders zijn dan we gewend zijn op aarde, merkt Nadine Barlow op, een astronoom aan de Northern Arizona University. Behalve dat hij opgesloten zit onder tientallen meters ijs, zou een Plutonische oceaan vrijwel zeker een andere samenstelling hebben dan de zeeën van de aarde.
"We moeten niet vergeten dat de ijsjes in Pluto niet alleen waterijs maar ook koolstofdioxide en methaan bevatten", zegt Barlow. Vergeleken met onze zeeën, zou de potentiële oceaan van Pluto waarschijnlijk ook bijzonder zoutachtig zijn, rijk aan opgeloste zouten en ammoniak die het vriespunt zouden helpen verminderen en het in vloeibare toestand zouden houden.
Die extra ingrediënten zouden Pluto's zeewater onaantrekkelijk maken voor astronauten, maar het is nog steeds mogelijk dat sommige vormen van extreem leven zo'n oceaanhuis kunnen noemen. En terwijl New Horizons al is vertrokken van Pluto naar het volgende doel van de Kuipergordel, is de geplande missie van NASA naar de Joviaanse maan Europa misschien een cruciale testplaats voor het bestuderen van ondergrondse oceanen op ijzige lichamen en het bepalen van hun haalbaarheid voor het ontvangen van leven.
Dat betekent dat de Europa-missie en alle toekomstige tochten om Pluto te verkennen, voorzorgsmaatregelen moeten nemen om geen potentieel levensondersteunende omgevingen met terrestrische organismen te besmetten, zegt Barlow.
Barr Mlinar is het ermee eens: "We moeten misschien slimme manieren bedenken om de chemie van Pluto's oceaan vanaf de oppervlakte te verkennen", zegt ze. "We moeten meer leren over de geologie van deze lichamen en hoe materiaal uit de oceaan aan de oppervlakte kan worden uitgedrukt."
