На поверхности карликовой планеты Макемаке, чья орбита находится за пределами орбиты Нептуна, может располагаться действующий ледяной вулкан. На это указали резкие температурные колебания, которые зафиксировал один из приборов орбитального телескопа «Джеймс Уэбб». Макемаке — третий по величине объект в поясе Койпера. Считается, что карликовая планета слишком мала и холодна, чтобы поддерживать вулканическую активность. Если гипотеза подтвердится, это будет беспрецедентным явлением для транснептуновых объектов, а само открытие, вероятно, изменит представления ученых о формировании таких далеких миров.
Макемаке — карликовая планета, один из крупнейших и ярких объектов пояса Койпера, который находится примерно в 45 раз дальше от Солнца, чем Земля. В 2007 году инфракрасный космический телескоп «Спитцер» помог астрономам измерить диаметр и альбедо Макемаке. Согласно этим измерениям, диаметр карликовой планеты составляет порядка 1500 километров, а геометрическое альбедо — 0,8.
Поверхность Макемаке преимущественно покрыта метановым льдом, а также продуктами, которые остаются при испарении метана под действием солнечного света (например, толин — смесь органических сополимеров). В 2024 году группа геохимиков из США провела анализ изотопного состава метана карликовой планеты с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб». Исследуя относительное содержание разных изотопов в веществе, ученые получают сведения о его особенностях образования и эволюции.
Результаты анализа соотношения различных изотопов водорода в метане указали на свидетельства геотермальных процессов в недрах Макемаке. То есть выяснилось, что метан на поверхности карликовой планеты имеет геохимические признаки происхождения в горячих условиях — например, в результате действия вулканов. Этим он отличается от метана, который находят на кометах.
В 2015 году космический аппарат New Horizons обнаружил на поверхности другой карликовой планеты, Плутона, похожие признаки, а именно — следы деятельности криовулкана, который к тому времени уже не был активен. Криовулканы — вид вулканизма в условиях низких температур. Вместо расплавленных скальных пород они извергают воду, аммиак, метан — как в жидком состоянии (криолаву), так и в газообразном.
Затем аналогичные следы нашли на еще одной карликовой планете — Церере. Тогда же ученые предположили, что на транснептуновых объектах криовулканизм не был редким явлением. Правда, обнаружить действующий вулкан на карликовой планете до сих пор не удавалось.
До миссии New Horizons специалисты полагали, что, поскольку Макемаке расположена далеко от Солнца (на расстоянии 5,6-7,9 миллиарда километров), она слишком холодная для вулканической активности. Равновесная температура там составляет примерно минус 244 градуса Цельсия. Кроме того, считалось, что космическое тело не обладает достаточным размером для запуска этого процесса.
Команда астрономов из Венгрии под руководством Ксаба Кисса (Csaba Kiss) из обсерватории Конкоя, вероятно, получила свидетельства вулканической активности на Макемаке, которая происходит прямо сейчас (на момент написания статьи).
Ученые зафиксировали в инфракрасном участке спектра (в диапазоне 18-25 микрометров, μm) тепловое излучение, которое соответствовало температуре минус 120 градусов Цельсия, что намного выше средней температуры Макемаке, составляющей минус 244 градуса. Ученые сделали открытие с помощью спектрографа MIRI, который установлен на «Джеймсе Уэббе».
Изменения температуры исследователи объяснили двумя возможными причинами. Первая и, по мнению авторов исследования, более вероятная — активность криовулкана. Вторая — мелкозернистая пыль, окружающая Макемаке.
Если причина температурных колебаний — криовулканическая активность, значит, на поверхности карликовой планеты есть действующий криовулкан, под которым, возможно, плещется жидкий океан. Скорее всего, он оставался жидким с момента своего формирования благодаря скрытому теплу внутри карликовой планеты.
По словам Кисса, вероятно, океан состоит не из привычной нам воды, а содержит примеси аммиака и солей других веществ. Кроме того, сам криовулкан для наблюдателя может выглядеть совсем иначе, чем привыкли видеть астрономы на других телах. Например, это может быть трещина в коре, через которую на поверхность выбрасывается метан.
Температурные изменения могла вызвать и мелкозернистая углеродная пыль, нагретая Солнцем, которая может окружать Макемаке в виде тонкого кольца. Возможно даже, что температурную аномалию вызывают сразу два этих процесса, каким-то образом связанные между собой: например, криовулкан выбрасывает в космос мелкозернистый материал.
Чтобы окончательно разобраться в вопросе, необходимо провести более длительные наблюдения за Макемаке. В работе, опубликованной на сайте электронного архива препринтов arXiv.org, авторы отметили, что исследовали карликовую планету менее часа.
В любом случае неважно, что будет причиной изменения температуры — криовулкан или мелкозернистая пыль: оба варианта окажутся сенсационными. Во-первых, ученые еще ни разу не открывали кольцо из мелкозернистой пыли вокруг карликовых планет. Во-вторых, активный криовулкан в поясе Койпера — само по себе уникальное явление.