Эрида и Макемаке — карликовые планеты с необычайно отражающей поверхностью из-за покрытия молодым метановым льдом. Ученые, изучив возможные сценарии происхождения льда, пришли к выводу, что «сердце» этих планет гораздо горячее, чем считалось ранее.
Чтобы узнать о формировании Солнечной системы, астрономы исследуют остатки, летящие за орбитой Нептуна — транснептуновые объекты. В основном это небольшие тела, но среди них есть и крупные: карликовые планеты Плутон, Хаумеа, Макемаке и Эрида. Последние две по величине уступают лишь Плутону и поэтому вызывают большой интерес у учёных. ТеперьБлагодаря космическому телескопу «Джеймс Уэбб» астрономы узнали больше о составе поверхностей этих объектов.
Спектрограф ближнего инфракрасного диапазона (NIRSpec) обнаружил на карликовых планетах соединения метана с повышенным содержанием тяжелого водорода (дейтерия) и различными изотопами углерода. Благодаря этому ученые впервые смогли измерить соотношение дейтерия к водороду в метане Эриды и Макемаке. Поскольку разные процессы создают различные изотопы, исследователи проанализировали разные сценарии возникновения метана с учетом новой информации.
Ученые выделили три типа метана, который может существовать на Эриде и Макемаке: первичный метан из протопланетного диска, термогенный метан из сложных органических молекул и абиогенный метан от гидротермической переработки оксидов углерода в присутствии горных пород.
Исследователи, изучая ледяной спутник Сатурна Титана, Землю, метеориты и кометы, проанализировали разные сценарии и пришли к выводу: первичного метана на Эриде и Макемаке практически нет из-за того, что иначе соотношение дейтерия к водороду было бы существенно выше.
Абиогенный и термогенный метан наиболее подходит для данных наблюдений.
Образование их требует относительно высокой температуры — от 150 до 400 градусов Цельсия. Значит, у карликовых планет есть каменное ядро, нагревшееся от распада радиоактивных элементов. Вследствие этого под метановым льдом должна быть жидкая вода. А на поверхность метан поступает за счёт криовулканизма.
Найденное отношение изотопов углерода (13С/12С) свидетельствует о сравнительно недавнем обновлении поверхности, – отметил Уилл Гранди, астроном обсерватории Лоуэлла, соавтор исследования.
Слишком высокое альбедо поверхностей Эриды и Макемаке указывает на обновление метанового льда. Под воздействием космической радиации метан превращается в более тяжелые углеводородные соединения, приобретая красный оттенок — вспомните поверхность Плутона.
Светлая поверхность Эриды и Макемаке свидетельствует о том, что лед метана обновляется. Причиной может быть сезонная сублимация и последующая конденсация метана — он оседает поверх покрасневшей поверхности. Если слой метана достаточно толстый, в нем возможна конвекция: нагревшееся от ядра вещество поднимается вверх, где снова замерзает. Именно поэтому сохраняет белизну равнина Спутника — знаменитое «сердце» на «боку» Плутона.
Исследование привело к созданию двух работ: одной с геохимическим фокусом. анализом наблюдений «Джеймса Уэбба» и разборомИсследователи изучили теоретические внутренние процессы карликовых планет. Результаты опубликованы в журнале. Icarus.
Макемаке и Эрида удалены от Солнца. Обе небесные тела приближаются к нему на расстояние около 38 астрономических единиц, хотя у Эриды орбита более эллиптическая.
Диаметр Макемаке составляет от 1,4 до 1,5 тысячи километров, это немного больше диаметра Харона, спутника Плутона. Пока неизвестна точная масса и плотность карликовой планеты, но в 2016 году у неё обнаружили спутник. Получить характеристики возможно после анализа динамики этих тел учёными.
О Эриде известно больше: диаметр её меньше диаметра Плутона (2,33 тысячи километров), но она более плотная. В её составе больше камней — есть место для хранения тепла от распада элементов. Вероятно, у Макемаке схожая плотность.
Из-за огромного расстояния от Солнца температура на поверхности этих тел — примерно минус 238 градусов Цельсия (30-40 кельвин). Наличие подледных океанов на столь холодных и далеких от Солнца телах — большой сюрприз. По расчетам, у карликовых планет обычно не хватает тепла ядра для поддержания жидкого океана под поверхностью. Открытие предполагает, что подобные океаны могут быть более распространенным явлением, чем считалось.