Na mrazivom Plute tiekla kvapalina. NASA odhalila úkaz, ktorý popiera pravidlá

Sonda New Horizons preletela okolo trpasličej planéty Pluto ešte v roku 2015, no vedci z jej nazbieraných dát ťažia dodnes. Najnovšia analýza priniesla zistenie, ktoré astronómovia vôbec nečakali. Na povrchu tohto vzdialeného a extrémne chladného telesa sa totiž našli jasné dôkazy o tom, že tam v geologicky nedávnej dobe tiekla kvapalina.

Nejde o vodu, ktorá by v teplotách okolo mínus 230 stupňov Celzia okamžite zamrzla na kameň. V tomto prípade ide o tekutý dusík, ktorý vyvieral z hlbín a rozlieval sa po povrchu masívneho ľadovca. Podobne ako pri iných misiách, kde vedci odhaľujú tajomstvá cudzích svetov a skúmajú napríklad to, ako vedci vedia vyrobiť palivo priamo z atmosféry Marsu, aj Pluto ukazuje, že chémia vo vesmíre funguje v úplne iných dimenziách, než na aké sme zvyknutí.

Štúdiu viedol tím z amerického inštitútu Southwest Research Institute (SwRI) pod vedením hlavného výskumníka misie Alana Sterna. Výsledky, ktoré publikoval odborný časopis Planetary Science Journal, potvrdzujú, že Pluto ani zďaleka nie je mŕtva zamrznutá guľa na okraji slnečnej sústavy.

Záhadné tmavé pruhy na obrovskom ľadovci

Pozornosť vedcov upútala známa oblasť Sputnik Planitia, čo je gigantický ľadovec tvorený prevažne zmrznutým dusíkom. Svojou rozlohou bez problémov prekoná kombinovanú veľkosť amerických štátov Texas a Oklahoma. Detailné snímky z preletu New Horizons odhalili v severnej časti tejto planiny obrovské bunky konvekčného prúdenia veľkosti celých miest.

Tieto konvekčné bunky sú však oddelené tenkými tmavými líniami a na viacerých miestach sa nachádzajú rozptýlené tmavé škvrny. Nové preskúmanie týchto štruktúr ukázalo, že v určitých obdobiach môžu byť dočasne zvlhčené. Ide o jav, ktorý sa podľa doterajších poznatkov nemal v takýchto mrazoch vôbec vyskytovať.

Na Plute nemôže tekutý dusík pršať z oblakov, pretože to nedovoľuje extrémne riedka atmosféra a tlakové podmienky. Vedci preto museli nájsť iné vysvetlenie, odkiaľ sa stmavnutie terénu vzalo, a odpoveď našli v porovnaní s procesmi na Zemi.

Inšpirácia prišla z Grónska

Výskumníci porovnali dáta zo sondy New Horizons so satelitnými snímkami ľadovcových plôch v Grónsku, ktoré zhotovila družica Landsat 9. Na grónskych ľadovcoch vznikajú úzke tmavé línie presne na tých miestach, kde sa na povrchu snehu a ľadu nachádza tečúca kvapalná voda.

Rovnaké vizuálne vzory a štruktúry vidia astronómovia na planine Sputnik Planitia. To viedlo vedecký tím k záveru, že podzemná kvapalina, konkrétne stlačený dusík, preniká z hlbín smerom nahor a zvlhčuje ľadový povrch. Tým dochádza k jeho dočasnému stmavnutiu a zmene štruktúry.

Podľa modelov povrchového prúdenia je samotná pláň Sputnik Planitia veľmi mladá a jej vek sa odhaduje na menej ako jeden milión rokov. Tmavé štruktúry tak museli vzniknúť v tomto nedávnom období a je veľmi pravdepodobné, že tento proces funguje na trpasličej planéte aj v súčasnosti.

Ako sa môže dusík roztaviť v takom chlade?

Záhadu, ako môže byť dusík pod povrchom vôbec v kvapalnom stave, pomohli rozlúsknuť počítačové simulácie, ktoré viedol Orkan Umurhan z inštitútu SETI. Modely ukázali, že na dne dusíkového ľadovca, ktorý má hrúbku niekoľko kilometrov, vládne dostatočný tlak a mierne geotermálne teplo na to, aby sa ľad roztopil.

Roztavený dusík sa potom správa ako tekutina v hydrotermálnych prieduchoch alebo láva v sopečných kanáloch. Vzniknutý tlak a vztlakové sily ho tlačia cez úzke pukliny a trhliny v ľadovom príkrove smerom k povrchu.

Keď sa tekutý dusík dostane von, nerozptýli sa okamžite do vákua. Dokáže zostať v kvapalnom stave dostatočne dlho na to, aby stiekol po miernom sklone ľadovca. Počas tohto toku navlhčí okolitý dusíkový ľad a vytvorí presne tie tmavé stopy, ktoré zaznamenali kamery sondy.

Fascinujúca fyzika v extrémnych podmienkach

Tento objav otvára vedcom úplne nové dvere do sveta fyziky pevných látok pri teplotách blízkych absolútnej nule. Doteraz totiž nikto podrobne neskúmal správanie tuhého dusíka pod vysokým mechanickým namáhaním priamo v laboratóriu.

Podľa vedcov je nevyhnutné otestovať tieto fyzikálne procesy v simulovaných komorách. Tlakové sily pôsobiace na kryštalický dusík v hĺbkach kilometrov dokážu zmeniť jeho štruktúru spôsobom, ktorý na Zemi bežne nepozorujeme.

Výskum naznačuje, že ľadové telesá na okraji slnečnej sústavy sú geologicky omnoho aktívnejšie, než sa kedy predpokladalo. Pluto tak búra staré predstavy o statických a mŕtvych svetoch v Kuiperovom páse.

Dôsledky pre ďalšie telesá slnečnej sústavy

Hoci vedci zatiaľ pozorovali tieto toky len v oblasti Sputnik Planitia, viac ako polovica povrchu Pluta nebola zmapovaná vo vysokom rozlíšení. Je preto vysoko pravdepodobné, že podobné geologické javy prebiehajú aj na iných častiach tohto telesa.

Rovnaký mechanizmus roztápania a výstupu tekutých látok môže navyše vysvetliť záhady na iných mesiacoch. Príkladom je Triton, najväčší mesiac planéty Neptún, kde sonda Voyager 2 v minulosti zaznamenala aktívne erupcie dusíkových gejzírov.

Aby sme definitívne pochopili dynamiku týchto vzdialených ľadových svetov, bude ľudstvo potrebovať novú generáciu sond určených priamo na detailný prieskum Kuiperovho pásu. Pluto ukázalo, že aj na tých najchladnejších miestach vesmíru prebieha fascinujúci geologický život.

Čítajte viac z kategórie: Novinky