Pluto heeft een ondergrondse oceaan met anti-vries

Pluto op 13 juli 2015

Deze foto van Pluto is gemaakt op 13 juli 2015, slechts 16 uur voor de dichtste nadering. De afstand tot Pluto bedroeg 766.000 kilometer. Klik op de foto voor een hoge resolutie opname. Credit: NASA

Het bewijs dat Pluto een grote ondergrondse oceaan heeft neemt toe. Dit bewijs kan mede verklaren hoe het “hart” op Pluto is ontstaan.

Eerder werd al bekend dat thermische modellen van het binnenste van Pluto en tektonisch bewijs er op duidt dat er mogelijk een ondergrondse oceaan aanwezig is onder het hartvormige gebied dat Sputnik Planitia wordt genoemd. Nieuw onderzoek van de gegevens die de New Horizons naar de Aarde heeft gestuurd duidt op de aanwezigheid van een oceaan vlak onder het oppervlak van Pluto die bestaat uit een modderachtige, viskeuze vloeistof die op temperatuur wordt gehouden vanuit het binnenste van Pluto samen met wat anti-vries.

Voor zover bekend is er geen sprake opwarming als gevolg van getijdenwerking die de oceaan vloeibaar kan houden. De belangrijkste warmtebron die de oceaan vloeibaar kan houden is de warmte die vrijkomt bij radioactief verval van elementen diep in het binnenste van de dwergplaneet. Mogelijk is er ook een soort van anti-vriesmiddel aanwezig dat hierbij helpt.

De onderzoekers verwachten dat er ook een groot deel ammonia aanwezig is in de oceaan en dit ammonia kan werken als een soort van anti-vriesmiddel. De ondergrondse oceaan kan ook een beetje uitpuilen waardoor er druk wordt uitgeoefend op de ijsachtige buitenste schil van Pluto. Hierbij ontstaan breuken die overeenkomen met de breuken die zichtbaar zijn op de foto’s die de New Horizons heeft gemaakt van de dwergplaneet.

Een ander recent gepubliceerd onderzoek laat zien hoe een uitpuilende ondergrondse oceaan er voor kan zorgen dat het hart op Pluto zich richt op de as van Pluto en daardoor altijd van de maan Charon afwijst.

Sputnik Planitia vormt een zijde van de opvallende hartvormige structuur die de New Horizons tijdens zijn scheervlucht in juli 2015 aantrof op de dwergplaneet. De structuur is vermoedelijk ontstaan als gevolg van de inslag van een gigantische meteoriet die een groot gedeelte van de ijsachtige korst van Pluto wegsloeg.

Maar een diep bassin is slechts een groot elliptisch gat in de grond dat onvoldoende massa heeft om een dergelijke heroriëntatie te veroorzaken. De extra massa moet dus ergens verstopt zitten onder het oppervlak en een oceaan is een natuurlijke weg om dat te bereiken.

Pluto heeft een ondergrondse oceaan met anti-vries

Dwarsdoorsnede van Pluto door Sputnik Planitia heen. In donkerblauw de ondergrondse oceaan en in lichtblauw de bevroren korst. (credit: UC Santa Cruz)

Maar Pluto is een hele koude wereld met temperaturen die variëren tussen -233 °C en -223 °C. Hoe kan er dan een oceaan zijn?

Pluto is groot genoeg om bijna volledig afgekoeld te zijn maar toch nog een beetje warmte over te hebben. Deze warmte komt over een met ongeveer 2% van de warmte die de Aarde heeft als je kijkt naar de hoeveelheid energie die vrijkomt vanuit het binnenste.

De onderzoekers lieten berekeningen los waarin ze de grootte van Pluto verwerkten samen met de interne hittestromingen en daaruit bleek dat onder Sputnik Planitia temperaturen en drukken heersen die het mogelijk maken dat er een zone van waterijs voorkomt die enigszins viskeus is. Het is geen vloeibare oceaan maar eerder een modderige oceaan. De onderzoekers concludeerden ook dat deze verklaring de enige manier was om de puzzelstukjes te laten passen.

Het enorme bassin lijkt ook veel helderder te zijn dan de rest van de dwergplaneet en de gegevens die de New Horizons heeft verzameld wijzen erop dat het bassin is gevuld met bevroren stikstofijs.

Eerder onderzoek van data van de New Horizons lieten al zien dat stikstof constant wordt ververst of dat er een soort van convectie plaatsvindt doordat er een zwakke plek is in de bodem van het bassin. Door deze zwakke plek komt mogelijk hitte uit het binnenste van Pluto omhoog waardoor het ijs steeds wordt ververst.

Aanvullend kan het extra gewicht van een ondergrondse oceaan helpen bij de verklaring waarom het hart van Pluto van Charon is afgericht. Onderzoekers vonden deze oriëntatie verdacht en zeggen dat er slechts 5% kans op toeval is. Deze uitlijning suggereert dat extra massa op die locatie reageert op getijdenkrachten tussen Pluto en Charon waardoor Sputnik Planitia zich recht tegenover de naar de dwergplaneet toe gerichte zijde van Charon bevindt.

Een dikke, zware oceaan, zoals de nieuwe gegevens suggereren kan dienen als een gravitationele afwijking die een belangrijke rol speelt in de aantrekkingskrachten die spelen tussen Pluto en Charon. Door de miljoenen jaren heen heeft Pluto rondgedraaid waarbij de ondergrondse oceaan en het hartvormige gebied erboven bijna precies tegenover de verbindingslijn tussen Pluto en Charon kwam te liggen.

Wetenschappers zijn nog wel even zoet met het bestuderen van alle gegevens die de New Horizons heeft verzameld maar we kunnen al wel stellen dat de dwergplaneet vol verrassingen zit.

 

 

Eerste publicatie: 17 november 2016

Bron: UniverseToday
Nature Paper: Reorientation of Sputnik Planitia implies a subsurface ocean on Pluto
Nature Paper: Reorientation and faulting of Pluto due to volatile loading within Sputnik Planitia