آیا پلوتو اقیانوس‌های مایع زیرزمینی دارد؟

چند سال از پرواز تاریخی کاوشگر نیوهورایزنز برفراز پلوتو می‌گذرد. بررسی‌های این کاوشگر به درک عمیق‌تر این سیاره کمک کرده‌اند. اطلاعات زیادی درباره‌ی پلوتو به‌دست آمده‌اند؛ اما بزرگ‌ترین شگفتی را می‌توان نشانه‌هایی از وجود اقیانوس‌های مایع زیر سطح یخی پلوتو دانست. پلوتو در فاصله‌ی ۵/۹ میلیارد کیلومتری از خورشید و در محدوده‌ی منجمد کمربند کویپر قرار دارد. در گذشته، دانشمندان تصور می‌کردند این سیاره‌ی کوتوله سیاره‌ای کاملا منجمد باشد و وجود آب مایع روی آن در هاله‌ای از ابهام بود.

حالا ستاره‌شناسان سناریو جدیدی مطرح کرده‌اند: اگر پلوتو به‌سرعت تشکیل شده باشد، گرمای حاصل این فرایند برای تشکیل اقیانوس‌های مایع زیرسطحی و دوام آن‌ها تا میلیاردها سال کافی است. فرانسیس نیمو، دانشمند علوم سیاره‌ای و زمین از دانشگاه سانتاکروز کالیفرنیا، درباره‌ی این موضوع می‌گوید:

دانشمندان مدت‌ها است به بررسی تکامل گرمایی پلوتو و وجود اقیانوس‌های مایع در سطح این سیاره‌ی کوتوله مشغول هستند. حالا با وجود تصاویری که کاوشگر نیوهورایزنز ناسا از سطح پلوتو دراختیارمان قرار داده است، می‌توانیم پیش‌بینی‌های مدل‌های مختلف تکامل گرمایی را بررسی کنیم.

پلوتو تقریبا ۴/۵ میلیارد سال پیش احتمالا با سرعت کم و از موادی سرد تشکیل شده است. طبق مدل جدید، مکانیزم‌های مختلفی بر آب مایع زیرزمینی پلوتو تأثیر می‌گذارند که یکی از آن‌ها عناصر رادیواکتیو در هسته‌ی پلوتو است. با اینکه مدل شروع سرد یکی از راه‌های احتمالی دوام آب مایع در کمربند کویپر است، با برخی قابلیت‌های سطحی پلوتو در تضاد است که در مشاهدات نیوهورایزنز ثبت شده‌اند. کارور بیرسون، دانشمند سیاره‌ای و زمین و مؤلف ارشد مقاله از دانشگاه سن‌دیگو، اعتقاد دارد:

اگر پلوتو از ابتدا شروع سردی داشته و یخ‌‌ها از داخل ذوب شده باشند، پس منقبض می‌شود و باید شواهدی از فشردگی را روی سطح آن ببینیم؛ اما اگر شروع داغی داشته باشد و با انجماد اقیانوس‌ها منبسط شده باشد، باید شاهد ویژگی‌های انبساطی روی سطح آن باشیم. افزون‌براین، شواهد زیادی از انبساط روی سطح پلوتو دیده می‌شود؛ اما هنوز شواهد فشردگی کشف نشده‌اند؛ بنابراین، مشاهدات سازگاری بیشتری با مدل آغاز داغ و اقیانوس‌های مایع در پلوتو دارند.

وجود خطوط انبساطی صرفا نشانه‌ای برای سناریو آغاز داغ نیستند. اگر پلوتو شروع داغی داشته باشد، به‌مدت یک‌میلیارد سال فرایند انبساط سریعی پشت‌سر گذاشته است و سپس، به‌مدت ۳/۵ میلیارد سال فرایند انبساط آهسته ادامه پیدا کرده است. در سناریو شروع سرد نیز، مرحله‌ی اول انقباضی و مرحله‌ی دوم انبساطی است؛ از‌این‌رو برای محاسبه‌ی دقیق ماجرا، ویژگی‌های مرحله‌ی اولیه باید بررسی شوند. تیم پژوهشگران هم با شناسایی مجموعه‌ای از رانش‌ها و گودال‌ها به مرحله‌ی اولیه‌ی انبساطی پی بردند. نیمو می‌گوید: «محاسبه‌ی قدیمی‌ترین ویژگی‌های سطحی پلوتو کار دشواری است؛ اما به‌نظر می‌رسد مراحل اول و دوم هر دو انبساطی بوده‌اند.»

چگونگی متراکم‌شدن پلوتو برای پی‌بردن به تکامل گرمایی آن اهمیت دارد. اگر پلوتو به‌آهستگی تشکیل شده باشد، مواد داغ سطح آن انرژی در فضا منتشر کرده‌اند؛ اما اگر به‌سرعت تشکیل شده باشد، گرما داخل آن حبس شده است.

طبق مدل‌های قدیمی کمربند کویپر، فرایند تولید سیاره‌ای به‌اندازه‌ی پلوتو با قطر ۲،۳۷۶ کیلومتر، صدها میلیون سال به‌طول می‌انجامد. این فرایند بسیار آهسته و درنتیجه، پلوتو قبلا سرد بوده است؛ اما طبق پژوهش‌های جدید و مدلی چندمرحله‌‌ی، مرحله‌ی اول رشد خُرده‌سیاره‌ها تا ۳۰۰ کیلومتر به‌آهستگی طی می‌شود و مرحله‌ی دوم تجمع سریع رخ می‌دهد. طبق این سناریو، پلوتو تقریبا در مدت ۳۰ هزار سال شکل گرفته است. این بازه‌ی زمانی منطبق با مدل شروع داغ است؛ درنتیجه، می‌توان گفت دیگر اجرام کمربند کویپر هم طبق مدل شروع داغ شکل گرفته‌اند و در ابتدا، اقیانوس‌هایی داشته‌اند. درپایان، پژوهشگران مقاله می‌افزایند:

تمایز مهم ما بین مدل‌های آغاز داغ و آغاز سرد این است که مدل اول اسکلت سنگی نزدیک به سطح دارد. اسکلت سنگی مشابه سیاره‌ی کوتوله‌ی سرس می‌تواند نشانه‌ای برای مدل داغ پلوتو باشد. به‌طور مشابه، شواهد گسترده‌ای مبنی‌بر ویژگی‌های انقباضی مثل چروک‌ها به‌سختی منطبق با مدل داغ پلوتو هستند. پیش‌نیاز اصلی هرکدام از آزمایش‌های اولیه ستون چینه‌شناسی پلوتو است و باتوجه‌به دهانه‌های برخوردی می‌توان به پاسخ رسید.