Un impacto de asteroide gigante en el pasado del planeta enano ofrece nuevas ideas sobre la posibilidad de un océano debajo de su superficie.
Desde que la nave espacial New Horizons de la NASA voló por Plutón el año pasado, se ha acumulado evidencia de que el planeta enano puede tener un océano líquido debajo de su capa de hielo. Ahora, al modelar la dinámica de impacto que creó un cráter masivo en la superficie de Plutón, un equipode los investigadores ha hecho una nueva estimación de qué tan gruesa podría ser esa capa líquida.
El estudio, dirigido por el geólogo de la Universidad de Brown Brandon Johnson y publicado en Cartas de investigación geofísica , encuentra una alta probabilidad de que haya más de 100 kilómetros de agua líquida debajo de la superficie de Plutón. La investigación también ofrece una pista sobre la composición de ese océano, lo que sugiere que es probable que tenga un contenido de sal similar al del Mar Muerto.
"Los modelos térmicos del interior de Plutón y la evidencia tectónica encontrada en la superficie sugieren que puede existir un océano, pero no es fácil inferir su tamaño ni nada más sobre él", dijo Johnson, quien es profesor asistente en el Departamento de Tierra de Brown, Ciencias Ambientales y Planetarias. "Hemos podido imponer algunas restricciones a su grosor y obtener algunas pistas sobre la composición".
La investigación se centró en el Sputnik Planum, una cuenca de 900 kilómetros de diámetro que conforma el lóbulo occidental, la famosa característica en forma de corazón revelada durante el sobrevuelo de New Horizons. La cuenca parece haber sido creada por un impacto, probablemente por un objeto a 200 kilómetrosa través o más grande.
La historia de cómo la cuenca se relaciona con el océano putativo de Plutón comienza con su posición en el planeta en relación con la luna más grande de Plutón, Caronte. Plutón y Caronte están bloqueados mutuamente, lo que significa que siempre se muestran la misma cara mientras giranEl Sputnik Planum se asienta directamente en el eje de marea que une los dos mundos. Esa posición sugiere que la cuenca tiene lo que se llama una anomalía de masa positiva: tiene más masa que el promedio para la corteza helada de Plutón. A medida que la gravedad de Charon tira de Plutón, tiraríaproporcionalmente más en áreas de mayor masa, lo que inclinaría el planeta hasta que el Sputnik Planum se alineara con el eje de las mareas.
Pero una anomalía de masa positiva haría que el Sputnik Planum fuera un pato extraño a medida que avanzan los cráteres.
"Un cráter de impacto es básicamente un agujero en el suelo", dijo Johnson. "Estás tomando un montón de material y lo estás haciendo explotar, así que esperas que tenga una anomalía de masa negativa, pero eso no es lo que vemos con el SputnikPlanum. Eso hizo que la gente pensara en cómo podrías obtener esta anomalía de masa positiva "
Parte de la respuesta es que, después de formarse, la cuenca se ha llenado parcialmente con hielo de nitrógeno. Esa capa de hielo agrega algo de masa a la cuenca, pero no es lo suficientemente gruesa por sí sola como para que el Sputnik Planum tenga resultados positivosmasa, dice Johnson.
El resto de esa masa puede ser generada por un líquido que acecha debajo de la superficie.
Al igual que una bola de boliche que cae sobre un trampolín, un gran impacto crea una abolladura en la superficie de un planeta, seguido de un rebote. Ese rebote empuja el material hacia arriba desde lo más profundo del interior del planeta. Si ese material sobresalido es más denso de lo que fue eliminadopor el impacto, el cráter termina con la misma masa que tenía antes del impacto. Este es un fenómeno al que los geólogos se refieren como compensación isostática.
El agua es más densa que el hielo. Por lo tanto, si hubiera una capa de agua líquida debajo de la capa de hielo de Plutón, podría haberse acumulado después del impacto del Sputnik Planum, igualando la masa del cráter. Si la cuenca comenzó con masa neutra, entonces ella capa de nitrógeno depositada más tarde sería suficiente para crear una anomalía de masa positiva.
"Este escenario requiere un océano líquido", dijo Johnson. "Queríamos ejecutar modelos informáticos del impacto para ver si esto es algo que realmente sucedería. Lo que encontramos es que la producción de una anomalía de masa positiva es bastantesensible al grosor de la capa oceánica. También es sensible al grado de salinidad del océano, porque el contenido de sal afecta la densidad del agua ".
Los modelos simularon el impacto de un objeto lo suficientemente grande como para crear una cuenca del tamaño del Sputnik Planum golpeando a Plutón a la velocidad esperada para esa parte del sistema solar. La simulación asumió varios espesores de la capa de agua debajo de la corteza, sin aguaen absoluto a una capa de 200 kilómetros de espesor.
El escenario que mejor reconstruyó la profundidad de tamaño observada del Sputnik Planum, al tiempo que también produjo un cráter con masa compensada, fue uno en el que Plutón tiene una capa oceánica de más de 100 kilómetros de espesor, con una salinidad de alrededor del 30 por ciento.
"Lo que esto nos dice es que si el Sputnik Planum es de hecho una anomalía de masa positiva, y parece que lo es, esta capa oceánica de al menos 100 kilómetros tiene que estar allí", dijo Johnson. "Es bastante sorprendentepara mí que tienes este cuerpo tan lejos en el sistema solar que aún puede tener agua líquida "
Mientras los investigadores continúan mirando los datos enviados por New Horizons, Johnson espera que surja una imagen más clara del posible océano de Plutón.
Los coautores de Johnson en el artículo fueron Timothy Bowling de la Universidad de Chicago y Alexander Trowbridge y Andrew Freed de la Universidad de Purdue.
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Materiales proporcionado por Universidad de Brown . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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