Астрономия

Ранее планетологи подозревали, что замерзший метан на двух карликовых планетах в поясе Койпера — признак возможной гидротермальной активности в их недрах. Новое исследование заставило усомниться в этой версии. Ученые пришли к выводу, что Эрида и Макемаке получили свой метан из протопланетного диска, то есть это вещество содержалось в их грунте изначально.

Если в марсианском грунте не найдут никаких следов жизни, то еще на многие годы, а может быть, и столетия единственным шансом отыскать ее останется космохимия. Эта наука по мельчайшим особенностям света определяет, какие вещества есть в атмосфере или на поверхности небесного тела. К примеру, именно благодаря космохимии мы знаем, что спутник Сатурна Энцелад полностью покрыт водяным льдом, а не замерзшим углекислым газом или другим веществом.

Один из самых интересных химических элементов в космосе — метан. Впрочем, хотя на Земле это вещество и вырабатывают микроорганизмы, его нельзя считать явной биосигнатурой, то есть признаком жизни: он выделяется и в ходе небиологических процессов. Тем не менее при его обнаружении в космосе ученые стараются выяснить, как он образовался.

В Солнечной системе метан наблюдают не только в атмосферах газовых гигантов, но и на небесных телах с твердой поверхностью. Как показывают приборы марсохода Curiosity, газообразный метан выделяется из-под поверхности Красной планеты. На спутнике Сатурна Титане — целые моря жидкого метана. А на расположенных в поясе Койпера, за Нептуном, карликовых планетах Эрида и Макемаке он прослеживается в виде снега на поверхности.

Эрида в диаметре лишь примерно на 50 километров меньше Плутона: 2326 километров. Именно после ее открытия в 2005 году астрономы приняли окончательное решение больше не считать Плутон планетой. Диаметр Макемаке — около 1430 километров, это тоже один из крупнейших транснептуновых объектов. Он обращается примерно в окрестностях орбиты Плутона. Эрида летает по сильно вытянутой орбите и чаще всего расположена гораздо дальше.

Еще в 2005 году на Эриде обнаружили метановый снег, а позже его признаки заметили и на Макемаке. Это породило предположение, что из-под поверхности карликовых планет выходит, немедленно замерзает и выпадает снегом газообразный метан. А для этого нужны соответствующие внутренние процессы.

Так возникла гипотеза о том, что внутри маленьких миров идет либо когда-то происходила гидротермальная активность, то есть в их недрах могла быть вода в жидком состоянии, и какая-то часть летучих веществ за счет этого вырывалась наружу. В качестве возможного источника тепла для такой насыщенной внутренней «жизни» столь небольших и далеких от Солнца тел предлагают в том числе распад радиоактивных элементов.

Недавно планетологи из Франции и Швейцарии усомнились в этой версии и поделились собственными выводами в статье, выложенной на сервере препринтов arXiv. Как рассказали исследователи, важной деталью стало то, что показали наблюдения Эриды и Макемаке с помощью космической обсерватории «Джеймс Уэбб»: они позволили определить в метане этих миров количество дейтерия. Напомним, дейтерий — атом водорода, «утяжеленный» нейтроном. «Уэбб» обнаружил на карликовых планетах молекулы метана, в котором вместо одного из четырех атомов водорода находится атом дейтерия.

Исследователи сравнили концентрацию тяжелого водорода на Эриде и Макемаке с его долей на других небесных телах в Солнечной системе. Выяснилось, что на карликовых планетах его больше, чем на Титане, но меньше, чем в комете Чурюмова — Герасименко. По мнению ученых, комета состоит из почти «первозданного» межзвездного вещества, а на Эриде и Макемаке оно в процессе их формирования несколько видоизменилось.

В целом же дейтерия на карликовых планетах оказалось примерно столько, сколько должно было быть при формировании в холодных областях протопланетного диска во времена зарождения Солнечной системы. Как объяснили планетологи, при низких температурах соединения с дейтерием более стабильны. Поэтому авторы научной работы склоняются к тому, что метан на Эриде и Макемаке образовался еще 4,6 миллиарда лет назад, то есть его наличие вполне можно объяснить без гидротермальных или других внутренних процессов.