A Gemini Obszervatórium 8,1 méteres távcsövével felvett nagyfelbontású színképek azt bizonyítják, hogy a Pluto legnagyobb holdjának, a Charonnak a felszínén jégkristályokból álló foltok találhatók. A méréseket Jason C. Cook (Arizona State University) és munkatársai végezték a Hawaii-szigeteken található északi Gemini teleszkóppal, ill. az adaptív optikával csatolt infravörös spektrográffal. A színképek arra utalnak, hogy ammóniával keveredő folyékony víz préselődik ki a Charon felszíne alól, ahol természetesen azonnal kifagy, s létrehozza a friss jégkristályokat. A folyamat néhány óra, néhány nap alatt játszódhat le, és a kibocsátott jégmennyiség kb. százezer év alatt képezne 1 mm vastag réteget az égitest teljes felszínén. A felfedezésből az is következik, hogy akár más Kuiper-objektumoknál is létezhet az összefoglaló néven kriovulkanizmusként, azaz jeges vulkanizmusként ismert jelenség.
Fantáziakép a Charon felszínén pöfékelő jeges gejzírről, háttérben a Pluto törpebolygóval.
Jason Cook fiatal kutató, a kutatás vezetője szerint számos magyarázat létezik arra, hogy hogyan lehet kristályos vízjég a Charonon. A csoport szerint méréseiket a kriovulkanizmussal felszínre kerülő friss jéggel lehet legjobban magyarázni, az erre való következtetés előtt azonban egyéb lehetséges mechanizmusokat is megvizsgáltak. A jég kristályos állapota kizárja a Naprendszer keletkezésének korából származó ősi jeget, mivel a jég amorf szerkezetűvé válik néhány tízezer év alatt – a napsugárzás és kozmikus részecskék megsemmisítik a kristályos szerkezetet. Hasonlóan kizárható a csillagászati értelemben friss becsapódások hatása, mivel a víz és az ammónia-hidrát megfigyelt keveréke nem egyeztethető össze a meteoritikus ütközéses eredettel. A jelenleg egyetlennek tűnő lehetőség az ultrahideg környezetben is működőképes jeges vulkanizmus.
A Pluto és a Charon belső szerkezete. Belsejük nagy valószínűséggel sziklás, amelyet egy vékony jégréteg vesz körül. Utóbbi alsó rétege olvadt formában óceánt képezhet, ami 2/3 részben vízből, 1/3 részben ammóniából áll.
A jelenség megértéséhez fontos ismernünk a Pluto-Charon rendszer felépítését. Mindkét égitest nagy mennyiségben tartalmaz vizet a szilárd belsőre rárakódó jeges kéregben. Az ammóniával keveredő víz folyékony állapotban maradhat a kéreg alján, s elképzelhető, hogy a szilárd mag tetején folyékony óceán található mindkét égitest belsejében. A kéreg repedései természetes csatornaként juttathatják a felszínre a folyékony keveréket.
A kriovulkanizmus a Naprendszer belsőbb térségeiben igen gyakori folyamat. Mind a Szaturnusz körül keringő Enceladus, mind a Jupitert kísérő Europa ismert a felszínükről kipöfékelő vizes-jeges vulkánokról. Hasonlóan, az Uránusz holdjáról, az Arielről készült Voyager-2 fotók is mutatnak kriovulkanizmusra utaló jeleket. Fontos különbség azonban, hogy míg az Enceladus és az Europa aktivitását meg lehet magyarázni az óriásbolygók árapály-hatásaival, addig a Charon esetében ez nem működik, mivel a Pluto és a Charon egymáshoz képest rögzített keringést végez a közös tömegközéppont körül.
A Charon és a Pluto képének szétválasztása az északi Gemini teleszkóppal. Az adaptív optika nélkül a két égitest képe teljesen összeolvadt volna, ami megakadályozta volna a színképek elkülönítését (jobbra fent, ill. vonalas ábra).
A kutatócsoport szerint a Charon belsejében még mindig a radioaktív bomláshő lehet az aktivitás forrása. Miközben a felszín alatti folyékony réteg teteje eléri a fagyáspontot, a felette levő parányi réseket kitágítja a megfagyás általi térfogatnövekedéssel. Ezzel időszakosan megnyílhat az út kifelé a folyadék számára. A felszínt elérve a kibuggyanó anyag azonnal megfagy, és az infravörös tartományban jellegzetes elnyelést okozó foltot hoz létre.
A Charon infravörös színképe a Plutóval szemközti (fent) és a Plutóval ellentétes (lent) oldalon.
A Charonról korábban végzett mérések mind utaltak már a jégkristályok jelenlétére, de Cook és csapata volt az első, akik feltérképezték a Charon Plutóval szemközti és ellentétes két félgömbjét, emellett pedig meghatározták a jég hőmérsékletét. A 2,21 és 1,65 mikronon felvett spektrumok modellezése alapján a Charon felszíni jégfoltjai 40-50 K, azaz -233..-223 °C hőmérsékletűek. Terveik szerint a kutatás következő célpontjai a Quaoarhoz és az Orcushoz hasonló óriási Kuiper-objektumok lehetnek, ahol az ammónia-hidrát kimutatása kulcsfontosságú lehet a jeges vulkanizmus jelenségének igazolásához.
Források:
The Planetary Society, 2007.07.18.
