Un oceano di acqua non ghiacciata su Plutone

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Un’ipotesi per l’oceano caldo di Plutone. Sotto la superficie del pianeta nano si trova un oceano di acqua non del tutto ghiacciata. A trattenere il calore rispetto alla coltre di ghiaccio superficiale sarebbe uno strato di gas idrati, formati da metano intrappolato in un reticolo di molecole di acqua. Le osservazioni di Plutone effettuate nel 2015 dalla missione New Horizons della NASA indicavano la presenza sul pianeta nano di un oceano al di sotto di uno strato di ghiaccio superficiale di spessore variabile. Ora un articolo pubblicato su “Nature Geoscience” da Shunichi Kamata, dell’Università della California a Santa Cruz, e colleghi di una collaborazione internazionale ipotizza che a separare la coltre di ghiaccio dall’oceano sottostante vi sia uno strato di gas idrati, cioè di molecole di gas intrappolate in un reticolo di molecole di acqua.Il risultato è di fondamentale importanza per lo studio della composizione e della formazione dell’intero sistema solare. I planetologi ipotizzano che oceani di acqua liquida possano trovarsi all’interno non solo di Plutone – riclassificato nel 2006 come pianeta nano dopo essere stato considerato dal 1930, anno della scoperta, il nono pianeta del sistema solare – ma anche di satelliti dei pianeti giganti, per esempio le lune Europa ed Encelado. Il problema è capire quali siano le condizioni chimico-fisiche che permettano la stabilità di acqua liquida.

Immagine di Sputnik Planitia (NASA)
Immagine di Sputnik Planitia (NASA)

Nel caso di Plutone l’attenzione dei ricercatori si è concentrata su Sputnik Planitia, un bacino depresso del diametro di circa 1000 chilometri situato vicino all’equatore. Qui gli strumenti hanno rilevato un’anomalia gravitazionale positiva. Ciò significa che il valore di gravità misurato è superiore a quello teorico, indicando la presenza sotto la superficie di una massa con una densità superiore a quella prevista: l’idea è che si tratti di un oceano “caldo”, cioè non completamente ghiacciato. D’altra parte, la superficie è indubitabilmente ghiacciata, e quindi la sua temperatura deve essere più bassa rispetto a quella dell’oceano.Da dove viene questo calore? E come si mantiene fredda la superficie? Kamata e colleghi si sono interrogati sulla sua possibile origine. Nel caso di un pianeta nano come Plutone, è da escludere un ruolo delle deformazioni di marea, dovute all’interazione gravitazionale con altri copri celesti, che invece possono riscaldare i satelliti ghiacciati. È da escludere anche un riscaldamento dovuto alla radioattività degli elementi presenti nel suo interno, considerato insufficiente a generare gli effetti osservati.

Una serie di considerazioni sulle caratteristiche chimico-fisiche di Plutone ha portato gli autori ipotizzare un sottile strato di gas idrati, che agisce da isolante termico, impedendo all’oceano di ghiacciare completamente e mantenendo fredda la coltre ghiacciata superficiale.

Il gas intrappolato nel ghiaccio è con tutta probabilità metano. L’idea alternativa, basata sulla presenza di azoto allo stato gassoso, un gas volatile che avrebbe presto raggiunto l’atmosfera di Plutone, è stata scartata. Questo metano probabilmente era già presente nel materiale cometario che ha contribuito a formare il pianeta nano, oppure è frutto delle reazioni chimiche che avvengono nel suo nucleo roccioso. Ma è plausibile anche la presenza di metano delle due diverse origini.

Secondo gli autori, l’ipotesi di uno strato sottosuperficiale isolante di gas idrati potrebbe essere valida anche per altri corpi della fascia di Kuiper, l’ampia zona del sistema solare che si estende oltre l’orbita di Nettuno e che comprende anche Plutone.

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