Una sorprendente diferencia química entre Plutón y Sedna, otro planeta enano en el cinturón de kuiper distante, está ayudando a los científicos a analizar sus respectivas masas, informa un nuevo estudio.
El Cinturón de kuiper es una región en el espacio más allá de la órbita de Neptuno ese es el hogar de Plutón y la mayoría de los conocidos planetas enanosasí como algunos cometas que se cree que son reliquias de la era de formación del planeta del sistema solar.
“Los objetos del cinturón de kuiper son mundos helados [that] Puede decirnos cómo eran las condiciones hace miles de millones de años “, explicó la autora principal del estudio Amelia Bettati, investigadora de la Universidad de Elon en Carolina del Norte.” Estudiarlos ayuda a los científicos a comprender cómo los planetas se formaron y evolucionaron “.
Estudios espectroscópicos de infrarrojo cercano recientes realizados por el Telescopio espacial James Webb (JWST) encontraron que Plutón contiene metano y etano en su superficie, moléculas volátiles clave que a menudo se encuentran en el sistema solar externo y se cree que son restos desde el momento en que se formaban los planetas. Sednaque es menos de la mitad de ancho que Plutón, solo tenía metano.
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“Presumimos que la razón de esta diferencia es que Sedna es mucho más pequeña que Plutón, por lo que su gravedad es más débil”, dijo Bettati a Space.com. “Esta gravedad más débil permite que el metano escape al espacio durante miles de millones de años, mientras que el etano, que es un compuesto más pesado, se queda atrás”.
Si bien los estudios anteriores han identificado un límite general entre los objetos que pueden aferrarse a estos volátiles y aquellos que no pueden, la diferencia entre Plutón y Sedna ofrece una nueva pista sobre cómo los procesos de escape específicos podrían dar forma a las composiciones superficiales de estos objetos distantes. Sedna, cerca del umbral de masa en el que se pierden los volátiles, resalta la importancia de comprender cómo se retienen o pierden ciertos productos químicos, especialmente al comparar diferentes Objetos de cinturón de kuiper.
“Al estudiar cómo el metano y el etano escapan de Sedna, calculamos cuán masiva debe ser Sedna para explicar su composición superficial actual”, dijo Bettati. “Para explicar la falta de metano pero la presencia de etano en Sedna, debemos elevar la estimación mínima de masa para Sedna. Esto es importante porque ayuda a refinar nuestra comprensión de la estructura e historia de Sedna”.
En su estudio, Bettati y coautor Jonathan Lunine, de la NASA Laboratorio de propulsión a chorro y el Instituto de Tecnología de California, modelaron los niveles de metano y etano en Sedna. Verificaron la precisión de su modelo utilizando dos análogos: Comet 67p/Churyumov-Gerasimeko y Saturno’s Moon Encelado.
De Europa Sonda de rosetta Estudió Comet 67p de cerca, y la NASA’s Nave espacial de cassini Recopiló una gran cantidad de datos sobre Encelado durante el tiempo de la sonda en el sistema Saturno.
“Ambos objetos tienen mediciones bien definidas y son objetos del sistema solar externo, lo que justifica considerarlos análogos”, dijo Bettati.
Para averiguar si suficiente metano y etano escapaban de estos objetos para no aparecer más en sus espectros de superficie, los científicos necesitaban estimar cuánta de estos productos químicos estaban originalmente atrapados dentro.
Lo hicieron en dos escenarios diferentes. Uno se suponía que la relación de metano y etano al hielo del agua es similar a lo que se midió en Encelado, mientras que otro analizó la relación encontrada en Cometa 67p Durante el invierno. Estas comparaciones les ayudaron a comprender cuánto de estos compuestos pueden haberse perdido con el tiempo.
“[We used the] Modelo de escape de jeans, [which] es un tipo de escape térmico impulsado por la temperatura atmosférica, en la que las moléculas de más rápido movimiento exceden la velocidad de escape, pero la mayor parte de las moléculas no “, dijo Bettati.
También utilizaron otro modelo conocido como escape hidrodinámico, que ocurre cuando la mayor parte de las moléculas pueden escapar, en lugar de solo aquellos en el extremo de alta velocidad de la distribución. “Gran parte de la atmósfera está en movimiento, escapando al espacio”, dijo Bettati.
Los modelos demostraron que el metano se ha mantenido estable en Plutón pero escapó de Sedna debido a su masa más baja. El etano, sin embargo, se ha mantenido estable en ambos objetos, incluso cuando se usa dos tasas de desgasificación diferentes: 100% (que indica la liberación completa de volátiles) y el 10% (una liberación más pequeña).
Este resultado se alinea con los espectros de superficie observados y proporciona una estimación de masa más precisa para Sedna. El modelo también explica la ausencia de metano en otro objeto de cinturón de kuiper conocido como Gonggong.
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“Al igual que Sedna, Gonggong también carece de metano superficial”, dijo Bettati. “Dado que Gonggong es similar en tamaño a Sedna, creemos que el metano debe haber escapado de él de manera similar. Esto sugiere que los objetos de cinturón de kuiper más pequeños pierden metano con el tiempo, mientras que los más grandes, como Plutón, pueden aferrarse a él.
“Si los científicos saben qué gases probablemente estén presentes en diferentes objetos de cinturón de kuiper, sus tasas de pérdida y sus composiciones pasadas, pueden planificar mejor misiones futuras”.
Estos hallazgos, junto con las observaciones de JWST, ayudarán a los científicos a comprender cómo las atmósferas y las composiciones superficiales cambian en el cinturón de kuiper y más allá.
“Destaca cómo JWST está revolucionando nuestra comprensión de los cuerpos del sistema solar más distante”, dijo Bettati.
El nuevo estudio fue publicado en febrero en la revista Icarus.