На карликовых планетах за Нептуном могут сохраняться вулканы
Анализируя соотношение различных изотопов водорода в метане астрономы нашли свидетельства геотермальных или метаморфических процессов в недрах ледяных карликовых планет Эрис и Макемаке, находящихся за орбитой Нептуна в поясе Койпера. Метан на их поверхностях имеет геохимические признаки происхождения в горячих условиях, например, в результате действия вулканов. Этим он отличается, например, от метана, который находят на кометах.
Пояс Койпера — это обширная область за орбитой Нептуна на краю Солнечной системы, в которой находятся ледяные космические тела — астероиды и карликовые планеты. Эрис и Макемаке по размерам сопоставимы с Плутоном и его спутником Хароном. Эти объекты, вероятно, сформировались на ранних этапах образования Солнечной системы 4,5 миллиарда лет назад. Поскольку ледяные астероиды находятся далеко от Солнца, считается, что они — холодные и наверняка лишенные следов жизни объекты. Недавно опубликованные данные телескопа Джеймса Уэбба позволяют впервые провести анализ атомов-изотопов в молекулах на поверхности двух карликовых планет. Такие молекулы, которые отличаются изотопным составом атомов, называются изотопологами. Анализируя относительное содержание разных изотопов в веществе, геохимики получают сведения об особенностях образования и эволюции горной породы.
В частности, измеряли отношение D/H содержания дейтерия D (тяжёлого водорода) к обычному в метане. Изотоп водорода дейтерий, как предполагается, образовался во время Большого Взрыва, а сам водород является самым распространённым элементом во Вселенной. Отношение D/H на планете позволяет определить происхождение, геологическую историю и историю образования водородосодержащих соединений.
Умеренные значения отношения D/H исключают наличие исходного метана на поверхности планеты — в первичном метане такое отношение было бы значительно больше. Напротив, это признак, который указывает на геохимическое происхождение метана на планете где-то в её недрах. Причём образование метана должно было сопутствовать повышенным температурам ядер этих небесных тел. В таких условиях также мог образовываться и молекулярный азот N2, как и наблюдается на Эрисе. Горячее ядро планеты может также способствовать существованию жидкой воды под ледяными поверхностями.
За последние два десятилетия астрономы убедились в том, что ледяные планетные тела могут быть значительно более «живыми» в геологическом смысле, чем считалось раньше. Так, под поверхностью некоторых ледяных спутников планет-гигантов установлено существование жидкого океана. Как минимум это Европа (спутник Юпитера) и Энцелад (спутник Сатурна). Под вопросом остаются Ганимед и Калисто, а также некоторые спутники Сатурна (Титан и Мимас). Возможность существования подлёдных океанов у транснептуновых объектов Эрис и Макемаке — гипотеза, которую, очевидно, будут исследовать в ближайшие годы. Если ядра этих планет были или остаются достаточно горячими для запуска геохимических процессов, то за счёт деятельности криовулканов метан из их недр мог мигрировать к поверхности; не исключено, что это могло происходить и не очень давно по геологическим меркам. Тогда эти карликовые планеты станут самыми удалёнными из известных тел Солнечной системы с условиями, потенциально пригодными для развития жизни.