MISTER în sistemul solar: Un obiect înghețat de patru ori mai mic decât Pluto are o atmosferă care „nu ar trebui să existe”

O găselniță care răstoarnă manualele de astronomie

Astronomii japonezi au făcut o descoperire care, dacă se confirmă, va rescrie capitole întregi din manualele de planetologie. Un obiect înghețat din Centura Kuiper, aflat dincolo de orbita lui Pluto, pare să aibă o atmosferă subțire – deși, după toate calculele, nu ar trebui să aibă.

Obiectul, cunoscut sub numele de (612533) 2002 XV93, este de peste patru ori mai mic decât Pluto (aproximativ 500 de kilometri diametru – puțin mai lat decât lungimea Marelui Canion). Până acum, singurul corp ceresc cunoscut de dincolo de Neptun care are atmosferă era tocmai Pluto.

„Este o descoperire uimitoare, dar are nevoie disperată de o verificare independentă. Implicațiile sunt profunde dacă se confirmă”, a declarat Alan Stern, om de știință planetar și investigator principal al misiunii NASA New Horizons (cea care a trimis primele imagini detaliate cu Pluto), pentru Associated Press.

Descoperirea, publicată pe 4 mai în revista Nature Astronomy, a declanșat deja apeluri pentru observații suplimentare, în special cu Telescopul Spațial James Webb (JWST).

Cum au prins cercetătorii atmosfera

Metoda folosită de astronomi este una ingenioasă, dar care necesită o sincronizare perfectă. Cercetătorii au observat obiectul 2002 XV93 în timp ce acesta trecea direct în fața unei stele îndepărtate – o tehnică numită ocultație stelară.

Evenimentul a avut loc în ianuarie 2024. Observațiile au fost realizate de o echipă de astronomi profesioniști și amatori din trei locații diferite din Japonia.

Ce au văzut? O atenuare graduală a luminii stelei – nu o întrerupere bruscă, ci o pierdere lină, care durează aproximativ 1,5 secunde.

„Datele de observație au arătat o schimbare lină a luminozității stelei în apropierea marginii umbrei, cu durata de aproximativ 1,5 secunde. Acest tip de schimbare lină a luminozității se explică în mod natural dacă lumina stelei a fost deviată de o atmosferă foarte subțire din jurul obiectului”, explică Ko Arimatsu, primul autor al studiului, profesor asociat la Observatorul Astronomic Național din Japonia, pentru CNN.

Cât de subțire este această atmosferă?

Pentru a înțelege magnitudinea descoperirii, trebuie să comparăm.

Atmosfera Pământului are o densitate pe care o simțim în fiecare respirație. Cea detectată în jurul lui 2002 XV93 este de aproximativ 5 până la 10 milioane de ori mai subțire.

Este o atmosferă fantomă, aproape inexistentă după standardele terestre. Cu siguranță, mult prea subțire pentru a susține viața așa cum o cunoaștem.

Mai mult, această atmosferă nu este nici măcar permanentă. Calculele sugerează că, dacă nu este „realimentată” cu gaz în mod constant, va dispărea în mai puțin de 1.000 de ani – o clipită pe scara timpului cosmic.

Misterul: de unde vine gazul?

Aceasta este întrebarea de un milion de dolari (sau, mai degrabă, de câteva sute de milioane – cât costă o misiune spațială). Un obiect atât de mic și de rece nu ar trebui să aibă o atmosferă pentru că gazele îngheață și rămân blocate la suprafață.

Observații anterioare cu JWST au arătat că suprafața lui 2002 XV93 nu pare să aibă gaz înghețat care s-ar fi putut transforma direct în gaz (sublima) pentru a produce atmosfera. Deci de unde vine?

Cercetătorii au propus două ipoteze principale:

Ipoteza 1: Criovulcani (vulcani de gheață)

La fel cum pe Pământ vulcanii erupe lavă fierbinte, pe lumile înghețate din sistemul solar exterior există criovulcani – vulcani care erup gheață, apă, metan sau amoniac sub formă de gaze și particule înghețate.

Este posibil ca o astfel de activitate criovulcanică (necunoscută încă pe acest obiect) să forțeze gazele spre suprafață, realimentând atmosfera subțire.

Dacă această ipoteză este corectă, înseamnă că 2002 XV93 este activ din punct de vedere geologic – o descoperire și mai senzațională.

Ipoteza 2: Un impact cosmic recent

O altă posibilitate: obiectul ar fi fost lovit de un alt corp înghețat – o cometă, de exemplu. Impactul ar fi produs gaze care au format temporar o atmosferă în jurul lumii mici.

Această ipoteză are un avantaj major: poate fi testată în timp.

„Tocmai de aceea monitorizarea viitoare este atât de importantă. Dacă atmosfera se disipează în următorii câțiva ani, asta ar susține ipoteza unui impact. Dacă persistă sau variază sezonier, asta ar indica mai degrabă o sursă internă continuă de gaz”, spune Arimatsu.

Ce urmează? Intră în scenă James Webb

Toți ochii sunt acum îndreptați către Telescopul Spațial James Webb (JWST) – singurul instrument din dotarea omenirii capabil să analizeze compoziția unor astfel de atmosfere ultra-subțiri la distanțe colosale.

Telescopul funcționează în spectrul infraroșu și este conceput exact pentru a studia atmosferele lumilor îndepărtate – fie că e vorba de exoplanete aflate la ani-lumină distanță sau de obiecte din propria noastră curte cosmică.

O observație JWST ar putea confirma:

• Compoziția atmosferei (ce gaze sunt prezente)
• Dacă există o sursă internă care o realimentează
• Dacă obiectul este într-adevăr geologically activ

Ce este Centura Kuiper? (Context pentru cititori)

Pentru cei care nu sunt familiari cu geografia sistemului solar dincolo de Neptun, iată un scurt ghid:

Centura Kuiper este o regiune imensă, în formă de disc, care se întinde de la aproximativ 30 de unități astronomice (distanța Pământ-Soare) până la 55 de UA. Este populată de mii de obiecte înghețate – rămășițe de pe vremea formării sistemului solar, acum 4,6 miliarde de ani.

Pluto este cel mai faimos locuitor al Centurii Kuiper, dar este departe de a fi singurul. Se estimează că există peste 100.000 de obiecte cu diametrul mai mare de 100 de kilometri.

(612533) 2002 XV93 este unul dintre acestea – descoperit relativ recent (în 2002, de unde și numărul din denumire) și abia acum începem să-i descoperim secretele.

Alan Stern: De la New Horizons la acest mister

Alan Stern nu este un observator oarecare. El este omul care a condus misiunea New Horizons a NASA – sonda care a zburat pe lângă Pluto în 2015 și a revoluționat tot ce știam despre lumea înghețată.

New Horizons a continuat apoi în Centura Kuiper și a studiat un alt obiect, Arrokoth (denumirea originală: Ultima Thule), în 2019.

Când Stern spune că „implicațiile sunt profunde”, nu este o exagerare jurnalistică. Este un om de știință care și-a petrecut întreaga carieră studiind exact aceste lumi înghețate. Și el spune că nu am mai văzut așa ceva.

Ce înseamnă această descoperire pentru știință?

Dacă observațiile se confirmă independent (și JWST va spune ultimul cuvânt), sunt trei implicații majore:

1. Limitele pentru existența atmosferelor se extind dramatic – dacă un obiect de 500 de kilometri poate avea atmosferă, atunci sute de alte obiecte din Centura Kuiper ar putea avea la fel. Brusc, sistemul solar exterior devine un loc mult mai complex than we thought.

2. Procesele geologice active pe corpuri mici – existența unei atmosfere care persistă în timp (dacă ipoteza criovulcanilor e corectă) înseamnă că aceste obiecte nu sunt „bulgări de gheață morți”, ci lumi posibil active, cu procese interne care le schimbă suprafața.

3. Viitoarele misiuni ar putea viza astfel de obiecte – de ce să trimiți o sondă costisitoare doar la Pluto, când poate există zeci de lumi la fel de interesante, mult mai apropiate și mai ieftin de explorat?

Concluzie: O atmosferă care sfidează logica

În știință, cele mai interesante descoperiri sunt cele care spun: tot ce știai este incomplet.

(612533) 2002 XV93 este un punct înghețat de lumină slabă, la marginea sistemului solar, de patru ori mai mic decât micul Pluto. Nu ar trebui să aibă atmosferă. Conform teoriilor actuale, e prea rece, prea mic, prea puțin masiv.

Dar observațiile spun altceva. Și de aceea oamenii de știință sunt atât de încântați (și precauți).

În următoarele luni, Telescopul Spațial James Webb va încerca să tranșeze misterul. Până atunci, rămânem cu o imagine fascinantă: un glob de gheață care și-a înfășurat, sfidând legile, o mantie de gaz aproape invizibilă – o atmosferă care, după toate calculele, nu ar trebui să existe.