Il calore generato dall'attrazione gravitazionale delle lune formate da massicce collisioni potrebbe prolungare la vita degli oceani di acqua liquida sotto la superficie di grandi mondi ghiacciati nel nostro sistema solare esterno, secondo una nuova ricerca della NASA. Ciò espande notevolmente il numero di luoghi in cui potrebbe essere trovata la vita extraterrestre, poiché l'acqua liquida è necessaria per supportare forme di vita conosciute e gli astronomi stimano che ci siano dozzine di questi mondi.

"Questi oggetti devono essere considerati come potenziali serbatoi di acqua e vita, " ha detto Prabal Saxena del Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland, autore principale della ricerca pubblicata su Icarus il 24 novembre. "Se il nostro studio è corretto, ora potremmo avere più posti nel nostro sistema solare che possiedono alcuni degli elementi critici per la vita extraterrestre".

Questi mondi gelidi si trovano oltre l'orbita di Nettuno e includono Plutone e le sue lune. Sono conosciuti come oggetti transnettuniani (TNO) e sono troppo freddi per avere acqua liquida sulle loro superfici, dove le temperature sono inferiori a 350 gradi sotto zero Fahrenheit (inferiori a meno 200 gradi Celsius). Però, ci sono prove che alcuni potrebbero avere strati di acqua liquida sotto le loro croste ghiacciate. Oltre alle densità apparente simili ad altri corpi sospettati di avere oceani sotterranei, un'analisi della luce riflessa da alcuni TNO rivela firme di ghiaccio d'acqua cristallina e idrati di ammoniaca. Alle temperature superficiali estremamente basse di questi oggetti, il ghiaccio d'acqua prende un disordine, forma amorfa invece dei cristalli regolarmente ordinati tipici delle zone più calde, come i fiocchi di neve sulla Terra. Anche, la radiazione spaziale converte il ghiaccio d'acqua cristallina nella forma amorfa e scompone gli idrati di ammoniaca, quindi non ci si aspetta che sopravvivano a lungo su superfici TNO. Ciò suggerisce che entrambi i composti potrebbero provenire da uno strato interno di acqua liquida che è eruttato in superficie, un processo noto come criovulcanesimo.

La maggior parte del calore di lunga durata all'interno dei TNO deriva dal decadimento degli elementi radioattivi che sono stati incorporati in questi oggetti durante la loro formazione. Questo calore può essere sufficiente per sciogliere uno strato di crosta ghiacciata, generando un oceano sotto la superficie e forse mantenendolo per miliardi di anni. Ma poiché gli elementi radioattivi decadono in elementi più stabili, smettono di rilasciare calore e l'interno di questi oggetti si raffredda gradualmente, e tutti gli oceani sotterranei alla fine si congeleranno. Però, la nuova ricerca ha scoperto che l'interazione gravitazionale con una luna può generare abbastanza calore aggiuntivo all'interno di un TNO per estendere significativamente la durata di un oceano sotto la superficie.

L'orbita di qualsiasi luna si evolverà in una "danza" gravitazionale con il suo oggetto genitore per raggiungere lo stato più stabile possibile:circolare, allineato con l'equatore del suo genitore, e con la luna che gira a una velocità in cui lo stesso lato è sempre rivolto verso il suo genitore. Grandi collisioni tra oggetti celesti possono generare lune quando il materiale viene schizzato in orbita attorno all'oggetto più grande e si fonde in una o più lune sotto la propria gravità. Poiché le collisioni si verificano in un'enorme varietà di direzioni e velocità, è improbabile che inizialmente producano lune con orbite perfettamente stabili. Quando una luna generata dalla collisione si adatta a un'orbita più stabile, l'attrazione gravitazionale reciproca fa sì che gli interni del mondo genitore e la sua luna nuova si allunghino e si rilassino ripetutamente, generando attrito che rilascia calore in un processo noto come riscaldamento delle maree.

Il team ha utilizzato le equazioni per il riscaldamento delle maree e ha calcolato il suo contributo al "budget termico" per un'ampia varietà di sistemi TNO-luna scoperti e ipotetici, compreso il sistema Eris-Disnomia. Eris è il secondo più grande dei TNO attualmente conosciuti dopo Plutone.

"Abbiamo scoperto che il riscaldamento delle maree può essere un punto di svolta che potrebbe aver preservato gli oceani di acqua liquida sotto la superficie di grandi TNO come Plutone ed Eris fino ai giorni nostri, " ha affermato Wade Henning della NASA Goddard e dell'Università del Maryland, Parco dell'università, coautore dello studio.

"In modo cruciale, il nostro studio suggerisce anche che il riscaldamento delle maree potrebbe rendere gli oceani profondamente sepolti più accessibili alle osservazioni future spostandoli più vicino alla superficie, " ha detto Joe Renaud della George Mason University, Fairfax, Virginia, un coautore sulla carta. "Se hai uno strato di acqua liquida, il calore aggiuntivo del riscaldamento delle maree causerebbe lo scioglimento del successivo strato di ghiaccio adiacente".

Sebbene l'acqua liquida sia necessaria per la vita, non basta da solo. La vita ha anche bisogno di una scorta di elementi costitutivi chimici e di una fonte di energia. Nelle profondità dell'oceano sulla Terra, alcuni luoghi geologicamente attivi hanno interi ecosistemi che prosperano nell'oscurità totale perché le bocche idrotermali chiamate "fumatori neri" forniscono gli ingredienti necessari sotto forma di sostanze chimiche ricche di energia disciolte in acqua surriscaldata. Il riscaldamento delle maree o il calore del decadimento degli elementi radioattivi potrebbero entrambi creare tali bocche idrotermali, secondo la squadra.

Il team vorrebbe sviluppare e utilizzare modelli ancora più accurati di riscaldamento delle maree e interni TNO per determinare per quanto tempo il riscaldamento delle maree può prolungare la durata di un oceano di acqua liquida e come si evolve l'orbita di una luna mentre il riscaldamento delle maree dissipa energia. Il team vorrebbe anche scoprire a che punto si forma un oceano di acqua liquida; se si forma quasi immediatamente o se richiede prima un significativo accumulo di calore.