L'accrescimento di nuovo materiale durante la formazione di Plutone potrebbe aver generato abbastanza calore da creare un oceano liquido che è rimasto sotto una crosta ghiacciata fino ai giorni nostri, nonostante l'orbita del pianeta nano lontano dal sole nelle fredde zone esterne del sistema solare.

Questo scenario "hot start", presentato in un articolo pubblicato il 22 giugno in Geoscienze naturali , contrasta con la visione tradizionale delle origini di Plutone come una palla di ghiaccio e roccia ghiacciata in cui il decadimento radioattivo potrebbe aver generato abbastanza calore per sciogliere il ghiaccio e formare un oceano sotto la superficie.

"Per molto tempo le persone hanno pensato all'evoluzione termica di Plutone e alla capacità di un oceano di sopravvivere fino ai giorni nostri, " ha detto il coautore Francis Nimmo, professore di Scienze della Terra e planetarie all'UC Santa Cruz. "Ora che abbiamo le immagini della superficie di Plutone dalla missione New Horizons della NASA, possiamo confrontare ciò che vediamo con le previsioni di diversi modelli di evoluzione termica".

Perché l'acqua si espande quando si congela e si contrae quando si scioglie, gli scenari di avviamento a caldo e avviamento a freddo hanno implicazioni diverse per la tettonica e le risultanti caratteristiche della superficie di Plutone, ha spiegato il primo autore e studente laureato UCSC Carver Bierson.

"Se è iniziato freddo e il ghiaccio si è sciolto internamente, Plutone si sarebbe contratto e dovremmo vedere caratteristiche di compressione sulla sua superficie, considerando che se è iniziato a caldo dovrebbe essersi espanso mentre l'oceano si è congelato e dovremmo vedere caratteristiche di estensione sulla superficie, " Bierson ha detto. "Vediamo molte prove di espansione, ma non vediamo alcuna prova di compressione, quindi le osservazioni sono più coerenti con Plutone che inizia con un oceano liquido".

L'evoluzione termica e tettonica di un Plutone con partenza a freddo è in realtà un po' complicata, perché dopo un primo periodo di graduale scioglimento l'oceano sotto la superficie comincerebbe a ricongelarsi. Quindi la compressione della superficie si verificherebbe presto, seguito da un'estensione più recente. Con un inizio caldo, l'estensione si sarebbe verificata nel corso della storia di Plutone.

"Le caratteristiche superficiali più antiche di Plutone sono più difficili da capire, ma sembra che ci fosse sia un'estensione antica che moderna della superficie, " disse Nimmo.

La domanda successiva era se fosse disponibile energia sufficiente per dare a Plutone un inizio caldo. Le due principali fonti di energia sarebbero il calore rilasciato dal decadimento degli elementi radioattivi nella roccia e l'energia gravitazionale rilasciata quando nuovo materiale ha bombardato la superficie del protopianeta in crescita.

I calcoli di Bierson hanno mostrato che se tutta l'energia gravitazionale fosse trattenuta sotto forma di calore, creerebbe inevitabilmente un oceano liquido iniziale. In pratica, però, gran parte di quell'energia si irradierebbe lontano dalla superficie, soprattutto se l'accrescimento di nuovo materiale è avvenuto lentamente.

"Il modo in cui Plutone è stato messo insieme in primo luogo è molto importante per la sua evoluzione termica, " disse Nimmo. "Se si accumula troppo lentamente, il materiale caldo in superficie irradia energia nello spazio, ma se si accumula abbastanza velocemente, il calore rimane intrappolato all'interno."

I ricercatori hanno calcolato che se Plutone si fosse formato in un periodo inferiore a 30, 000 anni, allora sarebbe partito caldo. Se, Invece, l'accrescimento è avvenuto nell'arco di alcuni milioni di anni, un avvio a caldo sarebbe possibile solo se i grandi impattatori seppellissero la loro energia in profondità sotto la superficie.

Le nuove scoperte implicano che probabilmente anche altri grandi oggetti della fascia di Kuiper sono iniziati a caldo e potrebbero aver avuto oceani precoci. Questi oceani potrebbero persistere fino ai giorni nostri negli oggetti più grandi, come i pianeti nani Eris e Makemake.

"Anche in questo ambiente freddo così lontano dal sole, tutti questi mondi potrebbero essersi formati veloci e caldi, con oceani liquidi, " ha detto Bierson.

Oltre a Bierson e Nimmo, il documento è stato scritto da Alan Stern presso il Southwest Research Institute, l'investigatore principale della missione New Horizons.