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Un caldo inizio per Plutone

Si è finora ritenuto che fin dalle sue origini Plutone fosse una massa di ghiaccio e roccia congelata, dove il decadimento radioattivo avrebbe eventualmente potuto generare abbastanza calore per scogliere il ghiaccio e formare un oceano sotterraneo.

Un nuovo studio pubblicato su Nature Geoscience contrasta con la visione tradizionale. Infatti afferma che l’accumulo di nuovo materiale durante la formazione di Plutone potrebbe aver generato abbastanza calore da permettere che si creasse un oceano liquido sulla sua superficie e che sopravvivesse fino a oggi sotto una crosta ghiacciata, malgrado il pianeta si trovi in una zona esterna del sistema solare, lontana dal sole e molto fredda. 

La nuova ipotesi si deve a Carver Bierson, principale autore dello studio e studente della University of California a Santa Cruz, Francis Nimmo, coautore e professore di Terra e scienze planetarie presso la stessa, e Alan Stern coautore e principal investigator della missione New Horizons della Nasa presso il Southwest research institute.

È proprio grazie alle immagini della superficie di Plutone riprese dalla missione New Horizon che è possibile fare un confronto con i modelli di evoluzione termica. 

I potenziali scenari sono diversi a seconda che si prenda in considerazione per il pianeta una formazione a caldo o una a freddo: poiché l’acqua si espande quando si congela e si contrae quando si scioglie, le implicazioni sulla tettonica e le risultanti caratteristiche superficiali di Plutone sarebbero diverse a seconda del caso.

«Se il suo inizio fosse stato freddo e il ghiaccio si fosse sciolto internamente, Plutone si sarebbe contratto e dovremmo vedere le caratteristiche di compressione sulla sua superficie, mentre se il suo fosse stato un inizio caldo avrebbe dovuto espandersi mentre l’oceano si congelava e dovremmo vedere le caratteristiche di espansione sulla superficie», riferisce Bierson e continua «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’ipotesi dell’evoluzione termica e tettonica con una partenza a freddo del pianeta è attualmente un po’ complicata. Infatti se fosse stato così dopo un iniziale periodo di scioglimento, l’oceano sotterraneo avrebbe iniziato a ghiacciare nuovamente. Quindi la compressione della superficie si sarebbe verificata presto, seguita poi da un’espansione. Invece con una partenza a caldo l’espansione si sarebbe verificata durante la storia del pianeta.

Dalle immagini sembrerebbe che sia presente un’espansione della superficie molto antica e una più recente. La domanda successiva che si sono posti i ricercatori è stata se ci fosse stata energia sufficiente per dare a Plutone una formazione a caldo. Le due principali fonti di energia sarebbero state il calore rilasciato dal decadimento degli elementi radioattivi nella roccia e l’energia gravitazionale, rilasciata mentre la superficie del protopianeta in formazione era bombardata dal nuovo materiale. 

I calcoli di Bierson hanno mostrato che se tutta l’energia gravitazionale fosse stata trattenuta come calore ciò potrebbe aver creato un oceano liquido. Se l’accumulo di nuovi materiali fosse avvenuto lentamente, allora questa energia potrebbe essersi irradiata lontano dalla superficie, ma se l’accumulo fosse avvenuto velocemente il calore sarebbe rimasto intrappolato all’interno della superficie stessa.

I ricercatori hanno calcolato che se Plutone si è formato in periodo inferiore a 30 mila anni allora potrebbe avere avuto una partenza a caldo. Se al contrario la sua formazione è avvenuta in diversi milioni di anni non sarebbe possibile ipotizzare un oceano liquido.

Queste stesse considerazioni potrebbero valere anche per altri oggetti presenti nella fascia di Kuiper, che potrebbero essersi formati velocemente ospitando degli oceani liquidi.

Nell’immagine in apertura: le frecce indicano l’espansione della crosta ghiacciata di Plutone attribuita al congelamento di un oceano sotterraneo (Nasa/Johns Hopkins university applied physics laboratory/Southwest research Institute/Alex Parker)

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