ROZHOVOR: Pluto nás překvapilo, shrnuje odborník na mimozemské světy

EXKLUZIVNĚ - Vesmír autor: Julie Nováková

Pluto a jeho měsíce nás jen tak nepřestanou překvapovat. Sonda New Horizons pospíchá k novým cílům, ale dál odesílá domů získaná data. Co nám trpasličí planeta zatím napovídá o historii sluneční soustavy? Na to nám odpovídal Dr. Hauke Hussmann z Německého aeronautického centra (DLR), který se zabývá zejména planetární geofyzikou.

Pluto v nepravých barvách, použitých k odlišení různých oblastí na povrchu trpasličí planety

Pluto v nepravých barvách, použitých k odlišení různých oblastí na povrchu trpasličí planety,zdroj: NASA

Dr. Hussmann publikoval řadu studií mj. o ledových tělesech naší soustavy, včetně modelu zabývajícího se tím, jaká tělesa by mohla hostit podpovrchové zásoby kapalné vody. Je také hlavním vedoucím projektu GALA, laserového výškoměru, který by měl na palubě chystané sondy JUICE pomoci detailněji zmapovat trojici ledových Galileových měsíců: Europu, Callisto a zejména Ganymedes.

Snímky pořízené sondou New Horizons nadchly celý svět. Zejména terén Pluta se jeví velmi mladý a geologicky aktivní a některé formace naznačují existenci kryovulkanismu. Vaše studie z roku 2006 se soustředí na modelování podmínek, za nichž by mohly na podobných tělesech přetrvávat rezervoáry kapalné vody. Co nám napovídají čerstvá data?

Povrch Pluta vykazuje rozmanitost terénu, která dalece překračuje veškerá očekávání. Některé útvary vyžadují značné množství energie a tepla z nitra Pluta. Například ledové toky, hory či brázdy, jsou známky velmi aktivní historie. Geologickou minulost Pluta a relativní věk pozorovaných útvarů pomáhá odhalit množství kráterů. Ačkoli můžeme pozorovat pouze povrch, probíhající procesy jsou napojeny na vnitřní zdroje tepla a vnitřní vývoj Pluta. Přes slapové síly jsou také spjaty s vývojem soustavy Pluta a Charonu.

Modely nám mohou napovědět, zda by uvnitř Pluta mohla přetrvat kapalná voda, ale ty naše z roku 2006 jsou v tomto ohledu příliš zjednodušené. Díky datům z New Horizons mohou planetologové původní modely překonat a vzít v úvahu snímky a naměřené složení Pluta. Bohužel na lepší určení stupně jeho gravitační diferenciace (klesání těžších prvků a stoupání lehčích), odhadované v našich modelech, jeden průlet nevystačí – ale nepřímá data mohou přijít právě z analýzy snímků a zjištěného složení, které je zásadně důležité pro lepší stanovení teploty tání na Plutu přítomných ledů.

Jednou z možných interpretací původu polygonálních útvarů na plutonské Sputnik Planum je konvekce v ledové krustě. Pokud je tato hypotéza správná, znamenala by při rozsahu těchto útvarů, že se pod povrchem nejspíše nachází oceán vody, nebo existují jiná vysvětlení?

Ani jasné důkazy konvekce v ledové slupce Pluta nebo některé z oblastí by nám přímo neřekly, jestli se pod konvektivními buňkami nachází kapalná voda. Konvekce v ledové krustě vyžaduje teplotní změny či složení, řídící vzestupné a sestupné proudy. Teploty dosahující bodu tání tamních ledů nejsou nezbytně potřeba. Pozorované polygony mají průměr typicky okolo 20 km, což by nasvědčovalo poměrně tenké konvektivní vrstvě, a taková je při globálním podpovrchovém oceánu nepravděpodobná. Vzhledem k nízkým povrchovým teplotám bych globální oceán, pokud se na Plutu opravdu nachází, očekával pod zhruba 200 km silným příkrovem ledu.

NASA

Mapa klíčových oblastí na povrchu Pluta,zdroj:NASA

Dalším vysvětlením může být například kontrakce materiálu exponovaného na povrchu. Myslím, že bychom měli být zatím opatrní s interpretacemi, zahrnujícími přítomnost kapalné vody. Pluto vykazuje skutečně unikátní povrchové útvary a v příštích měsících bude potřeba obrovské množství úsilí k jejich spolehlivému vysvětlení.

Co Vás nejvíce překvapilo na dosud dostupných datech k Plutu? Je mezi nimi něco, co podle vás nejvíce zasluhuje hlubší prozkoumání?

Byl jsem nejvíce překvapen oblastí ledových plání Sputnik Planum a horami vysokými až 3,5 km. Také jsem neočekával, že povrchové útvary budou natolik mladé (cca 100 milionů let). To je v příkrém kontrastu k většině ledových měsíců a posouvá to Pluto do společnosti Europy, Enceladu a Tritonu – měsíců, vykazujících známky nedávné či stále probíhající geologické aktivity na svém povrchu. Mnoho útvarů by si zasloužilo bližší pozorování.

NASA

Ledová planina, která dostala jméno po první umělé družici, sovětském Sputniku,zdroj:NASA

Možný podpovrchový oceán Pluta je zatím pouhou teorií, ale pro jiná tělesa v naší sluneční soustavě máme velmi silná data, která přítomnost takových oceánů naznačují. Například Jupiterův systém budeme moci lépe poznat díky sondě JUICE, plánované k vypuštění v roce 2022. Jaké největší přínosy by mohla její mise poskytnout? Existuje nějaký objev, ve který doufáte nejvíce?

JUICE – celým názvem Jupiter Icy Moons Explorer – bude navedena na oběžnou dráhu kolem Ganymedu, největšího měsíce v naší sluneční soustavě. Jelikož jej bude soustavně obíhat po dobu několika měsíců, získáme velmi detailní měření a výborné pokrytí s globálními daty ve vysokém rozlišení. Poprvé budeme zkoumat ledové měsíce radarem a laserovým výškoměrem, a budeme jejich data kombinovat se snímkováním, spektroskopií a měřeními magnetického pole i gravitace. Spojená data ze všech přístrojů ukážou, zda má Ganymedes podpovrchový oceán a jak hluboko. Chceme také porozumět procesům, které utvářely jeho povrch, to znamená tektonice a kryovulkanismu, a jejich roli v dění pod povrchem i v samotném nitru tělesa. Mise také zodpoví otázku, zda je Ganymedes dodnes geologicky aktivní. Navíc bude JUICE studovat jedinečnou interakci vlastního magnetického pole Ganymedu s magnetosférou Jupiteru.

Jupiterův měsíc Callisto je vzhledem ke své neúplné diferenciaci považován za záhadu. Jaké jsou současné hlavní hypotézy, vysvětlující jeho odlišnost, a jak by k zodpovězení této otázky mohla přispět JUICE?

V datech sondy Galileo vykazovala Callisto silný signál indukovaného magnetického pole, což je vysvětlováno jako znak přítomnosti podpovrchového oceánu. Na druhou stranu měření gravitačního pole ukazují, že led a hornina jsou v nitru Callisto ne zcela odděleny. Tomu je v rámci vývoje tělesa obtížné porozumět. Zatímco během mise Galileo bylo možné získat gravitační měření pouze z rovníkových průletů, JUICE nabídne příležitost měření při různých průletech včetně polárních, což značně zpřesní údaje o gravitačním poli. Ty se pak stanou základem pro přesnější modely vnitřní struktury. Tamní proces diferenciace se zdá být velice pomalý. Díky JUICE budeme mít šanci zachytit různé stupně vývoje ledových měsíců při srovnání Callista s Europou a Ganymedem. Porovnáním množství impaktních kráterů také můžeme posoudit, jestli míra energie předané dopady meteoritů mohla stát za urychlením diferenciace právě Ganymedu. Další hypotézou je odlišný vývoj oběžné dráhy kolem Jupitera a vliv slapových sil na Ganymedu.

NASA

Kráter Valhalla na povrchu Jupiterova měsíce Callisto,zdroj:NASA

Letošní rok je jedinečný množstvím vědeckých poznatků z mnoha částí naší sluneční soustavy. Pluto, Saturn, Mars, Ceres, kometa Čurjumov-Gerasimenko... Můžeme z jejich souhrnu vyvodit nějaké nové závěry, týkající se vývoje naší soustavy? A jaká další plánovaná pozorování nejvíce očekáváte?

Komety, asteroidy i transneptunická tělesa nám mohou vyprávět hodně o raných stadiích vývoje naší soustavy. Podíly izotopů, složení ledu či dalších materiálů obecně nám napovídají dost o rozložení a směsích sloučenin v počátcích sluneční soustavy. Tady se těším zejména na detailní analýzy složení povrchu Pluta a Charonu. Z přítomných těkavých ledů můžeme odhadnout podmínky, jaké panovaly v době jejich vzniku co do teploty a tlaku. Bude moc zajímavé srovnat rozdíly mezi Plutem a Charonem a lépe porozumět jejich zformování, ale také porovnat tento systém s ledovými měsíci a srovnat složení těkavých látek v oblasti obřích planet se vzdálenější transneptunickou oblastí.

Co se týče probíhajících misí, nejvíc napnutý jsem u Philaeho, přistávacího modulu Rosetty. Pořízení dalších měření na povrchu komety během jejího přiblížení ke Slunci by byl úžasný úspěch po technické i vědecké stránce. A z dlouhodobějšího hlediska bude zajímavé vidět, co si pro nás ještě přichystá New Horizons, až se v následujících letech přiblíží k dalším tělesům Kuiperova pásu.

Tagy: technika Pluto sluneční soustava Charon kryovulkanismus Ganymedes Galileovy měsíce gravitační diferenciace Sputnik Planum JUICE

Zdroje: Vlastní