James Webb odkrywa ślady katastrofy na orbicie Neptuna. Triton mógł zniszczyć dawny układ księżyców

Tym razem naukowcy znaleźli wyraźne sygnatury bogatych w magnez krzemianów warstwowych . To ważne z kilku powodów:

• minerały ilaste powstają w wyniku długotrwałych reakcji z udziałem ciekłej wody ;
• w analizowanych obiektach nie wykryto lodu wodnego ;
• podobnych minerałów nie obserwowano wcześniej tak daleko od Słońca — poza orbitą Jowisza .

Najprostsze wyjaśnienie jest takie, że minerały powstały głęboko we wnętrzach większych księżyców. Takie ciała mogły wytworzyć wystarczająco dużo ciepła wewnętrznego, aby stopić część lodu i umożliwić reakcje chemiczne prowadzące do powstania minerałów ilastych .

Triton i zagadka orbity „pod prąd”

Odkrycie łączy się z od dawna znaną zagadką dotyczącą Tritona — największego księżyca Neptuna. Triton porusza się po orbicie wstecznej, czyli w kierunku przeciwnym do obrotu Neptuna . Taki układ jest jednym z powodów, dla których astronomowie od lat podejrzewają, że Triton nie powstał razem z planetą, lecz został przechwycony grawitacyjnie pochodząc z pasa Kuipera, podobnie jak Pluton .

Według zespołu Caltech przechwycenie Tritona mogło mieć katastrofalne skutki dla istniejącego już układu księżyców. Jego potężne oddziaływanie grawitacyjne prawdopodobnie rozbiło pierwotny system dużych, lodowych księżyców, krążących wokół Neptuna po regularnych, zgodnych z ruchem planety orbitach .

Z kosmicznej katastrofy powstały obecne księżyce

Po zniszczeniu dawnych księżyców ich fragmenty nie zniknęły. Z czasem grawitacja zaczęła skupiać odłamki, które ponownie się połączyły. W ten sposób mogły powstać niewielkie wewnętrzne księżyce obserwowane obecnie — między innymi Larissa, Galatea i Proteus — a także pierścienie Neptuna .

Nowo powstałe obiekty były jednak znacznie mniejsze od swoich przodków. Nie mogły już wytworzyć wystarczającej ilości ciepła, by stopić lód i rozpocząć procesy prowadzące do powstania glinokrzemianów. Odziedziczyły natomiast bogaty w minerały materiał pochodzący z wnętrz rozbitych księżyców .

To tłumaczy, dlaczego Webb wykrył minerały ilaste, ale nie znalazł lodu: w czasie katastrofy pierwotne lodowe warstwy zewnętrzne mogły zostać usunięte, odsłaniając przetworzony materiał z głębi większych ciał .

Inna możliwość: rozerwanie obiektu z pasa Kuipera

Przechwycenie Tritona jest główną hipotezą, ale naukowcy nie wykluczają alternatywnego scenariusza. Minerały ilaste mogły również pochodzić z rozerwania przez siły pływowe dużego, zróżnicowanego obiektu z pasa Kuipera — ciała o rozmiarach zbliżonych do Plutona, które zbliżyło się zbyt mocno do Neptuna i zostało rozerwane przez jego grawitację .

W obu scenariuszach wniosek pozostaje podobny: materiał znajdujący się dziś na wewnętrznych księżycach i w pierścieniach Neptuna pochodzi z głębi obiektu znacznie większego niż obecne księżyce .

Neptun nie ma spokojnej historii

Wyniki zmieniają obraz wewnętrznego układu satelitów Neptuna. Larissa, Galatea, Proteus i podobne obiekty nie muszą być pierwotnymi, nietkniętymi bryłami, które powstały razem z lodowym olbrzymem. Mogą być pozostałościami po gwałtownej przebudowie całego systemu Neptuna .

Podobne procesy mogły zachodzić także wokół innych planet olbrzymów, w tym Urana i Saturna. Obserwacje Webba dają naukowcom nowy sposób badania takich układów: skład chemiczny małych, słabo widocznych księżyców może działać jak zapis wydarzeń sprzed miliardów lat .

Webb odczytuje historię z podczerwieni

James Webb jest szczególnie przydatny w badaniu odległych i niewielkich obiektów Układu Słonecznego. Dzięki obserwacjom w podczerwieni teleskop może wykrywać minerały oraz lody, których nie da się łatwo rozpoznać za pomocą innych instrumentów .

Jak podsumował jeden z badaczy Caltech: jeśli Neptun miał kiedyś układ dużych, regularnych księżyców podobny do obecnego systemu Urana, to przechwycenie Tritona mogło go zniszczyć i doprowadzić do powstania wewnętrznych księżyców obserwowanych dziś .

Najważniejsze wnioski

• Webb wykrył bogate w magnez minerały ilaste na wewnętrznych księżycach Neptuna i w jego pierścieniach, ale nie wykrył tam lodu wodnego .
• Minerały ilaste wymagają ciekłej wody, dlatego najpewniej powstały głęboko we wnętrzach znacznie większych ciał .
• Główny scenariusz zakłada, że przechwycenie Tritona z pasa Kuipera zniszczyło pierwotny układ dużych lodowych księżyców Neptuna .
• Alternatywą jest rozerwanie przez siły pływowe dużego, zróżnicowanego obiektu z pasa Kuipera .
• Dzisiejsze wewnętrzne księżyce mogą być ponownie zebranym gruzem po tej kosmicznej katastrofie .