Nuovi modelli suggeriscono che il congelamento dell'oceano interno di Caronte ha portato alla formazione di depressioni profonde e allungate lungo la sezione centrale. Ciò implica che, a un certo punto della storia della luna, il guscio esterno doveva essere più sottile, di quanto previsto finora. I modelli suggeriscono anche che i criovulcani che eruttano con ghiaccio, acqua e altri materiali sono meno probabili nell'emisfero settentrionale.

Le incredibili caratteristiche geologiche di Caronte sono state una sorpresa per gli scienziati quando la sonda della NASA New Horizons ha sorvolato il sistema di Plutone nel 2015 svelando mondi dinamici e non palle ghiacciate inerti come si credeva in precedenza. Da allora un team scientifico guidato dai ricercatori del Southwest Research Institute (SwRI) ha studiato i dati inviati dalla navicella, tentando di scoprire come si sono formati quei paesaggi ghiacciati così speciali.

La Dr. Alyssa Rhoden è una specialista dello SwRI nella geofisica dei satelliti ghiacciati, in particolare dei corpi che ospitano oceani sotterranei.
"Una combinazione di interpretazioni geologiche e modelli di evoluzione termo-orbitale implica che Caronte avesse un oceano liquido nel sottosuolo che alla fine si congelò", ha affermato in una dichiarazione. "Quando un oceano interno si congela, si espande creando grandi sollecitazioni nel guscio ghiacciato e pressurizzando l'acqua sottostante. Sospettavamo che questa fosse la fonte dei gran canyon e dei flussi criovulcanici di Caronte".

Rhoden ha modellato il modo in cui si sono formate le fratture nel guscio di ghiaccio di Caronte quando l'oceano sottostante si è congelato per comprendere meglio l'evoluzione della superficie e dell'interno della luna. Gli oceani presi in considerazione nei modelli erano composti da acqua, ammoniaca e una combinazione dei due. Anche se l'ammoniaca può agire come antigelo e alte concentrazioni potrebbero aiutare a preservare la durata degli oceani liquidi, Rhoden ha scoperto che le diverse composizioni dell'oceano non hanno avuto effetti sostanziali sui risultati.

Quando l'oceano ghiacciato esercitava una pressione sul guscio esterno di Caronte, ha provocato fratture profonde nell'intero guscio. Man mano che il volume dell'oceano aumentava, esercitava una pressione sul liquido sovrastante facendolo eruttare attraverso le fratture sulla superficie del satellite.

Il team ha cercato condizioni che consentissero alle fratture di penetrare completamente nel guscio ghiacciato per collegare l'acqua di superficie e quella sotterranea e consentire il criovulcanismo di origine oceanica. Ciò ha rivelato che le attuali teorie sull'evoluzione della luna di Plutone potrebbero essere errate. Questo perché tali teorie suggeriscono che il guscio di ghiaccio di Caronte fosse troppo spesso per essere completamente incrinato dalle sollecitazioni associate al congelamento degli oceani.

"O il guscio di ghiaccio di Caronte aveva uno spessore inferiore a 10 chilometri quando si sono verificati i flussi, in contrasto con gli oltre 100 chilometri indicati, o la superficie non era in comunicazione diretta con l'oceano come parte del processo eruttivo”, ha detto Roden. "Se il guscio di ghiaccio di Caronte fosse stato abbastanza sottile da rompersi completamente, ciò avrebbe implicato un congelamento dell'oceano sostanzialmente maggiore di quanto indicato dai canyon identificati nell'emisfero di incontro di Caronte".

Questi canyon corrono lungo la cintura tettonica globale di creste attraverso la faccia di Caronte, separando le regioni geologiche settentrionali e meridionali della luna. Il modello del team suggerisce che i canyon potrebbero essere iniziati in corrispondenza di fratture nel guscio di ghiaccio della luna che non arrivano fino al suo oceano, il che significa che si sono formati dopo le fratture che hanno causato il criovulcanismo e quando il guscio di Caronte si è ispessito.

L'idea che il criovulcanismo di Caronte abbia origine da un oceano ghiacciato potrebbe essere confermata se una futura missione individuasse ulteriori strutture estese più grandi nell'emisfero lunare. Queste caratteristiche, non individuate da New Horizons, sosterrebbero l'idea che l'oceano di Caronte fosse più spesso del previsto e il suo guscio più sottile.

"Il congelamento dell'oceano prevede anche una sequenza di attività geologica, in cui il criovulcanismo di origine oceanica cessa prima del tettonismo creato dalla tensione", ha detto Rhoden. "Un'analisi più dettagliata della documentazione geologica di Caronte potrebbe aiutare a determinare se un tale scenario è praticabile".