Ansamlingen av nytt material under Plutos bildning kan ha genererat tillräckligt med värme för att skapa ett flytande hav som har bestått under en isig skorpa till våra dagar, trots dvärgplanetens bana långt från solen i solsystemets kalla ytterområden.

Detta "varma start"-scenario, presenteras i en artikel publicerad 22 juni i Naturgeovetenskap , står i kontrast till den traditionella synen på Plutos ursprung som en boll av frusen is och sten där radioaktivt sönderfall så småningom kunde ha genererat tillräckligt med värme för att smälta isen och bilda ett hav under ytan.

"Människor har länge tänkt på Plutos termiska utveckling och ett oceans förmåga att överleva fram till idag, " sa medförfattaren Francis Nimmo, professor i jord- och planetvetenskap vid UC Santa Cruz. "Nu när vi har bilder av Plutos yta från NASA:s New Horizons-uppdrag, vi kan jämföra vad vi ser med förutsägelser från olika termiska evolutionsmodeller."

Eftersom vatten expanderar när det fryser och drar ihop sig när det smälter, scenarierna för varmstart och kallstart har olika konsekvenser för Plutos tektonik och resulterande ytegenskaper, förklarade första författare och UCSC doktorand Carver Bierson.

"Om det började kallt och isen smälte internt, Pluto skulle ha krympt och vi borde se kompressionsfunktioner på dess yta, medan om det började varmt borde det ha expanderat när havet frös och vi borde se förlängningar på ytan, ", sa Bierson. "Vi ser massor av bevis på expansion, men vi ser inga bevis på kompression, så observationerna är mer överensstämmande med Pluto som börjar med ett flytande hav."

Den termiska och tektoniska utvecklingen av en kallstart Pluto är faktiskt lite komplicerad, för efter en inledande period av gradvis smältning skulle havet under ytan börja frysa igen. Så kompression av ytan skulle ske tidigt, följt av nyare förlängning. Med en het start, förlängning skulle ske genom Plutos historia.

"De äldsta ytegenskaperna på Pluto är svårare att ta reda på, men det ser ut som om det fanns både antik och modern förlängning av ytan, " sa Nimmo.

Nästa fråga var om det fanns tillräckligt med energi för att ge Pluto en hetstart. De två huvudsakliga energikällorna skulle vara värme som frigörs genom sönderfallet av radioaktiva element i berget och gravitationsenergi som frigörs när nytt material bombarderar ytan på den växande protoplaneten.

Biersons beräkningar visade att om all gravitationsenergi hölls kvar som värme, det skulle oundvikligen skapa ett initialt flytande hav. I praktiken, dock, mycket av den energin skulle stråla bort från ytan, speciellt om ansamlingen av nytt material skedde långsamt.

"Hur Pluto sattes ihop i första hand har stor betydelse för dess termiska utveckling, " sa Nimmo. "Om det byggs upp för långsamt, det varma materialet på ytan strålar ut energi i rymden, men om det byggs upp tillräckligt snabbt så fastnar värmen inuti."

Forskarna beräknade att om Pluto bildades under en period på mindre än 30, 000 år, då hade det börjat varmt. Om, istället, ackretion skedde under några miljoner år, en varmstart skulle bara vara möjlig om stora stötkroppar grävde ner sin energi djupt under ytan.

De nya rönen antyder att andra stora Kuiperbältsobjekt troligen också startade varma och kunde ha haft tidiga hav. Dessa hav kan bestå till våra dagar i de största föremålen, som dvärgplaneterna Eris och Makemake.

"Även i denna kalla miljö så långt från solen, alla dessa världar kan ha formats snabbt och varma, med flytande hav, " sa Bierson.

Förutom Bierson och Nimmo, uppsatsen var medförfattare av Alan Stern vid Southwest Research Institute, huvudutredaren för New Horizons-uppdraget.