Sachverhalt:
A.
Die Staatsanwaltschaft IV des Kantons Zürich führt gegen A._ eine Strafuntersuchung wegen sexuellen Handlungen mit Kindern und weiteren Delikten. Konkret wird A._ vorgeworfen, am 19. Juli 2016 um ca. 16.15 Uhr an drei unter 9-jährige Mädchen herangetreten zu sein und eines der Mädchen, B._, gefragt zu haben, ob es sein Geschlechtsteil anfassen wolle. Zugleich habe er sein Geschlechtsteil vor ihren Augen entblösst und daran manipuliert. Nachdem B._ seine Frage bejaht habe, habe er B._ in ihrem Intimbereich und an ihrem Po berührt; B._ habe zudem seinen Penis angefasst. A._ ist insoweit im Wesentlichen geständig. Bestritten wird von ihm insbesondere, dass er B._ überdies im Intimbereich "geleckt" und seine Finger zwischen ihren Pobacken bewegt oder einen Finger in ihren Anus eingeführt habe.
A._ wurde am 28. Juli 2016 verhaftet und mit Verfügung des Bezirksgerichts Zürich, Zwangsmassnahmengericht, vom 30. Juli 2016 auf Antrag der Staatsanwaltschaft in Untersuchungshaft versetzt. Mit Verfügung vom 23. August 2016 wies das Zwangsmassnahmengericht ein Haftentlassungsgesuch von A._ ab und verlängerte die Untersuchungshaft bis zum 22. September 2016. Die dagegen erhobene Beschwerde wies das Obergericht des Kantons Zürich mit Beschluss vom 7. September 2016 ab. Mit Verfügung vom 21. September 2016 verlängerte das Zwangsmassnahmengericht die Untersuchungshaft bis zum 22. Dezember 2016. Das Obergericht wies die von A._ am 22. September 2016 erhobene Beschwerde mit Beschluss vom 5. Oktober 2016 ab. Die Regelung der Kostenauflage und allfälliger Entschädigungen behielt es dem Endentscheid vor.
B.
Mit Beschwerde in Strafsachen vom 7. Oktober 2016 an das Bundesgericht beantragt A._ den Beschluss der Vorinstanz vom 5. Oktober 2016 aufzuheben und ihn (eventuell unter Anordnung von Ersatzmassnahmen) aus der Untersuchungshaft zu entlassen. Ausserdem ersucht er um unentgeltliche Rechtspflege.
Die Vorinstanz und die Staatsanwaltschaft verzichten auf Vernehmlassungen.
Die I. öffentlich-rechtliche Abteilung hat die Angelegenheit am 23. November 2016 in öffentlicher Sitzung beraten und entschieden.
Erwägungen:
1.
1.1. Angefochten ist ein kantonal letztinstanzlicher Haftentscheid des Obergerichts. Dagegen ist die Beschwerde in Strafsachen nach den Art. 78 ff. BGG gegeben. Der Beschwerdeführer ist durch die Verweigerung der Haftentlassung in seinen rechtlich geschützten Interessen betroffen und damit zur Beschwerde befugt (Art. 81 Abs. 1 BGG). Er macht die Verletzung von Bundesrecht geltend, was zulässig ist (Art. 95 lit. a BGG). Das Bundesgericht kann nach Art. 107 Abs. 2 BGG bei Gutheissung der Beschwerde in der Sache selbst entscheiden. Der Antrag auf Haftentlassung (eventuell unter Anordnung von Ersatzmassnahmen) ist daher zulässig. Die übrigen Sachurteilsvoraussetzungen geben zu keinen Bemerkungen Anlass, sodass auf die Beschwerde einzutreten ist.
1.2. Entgegen dem Vorbringen des Beschwerdeführers hat die Vorinstanz vorliegend weder den Sachverhalt offensichtlich unrichtig festgestellt noch Beweise willkürlich gewürdigt. Sie hat sich mit den entscheidwesentlichen Vorbringen des Beschwerdeführers auseinandergesetzt und ist damit auch ihrer Begründungspflicht nachgekommen. Insoweit erweist sich die Beschwerde als unbegründet.
2.
2.1. Nach den Grundvoraussetzungen von Art. 221 StPO ist Untersuchungshaft nur zulässig, wenn die beschuldigte Person eines Verbrechens oder Vergehens dringend verdächtig ist und ein im Gesetz genannter Haftgrund vorliegt. Dazu zählt namentlich die sog. Wiederholungsgefahr (Art. 221 Abs. 1 lit. c StPO).
Der Beschwerdeführer ist geständig und bestreitet den dringenden Tatverdacht nicht. Er macht jedoch geltend, es liege keine Wiederholungsgefahr vor, da keine sehr ungünstige Rückfallprognose bestehe.
2.2. Nach langjähriger Rechtsprechung des Bundesgerichts zum früheren kantonalen Strafprozessrecht kann die Anordnung von Haft wegen Wiederholungsgefahr dem strafprozessualen Ziel der Beschleunigung dienen, indem verhindert wird, dass sich das Verfahren durch immer neue Delikte kompliziert und in die Länge zieht. Auch die Wahrung des Interesses an der Verhütung weiterer Delikte ist nicht verfassungs- und grundrechtswidrig. Vielmehr anerkennt Art. 5 Ziff. 1 lit. c EMRK ausdrücklich die Notwendigkeit, Beschuldigte an der Begehung strafbarer Handlungen zu hindern, somit Spezialprävention, als Haftgrund.
Bei der Annahme, dass der Beschuldigte weitere schwere Delikte begehen könnte, ist allerdings Zurückhaltung geboten. Da Präventivhaft einen schwerwiegenden Eingriff in das Recht der persönlichen Freiheit darstellt, muss sie auf einer hinreichenden gesetzlichen Grundlage beruhen, im öffentlichen Interesse liegen und verhältnismässig sein. Die Aufrechterhaltung von strafprozessualer Haft wegen Wiederholungsgefahr ist verhältnismässig, wenn einerseits die Rückfallprognose sehr ungünstig und anderseits die zu befürchtenden Delikte von schwerer Natur sind. Die rein hypothetische Möglichkeit der Verübung weiterer Delikte sowie die Wahrscheinlichkeit, dass nur geringfügige Straftaten verübt werden, reichen dagegen nicht aus, um eine Präventivhaft zu begründen. Schliesslich gilt auch bei der Präventivhaft - wie bei den übrigen Haftarten - dass sie nur als "ultima ratio" angeordnet oder aufrechterhalten werden darf. Wo sie durch mildere Massnahmen ersetzt werden kann, muss von der Anordnung oder Fortdauer der Haft abgesehen und an ihrer Stelle eine dieser Ersatzmassnahmen verfügt werden (vgl. zum Ganzen BGE 135 I 71 E. 2.2 f. S. 72 f.; 133 I 270 E. 2.1 f. S. 275 f.; 125 I 60 E. 3a S. 62; 124 I 208 E. 5 S. 213; 123 I 268 E. 2c S. 270 f.).
Dieser in zahlreichen kantonalen Strafprozessordnungen verankerte Haftgrund der Wiederholungsgefahr wurde in die am 1. Januar 2011 in Kraft getretene eidgenössische StPO überführt (Art. 221 Abs. 1 lit. c StPO; vgl. auch E. 2.1 hiervor). Nach der Botschaft des Bundesrats zur Vereinheitlichung des Strafprozessrechts vom 21. Dezember 2005 handelt es sich beim Haftgrund der Wiederholungsgefahr um eine sichernde, polizeiliche Zwangsmassnahme, die der Gefahrenabwehr dient (vgl. BBl 2006 1229; siehe auch Alexis Schmocker, in: Commentaire Romand CPP, 2011, N. 17 zu Art. 221).
Das Bundesgericht hat nach Inkrafttreten der StPO seine bisherige Rechtsprechung weitergeführt und betont, dass der Haftgrund der Wiederholungsgefahr restriktiv zu handhaben ist (BGE 137 IV 84 E. 3.2 S. 85 mit Verweis auf BGE 135 I 71).
2.3.
2.3.1. In Anwendung und Auslegung von Art. 221 Abs. 1 lit. c StPO hat das Bundesgericht weiter erwogen, dass der besondere Haftgrund der Wiederholungsgefahr gegeben ist, wenn ernsthaft zu befürchten ist, dass die beschuldigte Person durch Verbrechen oder schwere Vergehen (vgl. dazu BGE 137 IV 84 E. 3.2 S. 85 f.) die Sicherheit anderer erheblich gefährdet, nachdem sie bereits früher gleichartige Straftaten verübt hat (Art. 221 Abs. 1 lit. c StPO). Verbrechen sind Taten, die mit Freiheitsstrafe von mehr als drei Jahren bedroht sind (Art. 10 Abs. 2 StGB); Vergehen sind Taten, die mit Freiheitsstrafe von bis zu drei Jahren oder mit Geldstrafe bedroht sind (Art. 10 Abs. 3 StGB). Bei den in Art. 221 Abs. 1 lit. c StPO verlangten Vortaten muss es sich um Verbrechen oder schwere Vergehen gegen gleiche oder gleichartige Rechtsgüter gehandelt haben, wie sie im hängigen Untersuchungsverfahren massgeblich sind. Die früher begangenen Straftaten können sich aus rechtskräftig abgeschlossenen Strafverfahren ergeben. Sie können jedoch auch Gegenstand eines noch hängigen Strafverfahrens bilden, in dem sich die Frage der Untersuchungs- und Sicherheitshaft stellt, sofern mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit feststeht, dass die beschuldigte Person solche Straftaten begangen hat. Der Nachweis, dass die beschuldigte Person eine Straftat verübt hat, gilt bei einem glaubhaften Geständnis oder einer erdrückenden Beweislage als erbracht (BGE 137 IV 84 E. 3.2 S. 86 mit Hinweisen). Erweisen sich die Risiken als untragbar hoch, kann vom Vortatenerfordernis sogar ganz abgesehen werden. Aufgrund einer systematisch-teleologischen Auslegung von Art. 221 Abs. 1 lit. c StPO ist das Bundesgericht zum Schluss gekommen, es habe nicht in der Absicht des Gesetzgebers gelegen, mögliche Opfer von schweren Gewaltdelikten einem derart hohen Rückfallrisiko auszusetzen (BGE 137 IV 13 E. 3 f. S. 18 ff.).
2.3.2. Die Begehung der in Art. 221 Abs. 1 lit. c StPO genannten schweren Delikte muss ernsthaft zu befürchten sein. Erforderlich ist eine sehr ungünstige Rückfallprognose. Dabei sind insbesondere die Häufigkeit und Intensität der untersuchten Delikte sowie die einschlägigen Vorstrafen zu berücksichtigen (BGE 137 IV 84 E. 3.2 S. 86). Allerdings hat das Bundesgericht das Erfordernis der sehr ungünstigen Rückfallprognose in mehreren unpublizierten Urteilen in Bezug auf schwere Gewalt- und Sexualdelikte relativiert und festgehalten, aus Gründen des Opferschutzes dürften insoweit keine allzu hohen Anforderungen an die Wahrscheinlichkeit eines Rückfalls gestellt werden. Andernfalls setzte das Gericht mögliche Opfer einer nicht verantwortbaren Gefahr aus (vgl. etwa Urteile 1B_270/2016 vom 4. August 2016 E. 3.4 und 1B_50/2013 vom 25. Februar 2013 E. 4.3).
2.4. Der zu beurteilende Fall bietet Anlass, vertieft zu prüfen, ob die bisherige publizierte Rechtsprechung zum Erfordernis der sehr ungünstigen Rückfallprognose zu ändern ist.
Eine Änderung der Praxis lässt sich regelmässig nur begründen, wenn die neue Lösung besserer Erkenntnis der ratio legis, veränderten äusseren Verhältnissen oder gewandelter Rechtsanschauung entspricht; andernfalls ist die bisherige Praxis beizubehalten. Eine Praxisänderung muss sich deshalb auf ernsthafte sachliche Gründe stützen können, die - vor allem im Interesse der Rechtssicherheit - umso gewichtiger sein müssen, je länger die als falsch oder nicht mehr zeitgemäss erachtete Rechtsanwendung gehandhabt worden ist (BGE 135 I 79 E. 3 S. 82 mit Hinweisen).
2.5. Nach dem Gesetz sind drei Elemente für das Vorliegen von Wiederholungsgefahr konstitutiv. Erstens muss grundsätzlich das Vortaterfordernis erfüllt sein (zu den Ausnahmen vgl. E. 2.3.1 hiervor) und es müssen schwere Vergehen oder Verbrechen drohen (vgl. E. 2.6 hiernach). Zweitens muss hierdurch die Sicherheit anderer erheblich gefährdet sein (vgl. E. 2.7 hiernach). Drittens muss die Tatwiederholung ernsthaft zu befürchten sein, was anhand einer Rückfallprognose zu beurteilen ist (vgl. E. 2.8 hiernach). Zu klären bleibt schliesslich, in welchem Zusammenhang diese drei Voraussetzungen zueinander stehen (vgl. E. 2.9 hiernach).
2.6. "Leichte" Vergehen werden vom Haftgrund der Wiederholungsgefahr nicht erfasst. Es stellt sich daher die Frage, nach welchen Kriterien zwischen schweren Vergehen und minder schweren Vergehen im Sinne von Art. 221 Abs. 1 lit. c StPO zu unterscheiden ist.
Ausgangspunkt bildet die abstrakte Strafdrohung gemäss Gesetz (vgl. Urteil 1B_512/2012 vom 2. Oktober 2012 E. 4.3). Voraussetzung für die Einstufung als schweres Vergehen ist, dass eine Freiheitsstrafe (bis zu drei Jahren) droht. Vergehens-Tatbestände, wie etwa Art. 177 StGB (Beschimpfung), bei welchen keine Freiheitsstrafe, sondern ausschliesslich Geldstrafe angedroht ist, gelten als minder schwere Vergehen und fallen für die Anordnung von Präventivhaft von vorneherein ausser Betracht (vgl. hierzu Marc Forster, in: Basler Kommentar StPO, 2. Auflage 2014, N. 12 zu Art. 221 StPO).
Bei der Beurteilung der Schwere der Tat sind neben der abstrakten Strafdrohung gemäss Gesetz insbesondere auch das betroffene Rechtsgut und der Kontext einzubeziehen. Je höherwertig ein geschütztes Rechtsgut ist, desto eher werden Eingriffe in dieses als schwer zu qualifizieren sein (vgl. Markus Hug / Alexandra Scheidegger, in: Zürcher Kommentar StPO, 2. Auflage 2014, N. 32 zu Art. 221 StPO). Dem Kontext, insbesondere der konkret vom Beschuldigten ausgehenden Gefährlichkeit bzw. dem bei ihm vorhandenen Gewaltpotenzial, das aus den Umständen der Tatbegehung hervorgehen kann, ist ebenfalls angemessen Rechnung zu tragen, was sich je nachdem entweder zu Lasten oder zu Gunsten des Beschuldigten auswirken kann. Diese Gefährlichkeit lässt sich aufgrund der früheren Straftaten, aber auch anhand der ihm neu vorgeworfenen Handlungen beurteilen, sofern mit genügender Wahrscheinlichkeit erstellt ist, dass er sie begangen hat (Urteil 1B_512/2012 vom 2. Oktober 2012 E. 4.3).
2.7. Die drohenden Delikte müssen die Sicherheit anderer erheblich gefährden. Sicherheit bedeutet die Abwesenheit von Gefahr oder Beeinträchtigung. Mit dem Begriff "Sicherheit" ist damit noch nichts über den Kreis der betroffenen Rechtsgüter gesagt, deren Sicherheit bedroht ist. Auch das Wort "anderer" drückt einzig aus, dass es sich um Rechtsgüter von Personen handeln muss. Die erhebliche Gefährdung der Sicherheit anderer durch drohende Verbrechen oder schwere Vergehen kann sich daher grundsätzlich auf Rechtsgüter jeder Art beziehen (Urteil 1B_126/2011 vom 6. April 2011 E. 3.7, nicht publiziert in: BGE 137 IV 84; vgl. zum Ganzen Christian Josi, Urteilsbesprechung 1B_126/2011, in: forumpoenale 4/2011, S. 214).
Im Vordergrund stehen Delikte gegen die körperliche und sexuelle Integrität. In diesem Kontext muss insbesondere bei Straftaten gegenüber speziell schutzbedürftigen Personengruppen, namentlich Kindern, aus den weiter oben angesprochenen Gründen des Opferschutzes (E. 2.3 hiervor) ein strenger Massstab gelten, denn diesfalls sind auch weniger schwerwiegende Tathandlungen geeignet, die von Art. 221 Abs. 1 lit. c StPO angesprochene "Sicherheit anderer" zu gefährden. Zulässig ist die Anordnung von Präventivhaft indes auch bei Delikten gegen die Freiheit sowie bei schweren Verstössen gegen Nebenstrafgesetze. Vermögensdelikte dagegen sind zwar unter Umständen in hohem Mass sozialschädlich, betreffen aber grundsätzlich nicht unmittelbar die Sicherheit der Geschädigten (Urteil 1B_247/2016 vom 27. Juli 2016 E. 2.1 und E. 2.2.2). Anders kann es sich in der Regel nur bei besonders schweren Vermögensdelikten verhalten (vgl. Urteil 1B_379/2011 vom 2. August 2011 E. 2.9). Drohungen können nach der bundesgerichtlichen Rechtsprechung die Anordnung von Präventivhaft ebenfalls begründen, da sie die Sicherheitslage einer Person erheblich beeinträchtigen können (Urteil 1B_238/2012 vom 16. Mai 2012 E. 2.4.2). Gleiches gilt für schwere Strassenverkehrsdelikte; so hat das Bundesgericht drohende Trunkenheitsfahrten, bei welchen gravierende Unfallfolgen zu befürchten sind, als "erheblich sicherheitsgefährdend" im Sinne des Gesetzes qualifiziert (Urteil 1B_435/2012 vom 8. August 2012 E. 3.9). Ferner hat das Bundesgericht die erhebliche Sicherheitsrelevanz bei qualifizierten Widerhandlungen gegen das Betäubungsmittelgesetz, konkret bei banden- und gewerbsmässigem Handel von Cannabis im grossen Stil, bejaht (Urteil 1B_126/2011 vom 6. April 2011 E. 3.7 f., nicht publiziert in: BGE 137 IV 84; vgl. auch Urteil 1B_538/2011 vom 17. Oktober 2011 E. 3.4; kritisch Peter Albrecht, Urteilsbesprechung 1B_126/2011, in: AJP 2011 S. 982, welcher die Auffassung vertritt, bei abstrakten Gefährdungstatbeständen des Betäubungsmittelgesetzes fehle es an der erforderlichen erheblichen konkreten Individualgefahr; siehe auch Josi, a.a.O., S. 214 f.).
2.8. Nach dem Gesetz muss schliesslich " ernsthaft zu befürchten " sein, dass der Beschuldigte bei einer Freilassung erneut schwere Vergehen oder Verbrechen begehen würde. Ob diese Voraussetzung erfüllt ist, ist anhand einer Legal- bzw. Rückfallprognose zu beurteilen. Insoweit stellen sich ähnliche Fragen wie im Zusammenhang mit der Gewährung des bedingten Strafvollzugs nach Art. 42 Abs. 1 StGB, welcher das Fehlen einer ungünstigen Prognose verlangt (vgl. Roland M. Schneider / Roy Garré, Basler Kommentar StGB I, 3. Auflage 2014, N. 38 zu Art. 42). Massgebliche Kriterien bei der Beurteilung der Rückfallgefahr sind nach der Rechtsprechung insbesondere die Häufigkeit und Intensität der untersuchten Delikte sowie die einschlägigen Vorstrafen (BGE 137 IV 84 E. 3.2 S. 86; vgl. auch E. 2.3.2 hiervor). Bei dieser Bewertung sind allfällige Aggravationstendenzen, wie eine zunehmende Eskalation respektive Gewaltintensität oder eine raschere Kadenz der Taten, zu berücksichtigen (vgl. Urteil 1B_512/2012 vom 2. Oktober 2012 E. 4.5). Zu würdigen sind des Weiteren die persönlichen Verhältnisse der beschuldigten Person, d.h. insbesondere ihre psychische Verfassung, ihre familiäre Verankerung, die Möglichkeiten einer Berufstätigkeit und ihre finanzielle Situation (vgl. zum Ganzen Hug/Scheidegger, a.a.O., N. 39 zu Art. 221; siehe auch Schmocker, a.a.O., N. 20 zu Art. 221).
Die Einholung eines psychiatrischen Gutachtens ist zur Beurteilung der Rückfallgefahr nicht in jedem Fall notwendig (vgl. Urteil 1B_379/2011 vom 2. August 2011 E. 2.10). Erscheint ein solches im konkreten Fall erforderlich oder wurde es bereits in Auftrag gegeben, rechtfertigt sich die Aufrechterhaltung der Haft bei gemäss Aktenlage ungünstiger Prognose jedenfalls so lange, bis die Wiederholungsgefahr gutachterlich abgeklärt ist (vgl. Urteil 1B_174/2013 vom 27. Mai 2013 E. 3.6). Mit Blick auf das in Haftsachen geltende Beschleunigungsgebot kann insoweit die Einholung eines Kurz- oder Vorabgutachtens beim beauftragten Sachverständigen zur Frage der Rückfallgefahr angezeigt sein (vgl. Urteil 1B_705/2012 vom 10. Dezember 2012 E. 2.11; siehe zum Ganzen Hug/Scheidegger, a.a.O., N. 39a zu Art. 221).
2.9. Die beiden Kriterien der Tatschwere (E. 2.6 hiervor) und der Gefährdung der Sicherheit anderer (E. 2.7 hiervor) sind zwar nicht deckungsgleich, weisen jedoch Überschneidungen auf. In der Regel gilt, je schwerer die drohende Tat ist, desto höher ist auch die Gefährdung der Sicherheit anderer. Betreffend die Anforderungen an die Rückfallgefahr gilt hingegen eine umgekehrte Proportionalität. Dies bedeutet, je schwerer die drohenden Taten sind und je höher die Gefährdung der Sicherheit anderer ist, desto geringere Anforderungen sind an die Rückfallgefahr zu stellen. Liegen die Tatschwere und die Sicherheitsrelevanz am oberen Ende der Skala, so ist die Messlatte zur Annahme einer rechtserheblichen Rückfallgefahr tiefer anzusetzen. In solchen Konstellationen eine sehr ungünstige Rückfallprognose zu verlangen, setzte potenzielle Opfer einer nicht verantwortbaren Gefahr aus.
Zugleich ist daran festzuhalten, dass der Haftgrund der Wiederholungsgefahr restriktiv zu handhaben ist. Hieraus folgt, dass eine negative, d.h. eine ungünstige Rückfallprognose zur Annahme von Wiederholungsgefahr unabdingbar ist.
2.10. In Änderung der publizierten Rechtsprechung (BGE 137 IV 84 E. 3.2 S. 86 sowie die in E. 2.2 hiervor zitierten Urteile) ist demnach vom zwingenden Erfordernis der sehr ungünstigen Rückfallprognose zur Bejahung von Wiederholungsgefahr Abstand zu nehmen. Notwendig, aber auch ausreichend ist nach dem Gesagten grundsätzlich eine ungünstige Rückfallprognose. Diese Änderung steht mit dem Wortlaut von Art. 221 Abs. 1 lit. c StPO, wonach ein Rückfall "ernsthaft zu befürchten" sein muss, in Einklang. Sie beruht auf besserer Erkenntnis der ratio legis (vgl. E. 2.5 - 2.9 hiervor) und stützt sich damit auf ernsthafte sachliche Gründe.
3.
3.1. Im zu beurteilenden Fall ist das Vortatenerfordernis erfüllt. Der Beschwerdeführer ist einschlägig vorbestraft. Mit Strafmandat der Staatsanwaltschaft Baden vom 13. April 2011 wurde er wegen Pornografie im Deliktszeitraum vom 21. März 2009 bis 30. April 2010 (sowie wegen Strassenverkehrsdelikten) mit einer Geldstrafe von 60 Tagessätzen zu Fr. 40.-- bestraft. Mit Strafmandat der Staatsanwaltschaft Baden vom 26. September 2013 wurde er erneut wegen Pornografie und zusätzlich wegen sexuellen Handlungen mit einem Kind, beides begangen am 4. November 2012, zu einer Geldstrafe von 60 Tagessätzen zu Fr. 30.-- verurteilt. Zudem ist der Beschwerdeführer, wie erwähnt, im vorliegenden Verfahren geständig, wiederum sexuelle Handlungen mit einem Kind vorgenommen zu haben.
Der Tatbestand der sexuellen Handlungen mit Kindern gemäss Art. 187 Ziff. 1 StGB ist mit Freiheitsstrafe bis zu fünf Jahren oder Geldstrafe bedroht. Es handelt sich somit um ein Verbrechen im Sinne von Art. 10 Abs. 2 StGB. Das Rechtsgut der Gefährdung der sexuellen Entwicklung Unmündiger (vgl. hierzu Philipp Maier, in: Basler Kommentar StGB II, 3. Auflage 2014, N. 1 zu Art. 187) wiegt sehr hoch. Die dem Beschwerdeführer im vorliegenden Verfahren vorgeworfene Tat ist nicht als leicht, aber auch nicht als besonders schwer zu qualifizieren, denn unter den Tatbestand gemäss Art. 187 Ziff. 1 StGB fallen auch weit schwerer ins Gewicht fallende Übergriffe.
3.2. Die drohenden Delikte sind von erheblicher Sicherheitsrelevanz. Kinder sind besonders schutzbedürftig, und das Rechtsgut der Gefährdung der sexuellen Entwicklung Unmündiger wiegt, wie erwähnt, sehr hoch.
3.3. Bei der Beurteilung der Rückfallgefahr stützen sich sowohl die Vorinstanz als auch der Beschwerdeführer wesentlich auf die von der Staatsanwaltschaft eingeholte forensisch-psychiatrische Stellungnahme vom 15. September 2016 ab.
Der Gutachter, Facharzt FMH für Psychiatrie und Psychotherapie, Schwerpunkt FMH Forensische Psychiatrie, ist in seinem Vorabgutachten zum Schluss gekommen, es gäbe mehr günstige als ungünstige Legalprognosefaktoren. Die pädosexuelle Nebenströmung und die einschlägige Vorstrafe seien jedoch aus prognostischer Sicht von sehr hoher Relevanz. Legalprognostisch ungünstig sei die Tatsache, dass das Anlassdelikt mit Berühren der Geschädigten eine Progredienz im Vergleich zur einschlägigen Vorstrafe und dem illegalen Pornografiekonsum (Kinderpornografie) darstelle. Gestützt darauf sei die kurzfristige Rückfallgefahr (bis sechs Monate) für einschlägige Delinquenz (sexuelle Handlungen mit Kindern) beim Beschwerdeführer zusammenfassend als moderat einzustufen. Dies bedeute, dass Rückfallfreiheit wahrscheinlicher sei als Rückfälligkeit. Ohne entsprechende Therapie bestehe aufgrund der pädophilen Neigung bei abnehmender Wirkung des jetzigen Strafverfahrens langfristig ein moderates bis deutliches Rückfallrisiko für einschlägige Delinquenz. Als risikosenkende Massnahme sei eine deliktsorientierte Therapie zur Klärung der Deliktdynamik, der Risikofaktoren und des Risikomanagements indiziert. Da derzeit beim Beschwerdeführer noch keine vollständige Problemeinsicht erkennbar sei, könne mit einer deliktsorientierten Therapie nach derzeitigem Kenntnisstand erst nach frühestens sechs Monaten ein risikosenkender Effekt erzielt werden (vgl. Stellungnahme S. 5 ff.).
3.4. Die Tatsache, dass der Gutachter das Rückfallrisiko in Bezug auf sexuelle Handlungen mit Kindern kurzfristig lediglich als "moderat" einstuft, bedeutet entgegen der Auffassung des Beschwerdeführers nicht, dass die gesetzlich geforderte Erheblichkeit der Wiederholungsgefahr zu verneinen ist. Zwar ist das Gericht unter dem Vorbehalt triftiger Gründe an die fachlichen Feststellungen des Gutachters gebunden. Es stellt jedoch eine Rechtsfrage dar, ab wann die Wahrscheinlichkeit einer Rückfallgefahr als rechtserheblich zu bewerten ist (vgl. Urteile 1B_270/2016 vom 4. August 2016 E. 3.4 und 1B_349/2010 vom 9. November 2010 E. 2.3.3).
Vorweg ist festzuhalten, dass noch kein abschliessendes psychiatrisches Gutachten vorliegt, sondern einzig eine gutachterliche Vorabstellungnahme als provisorische Einschätzung, welcher bloss ein beschränkter Geltungsanspruch zukommen kann. Zudem ist nicht ganz klar, ob dem Experten die Art der früheren Delikte sowie deren zeitliche Abfolge bewusst waren, denn er spricht - in Einzahlform - bloss von einer (einzigen) Vorstrafe. Zwar erwähnt er auch den Konsum von Kinderpornografie, doch ergibt sich erst aus dem Strafregisterauszug, dass der Beschwerdeführer ein erstes Mal im Jahr 2011 wegen Pornografie, begangen zwischen März 2009 und April 2010, und dann wenige Jahre später im September 2013 erneut wegen sexuellen Handlungen mit einem Kind sowie wegen Pornografie verurteilt worden ist.
Hinzu kommt, dass der Gutachter sein Vorabgutachten erstellt hat, ohne vom Suizid der Ehefrau des Beschwerdeführers während laufender Untersuchungshaft Kenntnis zu haben. Der Beschwerdeführer bringt zwar vor, dass der Tod seiner Ehefrau bewirke, dass sich die Wiederholungsgefahr "infolge starker Involvierung in die Erledigung der Todesfallformalitäten" reduziere. Ob dies indes tatsächlich der Fall ist, erscheint fraglich. Denkbar ist im Gegenteil auch, dass der Wegfall der Halt und Stabilität gebenden Beziehung zu seiner Ehefrau die Wiederholungsgefahr zusätzlich erhöht. Diese Bedenken werden verstärkt durch den Umstand, dass der Beschwerdeführer - wie sich aus seinen Angaben im Gesuch um unentgeltliche Rechtspflege ergibt - in der Zwischenzeit offenbar seine Arbeitsstelle und damit ein weiteres, potentiell stabilisierend wirkendes Element seines sozialen Umfelds verloren hat. Diese Aspekte werden vom Gutachter im Rahmen seines umfassenden Gutachtens zu würdigen sein.
3.5. Das Vorabgutachten ist deshalb nach dem Gesagten nur von beschränkter Aussagekraft und stellt keine schlüssige Entscheidgrundlage dar.
Die aufgeführten Umstände sprechen zurzeit für das Vorliegen einer negativen, d.h. ungünstigen Rückfallprognose. Zusammenfassend fällt insbesondere ins Gewicht, dass der Beschwerdeführer einschlägig vorbestraft ist und dass die aktuellen Tatvorwürfe in der Gesamtschau auf eine Steigerung bzw. Ausweitung des deliktischen Verhaltens seit seiner letzten Verurteilung hinweisen. Es ist daher auch nicht auszuschliessen, dass es bei einem Rückfall zu (noch) schwerer wiegenden sexuellen Handlungen mit Kindern kommen könnte. Zudem ist ungewiss, wie sich der Suizid seiner Ehefrau und der Verlust seiner Arbeitsstelle auswirken. Bei Vorliegen des psychiatrischen Gutachtens wird die Situation neu beurteilt werden müssen.
Nichts zu seinen Gunsten ableiten kann der Beschwerdeführer im Übrigen aus dem von ihm angeführten Urteil 1B_88/2015 vom 7. April 2015. In jenem Fall galt der Beschuldigte für die Beurteilung der Wiederholungsgefahr als Ersttäter, weshalb die Annahme von Wiederholungsgefahr über den Gesetzeswortlaut hinaus nur bei Vorliegen eines Ausnahmefalls in Betracht gekommen wäre (vgl. Urteil 1B_88/2015 vom 7. April 2015 E. 2.2.2 f., in: Pra 2015 Nr. 69 S. 544, sowie E. 2.3.1 hiervor). Überdies waren die dem als nicht vorbestraft geltenden Beschuldigten vorgeworfenen Delikte weniger gravierend (vgl. Urteil 1B_88/2015 vom 7. April 2015 Sachverhalt lit. A., in: Pra 2015 Nr. 69 S. 544).
3.6. Im zu beurteilenden Fall droht ein schweres Delikt von hoher Sicherheitsrelevanz, konkret drohen sexuelle Handlungen mit Kindern von nicht bloss leichtem Ausmass. Ein Rückfall ist nach heutigem Wissensstand, vor Vorliegen des abschliessenden psychiatrischen Gutachtens, ernsthaft zu befürchten, d.h. es ist nach dem Gesagten von einer ungünstigen Rückfallprognose auszugehen. In Würdigung der gesamten Umstände besteht Wiederholungsgefahr im Sinne von Art. 221 Abs. 1 lit. c StPO.
4.
4.1. Die Vorinstanz ist zum Schluss gekommen, dass sich die bestehende Wiederholungsgefahr nicht durch mildere Massnahmen als die Fortsetzung der Haft abwenden lasse.
4.2. Das zuständige Gericht ordnet an Stelle der Untersuchungs- oder Sicherheitshaft eine oder mehrere mildere Massnahmen an, wenn sie den gleichen Zweck wie die Haft erfüllen (Art. 237 Abs. 1 StPO). Als mögliche Ersatzmassnahmen fallen insbesondere die Auflage, sich nur oder sich nicht an einem bestimmten Ort oder in einem bestimmten Haus aufzuhalten (Art. 237 Abs. 2 lit. c StPO), die Auflage, sich einer ärztlichen Behandlung oder einer Kontrolle zu unterziehen (Art. 237 Abs. 2 lit. f StPO), und das Verbot, mit bestimmten Personen Kontakte zu pflegen (Art. 237 Abs. 2 lit. g StPO), in Betracht. Insbesondere zur Überwachung von Ersatzmassnahmen gemäss Art. 237 Abs. 2 lit. c StPO kann das Gericht den Einsatz technischer Geräte und deren feste Verbindung mit der zu überwachenden Person anordnen (Art. 237 Abs. 3 StPO).
4.3. Bezugnehmend auf Art. 237 Abs. 3 StPO hat die Vorinstanz ausgeführt, dass "Electronic Monitoring" im Kanton Zürich erst bei der Überwachung von Vollzugslockerungen von jungen Straftätern sowie bei jugendstrafrechtlichen Interventionen der Jugendanwaltschaften im Regelbetrieb eingesetzt werde. Die Ausweitung der Überwachung auf Ersatzmassnahmen im Sinne von Art. 237 StPO sei erst für Mitte 2017 geplant. Für die Überwachung eines Hausarrestes an Stelle von Untersuchungshaft stehe Electronic Monitoring deshalb zur Zeit noch nicht zur Verfügung.
Für das Bundesgericht besteht kein Anlass, diese Ausführungen der Vorinstanz in Frage zu stellen.
4.4. Der Gutachter hat sich in seinem Vorabgutachten vom 15. September 2016 (vgl. auch E. 3.3 hiervor) ausdrücklich auch zu möglichen Ersatzmassnahmen geäussert. Er empfiehlt einerseits ein generelles Kontaktverbot bezüglich Kindern unter 16 Jahren und andererseits die Durchführung einer ambulanten Therapie bei einem erfahrenen Forensiker (Stellungnahme S. 7 f.).
Ein Kontaktverbot kommt indes praxisgemäss vor allem bei Beziehungsdelikten wie namentlich bei häuslicher Gewalt zum Schutz einzelner gefährdeter Personen in Frage (Matthias Härri, Basler Kommentar StPO, 2. Aufl. 2014, N. 26 zu Art. 237). Vorliegend handelt es sich indes nicht um ein Beziehungsdelikt und ein generelles Kontaktverbot gegenüber jeglichen Kindern liesse sich nur schwer wirksam kontrollieren. Es kann nicht davon ausgegangen werden, dass diese Ersatzmassnahme den Beschwerdeführer kurzfristig davon abhalten würde, mit Personen im Schutzalter in Kontakt zu treten (vgl. auch Urteil 1B_270/2016 vom 4. August 2016 E. 4.3).
Eine deliktsorientierte Therapie schliesslich kann ihre Wirkung nach Einschätzung des Gutachters erst nach rund sechs Monaten entfalten (vgl. E. 3.3 hiervor), weshalb sie keine wirksame Ersatzmassnahme bei einer sofortigen Haftentlassung darstellt.
Inwiefern der Beschwerdeführer kurzfristig in geeigneter Weise mit einer milderen Massnahme als mit der Fortsetzung der Untersuchungshaft von weiterem Delinquieren abgehalten werden könnte, ist damit zusammenfassend weder dargetan noch ersichtlich.
5.
Nach dem Ausgeführten ist die Beschwerde abzuweisen. Mit dem Entscheid in der Sache wird der Antrag des Beschwerdeführers, über die Beschwerde superprovisorisch zu entscheiden, gegenstandslos.
Bei diesem Ausgang des Verfahrens wird der Beschwerdeführer grundsätzlich kostenpflichtig (vgl. Art. 66 Abs. 1 BGG). Er ersucht indes um unentgeltliche Rechtspflege. Da die Voraussetzungen von Art. 64 Abs. 1 und 2 BGG erfüllt sind, kann dem Gesuch entsprochen werden.
Demnach erkennt das Bundesgericht:
1.
Die Beschwerde wird abgewiesen.
2.
Dem Beschwerdeführer wird die unentgeltliche Rechtspflege gewährt.
2.1. Es werden keine Gerichtskosten erhoben.
2.2. Rechtsanwalt Diego R. Gfeller wird aus der Gerichtskasse eine Entschädigung von Fr. 2'000.-- ausgerichtet.
3.
Dieses Urteil wird dem Beschwerdeführer, der Staatsanwaltschaft IV des Kantons Zürich und dem Obergericht des Kantons Zürich, III. Strafkammer, schriftlich mitgeteilt.
Lausanne, 23. November 2016
Im Namen der I. öffentlich-rechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Fonjallaz
Der Gerichtsschreiber: Stohner