Pluton przewrócił się po zderzeniu z ciałem planetarnym

ATLANTA — Ogromny obiekt w kształcie serca na powierzchni Plutona intryguje astronomów od czasu, gdy należąca do NASA sonda New Horizons uchwyciła go na zdjęciu w 2015 roku. Teraz badacze uważają, że rozwiązali zagadkę pojawienia się charakterystycznego serca i mogą odkryć coś nowego wskazówki dotyczące pochodzenia planety, trollu.

Obiekt ten nazwano „Tombo Regio” na cześć astronoma Clyde'a Tombaugha, który odkrył Plutona w 1930 roku. Naukowcy twierdzą jednak, że jądro nie składa się wyłącznie z jednego pierwiastka. Przez dziesięciolecia szczegóły dotyczące wysokości, geologii i wyraźnego kształtu Tombo Reggio, a także jego silnie odbijającej światło powierzchni, która jest jaśniejsza i biała niż reszta Plutona, wymykały się wyjaśnieniom.

Głęboki basen zwany Sputnik Planitia, który tworzy „lewy płat” jądra, jest domem dla większości lodu azotowego Plutona.

Basen obejmuje obszar o wymiarach 745 mil na 1242 mil, czyli około jednej czwartej wielkości Stanów Zjednoczonych, ale jest także od 1,9 do 2,5 mil niższy niż większość powierzchni planety. Tymczasem prawa strona jądra również zawiera warstwę lodu azotowego, ale jest ona znacznie cieńsza.

Dzięki nowym badaniom na Sputnik Planitia międzynarodowy zespół naukowców ustalił, że jądro powstało w wyniku kataklizmu. Po analizie obejmującej symulacje numeryczne badacze doszli do wniosku, że ciało protoplanetarne o średnicy około 700 km, czyli mniej więcej dwa razy większe od Szwajcarii ze wschodu na zachód, prawdopodobnie zderzyło się z Plutonem na początku historii tej planety karłowatej.

Wyniki te stanowią część badań nad Plutonem i jego wewnętrzną strukturą opublikowanych w poniedziałek w czasopiśmie Astronomia przyrodnicza.

Odtworzenie starożytnego „szumu” na temat Plutona

Wcześniej zespół badał niezwykłe cechy Układu Słonecznego, takie jak te po niewidocznej stronie Księżyca, które prawdopodobnie powstały w wyniku zderzeń podczas chaotycznych wczesnych dni formowania się układu.

Naukowcy stworzyli symulacje numeryczne przy użyciu oprogramowania do hydrodynamiki cząstek gładkich, które stanowi podstawę szerokiego zakresu badań zderzeń planet, aby modelować różne scenariusze możliwych uderzeń, prędkości, kątów i składu teoretycznego zderzenia ciała planetarnego z Plutonem.

Wyniki pokazały, że ciało planetarne prawdopodobnie zderzyłoby się z Plutonem pod kątem, a nie czołowo.

„Jądro Plutona jest tak zimne, że (skalne ciało, które zderzyło się z planetą karłowatą) pozostało bardzo solidne i nie stopiło się pomimo ciepła powstałego podczas zderzenia, a dzięki kątowi zderzenia i małej prędkości jądro Plutona uderzające ciało nie stopiło się” – stwierdził w oświadczeniu dr Harry Ballantyne, główny autor badania i współpracownik z Uniwersytetu w Bernie w Szwajcarii: „Nie zapadł się w serce Plutona, ale pozostał nienaruszony jak cios.

Ale co stało się z ciałem planetarnym po zderzeniu z Plutonem?

„Gdzieś pod Sputnikiem znajdują się pozostałości jądra innego masywnego obiektu, którego Pluton nigdy nie strawił” – powiedział w oświadczeniu współautor badania Eric Asfaugh, profesor w Laboratorium Lunar and Planetary Laboratory na Uniwersytecie w Arizonie.

Zespół odkrył, że kształt łzy Sputnik Planitia jest wynikiem zimnego jądra Plutona, a także stosunkowo małej prędkości samego uderzenia. Inne rodzaje szybszych, bardziej bezpośrednich efektów stworzyłyby bardziej symetryczny wygląd.

„Przyzwyczailiśmy się myśleć o zderzeniach planet jako o niezwykle intensywnych zdarzeniach, w których można zignorować szczegóły, z wyjątkiem takich czynników, jak energia, pęd i gęstość” – powiedział Asphaug. „Ale w odległym Układzie Słonecznym prędkości są znacznie mniejsze i solidny lód jest mocny, więc musisz być znacznie bardziej precyzyjny.” Twoje obliczenia. „Tutaj zaczyna się zabawa”.

Pochodzenie Plutona jest tajemnicze

Badając cechę serca, zespół skupił się również na wewnętrznej strukturze Plutona. Uderzenie na początku historii Plutona spowodowałoby deficyt masy, powodując powolną migrację Sputnik Planitia w kierunku północnego bieguna planety karłowatej, w czasie, gdy planeta wciąż się formowała. Dzieje się tak dlatego, że zgodnie z prawami fizyki basen jest mniej masywny niż jego otoczenie – wyjaśnili naukowcy w badaniu.

Jednak Sputnik Planitia znajduje się w pobliżu równika planety karłowatej.

Poprzednie badania sugerowały, że na Plutonie może znajdować się ocean pod powierzchnią, a jeśli tak, lodowa skorupa nad oceanem pod powierzchnią byłaby cieńsza w regionie Sputnik Planitia, tworząc gęste wybrzuszenie ciekłej wody i powodując migrację masy w kierunku równika – wynika z badania. autorzy stwierdzili.

Pluton to rozległa kraina czarów o wyjątkowej i fascynującej geologii, więc bardziej kreatywne hipotezy wyjaśniające, że geologia są zawsze pomocne.

-Kelsey Singer, główny naukowiec

Jednak nowe badanie oferuje inne wyjaśnienie lokalizacji przewagi.

„W naszych symulacjach prymitywny płaszcz Plutona został całkowicie odsłonięty w wyniku uderzenia, a ponieważ materiał rdzeniowy uderzenia jest rozproszony w jądrze Plutona, tworzy się lokalna nadwyżka masy, która może wyjaśnić migrację w kierunku równika bez podpowierzchniowego oceanu, lub co najwyżej ocean podpowierzchniowy” – powiedział. „Jest bardzo cienki” – powiedział współautor badania, dr Martin Goetze, starszy badacz zajmujący się badaniami kosmicznymi i planetologią w Instytucie Fizyki Uniwersytetu w Bernie.

Kelsey Singer, główny naukowiec w Southwest Research Institute w Boulder w Kolorado i zastępca głównego badacza misji NASA New Horizons, który nie był zaangażowany w badania, powiedział, że autorzy wykonali dokładną pracę, badając modelowanie i rozwijając swoje hipotezy, chociaż chcieliby. Widzi „bliższy związek z dowodami geologicznymi”.

„Na przykład autorzy sugerują, że południowa część Sputnik Planitia jest bardzo głęboka, ale większość dowodów geologicznych została zinterpretowana jako sugerująca, że ​​południe jest mniej głębokie niż północ” – powiedział Singer.

Naukowcy uważają, że nowa teoria dotycząca jądra Plutona może rzucić więcej światła na powstanie tajemniczej planety karłowatej. Pochodzenie Plutona pozostaje tajemnicą, ponieważ znajduje się on na skraju Układu Słonecznego i został dokładnie zbadany jedynie przez misję New Horizons.

„Pluton to rozległa kraina czarów z wyjątkową i fascynującą geologią, więc bardziej kreatywne hipotezy wyjaśniające, że geologia są zawsze pomocne” – powiedział Singer. „To, co może pomóc w rozróżnieniu pomiędzy różnymi hipotezami, to uzyskanie większej ilości informacji o tym, co znajduje się pod powierzchnią Plutona. Możemy to uzyskać jedynie poprzez wysłanie statku kosmicznego na orbitę wokół Plutona, być może za pomocą radaru potrafiącego patrzeć przez lód”.