Jądro Plutona prawdopodobnie powstało w wyniku starożytnego zderzenia

Zapisz się na biuletyn naukowy CNN dotyczący teorii cudów. Eksploruj wszechświat dzięki wiadomościom o fascynujących odkryciach, postępach naukowych i nie tylko.

CNN
—

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 powstania charakterystycznego serca i mogą ujawnić nowe wskazówki na ten temat pochodzenie planety karłowatej.

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 charakterystycznego 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 znalezionego na Plutonie.

Dorzecze obejmuje obszar o wymiarach 745 na 1242 mil (1200 km na 2000 km), co stanowi około jedną czwartą wielkości Stanów Zjednoczonych, ale jest również od 1,9 do 2,5 mil (3 do 4 km) niżej niż większość Stany Zjednoczone. Powierzchnia 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 naukowcy doszli do wniosku, że ciało protoplanetarne o średnicy około 700 kilometrów, czyli mniej więcej dwukrotnie większej 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.

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 zderzające się ciało nie stopiło się” – powiedział 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 wydarzeniach, w których można zignorować szczegóły z wyjątkiem takich czynników, jak energia, pęd i gęstość. Jednak w odległym Układzie Słonecznym prędkości są znacznie mniejsze, a stały lód jest mocny musisz być bardziej precyzyjny w swoich obliczeniach.” To „Zaczyna się zabawa”.

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.

Jednak nowe badanie oferuje inne wyjaśnienie lokalizacji przewagi.

„W naszych symulacjach prymitywny płaszcz Plutona został całkowicie odsłonięty w wyniku uderzenia, a ponieważ materiał rdzenia impaktora 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” – stwierdził dr. „Jest bardzo cienki” – stwierdził współautor badania Martin Goetze, starszy pracownik naukowy 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 pomogłoby w rozróżnieniu między różnymi hipotezami, to posiadanie większej ilości informacji o tym, co znajduje się pod powierzchnią Plutona. Możemy to osiągnąć jedynie poprzez wysłanie statku kosmicznego na orbitę Plutona, być może za pomocą radaru potrafiącego patrzeć przez lód”.