_ Astrofizicienii rezolvă misterul caracteristicii în formă de inimă de pe suprafața lui Pluto

Misterul modului în care Pluto a obținut o caracteristică uriașă în formă de inimă pe suprafața sa a fost în cele din urmă rezolvat de o echipă internațională de astrofizicieni condusă de Universitatea din Berna și membri ai Centrului Național de Competență în Cercetare (NCCR) PlanetS. Echipa este prima care a reprodus cu succes forma neobișnuită cu simulări numerice, atribuind-o unui impact gigant și lent în unghi oblic.

De când camerele misiunii New Horizons a NASA au descoperit o structură mare în formă de inimă. pe suprafața planetei pitice Pluto în 2015, această „inimă” i-a uimit pe oamenii de știință datorită formei sale unice, compoziției geologice și altitudinii sale. O echipă de oameni de știință de la Universitatea din Berna, inclusiv mai mulți membri ai NCCR PlanetS, și Universitatea din Arizona din Tucson, au folosit simulări numerice pentru a investiga originile Sputnik Planitia, partea vestică în formă de lacrimă a caracteristicii suprafeței inimii Plutos.

Conform cercetărilor lor, istoria timpurie a lui Pluto a fost marcată de un eveniment cataclismic care a format Sputnik Planitia: o coliziune cu un corp planetar de aproximativ 700 km în diametru, aproximativ de două ori mai mare decât Elveția de la est la vest. Descoperirile echipei, care au fost publicate recent în Nature Astronomy, sugerează, de asemenea, că structura interioară a lui Pluto este diferită de ceea ce se presupunea anterior, ceea ce indică faptul că nu există ocean subteran.

Inima, cunoscută și sub numele de Tombaugh Regio, a captat atenția publicului imediat după descoperirea sa. Dar, de asemenea, a atras imediat interesul oamenilor de știință, deoarece este acoperit cu un material cu albedo ridicat, care reflectă mai multă lumină decât împrejurimile, creând o culoare mai albă.

Cu toate acestea, inima nu este compusă dintr-un singur element. . Sputnik Planitia (partea de vest) acoperă o suprafață de 1.200 pe 2.000 de kilometri, ceea ce echivalează cu un sfert din Europa sau Statele Unite. Ceea ce este izbitor, totuși, este că această regiune este cu trei până la patru kilometri mai jos ca altitudine decât cea mai mare parte a suprafeței lui Pluto.

„Aspectul strălucitor al Sputnik Planitia se datorează faptului că este umplut în principal cu gheață albă de azot care se mișcă și convecește pentru a netezi în mod constant suprafața Acest azot s-a acumulat cel mai probabil rapid după impact, din cauza altitudinii mai mici”, explică dr. Harry Ballantyne de la Universitatea din Berna, autorul principal al studiului.

Partea de est a inimii este, de asemenea, acoperită de un strat similar, dar mult mai subțire, de gheață cu azot, a cărui origine este încă neclară pentru oamenii de știință, dar este probabil legată de Sputnik Planitia.

Un impact oblic

p>

„Forma alungită a lui Sputnik Planitia sugerează cu tărie că impactul nu a fost o coliziune frontală directă, ci mai degrabă una oblică”, subliniază dr. Martin Jutzi de la Universitatea din Berna, care a inițiat studiul.

Așadar, echipa, la fel ca multe altele din întreaga lume, și-a folosit software-ul de simulare Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) pentru a recrea digital astfel de impacturi, variind atât compoziția lui Pluto și a impactorului său, cât și viteza și unghiul. a impactorului. Aceste simulări au confirmat suspiciunile oamenilor de știință cu privire la unghiul oblic de impact și au determinat compoziția impactorului.

„Miezul lui Pluto este atât de rece încât rocile au rămas foarte dure și nu s-au topit în ciuda căldurii impactului. și datorită unghiului de impact și vitezei reduse, miezul impactorului nu s-a scufundat în miezul lui Pluto, ci a rămas intact ca o stropire pe el", explică Ballantyne.

„Undeva sub Sputnik este miezul rămășiței unui alt corp masiv, pe care Pluto nu l-a digerat niciodată”, adaugă co-autorul Erik Asphaug de la Universitatea din Arizona. Această rezistență a miezului și viteza relativ scăzută au fost cheia succesului acestor simulări: o rezistență mai mică ar avea ca rezultat o caracteristică de suprafață rămasă foarte simetrică, care nu arată ca forma de lacrimă observată de New Horizons.

„Suntem obișnuit să te gândești la coliziunile planetare ca la evenimente incredibil de intense în care poți ignora detaliile, cu excepția unor lucruri precum energia, impulsul și densitatea. Dar în sistemul solar îndepărtat, vitezele sunt mult mai lente, iar gheața solidă este puternică, așa că trebuie să fii mult mai precis în calculele tale. Acolo începe distracția”, spune Asphaug.

Cele două echipe au un lung palmares de colaborări împreună, explorând deja din 2011 ideea „splaturilor” planetare, pentru a explica. de exemplu, caracteristici de pe partea îndepărtată a lunii. După luna noastră și Pluto, echipa Universității din Berna intenționează să exploreze scenarii similare pentru alte corpuri exterioare ale sistemului solar, cum ar fi planeta pitică, asemănătoare lui Pluto, Haumea.

Studiul actual aruncă o nouă lumină asupra structurii interne a lui Pluto. bine. De fapt, un impact uriaș precum cel simulat este mult mai probabil să se fi produs foarte devreme în istoria lui Pluto. Cu toate acestea, acest lucru ridică o problemă: se așteaptă ca o depresiune gigantică precum Sputnik Planitia să se miște încet spre polul planetei pitice în timp, din cauza legilor fizicii, deoarece are un deficit de masă. Cu toate acestea, este paradoxal aproape de ecuator.

Explicația teoretizată anterioară a fost că Pluto, ca și alte corpuri planetare din sistemul solar exterior, are un ocean de apă lichidă subterană. Conform acestei explicații anterioare, crusta de gheață a lui Pluto ar fi mai subțire în regiunea Sputnik Planitia, ceea ce face ca oceanul să se umfle acolo și, deoarece apa lichidă este mai densă decât gheața, s-ar ajunge cu un surplus de masă care induce migrarea către ecuator.

Cu toate acestea, noul studiu oferă o perspectivă alternativă. „În simulările noastre, toată mantaua primordială a lui Pluto este excavată de impact și, pe măsură ce materialul de miez al impactorului se împrăștie pe miezul lui Pluto, acesta creează un exces de masă local care poate explica migrația către ecuator fără un ocean subteran sau cel mult un unul foarte subțire”, explică Martin Jutzi.

Dr. Adeene Denton de la Universitatea din Arizona, de asemenea co-autor al studiului, desfășoară în prezent un nou proiect de cercetare pentru a estima viteza acestei migrații. „Această origine nouă și inventivă a caracteristicii în formă de inimă a lui Pluto poate duce la o mai bună înțelegere a originii lui Pluto”, conchide ea.

(Fluierul)