Paslaptis kaip Plutonas Galiausiai, milžinišką širdies formos ypatybę jo paviršiuje išsprendė tarptautinė astrofizikų komanda, vadovaujama… Berno universitetas ir Nacionalinio tyrimų kompetencijos centro (NCCR) PlanetS nariai. Komanda pirmoji sėkmingai atkuria neįprastą formą, naudodama skaitmeninius modeliavimus, ir tai sieja su milžiniško, lėto pasvirimo kampo efektu.

Nuo kamerų NASA„New Horizons“ misija 2015 m. aptiko didelę širdies formos struktūrą nykštukinės planetos Plutono paviršiuje. Ši „širdis“ mokslininkus suglumino dėl savo unikalios formos, geologinės sudėties ir aukščio. Berno universiteto (Šveicarija) ir Arizonos universiteto mokslininkai naudojo skaitmeninį modeliavimą, kad ištirtų Sputnik Planitia – ašaros formos vakarinės Plutono šerdies paviršiaus dalies – kilmę.

Remiantis jų tyrimais, ankstyvoji Plutono istorija buvo pažymėta kataklizminiu įvykiu, dėl kurio susiformavo Sputnik Planitia: jo susidūrimas su planetos kūnu, kurio skersmuo kiek didesnis nei 400 mylių, maždaug Arizonos dydžio iš šiaurės į pietus. Komandos išvados, kurios buvo paskelbtos m Gamtos astronomijaTai taip pat rodo, kad Plutono vidinė struktūra skiriasi nuo anksčiau manytos, o tai rodo, kad požeminio vandenyno nėra.

„Sputnik Planitia formavimas yra svarbus langas į ankstyvuosius Plutono istorijos laikotarpius“, – sakė šio straipsnio bendraautorius Adenijus Dentonas, planetų mokslininkas iš Arizonos Mėnulio ir planetų laboratorijos. „Išplėtę savo tyrimus įtraukdami daugiau neįprastų formavimosi scenarijų, sužinojome keletą visiškai naujų Plutono evoliucijos galimybių, kurios galėtų būti taikomos ir kitiems objektams. Kuiperio diržas Objektai taip pat“.

Plutono vaizdas, užfiksuotas NASA kosminio zondo New Horizons 2015 m. liepos 14 d. Vaizdo šaltinis: NASA / Johns Hopkins universiteto taikomosios fizikos laboratorija / Pietvakarių tyrimų institutas

Padalinta širdis

„Širdis“, dar vadinama tombo regio, patraukė visuomenės dėmesį iškart po jos atradimo. Tačiau jis taip pat iškart patraukė mokslininkų dėmesį, nes yra padengtas aukšto albedo medžiaga, kuri atspindi daugiau šviesos iš supančios aplinkos ir sukuria baltesnę spalvą. Tačiau širdis susideda ne iš vieno elemento. Sputnik Planitia užima apie 750 x 1 250 mylių plotą, maždaug ketvirtadalį Europos ar JAV dydžio. Tačiau stebina tai, kad šio regiono aukštis yra maždaug 2,5 mylios žemesnis nei dauguma Plutono paviršiaus.

„Nors didžiąją dalį Plutono paviršiaus sudaro metano ledas ir jo dariniai, dengiantys vandens ledo plutą, Planitia daugiausia užpildyta azotiniu ledu, kuris greičiausiai greitai susikaupė po smūgio dėl mažo aukščio“, – sakė pagrindinis autorius. Tyrime dalyvavo Harry Ballantyne, mokslinis bendradarbis Berne. Rytinę šerdies dalį taip pat dengia panašus, bet daug plonesnis azoto ledo sluoksnis, kurio kilmė mokslininkams lieka neaiški, tačiau tikėtina, kad ji susijusi su Sputnik Planitia.

Pasviręs efektas

Pasak tyrimą inicijavusio Martino Goetzės iš Berno universiteto, pailga Sputnik Planitia forma ir padėtis ties pusiauju aiškiai rodo, kad smūgis buvo ne tiesioginis, o įstrižas. Kaip ir daugelis kitų visame pasaulyje, komanda naudojo sklandžių dalelių hidrodinamikos modeliavimo programinę įrangą, kad skaitmeniniu būdu atkurtų tokius smūgius, keisdama Plutono ir jo smūgio kūno konfigūraciją, taip pat smūgio kūno greitį ir kampą. Šie modeliavimai patvirtino mokslininkų įtarimus dėl įstrižo smūgio kampo ir nustatė smūgio objekto konfigūraciją.

„Plutono šerdis yra tokia šalta, kad uoliena išliko labai tvirta ir netirpo, nepaisant smūgio karščio, o smūgio kampo ir mažo greičio dėka smūgio šerdis nepaniro į Plutono šerdį, o liko nepažeista kaip smūgis. „Tai buvo pagrindinė jėga ir mažas greitis, nes tai lemia labai simetrišką paviršiaus ypatybę, kuri nepanaši į NASA News pastebėtą ašaros formą. „Horizons“ zondas 2015 m. praskrido pro Plutoną.

„Esame įpratę galvoti apie planetų susidūrimus kaip apie neįtikėtinai intensyvius įvykius, kurių metu galima nepaisyti smulkmenų, išskyrus tokius dalykus kaip energija, impulsas ir tankis“, – sakė Ericas Asfaughas, Mėnulio ir planetų laboratorijos profesorius ir tyrimo bendraautoris. komanda bendradarbiavo su tyrimų grupe. Nuo 2011 m. Šveicarijos kolegos tiria planetų „sprogimų“ idėją, kad paaiškintų, pavyzdžiui, ypatybes tolimoje Žemės mėnulio pusėje. „Tolimoje Saulės sistemoje greičiai yra daug lėtesni nei arčiau Saulės, o kietas ledas yra stiprus, todėl turite būti tikslesni savo skaičiavimuose. Čia ir prasideda linksmybės.”

Plutone nėra požeminio vandenyno

Dabartinis tyrimas atskleidžia ir Plutono vidinę struktūrą. Tiesą sakant, toks milžiniškas smūgis, koks buvo imituotas, Plutono istorijoje greičiausiai įvyko daug anksčiau nei šiais laikais. Tačiau tai kelia problemų: manoma, kad milžiniška įduba, tokia kaip Sputnik Planitia, laikui bėgant dėl ​​fizikos dėsnių lėtai nuslys link nykštukinės planetos ašigalio, nes ji yra mažesnė už aplinką. Tačiau jis liko arti pusiaujo. Ankstesnis teorinis paaiškinimas buvo pagrįstas skysto vandens vandenyno egzistavimu po Žemės paviršiumi, panašiu į daugelį kitų išorinės Saulės sistemos planetinių kūnų. Remiantis šia hipoteze, Plutono ledinė pluta Sputnik Planitia regione būtų plonesnė, todėl vandenynas išsipūstų aukštyn, o skystas vanduo yra tankesnis už ledą, todėl susidarytų masės perteklius, dėl kurio jis migruotų pusiaujo link.

Pasak autorių, naujajame tyrime pateikiamas alternatyvus požiūris, nurodantis modeliavimus, kurių metu Plutono primityvioji mantija yra visiškai iškasta dėl smūgio, o smogtuvo šerdies medžiaga patenka ant Plutono šerdies, todėl susidaro vietinis masės perteklius, galintis paaiškinti migraciją. link pusiaujo be A požeminio vandenyno arba daugiausia labai plono vandenyno.

Dentonas, kuris jau pradėjo tyrimo projektą, skirtą šios migracijos greičiui įvertinti, teigė, kad nauja ir novatoriška Plutono širdies formos ypatybės kilmės hipotezė gali padėti geriau suprasti nykštukinės planetos kilmę.

Nuoroda: „Sputnik Planitia kaip poveikio liekanos taškai į senovės uolienų masę bevandeniame Plutone“ Harry A. Ballantyne'as, Ericas Asfoughas ir C. Adenas Dentonas, Alexanderis Emsenhuberis ir Martinas Goetze, 2024 m. balandžio 15 d. Gamtos astronomija.
doi: 10.1038/s41550-024-02248-1