Tajné ako Pluto Napokon, obrovský útvar v tvare srdca na jeho povrchu vyriešil medzinárodný tím astrofyzikov pod vedením… Univerzita v Berne a členovia Národného centra kompetencie vo výskume (NCCR) PlanetS. Tím je prvým, ktorý úspešne reprodukoval nezvyčajný tvar pomocou digitálnych simulácií, a pripisuje to efektu obrovského pomalého uhla sklonu.

Od kamier NASAMisia New Horizons objavila veľkú štruktúru v tvare srdca na povrchu trpasličej planéty Pluto v roku 2015. Toto „srdce“ vedcov zmiatlo kvôli svojmu jedinečnému tvaru, geologickému zloženiu a výške. Vedci z University of Bern vo Švajčiarsku a University of Arizona použili numerické simulácie na preskúmanie pôvodu Sputnik Planitia, západnej časti povrchu jadra Pluta v tvare slzy.

Podľa ich výskumu bola raná história Pluta poznačená kataklizmickou udalosťou, ktorá viedla k vytvoreniu Sputnik Planitia: jeho zrážke s planetárnym telesom s priemerom niečo vyše 400 míľ, čo je zhruba veľkosť Arizony od severu na juh. Zistenia tímu, ktoré boli zverejnené v r Prírodná astronómiaTo tiež naznačuje, že vnútorná štruktúra Pluta sa líši od toho, čo sa predtým predpokladalo, čo naznačuje, že neexistuje žiadny podpovrchový oceán.

„Vytvorenie Sputnik Planitia poskytuje dôležité okno do raných období histórie Pluta,“ povedal Adeniy Denton, planetárny vedec z Lunar and Planetary Laboratory v Arizone, ktorý je spoluautorom článku. „Rozšírením nášho výskumu o ďalšie nezvyčajné scenáre formácie sme sa naučili úplne nové možnosti pre vývoj Pluta, ktoré by sa mohli vzťahovať na iné objekty.“ Kuiperov pás Predmety tiež.“

Pohľad na Pluto, ktorý urobila vesmírna sonda NASA New Horizons 14. júla 2015. Zdroj obrázka: Laboratórium aplikovanej fyziky NASA/Johns Hopkins University/Southwestern Research Institute

Rozdelené srdce

„Srdce“, známe aj ako tombo regio, zaujalo verejnosť hneď po svojom objavení. Okamžite však upútala pozornosť vedcov, pretože je pokrytá materiálom s vysokým obsahom albeda, ktorý odráža viac svetla z okolitého prostredia a vytvára tak belšiu farbu. Ale srdce sa neskladá z jediného prvku. Sputnik Planitia pokrýva oblasť približne 750 krát 1 250 míľ, čo je asi štvrtina veľkosti Európy alebo Spojených štátov. Zarážajúce však je, že nadmorská výška tejto oblasti je asi o 2,5 míle nižšia ako väčšina povrchu Pluta.

„Zatiaľ čo drvivú väčšinu povrchu Pluta tvorí metánový ľad a jeho deriváty pokrývajúce kôru vodného ľadu, Planitia je väčšinou vyplnená dusíkovým ľadom, ktorý sa pravdepodobne rýchlo nahromadil po dopade kvôli nízkej nadmorskej výške,“ uviedol hlavný autor. Zo štúdie bol Harry Ballantyne, výskumný pracovník v Berne. Východná časť jadra je tiež pokrytá podobnou, ale oveľa tenšou vrstvou dusíkového ľadu, ktorej pôvod zostáva vedcom nejasný, ale pravdepodobne súvisí so Sputnikom Planitia.

Šikmý efekt

Podľa Martina Goetzeho z Bernskej univerzity, ktorý inicioval štúdiu, predĺžený tvar a poloha Sputnik Planitia na rovníku silne naznačujú, že náraz nebol priamou zrážkou, ale skôr šikmým nárazom. Rovnako ako mnohí iní na celom svete, tím použil softvér na simuláciu hladkej hydrodynamiky častíc na digitálne obnovenie takýchto nárazov, pričom zmenil konfiguráciu Pluta a jeho nárazového telesa, ako aj rýchlosť a uhol nárazového telesa. Tieto simulácie potvrdili podozrenia vedcov o šikmom uhle dopadu a určili konfiguráciu objektu dopadu.

„Jadro Pluta je také studené, že hornina zostala veľmi pevná a neroztopila sa napriek teplu nárazu, a vďaka uhlu dopadu a nízkej rýchlosti sa jadro nárazu neponorilo do jadra Pluta, ale zostalo neporušené ako úder. „Toto bola základná sila a nízka rýchlosť.“ Sonda Horizons počas preletu okolo Pluta v roku 2015.

„Sme zvyknutí chápať zrážky planét ako neuveriteľne intenzívne udalosti, pri ktorých môžete ignorovať detaily okrem vecí, ako je energia, hybnosť a hustota,“ povedal Eric Asfaugh, profesor lunárneho a planetárneho laboratória a spoluautor štúdie, ktorého tím spolupracoval s výskumným tímom. Od roku 2011 švajčiarski kolegovia skúmali myšlienku planetárnych „výbuchov“, aby vysvetlili napríklad prvky na odvrátenej strane Zemského Mesiaca. „Vo vzdialenej slnečnej sústave sú rýchlosti oveľa pomalšie ako tie, ktoré sú bližšie k Slnku, a pevný ľad je silný, takže musíte byť vo výpočtoch presnejší. Tam začína zábava.“

Na Plutu nie je žiadny podpovrchový oceán

Aktuálna štúdia vrhá nové svetlo aj na vnútornú štruktúru Pluta. V skutočnosti k obrovskému nárazu podobnému tomu simulovanému pravdepodobne došlo oveľa skôr v histórii Pluta ako v modernej dobe. To však predstavuje problém: podľa fyzikálnych zákonov sa očakáva, že obrovská depresia ako Sputnik Planitia sa bude v priebehu času pomaly posúvať smerom k pólu trpasličej planéty, pretože je menej masívna ako jej okolie. Zostal však blízko rovníka. Predchádzajúce teoretické vysvetlenie bolo založené na existencii tekutého vodného oceánu pod povrchom Zeme, podobne ako mnohé iné planetárne telesá vo vonkajšej slnečnej sústave. Podľa tejto hypotézy by bola ľadová kôra Pluta v oblasti Sputnik Planitia tenšia, čo by spôsobilo vydutie oceánu nahor, a keďže tekutá voda je hustejšia ako ľad, spôsobila by masový prebytok, ktorý by spôsobil migráciu smerom k rovníku.

Nová štúdia podľa autorov ponúka alternatívny pohľad, ktorý poukazuje na simulácie, v ktorých je primitívny plášť Pluta nárazom úplne vykopaný, a keďže materiál jadra impaktora padá na jadro Pluta, vytvára lokálny prebytok hmoty, ktorý by mohol vysvetliť migráciu. smerom k rovníku bez podpovrchového oceánu, alebo nanajvýš k veľmi tenkému oceánu.

Denton, ktorý sa už pustil do výskumného projektu s cieľom odhadnúť rýchlosť tejto migrácie, uviedol, že nová a inovatívna hypotéza o pôvode útvaru Pluta v tvare srdca môže viesť k lepšiemu pochopeniu pôvodu trpasličej planéty.

Odkaz: „Sputnik Planitia ako pozostatok dopadu na starovekú skalnú masu na Pluto bez oceánu“ od Harryho A. Ballantyne, Eric Asfough a C. Aden Denton, Alexander Emsenhuber a Martin Goetze, 15. apríla 2024, Prírodná astronómia.
doi: 10.1038/s41550-024-02248-1