Misteriju o tome kako je Pluton dobio džinovsko obeležje u obliku srca na svojoj površini konačno je rešio međunarodni tim astrofizičara na čelu sa Univerzitetom u Bernu i članovima Nacionalnog centra kompetentnosti u istraživanju (NCCR) PlanetS. Tim je prvi koji je uspešno reprodukovao neobičan oblik pomoću numeričkih simulacija, pripisujući ga ogromnom i sporom udaru pod kosim uglom.
Otkako su kamere NASA-ine misije New Horizons otkrile veliku strukturu u obliku srca na površini patuljaste planete Pluton 2015. godine, ovo „srce“ zbunilo je naučnike zbog svog jedinstvenog oblika, geološkog sastava i nadmorske visine. Tim naučnika sa Univerziteta u Bernu, uključujući nekoliko članova NCCR PlanetS, i Univerziteta Arizone u Tusonu, koristio je numeričke simulacije da istraži poreklo Sputnjik Planitije, zapadnog dela u obliku suze na površini srca Plutona.
Prema njihovom istraživanju, ranu istoriju Plutona obeležio je kataklizmični događaj koji je formirao Sputnjik Planitiju: sudar sa planetarnim telom prečnika oko 700 km, otprilike dvostruko većim od Švajcarske od istoka do zapada. Nalazi tima, koji su nedavno objavljeni u časopisu Astronomija prirode, takođe sugerišu da se unutrašnja struktura Plutona razlikuje od onoga što se ranije pretpostavljalo, što ukazuje da ne postoji podzemni okean.
Srce, takođe poznato kao Tombaugh Regio, privuklo je pažnju javnosti odmah po svom otkriću. Ali takođe je odmah zainteresovao naučnike jer je prekriven materijalom visokog albeda koji reflektuje više svetlosti od okoline, stvarajući svoju beliju boju.
Međutim, srce nije sastavljeno od jednog elementa. Sputnjik Planitija (zapadni deo) pokriva površinu od 1.200 puta 2.000 kilometara, što je ekvivalentno četvrtini Evrope ili Sjedinjenih Država. Ono što je, međutim, upadljivo je da je ovo područje tri do četiri kilometra niže u visini od većine površine Plutona.
„Sjaj izgled Sputnjik Planitije je zbog toga što je pretežno ispunjen belim azotnim ledom koji se kreće i konvektira kako bi stalno izgladio površinu. Ovaj azot se najverovatnije brzo akumulirao nakon udara zbog niže nadmorske visine“, objašnjava dr Hari Balantajn sa Univerziteta u Bernu, glavnog autora studije.
Istočni deo srca takođe je prekriven sličnim, ali mnogo tanjim slojem azotnog leda, čije je poreklo naučnicima još uvek nejasno, ali je verovatno povezano sa Sputnjikom Planitija.
Kosi udar
„Izduženi oblik Sputnjik Planitije snažno sugeriše da udar nije bio direktan čeoni sudar, već kosi“, ističe dr Martin Juci sa Univerziteta u Bernu, koji je inicirao studiju.
Tako je tim, kao i nekoliko drugih širom sveta, koristio svoj softver za simulaciju hidrodinamike glatkih čestica (SPH) da digitalno rekonstruiše takve udare, menjajući i sastav Plutona i njegovog udarnog elementa, kao i brzinu i ugao udarca. Ove simulacije su potvrdile sumnje naučnika o kosom uglu udara i utvrdile sastav udarca.
„Plutonovo jezgro je toliko hladno da je kamenje ostalo veoma tvrdo i nije se istopilo uprkos toploti udara, a zahvaljujući uglu udara i maloj brzini, jezgro udarnog elementa nije potonulo u Plutonovo jezgro, već je ostalo netaknuto. kao pljusak na njemu“, objašnjava Balantajn.
„Negde ispod Sputnjika nalazi se zaostalo jezgro drugog masivnog tela, koje Pluton nikada nije sasvim probavljen“, dodaje koautor Erik Asfaug sa Univerziteta u Arizoni. Ova snaga jezgra i relativno niska brzina bili su ključni za uspeh ovih simulacija: manja snaga bi rezultirala veoma simetričnom zaostalom površinom koja ne liči na oblik suze koji je posmatrao Nev Horizons.
„Navikli smo da razmišljamo o sudarima planeta kao o neverovatno intenzivnim događajima u kojima možete da ignorišete detalje osim stvari kao što su energija, zamah i gustina. Ali u dalekom Sunčevom sistemu, brzine su mnogo sporije, a čvrsti led je jak, tako da Morate biti mnogo precizniji u svojim proračunima, tu počinje zabava“, kaže Asfaug.
Dva tima imaju dugu evidenciju o zajedničkoj saradnji, istražujući već od 2011. ideju o planetarnim „splatovima“ da bi objasnili, na primer, karakteristike na suprotnoj strani Meseca. Nakon našeg meseca i Plutona, tim Univerziteta u Bernu planira da istraži slične scenarije za druga tela spoljašnjeg solarnog sistema, kao što je patuljasta planeta Haumea nalik Plutonu.
Sadašnja studija baca novo svetlo i na Plutonovu unutrašnju strukturu. U stvari, veća je verovatnoća da se džinovski udar poput onog koji je simuliran dogodio veoma rano u istoriji Plutona. Međutim, ovo predstavlja problem: očekuje se da će se džinovska depresija poput Sputnjik Planitije polako kretati ka polu patuljaste planete tokom vremena zbog zakona fizike, pošto ima masovni deficit. Ipak, paradoksalno je blizu ekvatora.
Prethodno teoretizovano objašnjenje bilo je da Pluton, kao i nekoliko drugih planetarnih tela u spoljašnjem Sunčevom sistemu, ima podzemni tečni vodeni okean. Prema ovom prethodnom objašnjenju, Plutonova ledena kora bi bila tanja u regionu Sputnjik Planitija, što bi dovelo do izbočenja okeana tamo, a pošto je voda u tečnom stanju gušća od leda, na kraju biste imali višak mase koji indukuje migraciju prema ekvatoru.
Međutim, nova studija nudi alternativnu perspektivu. „U našim simulacijama, ceo primordijalni plašt Plutona je iskopan udarom, i kako materijal jezgra udarca pljusne na Plutonovo jezgro, stvara lokalni višak mase koji može objasniti migraciju prema ekvatoru bez podzemnog okeana, ili najviše veoma tanak“, objašnjava Martin Juci.
Dr Adeene Denton sa Univerziteta u Arizoni, takođe koautor studije, trenutno sprovodi novi istraživački projekat za procenu brzine ove migracije. „Ovo novo i inventivno poreklo Plutonove osobine u obliku srca može dovesti do boljeg razumevanja Plutonovog porekla“, zaključuje ona.
