Wissenschaftler haben endlich das Rätsel gelöst, wie ein riesiges herzförmiges Objekt auf der Oberfläche von Pluto erschien. Einem internationalen Team von Astrophysikern ist es erstmals gelungen, die ungewöhnliche Form mit Hilfe numerischer Simulationen zu reproduzieren und sie auf einen riesigen, aber langsamen Einschlag in einem spitzen Winkel zurückzuführen.
Seit der Mission Kameras NASA New Horizons entdeckte 2015 eine große herzförmige Struktur auf der Oberfläche des Zwergplaneten Pluto, ein Fund, der Wissenschaftler wegen seiner einzigartigen Form, geologischen Zusammensetzung und Höhe verwirrte. Daher verwendeten Wissenschaftler numerische Simulationen, um den Ursprung des westlichen Teils von Plutos herzförmigem Oberflächenobjekt namens Sputnik Planitia zu untersuchen.
Forschungen zufolge ereignete sich in Plutos Frühgeschichte eine Katastrophe, die die Entstehung dieser Region beeinflusste. Es war Kollision mit einem Planetenkörper von etwa 700 km Durchmesser, etwa doppelt so groß wie die Schweiz von Ost nach West. Die Ergebnisse des Teams deuten auch darauf hin, dass Plutos innere Struktur anders ist als bisher angenommen und dass es keinen unterirdischen Ozean gibt.
Plutos Herz, auch als Tombo-Region bekannt, hat öffentliche Aufmerksamkeit und wissenschaftliches Interesse auf sich gezogen, weil es mit Material mit hoher Albedo bedeckt ist, das mehr Licht reflektiert als die Umgebung und ihm eine weißere Farbe verleiht. Das Herz besteht jedoch nicht aus einem Element. Sein westlicher Teil nimmt eine Fläche von 1200×2000 km ein, was einem Viertel Europas entspricht. Es fällt jedoch auf, dass diese Region 3-4 km tiefer liegt als der Großteil der Oberfläche Plutos.
„Das helle Erscheinungsbild der Satellitenebene erklärt sich aus der Tatsache, dass sie größtenteils mit weißem Stickstoffeis gefüllt ist, das sich bewegt und konvektiert und so die Oberfläche ständig ebnet. „Dieser Stickstoff hat sich nach der Kollision aufgrund der geringeren Höhe höchstwahrscheinlich schnell angesammelt“, sagen die Wissenschaftler. Auch der östliche Teil des Herzens ist mit einer ähnlichen, aber viel dünneren Stickstoffeisschicht bedeckt, deren Herkunft den Wissenschaftlern noch unklar ist.
„Die längliche Form der Region weist überzeugend darauf hin, dass es sich nicht um einen direkten Frontalzusammenstoß handelte, sondern eher um einen schrägen“, fügen die Wissenschaftler hinzu. Das Team nutzte die Simulationssoftware „Smoothed Particle Hydrodynamics“ (SPH), um solche Kollisionen digital nachzubilden und dabei sowohl die Zusammensetzung von Pluto und seinem Impaktor als auch die Kollisionsgeschwindigkeit und den Kollisionswinkel zu variieren. Die Simulationen bestätigten die Vermutungen der Wissenschaftler über den schrägen Kollisionswinkel und ermittelten die Zusammensetzung des Einschlagkörpers.
„Plutos Kern ist so kalt, dass das Gestein trotz der Hitze des Aufpralls fest blieb und nicht schmolz, und aufgrund des Aufprallwinkels und der geringen Geschwindigkeit sank der Impaktorkern nicht in Plutos Kern, sondern blieb als Spritzer intakt.“ es“, sagten die Wissenschaftler. „Irgendwo unter der Oberfläche gibt es einen Rest des Kerns eines anderen massiven Körpers, den Pluto nie verdaut hat.“ Die Stärke des Kerns und die relativ geringe Geschwindigkeit waren der Schlüssel zum Erfolg dieser Simulationen, da eine geringere Festigkeit zu einer sehr symmetrischen Form der Restoberfläche geführt hätte, im Gegensatz zur beobachteten Tropfenform New Horizons.
Diese Studie liefert auch neue Informationen über die innere Struktur von Pluto. Tatsächlich ist ein riesiger Einschlag wie der modellierte viel wahrscheinlicher als einer, der sich sehr früh in der Geschichte Plutos ereignete. Allerdings entsteht dadurch ein Problem: Eine riesige Depression wie in dieser Region müsste sich nach den Gesetzen der Physik im Laufe der Zeit langsam auf den Pol des Zwergplaneten zubewegen, da dieser ein Massendefizit aufweist. Paradoxerweise liegt es jedoch in der Nähe des Äquators.
Die vorherige theoretische Erklärung war, dass Pluto einen unterirdischen Ozean aus flüssigem Wasser hat. Nach dieser Erklärung wäre Plutos Eiskruste im Bereich der Sputnik-Ebene dünner, was zu einer Ausbeulung des Ozeans führen würde, und da flüssiges Wasser dichter als Eis ist, wäre die Folge ein Massenüberschuss, der zu einer Wanderung führen würde äquatorwärts.
Eine neue Studie bietet jedoch eine alternative Sichtweise. „In unseren Simulationen wurde der gesamte Urmantel von Pluto durch die Kollision zerstört, und wenn das Kernmaterial auf Plutos Kern fällt, entsteht ein lokaler Massenüberschuss, der die äquatorwärts gerichtete Migration ohne oder höchstens mit einem sehr dünnen Ozean unter der Oberfläche erklären könnte Ozean“, stellen Wissenschaftler fest.
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