Forskare har äntligen löst mysteriet om hur ett jättelikt hjärtformat föremål dök upp på Plutos yta. Ett internationellt team av astrofysiker har för första gången framgångsrikt reproducerat den ovanliga formen med hjälp av numeriska simuleringar och tillskrivit den ett enormt men långsamt rörligt nedslag i spetsig vinkel.
Sedan uppdragskamerorna NASA New Horizons upptäckte en stor hjärtformad struktur på ytan av dvärgplaneten Pluto 2015, ett fynd som förbryllade forskare med sin unika form, geologiska sammansättning och höjd. Så forskare använde numeriska simuleringar för att undersöka ursprunget till den västra delen av Plutos hjärtformade ytobjekt, kallat Sputnik Planitia.
Enligt forskning inträffade en katastrof i Plutos tidiga historia som påverkade bildandet av denna region. Det var kollision med en planetkropp på cirka 700 km i diameter, ungefär dubbelt så stor som Schweiz från öst till väst. Teamets fynd tyder också på att Plutos inre struktur skiljer sig från vad man tidigare trodde, och att den inte har ett hav under ytan.
Plutos hjärta, även känt som Tombo-regionen, har väckt allmänhetens uppmärksamhet och vetenskapligt intresse eftersom det är täckt av högalbedomaterial som reflekterar mer ljus än den omgivande miljön, vilket ger den en vitare färg. Hjärtat består dock inte av ett element. Dess västra del upptar en yta på 1200×2000 km, vilket motsvarar en fjärdedel av Europa. Det är dock slående att denna region är 3-4 km lägre i höjd än större delen av Plutos yta.
"Det ljusa utseendet på satellitslätten förklaras av det faktum att den mestadels är fylld med vit kväve-is, som rör sig och konvekterar och jämnar hela tiden ut ytan. Detta kväve ackumulerades troligen snabbt efter kollisionen på grund av den lägre höjden", säger forskarna. Den östra delen av hjärtat är också täckt med ett liknande men mycket tunnare lager av kväve-is, vars ursprung fortfarande är oklart för forskare.
"Den långsträckta formen av regionen indikerar övertygande att det inte var en direkt frontalkollision, utan snarare en sned", tillägger forskarna. Teamet använde simuleringsmjukvara för utjämnad partikelhydrodynamik (SPH) för att digitalt återskapa sådana kollisioner, och varierade både sammansättningen av Pluto och dess impactor, såväl som kollisionshastigheten och vinkeln. Simuleringarna bekräftade forskarnas misstankar om den sneda kollisionsvinkeln och bestämde sammansättningen av kollisionskroppen.
"Plutos kärna är så kall att stenarna förblev fasta och smälte inte, trots värmen från stöten, och på grund av islagsvinkeln och den låga hastigheten sjönk inte slagkroppens kärna in i Plutos kärna, utan förblev intakt som ett stänk på det," sa forskarna. "Någonstans under ytan finns en rest av kärnan i en annan massiv kropp som Pluto aldrig smälte." Kärnans hållfasthet och den relativt låga hastigheten var nyckeln till framgången med dessa simuleringar, eftersom en lägre hållfasthet skulle ha resulterat i en mycket symmetrisk form av restytan, till skillnad från droppformen. New Horizons.
Denna studie delar också med sig av ny information om Plutos interna struktur. Faktum är att en gigantisk påverkan som den modellerade är mycket mer sannolikt än en som inträffade mycket tidigt i Plutos historia. Detta skapar dock ett problem: en gigantisk depression som den i denna region bör, enligt fysikens lagar, långsamt röra sig mot dvärgplanetens pol över tiden eftersom den har ett massunderskott. Den ligger dock paradoxalt nog nära ekvatorn.
Den tidigare teoretiska förklaringen var att Pluto har ett hav av flytande vatten under ytan. Enligt denna förklaring skulle Plutos isiga skorpa vara tunnare i området kring Sputnikslätten, vilket skulle få havet att bukta, och eftersom flytande vatten är tätare än is, skulle resultatet bli ett överskott av massa som skulle få det att migrera mot ekvatorn.
En ny studie erbjuder dock en alternativ syn. "I våra simuleringar har hela Plutos urmantel förstörts av kollisionen, och när kärnmaterialet faller på Plutos kärna skapar det ett lokalt massöverskott som skulle kunna förklara migration mot ekvatorn utan ett hav under ytan, eller som mest med ett mycket tunt hav. hav," - noterar forskare.
Läs också: