ในที่สุดนักวิทยาศาสตร์ก็ได้ไขปริศนาว่าวัตถุรูปหัวใจขนาดยักษ์ปรากฏบนพื้นผิวดาวพลูโตได้อย่างไร ทีมนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์นานาชาติประสบความสำเร็จเป็นครั้งแรกในการสร้างรูปร่างที่ผิดปกติด้วยความช่วยเหลือของการจำลองเชิงตัวเลข และถือว่ามันเกิดจากการชนที่รุนแรงแต่เคลื่อนที่ช้าๆ ในมุมแหลม
ตั้งแต่ภารกิจกล้อง นาซา นิวฮอริซอนส์ค้นพบโครงสร้างรูปหัวใจขนาดใหญ่บนพื้นผิวของดาวเคราะห์แคระดาวพลูโตในปี 2015 การค้นพบนี้ทำให้นักวิทยาศาสตร์งงงวยด้วยรูปร่าง องค์ประกอบทางธรณีวิทยา และความสูงที่เป็นเอกลักษณ์ ดังนั้น นักวิทยาศาสตร์จึงใช้การจำลองเชิงตัวเลขเพื่อตรวจสอบต้นกำเนิดของส่วนตะวันตกของวัตถุพื้นผิวรูปหัวใจของดาวพลูโต ที่เรียกว่า สปุตนิก พลานิเทีย
จากการวิจัย ความหายนะเกิดขึ้นในประวัติศาสตร์ยุคแรกของดาวพลูโตซึ่งมีอิทธิพลต่อการก่อตัวของภูมิภาคนี้ มันเป็น การชนกัน ด้วยตัวดาวเคราะห์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 700 กม. ซึ่งมีขนาดประมาณสองเท่าของสวิตเซอร์แลนด์จากตะวันออกไปตะวันตก การค้นพบของทีมยังชี้ให้เห็นว่าโครงสร้างภายในของดาวพลูโตแตกต่างจากที่คิดไว้ก่อนหน้านี้ และไม่มีมหาสมุทรใต้ผิวดิน
หัวใจของดาวพลูโตหรือที่รู้จักกันในชื่อภูมิภาคทอมโบ ดึงดูดความสนใจของสาธารณชนและความสนใจทางวิทยาศาสตร์ เนื่องจากมันถูกปกคลุมไปด้วยวัสดุอัลเบโด้สูง ซึ่งสะท้อนแสงได้มากกว่าสภาพแวดล้อมโดยรอบ ทำให้มีสีขาวขึ้น อย่างไรก็ตาม หัวใจไม่ได้ประกอบด้วยองค์ประกอบเดียว ส่วนทางตะวันตกมีพื้นที่ 1200 × 2000 กม. ซึ่งเทียบเท่ากับหนึ่งในสี่ของยุโรป. อย่างไรก็ตาม เป็นที่น่าสังเกตว่าบริเวณนี้มีระดับความสูงต่ำกว่าพื้นผิวส่วนใหญ่ของดาวพลูโต 3-4 กม.
“ลักษณะที่สดใสของที่ราบดาวเทียมอธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าส่วนใหญ่เต็มไปด้วยน้ำแข็งไนโตรเจนสีขาว ซึ่งเคลื่อนตัวและพาความร้อน ปรับระดับพื้นผิวอย่างต่อเนื่อง ไนโตรเจนนี้น่าจะสะสมอย่างรวดเร็วหลังจากการชนกันเนื่องจากระดับความสูงที่ต่ำกว่า" นักวิทยาศาสตร์กล่าว ส่วนด้านตะวันออกของหัวใจยังถูกปกคลุมไปด้วยชั้นน้ำแข็งไนโตรเจนที่คล้ายกันแต่บางกว่ามาก ซึ่งเป็นต้นกำเนิดของน้ำแข็งที่นักวิทยาศาสตร์ยังไม่ทราบแน่ชัด
“รูปร่างที่ยาวของภูมิภาคนี้บ่งชี้ได้อย่างน่าเชื่อว่ามันไม่ใช่การชนกันโดยตรง แต่เป็นการชนแบบเฉียง” นักวิทยาศาสตร์กล่าวเสริม ทีมงานใช้ซอฟต์แวร์จำลองอนุภาคอุทกพลศาสตร์ (SPH) ที่ปรับเรียบแล้วเพื่อสร้างการชนดังกล่าวขึ้นใหม่ทางดิจิทัล โดยเปลี่ยนแปลงทั้งองค์ประกอบของดาวพลูโตและเครื่องส่งผลกระทบ ตลอดจนความเร็วและมุมของการชน การจำลองดังกล่าวยืนยันข้อสงสัยของนักวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับมุมการชนแบบเฉียงและระบุองค์ประกอบของวัตถุที่กระแทก
“แกนกลางของดาวพลูโตเย็นมากจนหินยังคงแข็งและไม่ละลาย แม้ว่าจะได้รับความร้อนจากการกระแทก และเนื่องจากมุมปะทะและความเร็วต่ำ แกนตัวกระแทกจึงไม่จมลงในแกนกลางของดาวพลูโต แต่ยังคงสภาพเดิมเมื่อมีน้ำกระเซ็นใส่ มัน” นักวิทยาศาสตร์กล่าว "ที่ไหนสักแห่งใต้พื้นผิว มีเศษแกนกลางของวัตถุขนาดใหญ่อีกแห่งหนึ่งซึ่งดาวพลูโตไม่เคยย่อยได้" ความแข็งแกร่งของแกนกลางและความเร็วที่ค่อนข้างต่ำเป็นกุญแจสำคัญสู่ความสำเร็จของการจำลองเหล่านี้ เนื่องจากความแข็งแกร่งที่ต่ำกว่าจะส่งผลให้พื้นผิวที่เหลือมีรูปร่างสมมาตรมาก ซึ่งแตกต่างจากรูปร่างหยดที่เห็น เปิดโลกทัศน์ใหม่.
การศึกษานี้ยังแบ่งปันข้อมูลใหม่เกี่ยวกับโครงสร้างภายในของดาวพลูโต ที่จริงแล้ว ผลกระทบขนาดมหึมาดังที่จำลองไว้นั้นมีแนวโน้มมากกว่าผลกระทบที่เกิดขึ้นในช่วงแรก ๆ ในประวัติศาสตร์ของดาวพลูโตมาก อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้ทำให้เกิดปัญหา: ตามกฎของฟิสิกส์ พายุดีเปรสชันขนาดมหึมาในภูมิภาคนี้ควรค่อย ๆ เคลื่อนตัวไปทางขั้วของดาวเคราะห์แคระดวงนี้เมื่อเวลาผ่านไป เนื่องจากมีมวลไม่เพียงพอ อย่างไรก็ตาม มันตั้งอยู่ใกล้กับเส้นศูนย์สูตรอย่างขัดแย้งกัน
คำอธิบายทางทฤษฎีก่อนหน้านี้คือดาวพลูโตมีมหาสมุทรที่เป็นของเหลวอยู่ใต้ดิน ตามคำอธิบายนี้ เปลือกน้ำแข็งของดาวพลูโตจะบางลงในบริเวณที่ราบสปุตนิก ซึ่งจะทำให้มหาสมุทรนูนออกมา และเนื่องจากน้ำที่เป็นของเหลวมีความหนาแน่นมากกว่าน้ำแข็ง ผลที่ตามมาก็คือมวลส่วนเกินที่ทำให้เกิดการอพยพ เส้นศูนย์สูตร
อย่างไรก็ตาม การศึกษาใหม่เสนอมุมมองทางเลือก ในการจำลองของเรา เนื้อโลกดึกดำบรรพ์ของดาวพลูโตทั้งหมดถูกทำลายจากการชนกัน และเมื่อวัสดุแกนกลางตกลงสู่แกนกลางของดาวพลูโต มันทำให้เกิดมวลส่วนเกินในท้องถิ่นที่สามารถอธิบายการอพยพในเส้นศูนย์สูตรโดยไม่มีมหาสมุทรใต้ผิวดิน หรืออย่างน้อยที่สุดด้วยมวลที่บางมาก มหาสมุทร” – นักวิทยาศาสตร์ตั้งข้อสังเกต
อ่าน: