Вчені нарешті розгадали таємницю того, як на поверхні Плутона з’явився гігантський об’єкт у формі серця. Міжнародна команда астрофізиків вперше успішно відтворила незвичайну форму за допомогою чисельного моделювання і пояснила її величезним, але уповільненим ударом під гострим кутом.
Відтоді, як камери місії NASA New Horizons виявили велику структуру у формі серця на поверхні карликової планети Плутон у 2015 році, знахідка спантеличувала вчених своєю унікальною формою, геологічним складом та висотою. Тож науковці використали чисельне моделювання, щоб дослідити походження західної частини серцеподібного об’єкта поверхні Плутона, яка називається Рівнина Супутника (Sputnik Planitia).
Згідно з дослідженнями, у ранній історії Плутона відбувся катаклізм, який вплинув на формування цього регіону. Це було зіткнення з планетарним тілом діаметром близько 700 км, що приблизно вдвічі перевищує розмір Швейцарії зі сходу на захід. Висновки команди також говорять про те, що внутрішня структура Плутона відрізняється від того, що вважалося раніше, і на ньому немає підземного океану.
«Плутонове серце», також відоме як Область Томбо, привернуло увагу громадськості та зацікавило науковців, оскільки вкрите матеріалом з високим альбедо, який відбиває більше світла, ніж навколишнє середовище, створюючи його біліший колір. Однак серце не складається з одного елемента. Його західна частина займає площу 1200×2000 км, що еквівалентно чверті Європи. Однак вражає те, що цей регіон на 3-4 км нижчий за висотою, ніж більша частина поверхні Плутона.
“Яскравий вигляд Рівнини Супутника пояснюється тим, що він переважно заповнений білим азотним льодом, який рухається і конвектує, постійно вирівнюючи поверхню. Цей азот, швидше за все, швидко накопичився після зіткнення через меншу висоту”, – говорять вчені. Східна частина серця також вкрита схожим, але набагато тоншим шаром азотного льоду, походження якого поки що незрозуміле для вчених.
“Витягнута форма регіону переконливо свідчить про те, що це було не пряме лобове зіткнення, а скоріше косе”, – додають науковці. Команда використала ПЗ для моделювання гідродинаміки згладжених частинок (SPH) для цифрового відтворення таких зіткнень, варіюючи як склад Плутона, так і його імпактора, а також швидкість і кут зіткнення. Симуляції підтвердили підозри вчених щодо косого кута зіткнення і визначили склад ударного тіла.
“Ядро Плутона настільки холодне, що гірські породи залишилися твердими та не розплавилися, попри тепло від удару, а завдяки куту удару і низькій швидкості ядро імпактора не занурилося в ядро Плутона, а залишилося неушкодженим у вигляді бризки на ньому, – заявили вчені. – Десь під поверхнею тут знаходиться залишок ядра іншого масивного тіла, яке Плутон так і не перетравив”. Міцність ядра і відносно низька швидкість були ключем до успіху цих симуляцій, адже менша міцність призвела б до дуже симетричної форми залишкової поверхні, яка не схожа на форму краплі, побачену New Horizons.
Це дослідження також ділиться новими даними й щодо внутрішньої структури Плутона. Насправді гігантський удар, подібний до змодельованого, набагато ймовірніший, ніж той, що стався на дуже ранньому етапі історії Плутона. Однак це створює проблему: гігантська западина, як в цьому регіоні, за законами фізики повинна була б повільно рухатися до полюса карликової планети з часом, оскільки вона має дефіцит маси. Проте вона парадоксальним чином знаходиться поблизу екватора.
Попереднє теоретичне пояснення полягало в тому, що Плутон має підповерхневий океан рідкої води. Згідно з цим поясненням, крижана кора Плутона була б тоншою в районі Рівнини Супутника, що призвело б до випинання океану, а оскільки рідка вода щільніша за лід, то в результаті утворився б надлишок маси, який викликав би міграцію до екватора.
Однак нове дослідження пропонує альтернативну думку. “У наших симуляціях вся первісна мантія Плутона була зруйнована в результаті зіткнення, і коли матеріал ядра падає на ядро Плутона, він створює локальний надлишок маси, який може пояснити міграцію до екватора без підземного океану, або, щонайбільше, з дуже тонким океаном”, – зазначають вчені.
Читайте також: