Самая узнаваемая особенность Плутона — его «сердце», относительно яркая область в форме валентинки, известная как Область Томбо. Как появилось это сердце, является одной из самых глубоких загадок карликовой планеты, но теперь исследователи говорят, что они придумали наиболее вероятный сценарий, предполагающий первичное столкновение с планетарным телом, ширина которого составляла немногим более 400 миль.
Научный термин для того, что произошло, согласно исследованию, опубликованному сегодня в журнале Nature Astronomy, — «шлепок».
Астрономы из Бернского университета в Швейцарии и Университета Аризоны искали компьютерное моделирование, которое дало динамические результаты, аналогичные тем, что наблюдались в данных зонда НАСА «Новые горизонты». Они нашли набор симуляций, которые почти полностью совпадают, но также противоречат предыдущим предположениям о том, что Плутон таит в себе глубокий подземный океан. Они заявили, что их сценарий не зависит от существования глубокого океана, что может заставить ученых переписать историю геологической эволюции Плутона.
Астроном из Университета Аризоны Адин Дентон, один из соавторов исследования, сказала, что формирование сердца «открывает важное окно в самые ранние периоды истории Плутона».
«Расширив наше исследование, включив в него более необычные сценарии образования, мы узнали некоторые совершенно новые возможности эволюции Плутона», — сказал Дентон в пресс-релизе. Подобные сценарии могут быть применимы и к другим объектам пояса Койпера, кольца ледяных миров на краю нашей солнечной системы.
Исследование сосредоточено на западной половине сердца, каплевидной области шириной примерно 1000 миль, называемой Sputnik Planitia. Этот регион содержит множество льдов и находится примерно на 2,5 мили ниже по высоте, чем остальная часть Плутона. Это явно результат огромного воздействия.
«Хотя подавляющая часть поверхности Плутона состоит из метанового льда и его производных, покрывающих водяную ледяную корку, Планиция преимущественно заполнена азотным льдом, который, скорее всего, быстро накопился после удара из-за меньшей высоты», — сказал ведущий автор исследования. Гарри Баллантайн, научный сотрудник Бернского университета.
Восточная половина сердца покрыта таким же, но гораздо более тонким слоем азотного льда. Происхождение этой части региона Томбо до сих пор неясно, но, вероятно, оно связано с процессами, которые сформировали Sputnik Planitia.
Баллантайн и его коллеги провели широкий спектр компьютерных симуляций древнего удара. Эти симуляции отражали диапазон размеров и составов ударяющегося тела с разными скоростями и углами подхода. Лучше всего для формы Sputnik Planitia был объект шириной 400 миль, состоящий на 15% из камня, который приближался под углом 30 градусов и врезался в Плутон на относительно низкой скорости.
Судя по этим параметрам, объект с треском пробил бы поверхность Плутона. Получившаяся форма не будет похожа на типичный ударный кратер. Вместо этого он будет выглядеть как яркая ледяная капля, в которой каменное ядро ударяющегося тела окажется в хвосте капли.
«Ядро Плутона настолько холодное, что породы остались очень твердыми и не расплавились, несмотря на жар удара, а благодаря углу удара и малой скорости ядро ударника не погрузилось в ядро Плутона, а осталось неповрежденным. как пятно на нем», — объяснил Баллантайн.
Предыдущие сценарии происхождения Sputnik Planitia основывались на наличии глубокого океана под поверхностью Плутона, чтобы объяснить, почему область удара со временем не сместилась к ближайшему полюсу Плутона. Но исследователи, стоящие за недавно опубликованным исследованием, обнаружили, что наилучшее совпадение в их моделировании предполагает наличие океана глубиной не более 30 миль. «Если влияние аммиака окажется незначительным, то в соответствии с нашим номинальным случаем Плутон может вообще не иметь подземного океана», — написали они.
Исследователи говорят, что продолжат свою работу по моделированию геологической истории Плутона и тому, как эти модели могут быть применимы и к другим объектам пояса Койпера.
Тем временем космический корабль «Новые горизонты» продолжает свое путешествие через дальние уголки Солнечной системы, спустя почти девять лет после пролета над Плутоном. Ученые миссии недавно сообщили об обнаружении более высоких, чем ожидалось, уровней межпланетной пыли, что позволяет предположить, что в поясе Койпера может быть больше, чем они думали. Они надеются обнаружить еще один ледяной мир, который космический корабль сможет наблюдать вблизи в конце 2020-х или 2030-х годах.
Помимо Баллантайна и Дентона, среди авторов исследования Nature Astronomy под названием «Sputnik Planitia как остаток ударника, указывающий на древний скалистый Маскон на Плутоне без океана», числятся Эрик Асфауг, Александр Эмсенхубер и Мартин Ютци.
