14 июля 2015 года. Новые горизонты Зонд вошел в историю, совершив первый облет Плутона и его крупнейшего спутника Харона. Потрясающие снимки этих ледяных миров, полученные этой миссией, помогли ученым ответить на некоторые ключевые вопросы о Плутоне и его массивном спутнике, которые десятилетиями были окутаны тайной (из-за их большого расстояния от Земли). Одна из самых больших загадок, над которыми размышляли ученые с тех пор, как Харон был впервые открыт в 1978 году, заключается в том, как он вообще соединился с Плутоном.
На протяжении десятилетий астрономы подозревали, что Плутон и Харон образовались в результате процесса, подобного Земле и Луне. Эта теория, известная как гипотеза гигантского удара, утверждает, что примерно 4,5 миллиарда лет назад на первичную Землю ударило тело размером с Марс, названное Тейя. В новом исследовании группа исследователей из Университета Аризоны оспорила это предположение и предложила альтернативную теорию, известную как «поцелуй и захват». Их результаты могут помочь ученым лучше понять, как формируются и развиваются планетарные тела во внешней части Солнечной системы.
Исследование возглавила Адин Дентон, научный сотрудник НАСА из Лунной и планетарной лаборатории Университета Аризоны и Юго-западного исследовательского института (SwRI). К ней присоединился Эрик Асфауг, профессор планетологии Школы исследования Земли и космоса (SESE) и Лунной и планетарной лаборатории (LPL) Университета Аризоны; Роберт Меликян, аспирант LPL, и Александр Эмсенхубер, научный сотрудник отдела космических исследований и планетологии (SRPS) Бернского университета. Статья, описывающая их результаты, «Захват древнего Харона вокруг Плутона», была опубликована в журнале. Природа.
Ранее ученые считали, что Плутон и Харон образовались в результате массивного столкновения, аналогичного гипотезе гигантского удара. Согласно этой теории, планета размером с Марс под названием Тейя столкнулась с первичной Землей примерно 4,5 миллиарда лет назад. Этот удар превратил оба тела в расплавленные обломки, которые в конечном итоге объединились, образовав Землю и Луну, и в конечном итоге образовали систему Земля-Луна. Согласно исследованию команды, эта теория не подходит, когда речь идет о Плутоне и Хароне, поскольку она не учитывает структурную прочность холодных ледяных миров.
Используя высокопроизводительный вычислительный кластер Университета Аризоны, команда провела расширенное моделирование ударов. Это показало, что когда Плутон и прото-Харон столкнулись, они временно слиплись и образовали единый объект в форме снеговика – мало чем отличающийся от Аррокота, первого объекта пояса Койпера (KBO), который Новые горизонты исследование было проведено 31 декабря 2018 года. Со временем они разделились и образовали двойную систему, которую мы наблюдаем там сегодня. Сказал Дентон в статье U of A News:
«Плутон и Харон разные — они меньше, холоднее и состоят в основном из камня и льда. Когда мы учли реальную прочность этих материалов, мы обнаружили нечто совершенно неожиданное. Большинство сценариев планетарных столкновений классифицируются как «ударил и убежал» или «столкнулся и слился». Мы обнаружили нечто совершенно иное — сценарий «поцелуй и захвати», при котором тела сталкиваются, ненадолго слипаются, а затем разделяются, оставаясь гравитационно связанными».
Их результаты также показывают, что Плутон и Харон остались практически нетронутыми во время столкновения и сохранили большую часть своего первоначального состава. Это бросает вызов предыдущим моделям, которые предполагают, что сталкивающиеся тела будут обмениваться материалом во время удара. Это основано на исследованиях лунных пород Аполлона, которые показали, что Земля и Луна схожи по составу, и это открытие привело ученых к выводу, что система Земля-Луна сформировалась вместе. Более того, их исследование предлагает потенциальное объяснение того, как на Плутоне мог образоваться внутренний океан.
Они утверждают, что процесс столкновения в сочетании с приливным трением, вызванным разделением Плутона и Харона, вызвал бы значительный внутренний нагрев обоих тел. Это могло бы обеспечить необходимый механизм для создания подземного океана, в отличие от предыдущей теории, согласно которой ученые утверждали, что Плутон сформировался в очень ранней Солнечной системе, когда там было гораздо больше радиоактивных элементов. Однако ученые выразили сомнения по поводу этой теории из-за временных ограничений, которые она накладывает.
Дентон и ее коллеги сейчас планируют последующие исследования, чтобы изучить несколько связанных вопросов об этой системе ледяных тел. Это включает в себя то, как приливные силы повлияли на раннюю эволюцию Плутона и Харона, когда они были намного ближе друг к другу, как этот сценарий формирования согласуется с нынешними геологическими особенностями Плутона и могут ли подобные процессы объяснить образование других двойных систем. Сказал Дентон:
«Мы особенно заинтересованы в понимании того, как эта первоначальная конфигурация влияет на геологическую эволюцию Плутона. Тепло от удара и последующие приливные силы могли сыграть решающую роль в формировании тех особенностей, которые мы видим на поверхности Плутона сегодня».
Дополнительная литература: Университет Аризоны., Природа
