Pluto kreeg een “flip” na een botsing met een planetair lichaam

ATLANTA – Een enorm hartvormig kenmerk op het oppervlak van Pluto heeft astronomen geïntrigeerd sinds NASA's New Horizons-ruimtevaartuig het in 2015 in beeld heeft gebracht. Nu denken onderzoekers dat ze het mysterie van hoe het kenmerkende hart verscheen, hebben opgelost en nieuwe dingen kunnen onthullen aanwijzingen over de oorsprong van de planeet.

Dit kenmerk wordt “Tombo Regio” genoemd, ter ere van astronoom Clyde Tombaugh, die Pluto in 1930 ontdekte. Maar wetenschappers zeggen dat de kern niet allemaal uit één element bestaat. Decennia lang zijn details over de hoogte, de geologie en de aparte vorm van Tombo Reggio, evenals het sterk reflecterende oppervlak, dat helderder wit is dan de rest van Pluto, aan de uitleg ontsnapt.

Een diep bassin genaamd Sputnik Planitia, dat de “linkerkwab” van de kern vormt, herbergt een groot deel van Pluto's stikstofijs.

Het bekken beslaat een gebied van 1200 bij 2000 kilometer, ongeveer een kwart van de grootte van de Verenigde Staten, maar ligt ook 3,5 tot 4 kilometer lager dan het grootste deel van het aardoppervlak. Ondertussen bevat de rechterkant van de kern ook een laag stikstofijs, maar deze is veel dunner.

Door nieuw onderzoek aan de Spoetnik Planitia heeft een internationaal team van wetenschappers vastgesteld dat een catastrofale gebeurtenis de kern heeft gecreëerd. Na een analyse met numerieke simulaties concludeerden de onderzoekers dat een protoplanetair lichaam met een diameter van ongeveer 700 kilometer (ongeveer twee keer zo groot als Zwitserland van oost naar west) waarschijnlijk al vroeg in de geschiedenis van de dwergplaneet met Pluto in botsing was gekomen.

Deze resultaten maken deel uit van een onderzoek naar Pluto en zijn interne structuur dat maandag in het tijdschrift is gepubliceerd Natuur astronomie.

Herscheppen van een oude “hype” over Pluto

Eerder bestudeerde het team ongebruikelijke kenmerken in het hele zonnestelsel, zoals die aan de andere kant van de maan, die waarschijnlijk zijn ontstaan ​​door botsingen tijdens de chaotische begindagen van het systeem.

De onderzoekers creëerden numerieke simulaties met behulp van software voor de hydrodynamica van gladde deeltjes, die de basis vormt voor een breed scala aan planetaire botsingsstudies, om verschillende scenario's te modelleren van de mogelijke impacts, snelheden, hoeken en samenstellingen van een theoretische botsing van planetaire lichamen met Pluto.

De resultaten toonden aan dat het planetaire lichaam waarschijnlijk onder een schuine hoek op Pluto zou botsen, in plaats van frontaal.

“De kern van Pluto is zo koud dat (het rotsachtige lichaam dat in botsing kwam met de dwergplaneet) zeer stevig bleef en niet smolt ondanks de hitte van de botsing, en dankzij de hoek van de botsing en de lage snelheid is de kern van Pluto het botsende lichaam smolt niet”, zegt dr. Harry Ballantyne, hoofdauteur van het onderzoek en medeonderzoeker aan de Universiteit van Bern, in een verklaring: “Het zakte niet weg in het hart van Pluto, maar bleef intact als een klap.”

Maar wat gebeurde er met het planetaire lichaam na de botsing met Pluto?

“Ergens onder Spoetnik liggen de overblijfselen van de kern van een ander enorm object, een object dat Pluto nooit heeft verteerd”, zei co-auteur Eric Asfaugh, een professor aan het Lunar and Planetary Laboratory van de Universiteit van Arizona, in een verklaring.

Het team ontdekte dat de druppelvorm van Sputnik Planitia het resultaat is van de koude kern van Pluto, evenals van de relatief lage snelheid van de inslag zelf. Andere soorten snellere, directere effecten zouden een meer symmetrische look hebben gecreëerd.

“We zijn gewend om planetaire botsingen te beschouwen als ongelooflijk intense gebeurtenissen waarbij je de details kunt negeren, behalve zaken als energie, momentum en dichtheid,” zei Asphaug. “Maar in een verafgelegen zonnestelsel zijn de snelheden veel lager vast ijs is sterk, dus je moet veel nauwkeuriger zijn.’ ‘Hier begint het plezier.’

De oorsprong van Pluto is mysterieus

Tijdens het bestuderen van de hartfunctie concentreerde het team zich ook op de interne structuur van Pluto. Een impact vroeg in de geschiedenis van Pluto zou een massatekort hebben veroorzaakt, waardoor Spoetnik Planitia in de loop van de tijd langzaam naar de noordpool van de dwergplaneet zou migreren terwijl de planeet zich nog aan het vormen was. Dit komt omdat het bassin minder massief is dan zijn omgeving, volgens de wetten van de natuurkunde, legden de onderzoekers in het onderzoek uit.

Spoetnik Planitia bevindt zich echter nabij de evenaar van de dwergplaneet.

Eerder onderzoek heeft gesuggereerd dat Pluto een ondergrondse oceaan zou kunnen hebben, en als dat zo is, zou de ijskorst boven de ondergrondse oceaan dunner zijn in de regio Spoetnik Planitia, waardoor een dichte uitstulping van vloeibaar water zou ontstaan ​​en massa naar de evenaar zou migreren, zo blijkt uit het onderzoek. auteurs gezegd.

Pluto is een uitgestrekt wonderland met een unieke en fascinerende geologie, dus creatievere hypothesen om die geologie uit te leggen zijn altijd nuttig.

-Kelsey Singer, hoofdwetenschapper

Maar de nieuwe studie biedt een andere verklaring voor de locatie van het voordeel.

“In onze simulaties is de primitieve mantel van Pluto volledig opgegraven door de inslag, en omdat het kernmateriaal van de inslag over de kern van Pluto is verspreid, ontstaat er een lokaal massaoverschot dat de migratie naar de evenaar zou kunnen verklaren zonder een ondergrondse oceaan, of hoogstens een ondergrondse oceaan,” zei hij. “Het is erg dun,” zei co-auteur van het onderzoek Dr. Martin Goetze, een senior onderzoeker in ruimteonderzoek en planetaire wetenschap aan het Instituut voor Natuurkunde van de Universiteit van Bern.

Kelsey Singer, hoofdwetenschapper bij het Southwest Research Institute in Boulder, Colorado en plaatsvervangend co-hoofdonderzoeker voor NASA's New Horizons-missie, die niet betrokken was bij het onderzoek, zei dat de auteurs grondig werk hebben verricht door de modellen te onderzoeken en hun hypothesen te ontwikkelen, hoewel dat hadden ze graag gewild. Ze ziet een ‘nauwere verbinding met het geologische bewijsmateriaal.’

“De auteurs suggereren bijvoorbeeld dat het zuidelijke deel van Spoetnik Planitia erg diep is, maar veel van het geologische bewijsmateriaal is geïnterpreteerd om te suggereren dat het zuiden minder diep is dan het noorden,” zei Singer.

Onderzoekers geloven dat de nieuwe theorie over de kern van Pluto meer licht zou kunnen werpen op hoe de mysterieuze dwergplaneet ontstond. De oorsprong van Pluto is een mysterie gebleven omdat hij zich aan de rand van het zonnestelsel bevindt en alleen nauwkeurig is bestudeerd door de New Horizons-missie.

“Pluto is een uitgestrekt wonderland met een unieke en fascinerende geologie, dus creatievere hypothesen om die geologie uit te leggen zijn altijd nuttig”, aldus Singer. “Wat zou kunnen helpen onderscheid te maken tussen de verschillende hypothesen is het verkrijgen van meer informatie over wat zich onder het oppervlak van Pluto bevindt. Dat kunnen we alleen krijgen door een ruimtevaartuig in een baan rond Pluto te sturen, misschien met behulp van een radar die door het ijs kan kijken.”