В июле 2015 года космический аппарат New Horizons прислал первые детальные снимки Плутона, поразив ученых необычной формацией в виде сердца на его поверхности.
Это загадочное образование, получившее название Томбо Регио, или “Сердце Плутона”, занимает около четверти площади поверхности карликовой планеты. Его западная часть отличается высокой отражательной способностью и яркой белой поверхностью, что вызвало множество вопросов у астрономов.
Теперь, спустя восемь лет, исследователям из Университета Берна и Национального центра компетенции в исследовании планет (NCCR PlanetS) удалось пролить свет на происхождение этой необычной формации с помощью компьютерного моделирования. Их результаты были опубликованы в новом исследовании.
“Яркий белый цвет Sputnik Planitia (ледяная равнина на поверхности Плутона. Диаметр – 1492 км) обусловлен тем, что она в основном заполнена белым азотным льдом, который движется и конвектирует, постоянно выравнивая поверхность”, – объяснил д-р Гарри Баллантайн из Университета Берна, ведущий автор исследования. “Этот азот, вероятно, быстро накопился после удара из-за более низкой высоты.”
Ранее предполагалось, что “Сердце Плутона” образовалось в результате столкновения с другим небесным телом, а его форма была видоизменена приливными и вращательными силами. Однако эта модель работает только в том случае, если в этой области существовала положительная гравитационная аномалия, то есть если сила тяжести выше, чем можно было ожидать, исходя из массы в этом районе.
Аномалии силы тяжести встречаются и на Земле и вызваны близлежащими структурами с повышенной или пониженной массой, такими как горные хребты или зоны субдукции тектонических плит. Когда мы не можем объяснить силу тяжести в определенной области, рассматривая только местный рельеф, мы называем ее гравитационной аномалией. Как ни драматично это звучит, на самом деле это означает, что мы просто пока не смогли обнаружить недостающую массу (или ее отсутствие), объясняющую наблюдаемую силу тяжести.
В случае с “Сердцем Плутона” предполагалось, что положительная гравитационная аномалия могла быть вызвана наличием подповерхностного океана. Однако в новом исследовании ученым удалось объяснить структуру “Сердца” без необходимости наличия подповерхностного океана.
“В наших симуляциях вся первичная мантия Плутона извлекается при ударе, и когда ядро импактора (столкнувшегося тела) налипает на ядро Плутона, оно создает локальный избыток массы, который может объяснить миграцию к экватору без подповерхностного океана или, в крайнем случае, с очень тонким океаном”, – пояснил д-р Мартин Ютци из Университета Берна. “Вытянутая форма Sputnik Planitia убедительно свидетельствует о том, что удар был не прямым лобовым столкновением, а, скорее, пришелся по касательной”.
Используя программное обеспечение для моделирования гидродинамики сглаженных частиц (SPH), команда варьировала угол, скорость и размер удара, а также состав Плутона. Наилучшим образом модель соответствовала ситуации, когда Плутон был поражен ледяным каменным объектом диаметром около 730 километров на низкой скорости.
“Ядро Плутона настолько холодное, что породы остались очень твердыми и не расплавились, несмотря на жар от удара, а благодаря углу удара и низкой скорости ядро импактора не погрузилось в ядро Плутона, а осталось нетронутым, как бы прилипнув к нему”, – добавил Баллантайн.
Подобно тому, как Земля, вероятно, содержит остатки древней планеты Тейя, внутри Плутона сохранился след от меньшего по размерам импактора.
“Где-то под Sputnik Planitia находится остаточное ядро другого массивного тела, которое Плутон так и не переварил до конца”, – отметил соавтор профессор Эрик Асфог из Университета Аризоны.
Таким образом, компьютерное моделирование позволило ученым найти разгадку загадки “Сердца Плутона”. Его необычная форма и яркая поверхность оказались результатом косого столкновения с относительно медленным ледяным каменным объектом, оставившим след в виде локального избытка массы и вызвавшего формирование этой уникальной структуры на поверхности карликовой планеты.
Читайте также: Астрономы обнаружили на Плутоне “суперкриовулкан”
