Как у Плутона появилось сердце

Загадка того, как на поверхности Плутона появилась гигантская структура в форме сердца, наконец-то была раскрыта командой астрофизиков во главе с учеными из Бернского университета. Они успешно воспроизвели необычную форму с помощью численного моделирования, объяснив ее гигантским ударом под косым углом.

С тех пор, как в 2015 году камеры миссии НАСА «Новые горизонты» обнаружили на поверхности карликовой планеты Плутон большую структуру в форме сердца, это «сердце» озадачивало ученых своей уникальной формой, геологическим составом и высотой относительно поверхности.

Группа ученых из Бернского университета, в том числе несколько членов NCCR PlanetS, использовали численное моделирование для изучения происхождения Sputnik Planitia, западной каплевидной части поверхности «сердца» Плутона. Согласно их исследованиям, ранняя история Плутона была отмечена катастрофическим событием, которое сформировало Sputnik Planitia: столкновение с планетарным телом диаметром около 700 км, причем удар пришелся с востока на запад.

Результаты, которые были недавно опубликованы в журнале Nature Astronomy, также предполагают, что внутренняя структура Плутона отличается от того, что предполагалось ранее, что указывает на отсутствие подземного океана.

«Удлиненная форма Sputnik Planitia убедительно свидетельствует о том, что удар был не прямым лобовым, а скорее косым», — отмечает Мартин Юци из Бернского университета, который возглавлял исследование. Ученые использовали свое программное обеспечение для моделирования гидродинамики сглаженных частиц (SPH), чтобы в цифровом виде воссоздать столкновение, изменив как состав Плутона, так и объекта, с которым он столкнулся, а также скорость и угол столкновения. Эти расчеты подтвердили подозрения ученых о наклонном угле удара и определили состав ударного элемента.

«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 нетронутым, как пятно на нем», — объясняет автор работы Гарри Баллантайн. «Где-то под Sputnik Planitia находится остаток ядра другого массивного тела, которое Плутон так и не переварил».

Текущее исследование также проливает новый свет на внутреннюю структуру Плутона. На самом деле, гигантский удар, подобный смоделированному, скорее всего, произошел в самом начале истории Плутона. Однако это создает проблему: ожидается, что гигантская депрессия, подобная Sputnik Planitia, со временем будет медленно перемещаться к полюсу карликовой планеты из-за законов физики, поскольку у нее дефицит массы. И все же, как это ни парадоксально, она находится недалеко от экватора. Предыдущее теоретическое объяснение заключалось в том, что у Плутона, как и у некоторых других планетарных тел во внешней Солнечной системе, есть подземный океан с жидкой водой. Согласно этому предыдущему объяснению, ледяная кора Плутона в районе Sputnik Planitia будет тоньше, что приведет к вздутию океана там, а поскольку жидкая вода плотнее льда, в конечном итоге получится избыток массы, вызывающий миграцию к экватору.

Однако новое исследование предлагает альтернативную точку зрения. «В наших симуляциях вся первичная мантия Плутона разрушается в результате удара, и когда материал ядра ударника попадает на ядро ​​Плутона, это создает локальный избыток массы, который может объяснить миграцию к экватору без подземного океана», — объясняет Мартин Юци.