Plutos Kern entstand wahrscheinlich durch eine antike Kollision

Melden Sie sich für den Wissenschaftsnewsletter „Wonder Theory“ von CNN an. Entdecken Sie das Universum mit Neuigkeiten über faszinierende Entdeckungen, wissenschaftliche Fortschritte und mehr.

CNN
—

Ein riesiges herzförmiges Merkmal auf Plutos Oberfläche hat Astronomen fasziniert, seit die Raumsonde New Horizons der NASA es 2015 in einem Bild festgehalten hat. Jetzt glauben Forscher, dass sie das Rätsel gelöst haben, wie das charakteristische Herz entstanden ist, und könnten neue Hinweise darauf liefern die Ursprünge des Zwergplaneten.

Dieses Merkmal wird zu Ehren des Astronomen Clave Tombaugh, der Pluto 1930 entdeckte, „Tombo Regio“ genannt. Wissenschaftler sagen jedoch, dass der Kern nicht nur aus einem Element besteht. Jahrzehntelang blieben Details über die Höhe, Geologie und charakteristische Form von Tombo Reggio sowie über seine stark reflektierende Oberfläche, die heller weiß als der Rest von Pluto ist, ungeklärt.

Ein tiefes Becken namens Sputnik Planitia, das den „linken Lappen“ des Kerns bildet, beherbergt einen Großteil des auf Pluto vorkommenden Stickstoffeises.

Das Becken erstreckt sich über eine Fläche von 745 x 1.242 Meilen (1.200 km x 2.000 km), was etwa einem Viertel der Größe der Vereinigten Staaten entspricht, liegt aber auch 1,9 bis 2,5 Meilen (3 bis 4 km) niedriger als der Großteil der Vereinigten Staaten Vereinigte Staaten. Planetenoberfläche. Mittlerweile enthält auch die rechte Seite des Kerns eine Schicht aus Stickstoffeis, die allerdings deutlich dünner ist.

Durch neue Forschungen zu Sputnik Planitia hat ein internationales Wissenschaftlerteam festgestellt, dass der Kern durch ein katastrophales Ereignis entstanden ist. Nach einer Analyse einschließlich numerischer Simulationen kamen die Forscher zu dem Schluss, dass ein protoplanetarer Körper mit einem Durchmesser von etwa 435 Meilen (700 Kilometern) oder etwa der doppelten Größe der Schweiz von Ost nach West wahrscheinlich zu Beginn der Geschichte des Zwergplaneten mit Pluto kollidierte.

Diese Ergebnisse sind Teil einer Studie über Pluto und seine innere Struktur, die am Montag in der Zeitschrift veröffentlicht wurde Naturastronomie.

Zuvor untersuchte das Team ungewöhnliche Merkmale im gesamten Sonnensystem, beispielsweise auf der anderen Seite des Mondes, die wahrscheinlich durch Kollisionen in den chaotischen frühen Tagen der Entstehung des Systems entstanden sind.

Die Forscher erstellten numerische Simulationen mit Software für die Hydrodynamik glatter Teilchen, die die Grundlage für eine Vielzahl von Studien zu Planetenkollisionen bildet, um verschiedene Szenarien der möglichen Auswirkungen, Geschwindigkeiten, Winkel und Zusammensetzungen einer theoretischen Kollision eines Planetenkörpers mit Pluto zu modellieren.

Die Ergebnisse zeigten, dass der Planetenkörper wahrscheinlich eher in einem schrägen Winkel als frontal mit Pluto kollidieren würde.

„Der Kern von Pluto ist so kalt, dass (der Gesteinskörper, der mit dem Zwergplaneten kollidierte) sehr fest blieb und trotz der Hitze der Kollision und dank des Kollisionswinkels und der geringen Geschwindigkeit nicht schmolz Der kollidierende Körper schmolz nicht“, sagte Dr. Harry Ballantyne, der Hauptautor der Studie und Co-Forscher an der Universität Bern in der Schweiz: „Er versank nicht im Herzen von Pluto, sondern blieb.“ intakt wie ein Schlag darauf.“

Doch was geschah mit dem Planetenkörper nach seiner Kollision mit Pluto?

„Irgendwo unter Sputnik liegen die Überreste des Kerns eines anderen massiven Objekts, das Pluto nie verdaut hat“, sagte der Co-Autor der Studie, Eric Asfaugh, Professor am Lunar and Planetary Laboratory der University of Arizona, in einer Erklärung.

Das Team stellte fest, dass die Tropfenform von Sputnik Planitia auf Plutos kalten Kern sowie auf die relativ geringe Geschwindigkeit des Einschlags selbst zurückzuführen ist. Andere Arten schnellerer, direkterer Effekte hätten einen symmetrischeren Look erzeugt.

„Wir sind es gewohnt, uns Planetenkollisionen als unglaublich intensive Ereignisse vorzustellen, bei denen man die Details bis auf Dinge wie Energie, Impuls und Dichte ignorieren kann. In einem fernen Sonnensystem sind die Geschwindigkeiten jedoch viel langsamer und festes Eis ist daher stark Man muss genauer kalkulieren.“ „Hier fängt der Spaß an.“

Bei der Untersuchung der Herzfunktion konzentrierte sich das Team auch auf die innere Struktur von Pluto. Ein Einschlag zu Beginn der Geschichte von Pluto hätte zu einem Massendefizit geführt und dazu geführt, dass Sputnik Planitia im Laufe der Zeit, während sich der Planet noch bildete, langsam in Richtung Nordpol des Zwergplaneten wanderte. Dies liegt daran, dass das Becken gemäß den Gesetzen der Physik weniger massiv ist als seine Umgebung, erklärten die Forscher in der Studie.

Allerdings befindet sich Sputnik Planitia in der Nähe des Äquators des Zwergplaneten.

Frühere Untersuchungen deuten darauf hin, dass Pluto einen unterirdischen Ozean haben könnte, und wenn ja, wäre die Eiskruste über dem unterirdischen Ozean in der Sputnik-Planitia-Region dünner, was zu einer dichten Ausbuchtung flüssigen Wassers führen würde und dazu führen würde, dass Masse in Richtung Äquator wandert, so die Studie Autoren sagten.

Die neue Studie bietet jedoch eine andere Erklärung für den Ort des Vorteils.

„In unseren Simulationen wurde Plutos primitiver Mantel durch den Einschlag vollständig ausgehöhlt, und da das Kernmaterial des Impaktors über Plutos Kern verstreut wird, entsteht ein lokaler Massenüberschuss, der die Wanderung in Richtung Äquator erklären könnte, wenn es keinen unterirdischen Ozean gibt, oder allenfalls.“ „Es ist sehr dünn“, sagte der Co-Autor der Studie, Martin Goetze, leitender Forscher für Weltraumforschung und Planetenwissenschaften am Institut für Physik der Universität Bern.

Kelsey Singer, leitende Wissenschaftlerin am Southwest Research Institute in Boulder, Colorado und stellvertretende Co-Hauptforscherin der NASA-Mission New Horizons, die nicht an der Studie beteiligt war, sagte jedoch, die Autoren hätten die Modellierung gründlich untersucht und ihre Hypothesen entwickelt Sie hätten gerne einen „engeren Bezug zu den geologischen Beweisen“ gesehen.

„Zum Beispiel vermuten die Autoren, dass der südliche Teil von Sputnik Planitia sehr tief ist, aber viele der geologischen Beweise wurden so interpretiert, dass sie darauf hindeuten, dass der Süden weniger tief ist als der Norden“, sagte Singer.

Forscher glauben, dass die neue Theorie über Plutos Kern mehr Licht auf die Entstehung des mysteriösen Zwergplaneten werfen könnte. Plutos Ursprung blieb ein Rätsel, da er sich am Rande des Sonnensystems befindet und nur von der New Horizons-Mission eingehend untersucht wurde.

„Pluto ist ein riesiges Wunderland mit einzigartiger und faszinierender Geologie, daher sind kreativere Hypothesen zur Erklärung dieser Geologie immer hilfreich“, sagte Singer. „Was helfen würde, zwischen den verschiedenen Hypothesen zu unterscheiden, wäre, mehr Informationen darüber zu haben, was sich unter der Oberfläche von Pluto befindet. Dies können wir nur erreichen, indem wir ein Raumschiff in die Umlaufbahn von Pluto schicken, vielleicht mit einem Radar, das durch das Eis schauen kann.“