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Un'enorme struttura a forma di cuore sulla superficie di Plutone ha incuriosito gli astronomi sin da quando la sonda spaziale New Horizons della NASA l'ha catturata in un'immagine del 2015. Ora, i ricercatori credono di aver risolto il mistero di come è nato il caratteristico cuore e potrebbero rivelare nuovi indizi a riguardo le origini del pianeta nano.
Questa struttura è chiamata "Tombo Regio" in onore dell'astronomo Clyde Tombaugh, che scoprì Plutone nel 1930. Ma gli scienziati dicono che il nucleo non è tutto un unico elemento. Per decenni, i dettagli sull'elevazione, la geologia e la forma caratteristica di Tombo Reggio, così come la sua superficie altamente riflettente, che è di un bianco più luminoso rispetto al resto di Plutone, hanno eluso ogni spiegazione.
Un bacino profondo chiamato Sputnik Planitia, che forma il "lobo sinistro" del nucleo, ospita gran parte del ghiaccio di azoto presente su Plutone.
Il bacino copre un'area di 745 x 1.242 miglia (1.200 x 2.000 km), che è circa un quarto delle dimensioni degli Stati Uniti, ma è anche da 1,9 a 2,5 miglia (da 3 a 4 km) inferiore in altezza rispetto alla maggior parte del bacino del bacino. Stati Uniti. Superficie del pianeta. Nel frattempo, anche il lato destro del nucleo contiene uno strato di ghiaccio di azoto, ma è molto più sottile.
Laboratorio di fisica applicata della Johns Hopkins University/Southwest Research Institute/NASA
La navicella spaziale New Horizons ha catturato un'immagine del cuore di Plutone il 14 luglio 2015.
Attraverso una nuova ricerca sullo Sputnik Planitia, un team internazionale di scienziati ha stabilito che un evento catastrofico ha creato il nucleo. Dopo un'analisi comprendente simulazioni numeriche, i ricercatori hanno concluso che un corpo protoplanetario di circa 700 chilometri di diametro, o circa il doppio della dimensione della Svizzera da est a ovest, probabilmente entrò in collisione con Plutone all'inizio della storia del pianeta nano.
Questi risultati fanno parte di uno studio su Plutone e la sua struttura interna pubblicato lunedì sulla rivista Astronomia della natura.
In precedenza, il team aveva studiato le caratteristiche insolite del sistema solare, come quelle sul lato nascosto della Luna, che probabilmente furono create dalle collisioni durante i caotici primi giorni di formazione del sistema.
I ricercatori hanno creato simulazioni numeriche utilizzando un software di idrodinamica delle particelle lisce, che costituisce la base per un'ampia gamma di studi sulle collisioni planetarie, per modellare diversi scenari dei possibili impatti, velocità, angoli e composizioni di una collisione teorica di un corpo planetario con Plutone.
I risultati hanno mostrato che il corpo planetario probabilmente entrerebbe in collisione con Plutone con un angolo obliquo, piuttosto che frontalmente.
"Il nucleo di Plutone è così freddo che (il corpo roccioso che si è scontrato con il pianeta nano) è rimasto molto solido e non si è sciolto nonostante il calore della collisione, e grazie all'angolo di collisione e alla bassa velocità, il nucleo di il corpo in collisione non si è sciolto", ha affermato il dottor Harry Ballantyne, autore principale dello studio e co-ricercatore presso l'Università di Berna in Svizzera, in una dichiarazione: "Non è affondato nel cuore di Plutone, ma è rimasto intatto come un colpo."
Ma cosa è successo al corpo planetario dopo la collisione con Plutone?
"Da qualche parte sotto lo Sputnik si trovano i resti del nucleo di un altro oggetto massiccio, uno che Plutone non ha mai digerito", ha detto in una nota il coautore dello studio Eric Asfaugh, professore al Lunar and Planetary Laboratory dell'Università dell'Arizona.
Il team ha scoperto che la forma a goccia dello Sputnik Planitia è il risultato del nucleo freddo di Plutone, nonché della velocità relativamente bassa dell'impatto stesso. Altri tipi di effetti più veloci e diretti avrebbero creato un aspetto più simmetrico.
"Siamo abituati a pensare alle collisioni planetarie come eventi incredibilmente intensi di cui è possibile ignorare i dettagli tranne che per cose come energia, quantità di moto e densità. Ma in un sistema solare distante, le velocità sono molto più lente e il ghiaccio solido è forte devi essere più preciso nei tuoi calcoli." Questo "È dove inizia il divertimento."
Mentre studiava la struttura del cuore, il team si è concentrato anche sulla struttura interna di Plutone. Un impatto all'inizio della storia di Plutone avrebbe creato un deficit di massa, causando la lenta migrazione dello Sputnik Planitia verso il polo nord del pianeta nano nel corso del tempo mentre il pianeta era ancora in formazione. Questo perché il bacino è meno massiccio dell'ambiente circostante, secondo le leggi della fisica, hanno spiegato i ricercatori nello studio.
Tuttavia, Sputnik Planitia si trova vicino all'equatore del pianeta nano.
Precedenti ricerche avevano suggerito che Plutone potrebbe avere un oceano sotterraneo e, in tal caso, la crosta ghiacciata sopra l'oceano sotterraneo sarebbe più sottile nella regione dello Sputnik Planitia, creando un denso rigonfiamento di acqua liquida e provocando la migrazione della massa verso l'equatore. hanno detto gli autori.
Ma il nuovo studio offre una spiegazione diversa per la localizzazione del vantaggio.
"Nelle nostre simulazioni, il mantello primitivo di Plutone è stato completamente scavato dall'impatto, e poiché il materiale del nucleo dell'oggetto è sparso sul nucleo di Plutone, crea un surplus di massa locale che potrebbe spiegare la migrazione verso l'equatore senza un oceano sotterraneo, o al massimo un oceano sotterraneo", ha detto il dottor. "È molto sottile", ha detto il coautore dello studio Martin Goetze, ricercatore senior nel campo della ricerca spaziale e della scienza planetaria presso l'Istituto di fisica dell'Università di Berna.
Kelsey Singer, scienziato principale del Southwest Research Institute di Boulder, in Colorado e vice co-investigatore principale della missione New Horizons della NASA, che non è stato coinvolto nello studio, ha affermato che gli autori hanno svolto un lavoro approfondito esplorando il modello e sviluppando le loro ipotesi, sebbene a loro sarebbe piaciuto Vede un "collegamento più stretto con le prove geologiche".
"Ad esempio, gli autori suggeriscono che la parte meridionale dello Sputnik Planitia sia molto profonda, ma gran parte delle prove geologiche sono state interpretate per suggerire che il sud sia meno profondo del nord", ha detto Singer.
I ricercatori ritengono che la nuova teoria riguardante il nucleo di Plutone potrebbe far luce su come si è formato il misterioso pianeta nano. Le origini di Plutone sono rimaste un mistero poiché si trova ai margini del sistema solare ed è stato studiato da vicino solo dalla missione New Horizons.
"Plutone è un vasto paese delle meraviglie con una geologia unica e affascinante, quindi ipotesi più creative per spiegare questa geologia sono sempre utili", ha detto Singer. "Ciò che aiuterebbe a distinguere tra le diverse ipotesi è avere maggiori informazioni su ciò che si trova sotto la superficie di Plutone. Possiamo ottenere questo risultato solo inviando un veicolo spaziale nell'orbita di Plutone, magari utilizzando un radar in grado di guardare attraverso il ghiaccio".