من المحتمل أن يكون قلب بلوتو قد نشأ نتيجة اصطدام قديم

قم بالتسجيل في النشرة الإخبارية للعلوم Wonder Theory على قناة CNN. استكشف الكون بأخبار الاكتشافات الرائعة والتقدم العلمي والمزيد.

سي إن إن
—

أثارت ميزة ضخمة على شكل قلب على سطح بلوتو اهتمام علماء الفلك منذ أن التقطتها مركبة الفضاء نيو هورايزنز التابعة لناسا في صورة عام 2015. الآن، يعتقد الباحثون أنهم قد حلوا لغز كيفية ظهور القلب المميز، ويمكن أن يكشفوا عن أدلة جديدة حول أصول الكوكب القزم.

ويطلق على هذه الميزة اسم “تومبو ريجيو” تكريما لعالم الفلك كلايد تومبو، الذي اكتشف بلوتو في عام 1930. لكن العلماء يقولون إن القلب ليس كله عنصرا واحدا. ولعقود من الزمن، كانت التفاصيل المتعلقة بارتفاع تومبو ريجيو وتكوينه الجيولوجي وشكله المميز، بالإضافة إلى سطحه شديد الانعكاس والذي يتميز بلون أبيض أكثر سطوعًا من بقية بلوتو، تستعصي على التفسير.

ويوجد حوض عميق يسمى سبوتنيك بلانيتيا، والذي يشكل “الفص الأيسر” للقلب، وهو موطن لكثير من الجليد النيتروجيني الموجود على بلوتو.

يغطي الحوض مساحة تمتد على 745 ميلاً في 1242 ميلاً (1200 كيلومتر في 2000 كيلومتر)، أي ما يعادل حوالي ربع مساحة الولايات المتحدة، ولكنه أيضًا أقل ارتفاعًا بمقدار 1.9 إلى 2.5 ميل (3 إلى 4 كيلومترات) من غالبية الولايات المتحدة. سطح الكوكب. وفي الوقت نفسه، يحتوي الجانب الأيمن من القلب أيضًا على طبقة من جليد النيتروجين، لكنها أرق بكثير.

من خلال بحث جديد على سبوتنيك بلانيتيا، توصل فريق دولي من العلماء إلى أن حدثًا كارثيًا هو الذي خلق القلب. وبعد تحليل يتضمن عمليات محاكاة رقمية، خلص الباحثون إلى أن جسمًا كوكبيًا يبلغ قطره حوالي 435 ميلًا (700 كيلومتر)، أو ما يقرب من ضعف حجم سويسرا من الشرق إلى الغرب، من المحتمل أنه اصطدم ببلوتو في وقت مبكر من تاريخ الكوكب القزم.

وتعد هذه النتائج جزءا من دراسة حول بلوتو وبنيته الداخلية نشرت يوم الاثنين في المجلة علم الفلك الطبيعة.

في السابق، درس الفريق سمات غير عادية عبر النظام الشمسي، مثل تلك الموجودة على الجانب البعيد من القمر، والتي من المحتمل أنها نشأت عن الاصطدامات خلال الأيام الأولى الفوضوية لتكوين النظام.

أنشأ الباحثون عمليات محاكاة رقمية باستخدام برنامج هيدروديناميكي للجسيمات الملساء، والذي يعتبر أساسًا لمجموعة واسعة من دراسات تصادم الكواكب، لوضع نموذج لسيناريوهات مختلفة للتأثيرات المحتملة والسرعات والزوايا والتركيبات لاصطدام الجسم الكوكبي النظري ببلوتو.

وأظهرت النتائج أن الجسم الكوكبي من المحتمل أن يصطدم ببلوتو بزاوية مائلة، وليس وجها لوجه.

“إن نواة بلوتو باردة جدًا لدرجة أن (الجسم الصخري الذي اصطدم بالكوكب القزم) ظل صلبًا جدًا ولم يذوب رغم حرارة الاصطدام، وبفضل زاوية الاصطدام وانخفاض السرعة، لم يذوب نواة الجسم المصطدم وقال الدكتور هاري بالانتاين، مؤلف الدراسة الرئيسي، والباحث المشارك في جامعة برن في سويسرا، في بيان: “لم تغرق في قلب بلوتو، ولكنها ظلت سليمة مثل ضربة عليه”.

ولكن ماذا حدث للجسم الكوكبي بعد اصطدامه ببلوتو؟

وقال إريك أسفوغ، المؤلف المشارك في الدراسة، والأستاذ في مختبر القمر والكواكب بجامعة أريزونا، في بيان: “في مكان ما تحت سبوتنيك، توجد بقايا جوهر جسم ضخم آخر، لم يهضمه بلوتو أبدًا”.

ووجد الفريق أن شكل الدمعة لـ Sputnik Planitia هو نتيجة لبرودة قلب بلوتو، بالإضافة إلى السرعة المنخفضة نسبيًا للتأثير نفسه. كان من الممكن أن تخلق أنواع أخرى من التأثيرات الأسرع والأكثر مباشرة شكلاً أكثر تناسقًا.

“لقد اعتدنا على التفكير في اصطدامات الكواكب كأحداث مكثفة بشكل لا يصدق حيث يمكنك تجاهل التفاصيل باستثناء أشياء مثل الطاقة والزخم والكثافة. لكن في النظام الشمسي البعيد، تكون السرعات أبطأ بكثير، والجليد الصلب قوي، لذلك عليك أن تكون أكثر دقة في حساباتك. “هذا هو المكان الذي تبدأ فيه المتعة.”

أثناء دراسة سمة القلب، ركز الفريق أيضًا على البنية الداخلية لبلوتو. كان من الممكن أن يؤدي الاصطدام في وقت مبكر من تاريخ بلوتو إلى خلق عجز في الكتلة، مما يتسبب في هجرة سبوتنيك بلانيتيا ببطء نحو القطب الشمالي للكوكب القزم مع مرور الوقت بينما كان الكوكب لا يزال في طور التشكل. ويرجع ذلك إلى أن الحوض أقل كتلة من محيطه، وفقا لقوانين الفيزياء، حسبما أوضح الباحثون في الدراسة.

ومع ذلك، سبوتنيك بلانيتيا يقع بالقرب من خط استواء الكوكب القزم.

اقترحت الأبحاث السابقة أن بلوتو يمكن أن يكون لديه محيط تحت سطحه، وإذا كان الأمر كذلك، فإن القشرة الجليدية فوق المحيط تحت السطح ستكون أرق في منطقة سبوتنيك بلانيتيا، مما يخلق انتفاخًا كثيفًا من الماء السائل ويسبب هجرة الكتلة نحو خط الاستواء، وقال مؤلفو الدراسة.

لكن الدراسة الجديدة تقدم تفسيرا مختلفا لموقع الميزة.

“في عمليات المحاكاة التي أجريناها، تم حفر الوشاح البدائي لبلوتو بالكامل من خلال الاصطدام، ومع تناثر المادة الأساسية للمرتطم على قلب بلوتو، فإنها تخلق فائضًا محليًا في الكتلة يمكن أن يفسر الهجرة نحو خط الاستواء دون وجود محيط تحت السطح، أو على الأكثر وقال الدكتور مارتن جوتزي، أحد المشاركين في الدراسة، وهو باحث كبير في أبحاث الفضاء وعلوم الكواكب في معهد الفيزياء بجامعة برن: “إنها رقيقة جدًا”.

قال كيلسي سينجر، العالم الرئيسي في معهد أبحاث الجنوب الغربي في بولدر، كولورادو ونائب الباحث الرئيسي المشارك في مهمة نيو هورايزنز التابعة لناسا، والذي لم يشارك في الدراسة، إن المؤلفين قاموا بعمل شامل في استكشاف النمذجة وتطوير فرضياتهم ، على الرغم من أنها كانت تود أن ترى “ارتباطًا أوثق بالأدلة الجيولوجية”.

وقال سينجر: “على سبيل المثال، يشير المؤلفون إلى أن الجزء الجنوبي من سبوتنيك بلانيتيا عميق جدًا، ولكن تم تفسير الكثير من الأدلة الجيولوجية على أنها تشير إلى أن الجنوب أقل عمقًا من الشمال”.

ويعتقد الباحثون أن النظرية الجديدة المتعلقة بقلب بلوتو يمكن أن تلقي المزيد من الضوء على كيفية تشكل الكوكب القزم الغامض. ظلت أصول بلوتو غامضة نظرًا لوجوده على حافة النظام الشمسي ولم تتم دراسته إلا عن قرب بواسطة مهمة نيو هورايزنز.

وقال سينجر: “إن بلوتو أرض عجائب شاسعة ذات جيولوجيا فريدة ورائعة، لذا فإن المزيد من الفرضيات الإبداعية لشرح تلك الجيولوجيا تكون مفيدة دائمًا”. “ما من شأنه أن يساعد على التمييز بين الفرضيات المختلفة هو الحصول على مزيد من المعلومات حول ما تحت سطح بلوتو. ولا يمكننا تحقيق ذلك إلا من خلال إرسال مركبة فضائية إلى مدار كوكب بلوتو، وربما باستخدام رادار يمكنه النظر عبر الجليد.