Проведенное исследование предложило новую версию происхождения системы Плутон-Харон

14 июля 2015 года зонд «Новые горизонты» вошёл в историю, совершив первый пролёт мимо Плутона и его крупнейшего спутника Харона. Потрясающие снимки этих ледяных миров, сделанные в ходе миссии, помогли учёным ответить на некоторые ключевые вопросы о Плутоне и его огромном спутнике, которые десятилетиями оставались загадкой (из-за их большого расстояния от Земли). Одна из величайших загадок, над которой учёные размышляют с тех пор, как Харон был впервые обнаружен в 1978 году, — как он вообще оказался рядом с Плутоном.

В течение десятилетий астрономы подозревали, что Плутон и Харон сформировались в результате процесса, аналогичного образованию Земли и Луны. Эта теория, известная как гипотеза гигантского удара, утверждает, что примерно 4,5 миллиарда лет назад первобытная Земля была поражена телом размером с Марс по имени Тейя. В новом исследовании группа ученых из Университета Аризоны оспорила это предположение и предложила альтернативную теорию, известную как “поцелуй и захват”. Их выводы могли бы помочь ученым лучше понять, как формируются и эволюционируют планетные тела во внешней части Солнечной системы.

Исследование было проведено под руководством Адин Дентон, научного сотрудника НАСА в Лунной и планетарной лаборатории Университета Аризоны и Юго-Западном исследовательском институте (SwRI). К ней присоединились Эрик Асфауг, профессор планетологии в Школе изучения Земли и космоса (SESE) и Лунной и планетарной лаборатории (LPL) при Университете Аризоны; Роберт Меликян, аспирант LPL, и Александр Эмсенхубер, научный сотрудник Института космических исследований и планетологии (SRPS) при Бернском университете. Статья, в которой описываются их открытия, «Захват древнего Харона вокруг Плутона».

Ранее учёные считали, что Плутон и Харон образовались в результате массивного столкновения, похожего на гипотезу гигантского столкновения. Согласно этой теории, планета размером с Марс по имени Тея столкнулась с первобытной Землёй примерно 4,5 миллиарда лет назад. В результате этого столкновения оба тела превратились в расплавленные обломки, которые со временем слились и образовали Землю и Луну, а затем сформировали систему Земля-Луна. Согласно исследованию команды учёных, эта теория не подходит для Плутона и Харона, потому что она не учитывает структурную прочность холодных ледяных миров.

Используя высокопроизводительный вычислительный кластер Университета Аризоны, команда провела расширенное моделирование столкновения. Оно показало, что, когда Плутон и прото-Харон столкнулись, они временно слились и образовали единый объект в форме снеговика, похожий на Аррокот, первый объект пояса Койпера (KBO), который «Новые горизонты»обследовали 31 декабря 2018 года. Со временем они разделились и превратились в двойную систему, которую мы наблюдаем сегодня. Дентон сказала:

«Плутон и Харон отличаются от других планет — они меньше, холоднее и состоят в основном из камня и льда. Когда мы учли реальную прочность этих материалов, мы обнаружили нечто совершенно неожиданное. Большинство сценариев столкновения планет классифицируются как «удар и бегство» или «соприкосновение и слияние». То, что мы обнаружили, — это нечто совершенно иное: сценарий «поцелуй и захват», при котором тела сталкиваются, ненадолго сливаются, а затем разделяются, оставаясь гравитационно связанными».

Их результаты также свидетельствуют о том, что Плутон и Харон практически не пострадали во время столкновения и сохранили большую часть своего первоначального состава. Это противоречит предыдущим моделям, которые предполагали, что при столкновении тела обмениваются материалом. Это основано на исследованиях лунных пород, доставленных «Аполлоном», которые показали, что Земля и Луна схожи по составу. Это открытие привело учёных к выводу, что система Земля-Луна сформировалась вместе. Более того, их исследование предлагает потенциальное объяснение того, как на Плутоне мог образоваться внутренний океан.

Процесс столкновения, утверждают они, в сочетании с приливным трением, вызванным разделением Плутона и Харона, привёл бы к значительному внутреннему нагреву обоих тел. Это могло бы обеспечить необходимый механизм для образования подповерхностного океана, в отличие от предыдущей теории, согласно которой Плутон сформировался на самых ранних этапах существования Солнечной системы, когда радиоактивных элементов было гораздо больше. Однако учёные выразили сомнения в этой теории из-за накладываемых ею временных ограничений.

Дентон и её коллеги сейчас планируют дальнейшие исследования, чтобы ответить на несколько связанных с этой системой ледяных тел вопросов. В том числе о том, как приливные силы повлияли на раннюю эволюцию Плутона и Харона, когда они были гораздо ближе друг к другу, как этот сценарий формирования соотносится с нынешними геологическими особенностями Плутона и могут ли аналогичные процессы объяснить формирование других двойных систем. Дентон сказала:

«Нам особенно интересно понять, как эта первоначальная конфигурация повлияла на геологическую эволюцию Плутона. Тепло, вызванное столкновением, и последующие приливные силы могли сыграть решающую роль в формировании особенностей, которые мы видим на поверхности Плутона сегодня».

Источник: Nature Geoscience

Источник: www.astrophoto.by