حصل بلوتو على “قلب” بعد اصطدامه بكوكب

أتلانتا – أثارت ميزة كبيرة على شكل قلب على سطح بلوتو اهتمام علماء الفلك منذ أن صورتها مركبة الفضاء نيو هورايزنز التابعة لناسا في عام 2015. الآن، يعتقد الباحثون أنهم حلوا لغز كيفية تشكل القلب الفريد، ويمكن أن يكشفوا عن أدلة جديدة حول أصول الكوكب القزم.

يُطلق على هذه الميزة اسم Tombaugh Regio نسبة إلى عالم الفلك كلايد تومبو، الذي اكتشف بلوتو في عام 1930. لكن العلماء يقولون إن القلب ليس عضوًا واحدًا. ولعقود من الزمن، كانت تفاصيل ارتفاع تومباك ريجيو، وجيولوجيته وشكله الفريد، وسطحه العاكس للغاية، وهو أكثر بياضًا إشراقًا من بقية بلوتو، تتحدى الوصف.

يوجد حوض عميق يسمى سبوتنيك بلانيتيا، والذي يشكل “الفص الأيسر” للقلب، وهو موطن لمعظم جليد بلوتو النيتروجيني.

ويغطي الحوض مساحة 745 ميلاً في 1242 ميلاً، أي ما يعادل ربع مساحة الولايات المتحدة، ولكنه أقل ارتفاعاً بمقدار 1.9 إلى 2.5 ميل عن معظم سطح الكوكب. وفي الوقت نفسه، يحتوي الجانب الأيمن من القلب على طبقة من الجليد النيتروجيني، لكنها أرق بكثير.

من خلال بحث جديد على كوكب سبوتنيك، توصل فريق دولي من العلماء إلى أن حدثًا كارثيًا شكل القلب. وبعد تحليل شمل عمليات محاكاة رقمية، خلص الباحثون إلى أن جسمًا كوكبيًا يبلغ قطره 435 ميلًا، أو ضعف حجم سويسرا من الشرق إلى الغرب، ربما اصطدم ببلوتو في وقت مبكر من تاريخ الكوكب القزم.

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

إعادة إنشاء “ضجة” قديمة على بلوتو

في السابق، درس الفريق سمات غير عادية في جميع أنحاء النظام الشمسي، مثل تلك الموجودة على الجانب البعيد من القمر، والتي ربما تكون قد نشأت عن طريق الاصطدامات في الأيام الأولى المضطربة من تكوين النظام.

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

تظهر النتائج أن الجسم الكوكبي ربما اصطدم ببلوتو بزاوية مائلة وليس وجهاً لوجه.

“لأن نواة بلوتو (الجسم الصخري الذي اصطدم بالكوكب القزم) كانت باردة جدا، وكانت صلبة جدا ولم تذوب رغم حرارة الاصطدام، وبسبب زاوية الاصطدام وانخفاض السرعة، فقد نواة بلوتو وقال الباحث الرئيسي في جامعة برن في سويسرا: “لم يغرق الاصطدام في قلب بلوتو وانقسم عليه”. وقال هاري بالانتين في بيان.

ولكن ماذا حدث لجسم الكوكب بعد أن ضرب بلوتو؟

وقال إريك أسباخ، الأستاذ في مختبر القمر والكواكب بجامعة أريزونا، في بيان: “في مكان ما أسفل سبوتنيك، توجد بقايا جوهر جسم ضخم آخر لم يهضمه بلوتو أبدًا”.

ووجد الفريق أن شكل الدمعة لـ Sputnik Planitia هو نتيجة لتبريد قلب بلوتو، بالإضافة إلى سرعة الاصطدام المنخفضة نسبيًا. كان من الممكن أن تنتج أنواع أخرى من التأثيرات الأسرع والأكثر مباشرة نمطًا أكثر تناسقًا.

“لقد اعتدنا على التفكير في الاصطدامات بين الكواكب باعتبارها أحداثًا متطرفة بشكل لا يصدق. يمكنك تجاهل تفاصيل أخرى غير أشياء مثل الطاقة والزخم والكثافة. ولكن في النظام الشمسي البعيد، تكون السرعة أبطأ بكثير، والجليد الصلب أقوى، لذلك قال أسفوغ: “عليك أن تكون دقيقًا جدًا في حساباتك”. “هذا هو المكان الذي تبدأ فيه المتعة.”

مظهر بلوتو المظلم

أثناء دراسة جانب 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 انجراف سبوتنيك بلانيتيا ببطء نحو القطب الشمالي للكوكب القزم مع مرور الوقت. وأوضح الباحثون في الدراسة أن ذلك بحسب قوانين الفيزياء يرجع إلى أن الحوض أقل كتلة من محيطه.

ومع ذلك، فإن سبوتنيك قريب من خط استواء الكوكب القزم بلانيتيا.

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

يعد بلوتو أحد عجائب الجيولوجيا الفريدة والرائعة، لذا فإن المزيد من الفرضيات الإبداعية تساعد دائمًا في تفسير الجيولوجيا.

– كيلسي سينجر، عالم رئيسي

لكن الدراسة الجديدة تقدم تفسيرا مختلفا لموقع الميزة.

“في عمليات المحاكاة التي قمنا بها، تم حفر الوشاح الأساسي لبلوتو بالكامل من خلال الاصطدام، وبما أن المادة الأساسية من الاصطدام تتبدد في قلب بلوتو، فإنها تخلق كتلة محلية يمكن أن تفسر الهجرة نحو خط الاستواء دون وجود محيط سطحي، أو على الأكثر رقيق جدًا.” قال قسم الفضاء في معهد الفيزياء بجامعة برن، الدكتور مارتن جوتزي، كبير الباحثين في مجال الأبحاث وعلوم الكواكب: “واحد”،

قال كيلسي سينجر، العالم الرئيسي في معهد أبحاث الجنوب الغربي في بولدر، كولورادو، ونائب الباحث الرئيسي المساعد في مهمة نيوهورايزنز التابعة لناسا، والذي لم يشارك في الدراسة، إن المؤلفين قاموا بعمل شامل في نمذجة فرضياتهم وتطويرها. أرادت أن ترى “ارتباطًا وثيقًا بالأدلة الجيولوجية”.

وقال سينجر: “على سبيل المثال، يشير المؤلفون إلى أن الجزء الجنوبي من سبوتنيك بلانيتيا هو الأعمق، لكن معظم الأدلة الجيولوجية تشير إلى أن الجنوب أقل عمقا من الشمال”.

يعتقد الباحثون أن نظرية جديدة حول قلب بلوتو قد تلقي المزيد من الضوء على كيفية تشكل الكوكب القزم الغامض. ويظل مظهر بلوتو غامضًا لأنه يقع على حافة النظام الشمسي ولم تتم دراسته إلا بواسطة بعثة نيو هورايزنز.

وقال سينجر: “إن بلوتو أرض عجائب شاسعة ذات جيولوجيا فريدة ورائعة، لذا فإن المزيد من الفرضيات الإبداعية تساعد دائمًا في تفسير الجيولوجيا”. “إن الحصول على المزيد من المعلومات حول سطح بلوتو يساعدنا على التمييز بين الفرضيات المختلفة. ولا يمكننا الحصول على ذلك إلا عن طريق إرسال مركبة فضائية حول بلوتو، والتي يمكنها الرؤية عبر الجليد باستخدام الرادار.”