قم بالتسجيل في النشرة الإخبارية للعلوم Wonder Theory على قناة CNN. استكشف الكون بمعلومات عن الاكتشافات الرائعة والتقدم العلمي وغير ذلك الكثير..
سي إن إن
—
أثار شكل قلب ضخم على سطح بلوتو اهتمام علماء الفلك منذ أن التقطته مركبة الفضاء نيو هورايزنز التابعة لناسا في صورة عام 2015. ويعتقد الباحثون الآن أنهم حلوا لغز كيفية ظهور هذا القلب المميز، ويمكن أن يكشف عن أدلة جديدة حول أصول الكوكب القزم. .
تُسمى هذه الميزة “تومبو ريجيو” تكريمًا لعالم الفلك كلايب تومبو، الذي اكتشف بلوتو في عام 1930. لكن العلماء يقولون إن النواة ليست مجرد عنصر واحد. ولعقود من الزمن، كانت التفاصيل المتعلقة بارتفاع تومبو ريجيو، وتكوينه الجيولوجي وشكله المميز، وسطحه العاكس للغاية والذي يتميز بلون أبيض أكثر سطوعًا من بقية بلوتو، تستعصي على التفسير.
يوجد حوض عميق يسمى سبوتنيك بلانيتيا، والذي يشكل “الفص الأيسر” من النواة، وهو موطن لكثير من جليد بلوتو النيتروجيني.
ويغطي الحوض مساحة 745 ميلاً في 1242 ميلاً (1200 كيلومتراً في 2000 كيلومتراً)، وهو ما يعادل نحو ربع مساحة الولايات المتحدة، ولكنه أيضاً أقل ارتفاعاً بمقدار 1.9 إلى 2.5 ميل (3 إلى 4 كيلومترات). في الارتفاع من غالبية الولايات المتحدة. سطح الكوكب. وفي الوقت نفسه، يحتوي الجانب الأيمن من القلب أيضًا على طبقة من جليد النيتروجين، لكنها أرق بكثير.
مختبر الفيزياء التطبيقية بجامعة جونز هوبكنز/معهد أبحاث الجنوب الغربي/ناسا
التقط مسبار نيوهورايزنز صورة لنواة بلوتو في 14 يوليو 2015.
بفضل البحث الجديد حول سبوتنيك بلانيتيا، توصل فريق دولي من العلماء إلى أن حدثًا كارثيًا هو الذي خلق النواة. وبعد تحليل يتضمن عمليات محاكاة رقمية، خلص الباحثون إلى أن جسمًا كوكبيًا يبلغ قطره حوالي 700 كيلومتر، أي حوالي ضعف حجم سويسرا من الشرق إلى الغرب، قد اصطدم على الأرجح ببلوتو في وقت مبكر من تاريخ الكوكب القزم.
وتعد هذه النتائج جزءا من دراسة عن بلوتو وبنيته الداخلية نشرت يوم الاثنين في المجلة علم الفلك الطبيعي.
في السابق، كان الفريق قد درس 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، لنمذجة سيناريوهات مختلفة للتأثيرات المحتملة والسرعات والزوايا وتركيبات الاصطدام النظري لجسم كوكبي مع بلوتو.
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) بقي صلبًا للغاية ولم يذوب رغم حرارة الاصطدام، وبفضل زاوية الاصطدام و”عند السرعة المنخفضة، لا يذوب نواة الارتطام المنصهرة وقال الدكتور هاري بالانتاين، المؤلف الرئيسي للدراسة، في جامعة برن بسويسرا، في بيان صحفي: “تغرق في قلب بلوتو، لكنها تظل سليمة مثل دفقة من الماء عليها”.
ولكن ماذا حدث لجسم الكوكب بعد اصطدامه ببلوتو؟
وقال إريك أسفوغ، المؤلف المشارك في الدراسة، والأستاذ في مختبر القمر والكواكب بجامعة أريزونا، في بيان صحفي: “في مكان ما تحت سبوتنيك، يكمن اللب المتبقي لجسم ضخم آخر، والذي لم يهضمه بلوتو بالكامل”.
اكتشف الفريق أن شكل دمعة سبوتنيك بلانيتيا هو نتيجة لبرودة قلب بلوتو، بالإضافة إلى السرعة المنخفضة نسبيًا للاصطدام نفسه. الأنواع الأخرى من التأثيرات التي كانت أسرع وأكثر مباشرة كانت ستخلق شكلاً أكثر تناسقًا.
“لقد اعتدنا على التفكير في اصطدامات الكواكب باعتبارها أحداثًا مكثفة بشكل لا يصدق يمكن تجاهل تفاصيلها، باستثناء أشياء مثل الطاقة والزخم والكثافة. لكن في النظام الشمسي البعيد، تكون السرعات أبطأ بكثير والجليد الصلب صلب، لذلك عليك أن تكون أكثر دقة في حساباتك. “هذا هو المكان الذي تبدأ فيه المتعة.”
أثناء دراسة وظائف 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. وذلك لأن الحوض أقل كتلة من محيطه، بحسب قوانين الفيزياء، كما أوضح الباحثون في الدراسة.
ومع ذلك، يقع سبوتنيك بلانيتيا بالقرب من خط استواء الكوكب القزم.
أشارت الأبحاث السابقة إلى أن بلوتو قد 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 جماعية نحو خط الاستواء. قال المؤلفون.
لكن الدراسة الجديدة تقدم تفسيرا مختلفا لموقع هذه الميزة.
“في عمليات المحاكاة التي قمنا بها، تم تجويف الوشاح البدائي لبلوتو بالكامل بسبب الاصطدام، وعندما تتناثر المواد من قلب الارتطام على قلب بلوتو، فإنها تخلق كتلة محلية زائدة يمكن أن تفسر الهجرة نحو خط الاستواء دون وجود محيط تحت السطح، أو على الأكثر دون وجود محيط”. وقال الدكتور مارتن جوتزي، المؤلف المشارك في الدراسة، وهو عالم كبير في أبحاث الفضاء وعلوم الكواكب في معهد الفيزياء بجامعة برن: “المحيطات تحت السطح رقيقة جدًا”.
قال كيلسي سينجر، وهو عالم كبير في معهد أبحاث الجنوب الغربي في بولدر، كولورادو، ونائب الباحث الرئيسي المشارك في مهمة نيوهورايزنز التابعة لناسا، والذي لم يشارك في الدراسة، إن المؤلفين قاموا بعمل مكثف 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 حول جوهر بلوتو يمكن أن تلقي المزيد من الضوء على تشكيل الكوكب القزم الغامض. لا تزال أصول بلوتو غامضة لأنه موجود على حافة النظام الشمسي ولم تتم دراسته عن كثب إلا من خلال مهمة نيو هورايزنز.
وقال سينجر: “إن بلوتو أرض عجائب شاسعة ذات جيولوجيا فريدة ورائعة، لذا فإن المزيد من الفرضيات الإبداعية لشرح هذه الجيولوجيا تكون مفيدة دائمًا”. “ما قد يساعد في التمييز بين الفرضيات المختلفة هو الحصول على مزيد من المعلومات حول الطبقة تحت سطح بلوتو. ولا يمكننا تحقيق ذلك إلا من خلال إرسال مركبة فضائية إلى مدار حول بلوتو، وربما مزودة برادار قادر على النظر عبر الجليد.
“هواة الإنترنت المتواضعين بشكل يثير الغضب. مثيري الشغب فخور. عاشق الويب. رجل أعمال. محامي الموسيقى الحائز على جوائز.”