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Eine riesige Herzform auf Plutos Oberfläche hat Astronomen fasziniert, seit die Raumsonde New Horizons der NASA sie 2015 in einem Bild festgehalten hat. Forscher glauben nun, dass sie das Rätsel gelöst haben, wie dieses markante Herz entstanden ist – und es könnte neue Hinweise auf die Ursprünge des Zwergplaneten liefern .
Dieses Merkmal wird zu Ehren des Astronomen Clybe Tombaugh, der Pluto 1930 entdeckte, Tombaugh Regio genannt. Doch der Kern besteht nicht nur aus einem einzelnen Element, sagen Wissenschaftler. Und seit Jahrzehnten entziehen sich Details über die Höhe von Tombaugh Regio, seine geologische Zusammensetzung und besondere Form sowie seine stark reflektierende Oberfläche, die ein helleres Weiß als der Rest von Pluto hat, jeder Erklärung.
Ein tiefes Becken namens Sputnik Planitia, das den „linken Lappen“ des Kerns darstellt, beherbergt einen Großteil von Plutos Stickstoffeis.
Das Becken umfasst eine Fläche von 745 Meilen mal 1.242 Meilen (1.200 Kilometer mal 2.000 Kilometer), was etwa einem Viertel der Fläche der Vereinigten Staaten entspricht, aber auch 1,9 bis 2,5 Meilen (3 bis 4 Kilometer) tiefer liegt höher als der Großteil der Vereinigten Staaten. die Oberfläche des Planeten. Mittlerweile gibt es auch auf der rechten Herzseite eine Stickstoffeisschicht, die allerdings deutlich dünner ist.
Dank neuer Forschungen zu Sputnik Planitia hat ein internationales Wissenschaftlerteam festgestellt, dass der Kern durch ein katastrophales Ereignis entstanden ist. Nach einer Analyse mit numerischen Simulationen kamen die Forscher zu dem Schluss, dass ein Planetenkörper mit einem Durchmesser von etwa 700 Kilometern, etwa doppelt so groß wie die Schweiz von Ost nach West, wahrscheinlich schon früh in der Geschichte des Zwergplaneten mit Pluto kollidierte.
Die Ergebnisse sind Teil einer Studie über Pluto und seine innere Struktur, die am Montag in der Fachzeitschrift Nature Astronomy veröffentlicht wurde.
Nachbildung eines antiken „Kleckses“ auf Pluto
Zuvor hatte das Team ungewöhnliche Merkmale im gesamten Sonnensystem untersucht, beispielsweise diejenigen auf der anderen Seite des Mondes, die wahrscheinlich durch Kollisionen in den chaotischen frühen Tagen der Systembildung entstanden sind.
Die Forscher erstellten die numerischen Simulationen mithilfe einer Software zur geglätteten Teilchenhydrodynamik, die als Grundlage für eine Vielzahl von Planetenkollisionsstudien gilt, um verschiedene Szenarien möglicher Einschläge, Geschwindigkeiten, Winkel und Zusammensetzungen der theoretischen Kollision des Planetenkörpers mit Pluto zu modellieren.
Die Ergebnisse zeigten, dass der Planetenkörper wahrscheinlich in einem geneigten Winkel und nicht frontal auf Pluto prallte.
„Plutos Kern ist so kalt, dass der (Felsenkörper, der mit dem Zwergplaneten kollidierte) trotz der Hitze des Aufpralls sehr hart blieb und nicht schmolz, und dank des Aufprallwinkels und der niedrigen Geschwindigkeit schmolz der Kern des Impaktors nicht.“ versinken in Plutos Kern, bleiben aber als Spritzer darauf intakt“, sagte der Hauptautor der Studie, Dr. Harry Ballantyne. Forschung an der Universität Bern in der Schweiz, in einer Pressemitteilung.
Aber was geschah mit dem Planetenkörper, nachdem er mit Pluto kollidierte?
„Irgendwo unter Sputnik liegt der verbleibende Kern eines anderen massiven Körpers, den Pluto nie vollständig verdaut hat“, sagte der Co-Autor der Studie, Erik Asphaug, Professor am Lunar and Planetary Laboratory der Universität von Arizona, in einer Pressemitteilung.
Das Team stellte fest, dass die Tropfenform von Sputnik Planitia das Ergebnis der Frigidität von Plutos Kern sowie der relativ geringen Geschwindigkeit des Einschlags selbst ist. Andere Arten von Einschlägen, die schneller und direkter wären, hätten eine symmetrischere Form erzeugt.
„Wir sind es gewohnt, uns Planetenkollisionen als unglaublich intensive Ereignisse vorzustellen, deren Details außer Dingen wie Energie, Impuls und Dichte ignoriert werden können. Aber im fernen Sonnensystem sind die Geschwindigkeiten viel langsamer und festes Eis ist fest, daher müssen Sie bei Ihren Berechnungen viel präziser sein“, sagte Asphaug. „Da beginnt der Spaß.“
Die obskuren Ursprünge von Pluto
Bei der Untersuchung der Herzfunktion konzentrierte sich das Team auch auf die innere Struktur von Pluto. Ein Einschlag zu Beginn der Geschichte Plutos hätte zu einem Massendefizit geführt und dazu geführt, dass Sputnik Planitia im Laufe der Zeit langsam in Richtung Nordpol des Zwergplaneten wanderte, während sich der Planet noch in der Entstehung befand. Dies liegt daran, dass das Becken gemäß den Gesetzen der Physik weniger massiv ist als seine Umgebung, erläutern die Forscher in der Studie.
Allerdings liegt Sputnik Planitia nahe am Äquator des Zwergplaneten.
Frühere Untersuchungen deuten darauf hin, dass Pluto möglicherweise einen unterirdischen Ozean hat. Wenn dies der Fall ist, wäre die Eiskruste über dem unterirdischen Ozean in der Sputnik-Planitia-Region dünner, was zu einer dichten Ausbuchtung flüssigen Wassers führen und eine Massenmigration in Richtung Äquator verursachen würde“, heißt es in der Studie Autoren sagten.
Die neue Studie bietet jedoch eine andere Erklärung für die Lage dieses Merkmals.
„In unseren Simulationen wird Plutos gesamter Urmantel durch den Einschlag ausgehöhlt, und wenn Material aus dem Impaktorkern auf Plutos Kern spritzt, entsteht eine lokale Überschussmasse, die die Äquatorwanderung ohne oder höchstens ohne einen unterirdischen Ozean erklären kann.“ sehr dünner Untergrundozean“, sagte der Co-Autor der Studie, Dr. Martin Jutzi, leitender Wissenschaftler für Weltraumforschung und Planetenwissenschaften am Institut für Physik.
Kelsi Singer, leitende Wissenschaftlerin am Southwest Research Institute in Boulder, Colorado und stellvertretende Hauptforscherin der NASA-Mission New Horizons, die nicht an der Studie beteiligt war, sagte, die Autoren hätten umfangreiche Arbeit bei der Erforschung der Modellierung und der Entwicklung ihrer Hypothesen geleistet . , obwohl sie sich „einen engeren Zusammenhang mit geologischen Beweisen“ gewünscht hätte.
„Zum Beispiel vermuten die Autoren, dass der südliche Teil von Sputnik Planitia sehr tief ist, aber viele der geologischen Beweise wurden so interpretiert, dass sie darauf hindeuten, dass der Süden flacher ist als der Norden“, sagte Singer.
Forscher glauben, dass die neue Theorie über Plutos Kern mehr Licht auf die Entstehung des mysteriösen Zwergplaneten werfen könnte. Plutos Ursprünge bleiben unklar, da er am Rande des Sonnensystems existiert und nur von der New Horizons-Mission eingehend untersucht wurde.
„Pluto ist ein riesiges Wunderland einzigartiger und faszinierender Geologie, daher sind kreativere Hypothesen zur Erklärung dieser Geologie immer nützlich“, sagte Singer. „Was helfen würde, zwischen den verschiedenen Hypothesen zu unterscheiden, wären mehr Informationen über Plutos Untergrund. Dies können wir nur erreichen, indem wir ein Raumschiff in die Umlaufbahn um Pluto schicken, möglicherweise mit einem Radar, das durch das Eis spähen kann.
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