قم بالتسجيل في النشرة الإخبارية للعلوم Wonder Theory على قناة CNN. استكشف الكون بأخبار حول الاكتشافات الرائعة والإنجازات العلمية والمزيد.
سي إن إن
—
أثارت ميزة كبيرة على شكل قلب على سطح بلوتو اهتمام علماء الفلك منذ أن التقطتها مركبة الفضاء نيو هورايزنز التابعة لناسا في صورة 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 كلايب تومبو الذي اكتشف بلوتو في عام 1930. لكن العلماء يقولون إن القلب ليس عضوًا واحدًا. ولعقود من الزمن، كانت التفاصيل حول ارتفاع تومباك ريجيو وبنيته الجيولوجية وشكله الفريد وسطحه العاكس للغاية، وهو أكثر بياضًا إشراقًا من بقية بلوتو، تتحدى الوصف.
ويحتوي حوض عميق يسمى سبوتنيك بلانيتيا، وهو “الفص الأيسر” للقلب، على معظم الجليد النيتروجيني الموجود على كوكب بلوتو.
على ارتفاع 745 ميلًا في 1242 ميلًا (1200 كيلومترًا في 2000 كيلومتر)، يغطي مساحة تبلغ حوالي ربع مساحة الولايات المتحدة، ولكنه أقل بمقدار 1.9 إلى 2.5 ميل (3 إلى 4 كيلومترات) من معظم ارتفاعاته. سطح الكوكب. وفي الوقت نفسه، يحتوي الجانب الأيمن من القلب على طبقة من الجليد النيتروجيني، لكنها أرق بكثير.
مختبر الفيزياء التطبيقية بجامعة جونز هوبكنز/معهد أبحاث الجنوب الغربي/ناسا
التقطت المركبة الفضائية نيو هورايزنز هذه الصورة لقلب بلوتو في 14 يوليو 2015.
من خلال بحث جديد على كوكب سبوتنيك، توصل فريق دولي من العلماء إلى أن حدثًا كارثيًا شكل القلب. وبعد تحليل شمل عمليات محاكاة رقمية، وجد الباحثون جسمًا كوكبيًا يبلغ قطره حوالي 435 ميلًا (700 كيلومتر)، 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.
في السابق، درس الفريق سمات غير عادية في جميع أنحاء النظام الشمسي، مثل تلك الموجودة على الجانب البعيد من القمر، والتي ربما تكونت نتيجة الاصطدامات في الأيام الأولى الفوضوية لتكوين 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، تضاءلت النواة وقال الباحث الرئيسي المشارك في الدراسة الدكتور هاري بالانتاين في بيان إن “المصادم لم يغرق في قلب بلوتو، لكنه بقي عليه دون أن ينقسم”.
ولكن ماذا حدث لجسم الكوكب بعد أن ضرب بلوتو؟
وقال إريك أسفاج، 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، حيث يمكنك تجاهل التفاصيل باستثناء أشياء مثل الطاقة والزخم والكثافة. ولكن في النظام الشمسي البعيد، تكون السرعة أبطأ بكثير، والجليد الصلب أقوى”. قال أسفوغ: “لذلك عليك أن تكون دقيقًا جدًا في حساباتك”. “هذا هو المكان الذي تبدأ فيه المتعة.”
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.
لكن الدراسة الجديدة تقدم تفسيرا مختلفا لموقع الميزة.
“في عمليات المحاكاة التي أجريناها، تآكل الوشاح الأساسي لبلوتو بالكامل بسبب الاصطدام، وبما أن المادة الأساسية الناتجة عن الاصطدام تتشتت في قلب بلوتو، فإنها تخلق كتلة محلية يمكن أن تفسر الهجرة نحو خط الاستواء دون وجود محيط سطحي، أو على الأكثر طبقة رقيقة جدًا. قال الدكتور مارتن جوتزي، أحد كبار الباحثين في أبحاث الفضاء وعلوم الكواكب في معهد الفيزياء بجامعة برن، “واحد”، وهو مؤلف مشارك في الدراسة.
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. على الرغم من أنها ترغب في رؤية “ارتباط أوثق 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 الفرضيات الأكثر إبداعًا لشرح أن الجيولوجيا تكون مفيدة دائمًا”. “إن المساعدة في التمييز بين الفرضيات المختلفة هي الحصول على مزيد من المعلومات حول سطح بلوتو. ولا يمكننا الحصول على ذلك إلا عن طريق إرسال مركبة فضائية إلى مدار بلوتو، والتي يمكنها النظر عبر الجليد باستخدام الرادار.
