Плутон мог «поцеловать» Харона, чтобы захватить его

Новые модели показывают, что Плутон и Харон могли провести часть своей ранней истории, сцепившись в объятиях после касательного столкновения. Автор: Ник Оукс | Опубликовано: 6 января 2025 г. | Последнее обновление: 7 января 2025 г.
Плутон и его массивный спутник Харон видны вместе на этом снимке, полученном космическим аппаратом New Horizons. Кредит: NASA/Лаборатория прикладной физики Университета Джонса Хопкинса/Юго-западный исследовательский институт Новые исследования показывают, что Плутон мог получить свой самый массивный спутник Харон в результате древнего скользящего удара, который научная группа называет «поцелуем и захватом».стр> Исследование использует компьютерные модели, чтобы предложить возможный новый метод, с помощью которого крупные тела в поясе Койпера могли бы выйти на орбиту друг друга. Оно было проведено под руководством К. Адина Дентона, постдокторанта NASA в Юго-Западном исследовательском институте, и опубликовано сегодня в журнале Nature Geoscience.

Переоценка прочности

Плутон и Харон занимают уникальное место в сердцах и умах ученых и общественности. Открытый в 1930 году, Плутон был идентифицирован как девятая планета, пока в 2006 году его не переклассифицировали в карликовую планету после эпохального открытия нескольких транснептуновых объектов или ТНО схожего размера, которые вращаются по орбите за Нептуном в отдаленных уголках внешней Солнечной системы.

Одним из самых необычных аспектов Плутона является его огромная луна Харон, которая примерно на 12 процентов массивнее Плутона. Это может показаться не таким уж большим, но для сравнения, наша Луна — которая также считается довольно большой по сравнению со своей планетой-хозяином — всего на 1,2 процента массивнее Земли. Фактически, Харон настолько велик по сравнению со своим миром-хозяином, что он и Плутон фактически вращаются вокруг общего центра масс (или «барицентра»), который находится за пределами поверхности самого Плутона. Это необычное соотношение масс было частью вдохновения для исследований Дентон и ее команды.

У Харона также аномально круговая орбита Плутона, при этом его орбитальный эксцентриситет (значение от 0 до 1, где 0 — идеальный круг, а 1 — открытая парабола) составляет всего лишь около 0,000161.

Ученые считали, что эта система возникла таким же образом, как Земля и Луна, когда в далеком прошлом Солнечной системы в молодой Плутон врезался массивный ударник, тем самым вытеснив большое поле льда и обломков камней, которые впоследствии слились в прото-Харон. Проблема этой теории в том, что предполагаемые скорости и известные массы тел не совсем сходятся в симуляциях. «Плутон недостаточно массивен, чтобы захватить Харон с помощью обычного механизма», — говорит Дентон о старых моделях.

Но код Дентон и ее команды более точно моделирует прочность материалов в телах. и рассмотреть, как этот элемент может повлиять на динамику столкновения и на то, что произошло после. «Предыдущие моделирования предполагали, что Плутон и Харон ударяются друг о друга, и предполагалось, что оба тела в основном являются жидкостями», — говорит Дентон. Она сравнивает способ, которым эти старые модели описывали столкновение Плутона и Харона, как нечто похожее на то, как горячий воск течет внутри лавовой лампы, с угловым моментом удара, легко передаваемым неопределенно жидким телам.стр> «Реализация прочности означает добавление еще одного слоя, который говорит: «Хорошо, я хочу, чтобы вы вели себя так, как будто вы сделаны из камня и льда, а не как жидкость». И мы можем это сделать, потому что у нас есть лабораторные измерения прочности камня и льда», — говорит Дентон. «Прочность — это всего лишь количество силы, которое вы можете приложить к материалу, прежде чем он начнет деформироваться, поэтому, добавляя модель прочности, мы позволяем Плутону и Харону поддерживать уровень структурной целостности, реалистичный для геологических тел».

После того, как эта информация будет включена, результаты показывают, что прото-Харон мог столкнуться с Плутоном когда-то в далеком прошлом, затем ненадолго слился с более крупным родительским телом, прежде чем был отброшен и втянут на свою текущую высококруговую орбиту угловыми силами, приданными столкновением. Дентон и ее команда называют этот метод «поцелуем и захватом», поскольку он включает в себя короткий период, в течение которого два тела находились в контакте. Другие транснептуновые миры в настоящее время можно увидеть в похожем состоянии, называемом контактной двойной, как 486958 Аррокот.

Транснептуновый объект Аррокот является примером контактной двойной звезды. Кредит: NASA/Лаборатория прикладной физики Университета Джонса Хопкинса/Юго-западный исследовательский институт

Жаркий поцелуй?

Это исследование и его результаты отчасти захватывающие, потому что они указывают путь вперед для будущего изучения системы Плутон-Харон и других тел в поясе Койпера. Например, транснептуновый объект 90482 Орк (который многие ученые считают карликовой планетой) и его луна Вант имеют схожее соотношение масс (Вант на 14 процентов массивнее Орка). И ряд других ТНО имеют луны больших размеров по сравнению с их родительскими мирами.

Дентон говорит, что выводы ее команды могут помочь объяснить, почему Плутон и Харон имеют удивительно много геологической активности, несмотря на их крошечный размер и огромное расстояние от Солнца.

«Одной из интересных вещей в смоделированном нами столкновении является то, что оно передает системе много тепла», — говорит Дентон. «Это увеличивает внутреннее тепло примерно на 100 [градусов Цельсия (180 градусов Фаренгейта)]», — говорит она. «Для льда это может иметь большое значение».

Учитывая это, кажется вероятным, что нас ждет еще много больших открытий, касающихся этих маленьких, но могущественных миров внешней Солнечной системы.

Читайте также:
Проблемы освоения космоса