Плутон и Харон образовались в результате «поцелуя-и-захвата»
Миллиарды лет назад в холодных просторах внешней части Солнечной системы произошло столкновение двух ледяных миров. Вместо того чтобы уничтожить друг друга в результате катастрофического удара, они ненадолго слились воедино, вращаясь вместе, как небесный «снеговик».
В конце концов они разделились, но навсегда остались связанными между собой. Это драматическое столкновение объясняет происхождение Плутона и его крупнейшей луны Харона. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Geoscience.
На протяжении десятилетий ученые предполагали, что необычно большая луна Плутона Харон образовалась в результате процесса, схожего с образованием нашей Луны: произошло столкновение, за которым последовали растяжение и деформация тел, когда они вели себя, как растекшаяся жидкость. Дентон говорит: «Эта модель хорошо подходит для системы Земля-Луна, где из-за сильного нагрева и больших масс сталкивающиеся тела больше походили на жидкость. Однако при применении к сравнительно небольшой и очень холодной системе Плутон-Харон этот подход упустил из виду важнейший фактор: структурную целостность горных пород и льда».
Используя моделирование столкновений на высокопроизводительном вычислительном кластере Университета Аризоны, команда исследователей обнаружила, что вместо того, чтобы растечься, как жидкость, во время столкновения Плутон и прото-Харон на время слиплись вместе, вращаясь как единый объект в форме снеговика, прежде чем разделиться на бинарную систему, которую мы наблюдаем сегодня. Бинарная система возникает, когда два небесных тела вращаются вокруг общего центра масс, подобно двум фигуристам, которые при вращении держатся за руки.
«Большинство сценариев столкновения планет классифицируются как "столкновение и разлет" или "падение и слияние". Мы же обнаружили нечто совершенно иное — сценарий "поцелуй-и-захват", когда тела сталкиваются, ненадолго сцепляются друг с другом, а затем расходятся, оставаясь гравитационно связанными», — говорит Дентон.
При столкновении образовался подледный океан на Плутоне
Исследование показывает, что Плутон и Харон остались практически неповрежденными во время столкновения, и большая часть их первоначального состава сохранилась. Это опровергает предыдущие модели, которые предполагали обширную деформацию и перемешивание. Кроме того, в процессе столкновения, включая приливное трение при разделении тел, в обоих телах накопилось значительное внутреннее тепло, что может послужить механизмом для формирования на Плутоне подповерхностного океана. Иначе объяснить возникновение такого океана не удается, но на поверхности Плутона видны криовулканы, которые наличие океана подтверждают.
Команда исследователей уже планирует последующие исследования, чтобы выяснить, как приливные силы повлияли на раннюю эволюцию Плутона и Харона, когда они были гораздо ближе друг к другу, проанализировать, как этот сценарий формирования согласуется с современными геологическими особенностями Плутона.