Интригующая структура в форме огромного сердца на поверхности Плутона давно озадачивала ученых и, наконец, тайна его происхождения была раскрыта в новом исследовании группы астрофизиков, опубликованном 15 апреля в журнале Nature Astronomy.

С тех пор как в 2015 году камеры миссии НАСА «Новые горизонты» обнаружили на поверхности карликовой планеты Плутон большую структуру в форме сердца, это «сердце» ставило ученых в тупик своей уникальной формой, геологическим составом и высотой над уровнем моря.

В новом исследовании международная команда ученых во главе с Бернским университетом и членами Национального центра компетенций в области исследований планет (NCCR) успешно воспроизвела необычную форму с помощью численного моделирования, чтобы изучить происхождение равнины Спутника (Sputnik Planitia), западной каплевидной части поверхности Сердца Плутона. Она пришла к выводу, что необычная структура могла образоваться в результате гигантского и медленного воздействия под косым углом.

Согласно исследованию, в ранней истории Плутона произошло катастрофическое событие, в результате которого образовалась равнина Спутника. Это было столкновение с планетным телом диаметром около 700 км.

Сердце, также известное как область Томбо, диаметром 2300 километров, привлекло интерес ученых еще потому, что покрыто материалом с высоким альбедо, который отражает больше света, чем окружающее пространство, что придает ему более белый цвет. Кроме того высота этого региона на три-четыре километра ниже, чем у большей части поверхности Плутона.

«Яркий внешний вид равнины Спутника обусловлен тем, что он в основном заполнен белым азотным льдом, который движется и конвекционирует, постоянно сглаживая поверхность. Этот азот, скорее всего, быстро накопился после удара из-за меньшей высоты», — объяснил доктор Гарри Баллантайн из Бернского университета.

Восточная часть Сердца также покрыта похожим, но гораздо более тонким слоем азотного льда, происхождение которого ученым до сих пор неясно, но, вероятно, оно связано с равниной Спутника.

«Вытянутая форма равнины Спутника убедительно свидетельствует о том, что столкновение было не прямым, а скорее косым», — отметил доктор Мартин Ютци из Бернского университета.

Поэтому ученые использовали программное обеспечение для моделирования гидродинамики сглаженных частиц (SPH), чтобы в цифровом виде воссоздать такие столкновения, изменив как состав Плутона, так и объекта, с которым он столкнулся, а также скорость и угол столкновения. Эти расчеты подтвердили подозрения ученых о наклонном угле удара и определили состав ударного элемента.

«Ядро Плутона настолько холодное, что горные породы остались очень твердыми и не расплавились, несмотря на высокую температуру удара, а благодаря углу падения и низкой скорости ядро ударного элемента не погрузилось в ядро Плутона, а осталось нетронутым, ударившись о него», — объяснил Баллантайн.

«Где-то под Спутником находится ядро другого массивного тела, которое Плутон так до конца и не поглотил», — добавил соавтор Эрик Асфог из Университета Аризоны, отметив, что меньшая прочность ядра привела бы к более симметричному следу на поверхности, который не был бы похож на каплевидную форму.

«Мы привыкли думать о столкновениях планет как о невероятно интенсивных событиях, когда можно не обращать внимания на детали, за исключением таких факторов, как энергия, импульс и плотность. Но в отдаленной Солнечной системе скорости намного ниже, а твердый лед прочен, поэтому в своих расчетах вы должны быть намного точнее. Вот тут-то и начинается самое интересное», — сказал Асфог.