„Kiss and capture” – nowo odkryty mechanizm, który może wyjaśnić powstanie Plutona i jego największego księżyca

Astronomowie odkryli zupełnie nowy rodzaj kosmicznej kolizji, który został nazwany „kiss and capture”. Może on wyjaśnić to jak powstał Pluton i jego największy księżyc Charon.

Miliardy lat temu, w mroźnych obrzeżach Układu Słonecznego, zderzyły się dwa lodowe światy. Zamiast zniszczyć się nawzajem w kosmicznej katastrofie, uformowały coś co przypominało „kosmicznego bałwana”, ostatecznie oddzielając się, pozostając na zawsze połączone na orbicie. W ten sposób powstał Pluton i jego największy księżyc, Charon, zgodnie z badaniem przeprowadzonym na University of Arizona, które podważa dziesięciolecia naukowych założeń.

Badanie, prowadzone pod kierownictwem Adeene Denton z NASA, ujawniło ten nieoczekiwany mechanizm nazwany „kiss and capture”, który może pomóc naukowcom lepiej zrozumieć, w jaki sposób ciała planetarne tworzą się i ewoluują. Biorąc pod uwagę coś, co badacze planetarni przeoczyli przez dziesięciolecia – wytrzymałość strukturalną zimnych, lodowych światów – naukowcy odkryli zupełnie nowy rodzaj kosmicznej kolizji. Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie Nature Geoscience.

Przez dziesięciolecia naukowcy teoretyzowali, że niezwykle duży księżyc Plutona – Charon uformował się w procesie podobnym do ziemskiego Księżyca – masywnej kolizji, po której nastąpiło rozciąganie i deformacja ciał, co przypominało ruch płynów. Model ten sprawdził się w przypadku układu Ziemia-Księżyc, gdzie intensywne ciepło i większe masy oznaczały, że zderzające się ciała zachowywały się bardziej jakby były w stanie ciekłym.

Ale gdy zastosowano go do mniejszego, chłodniejszego układu Pluton-Charon, podejście to nie zawierało kluczowego czynnika – integralność strukturalnej skał i lodu.

„Pluton i Charon są inne – są mniejsze, chłodniejsze i składają się głównie ze skał i lodu. Kiedy wzięliśmy pod uwagę rzeczywistą wytrzymałość tych materiałów, odkryliśmy coś zupełnie nieoczekiwanego” – mówi Denton.

Korzystając z zaawansowanych symulacji zderzeń na należącym do University of Arizona, niezwykle wydajnym klastrze komputerowym (grupa połączonych jednostek komputerowych, które współpracują ze sobą), badacze odkryli, że zamiast rozciągać się, podczas zderzenia, Pluton i proto-Charon tymczasowo skleiły się ze sobą, obracając się jako pojedynczy obiekt w kształcie „bałwana”, zanim rozdzieliły się na układ podwójny, który można obserwować dzisiaj. Układ podwójny występuje, gdy dwa ciała niebieskie krążą wokół wspólnego środka masy.

„Większość scenariuszy kolizji planetarnych klasyfikuje się jako –hit and run– lub –graze and merge–. To, co odkryliśmy, to coś zupełnie innego – scenariusz – kiss and capture– w którym ciała zderzają się, na krótko sklejają, a następnie rozdzielają, pozostając związanymi grawitacyjnie” – tłumaczy Denton.

„Fascynujące w tym badaniu jest to, że parametry modelu, które działają w celu uchwycenia Charona, ostatecznie umieszczają go na właściwej orbicie” – twierdzi Erik Asphaug z Lunar and Planetary Laboratory.

Badanie sugeruje również, że zarówno Pluton, jak i Charon pozostały w dużej mierze nienaruszone podczas kolizji, z zachowaną znaczną częścią ich pierwotnego składu.

Jak podkreślają naukowcy, podważa to wcześniejsze modele, które sugerowały rozległe odkształcenia i mieszanie podczas kolizji. Ponadto proces zderzenia, w tym tarcie pływowe, gdy ciała się rozdzieliły, spowodował znaczne wewnętrzne ciepło w obu ciałach, co mogłoby stanowić mechanizm, który mógłby wpłynąć na to, że Pluton rozwinął podpowierzchniowy ocean bez formowania się w bardzo wczesnym Układzie Słonecznym.

Emil Gołoś