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Une énorme caractéristique en forme de cœur à la surface de Pluton a intrigué les astronomes depuis que le vaisseau spatial New Horizons de la NASA l'a capturée dans une image de 2015. Aujourd'hui, les chercheurs pensent avoir résolu le mystère de la naissance de ce cœur distinctif et pourraient révéler de nouveaux indices sur son aspect. les origines de la planète naine.
Cette caractéristique est appelée « Tombo Regio » en l'honneur de l'astronome Clyde Tombaugh, qui a découvert Pluton en 1930. Mais les scientifiques affirment que le noyau n'est pas constitué d'un seul élément. Pendant des décennies, les détails sur l'élévation, la géologie et la forme distinctive de Tombo Reggio, ainsi que sur sa surface hautement réfléchissante, d'un blanc plus brillant que le reste de Pluton, ont échappé à toute explication.
Un bassin profond appelé Spoutnik Planitia, qui forme le « lobe gauche » du noyau, abrite une grande partie de la glace azotée trouvée sur Pluton.
Le bassin couvre une superficie de 745 milles sur 1 242 milles (1 200 km sur 2 000 km), soit environ un quart de la taille des États-Unis, mais il est également de 1,9 à 2,5 milles (3 à 4 km) plus bas en altitude que la majorité des États-Unis. États-Unis. Surface de la planète. Pendant ce temps, le côté droit du noyau contient également une couche de glace azotée, mais elle est beaucoup plus fine.
Laboratoire de physique appliquée de l'Université Johns Hopkins/Institut de recherche du Sud-Ouest/NASA
La sonde New Horizons a capturé une image du cœur de Pluton le 14 juillet 2015.
Grâce à de nouvelles recherches sur Spoutnik Planitia, une équipe internationale de scientifiques a déterminé qu'un événement cataclysmique a créé le noyau. Après une analyse incluant des simulations numériques, les chercheurs ont conclu qu'un corps protoplanétaire d'environ 700 kilomètres de diamètre, soit environ deux fois la taille de la Suisse d'est en ouest, est probablement entré en collision avec Pluton au début de l'histoire de la planète naine.
Ces résultats font partie d'une étude sur Pluton et sa structure interne publiée lundi dans la revue Astronomie naturelle.
Auparavant, l'équipe avait étudié des caractéristiques inhabituelles à travers le système solaire, telles que celles situées sur la face cachée de la Lune, qui avaient probablement été créées par des collisions au cours des premiers jours chaotiques de la formation du système.
Les chercheurs ont créé des simulations numériques à l’aide d’un logiciel d’hydrodynamique de particules lisses, qui constitue la base d’un large éventail d’études sur les collisions planétaires, afin de modéliser différents scénarios d’impacts, de vitesses, d’angles et de compositions possibles d’une collision théorique d’un corps planétaire avec Pluton.
Les résultats ont montré que le corps planétaire entrerait probablement en collision avec Pluton sous un angle oblique plutôt que frontal.
« Le noyau de Pluton est si froid que (le corps rocheux qui est entré en collision avec la planète naine) est resté très solide et n'a pas fondu malgré la chaleur de la collision, et grâce à l'angle de collision et à la faible vitesse, le noyau de le corps en collision n'a pas fondu », a déclaré le Dr Harry Ballantyne, auteur principal de l'étude et co-chercheur à l'Université de Berne en Suisse, dans un communiqué : « Il n'a pas coulé au cœur de Pluton, mais est resté. intact comme un coup dur.
Mais qu’est-il arrivé au corps planétaire après sa collision avec Pluton ?
« Quelque part sous Spoutnik se trouvent les restes du noyau d'un autre objet massif, que Pluton n'a jamais digéré », a déclaré Eric Asfaugh, co-auteur de l'étude et professeur au Laboratoire lunaire et planétaire de l'Université d'Arizona, dans un communiqué.
L'équipe a découvert que la forme en forme de larme de Spoutnik Planitia est le résultat du noyau froid de Pluton, ainsi que de la vitesse relativement faible de l'impact lui-même. D’autres types d’effets plus rapides et plus directs auraient créé un aspect plus symétrique.
« Nous sommes habitués à considérer les collisions planétaires comme des événements incroyablement intenses dont vous pouvez ignorer les détails, à l'exception de choses comme l'énergie, l'impulsion et la densité. Mais dans un système solaire lointain, les vitesses sont beaucoup plus lentes et la glace solide est solide. vous devez être plus précis dans vos calculs. » C'est là que le plaisir commence.
Tout en étudiant la fonction cardiaque, l’équipe s’est également concentrée sur la structure interne de Pluton. Un impact au début de l'histoire de Pluton aurait créé un déficit de masse, provoquant la lente migration de Spoutnik Planitia vers le pôle nord de la planète naine au fil du temps, alors que la planète était encore en formation. En effet, le bassin est moins massif que son environnement, selon les lois de la physique, expliquent les chercheurs dans l'étude.
Cependant, Spoutnik Planitia est située près de l'équateur de la planète naine.
Des recherches antérieures ont suggéré que Pluton pourrait avoir un océan souterrain, et si tel était le cas, la croûte glacée au-dessus de l'océan souterrain serait plus mince dans la région de Spoutnik Planitia, créant un renflement dense d'eau liquide et provoquant la migration de la masse vers l'équateur, l'étude disent les auteurs.
Mais la nouvelle étude propose une explication différente quant à la localisation de cet avantage.
« Dans nos simulations, le manteau primitif de Pluton a été complètement excavé par l'impact, et comme le matériau du noyau de l'impacteur est dispersé sur le noyau de Pluton, il crée un excédent de masse local qui pourrait expliquer la migration vers l'équateur sans océan souterrain, ou tout au plus. « C'est un océan souterrain », a déclaré le Dr. « Il est très mince », a déclaré le co-auteur de l'étude Martin Goetze, chercheur principal en recherche spatiale et en sciences planétaires à l'Institut de physique de l'Université de Berne.
Kelsey Singer, scientifique principale au Southwest Research Institute de Boulder, Colorado et co-chercheuse principale adjointe de la mission New Horizons de la NASA, qui n'a pas participé à l'étude, a déclaré que les auteurs ont fait un travail approfondi en explorant la modélisation et en développant leurs hypothèses, bien que ils auraient aimé. Elle y voit un « lien plus étroit avec les preuves géologiques ».
« Par exemple, les auteurs suggèrent que la partie sud de Spoutnik Planitia est très profonde, mais une grande partie des preuves géologiques ont été interprétées comme suggérant que le sud est moins profond que le nord », a déclaré Singer.
Les chercheurs pensent que la nouvelle théorie concernant le noyau de Pluton pourrait apporter davantage de lumière sur la formation de la mystérieuse planète naine. Les origines de Pluton sont restées mystérieuses puisqu'elle est située aux confins du système solaire et n'a été étudiée de près que par la mission New Horizons.
« Pluton est un vaste pays des merveilles avec une géologie unique et fascinante, donc des hypothèses plus créatives pour expliquer que la géologie sont toujours utiles », a déclaré Singer. « Ce qui permettrait de distinguer les différentes hypothèses, c'est d'avoir plus d'informations sur ce qui se trouve sous la surface de Pluton. Nous ne pouvons y parvenir qu'en envoyant un vaisseau spatial sur l'orbite de Pluton, peut-être en utilisant un radar capable de regarder à travers la glace. »