Плутон мог образоваться как гигантская комета, а не планета

Плутон мог образоваться как гигантская комета, а не планета

Механика образования планет считается довольно универсальной, но новый отчет показывает, что Плутон мог образоваться из самых разных процессов, чем мы обычно ожидаем.

Стандартная модель планетарного образования состоит в том, что планеты формируются в виде скоплений льда и горных пород. Эти зерна в конечном итоге образуют структуру, достаточно большую, чтобы называться планетазимом. По мере роста планетезималей он притягивает к себе окружающий материал. В конце концов, эти планетезималы сталкиваются и образуют более крупные тела, известные как протопланеты. У нас все еще есть три протопланеты в нашей собственной солнечной системе - Церера, Веста и Паллас, оставшиеся с рассвета солнечной системы. Поскольку мы знаем, что протопланеты могут перестать развиваться, если они исчерпывают материал для образования, это кажется прямым продолжением теории. Плутон - это карликовая планета, которая сливается с пылью на своей локальной орбите, а Харон - луна, которую Плутон мог захватить (одна теория предполагает, что Плутон и Харон действительно ударили и вышли на орбиту вокруг друг друга).

С другой стороны, планета, формирующаяся из комет, представляет собой совершенно новую идею. Посещение New Horizons в Плутоне многому научило нас о поверхностной химии планеты. Плутон, имеет некоторые особенности, которые покрыты азотным льдом, включая большое западное образование под названием «Спутник Планития». Количество азота в льду и его химические характеристики намекают на то, что Плутон вообще не мог образовываться стандартным образом.

«Мы разработали так называемую« гигантскую комету »космохимической модели формирования Плутона, - сказал доктор Кристофер Глейн из отдела космической науки и техники SwRI. Исследование описано в статье, опубликованной в Интернете в Икаре. В основе исследования лежит богатый азотом лед в Sputnik Planitia, большой ледник, который образует левую долю яркой функции Tombaugh Regio на поверхности Плутона. От Глейна:

Мы обнаружили интригующую согласованность между оцененным количеством азота внутри ледника и величиной, которую можно было бы ожидать, если бы Плутон был сформирован агломерацией примерно миллиарда комет или других объектов Койпера, похожих по химическому составу на 67P, кометы, исследованной Розеттой ... Наши исследования показывают, что первоначальный химический состав Плутона, унаследованный от кометных строительных блоков, был химически модифицирован жидкой водой, возможно, даже в подземном океане.

Команда исследовала ряд аспектов Плутона, включая оценки того, как быстро он потеряет внутренне захваченный азот в космос из-за тектонического и вулканического действия. (Харон и Плутон демонстрируют признаки криовулканической активности, хотя никто не наблюдался напрямую).

Карты, указывающие регионы, богатые метаном (CH4), азотом (N2), окисью углерода (CO) и водой (H2O). Sputnik Planitia показывает особенно сильную сигнатуру азота вблизи экватора. Источник: Лаборатория прикладной физики НАСА / Джонса Хопкинса / Научно-исследовательский институт Юго-Запада
Карты, указывающие регионы, богатые метаном (CH4), азотом (N2), окисью углерода (CO) и водой (H2O). Sputnik Planitia показывает особенно сильную сигнатуру азота вблизи экватора. Источник: Лаборатория прикладной физики НАСА / Джонса Хопкинса / Научно-исследовательский институт Юго-Запада

Это интересно для множества регионов. Во-первых, если бы Плутон был собран с помощью кометных ударов или, по крайней мере, существенно повлиял на них на ранней стадии своей истории, это было бы еще одним доказательством того, что пояс Койпера когда-то был намного более существенным в нем, чем нет. Сегодня коллективная масса всего пояса Койпера оценивается примерно на 1/10 территории Земли, в лучшем случае, на обширной территории. Гравитационные взаимодействия с Нептуном, возможно, резко опустошили пояс, как показано на рисунке ниже:

Моделирование, показывающее внешние планеты и пояс Койпера: а) до резонанса Юпитера / Сатурна 1: 2, б) рассеяние объектов пояса Койпера в Солнечной системе после орбитального сдвига Нептуна, в) после выброса Юпитером тел плеча Койпера. Изображение пользователя Wikipedia
Моделирование, показывающее внешние планеты и пояс Койпера: а) до резонанса Юпитера / Сатурна 1: 2, б) рассеяние объектов пояса Койпера в Солнечной системе после орбитального сдвига Нептуна, в) после выброса Юпитером тел плеча Койпера. Изображение пользователя Wikipedia

Ясно, что когда-то было гораздо больше материала для работы в поясе Койпера, потенциально включающем очень большое количество комет. Но на данный момент неясно, что теория комет очень удобна - есть другие аспекты Плутона, которые благоприятствуют обычной истории формирования из протопланетного диска. Возможно также, что планета сформировалась нормально, но позже ее поразило большое количество комет - достаточно, чтобы изменить некоторые ее химические свойства и внести вклад в ее общую массу.

Если бы Плутон был частично сформирован кометами, это поднимает вопросы о двух других лунах: Хароне и Тритоне. Харон - это луна Плутона, и, хотя мы не очень хорошо понимаем ее структуру, ее состав значительно отличается от состава Плутона. Тем временем Тритон, по-видимому, напоминает Плутон во многих отношениях, включая его радиус, плотность, температуру и общий химический состав. Поскольку Тритон считается объектом пояса Койпера, захваченным Нептуном, вполне возможно, что те же процессы, которые привели к формированию Плутона, Харона и других КБО, также сформировали Тритон. Тритон составляет 99,5% массы в системе нептунианской луны, а его ретроградная орбита означает, что она не могла развиться рядом с Нептуном, но была захвачена ею.