冥王星の心臓は「スプラット」で作られた可能性がある

冥王星の表面にある巨大なハート型の特徴は、NASA の探査機ニューホライズンズが 2015 年の画像に捉えて以来、天文学者の興味をそそられてきました。 現在、研究者らは、特徴的な心臓がどのようにしてできたのかという謎を解明したと考えており、それによって準惑星の起源に関する新たな手がかりが明らかになる可能性がある。

この機能は、1930 年に冥王星を発見した天文学者クライブ・トンボーにちなんで、トンボー領域と呼ばれています。しかし、心臓はすべて 1 つの要素ではない、と科学者たちは言います。 そして、トンボー地方の標高、地質学的組成、独特の形状、そして冥王星の他の部分よりも明るい白で反射率の高い表面の詳細は、何十年もの間、説明を拒否されてきた。

心臓の「左葉」を構成するスプートニク平原と呼ばれる深い盆地には、冥王星の窒素氷の多くが存在する。

この盆地は 745 マイル × 1,242 マイル (1,200 キロ × 2,000 キロメートル) の面積をカバーしており、これは米国の約 4 分の 1 に相当しますが、標高は大部分の地域より 1.9 ～ 2.5 マイル (3 ～ 4 キロメートル) 低くなります。惑星の表面。 一方、心臓の右側にも窒素氷の層がありますが、それははるかに薄いです。

国際科学者チームは、スプートニク平原に関する新たな研究を通じて、大災害が心臓を形成したと断定した。 数値シミュレーションを含む分析の結果、研究者らは直径約435マイル（700キロメートル）、またはスイスの東から西までのおよそ2倍の大きさの惑星体が、準惑星の歴史の初期に冥王星と衝突した可能性が高いと結論づけた。

この発見は、月曜日にジャーナル「ネイチャー・アストロノミー」に掲載された冥王星とその内部構造に関する研究の一部である。

冥王星に古代の「スプラット」を再現

研究チームは以前、月の裏側など、太陽系形成初期の混沌とした日々の衝突によって生じた可能性が高い異常な地形を太陽系全体で研究していた。

研究者らは、広範な惑星衝突研究の基礎と考えられる平滑化粒子流体力学ソフトウェアを使用して数値シミュレーションを作成し、理論上の惑星体と冥王星との衝突の潜在的な衝突、速度、角度、組成のさまざまなシナリオをモデル化した。

その結果、この惑星体は冥王星に正面からではなく、斜めの角度で衝突した可能性が高いことが示された。

「冥王星の核は非常に冷たいため、（準惑星と衝突した岩体は）衝突の熱にもかかわらず非常に硬いままで溶けず、衝突角度と低速のおかげで衝突体の核は溶けた」冥王星の核には沈み込まず、冥王星の飛沫としてそのまま残った」と、研究主著者でスイスのベルン大学研究員のハリー・バランタイン博士は声明で述べた。

しかし、冥王星に衝突した後、惑星体はどうなったのでしょうか?

「スプートニクの地下のどこかに、冥王星が完全には消化できなかった別の巨大な天体の残骸の核がある」と研究共著者でアリゾナ大学月惑星研究所教授エリック・アスファウグ氏は声明で述べた。

スプートニク平原の涙滴型の形状は、冥王星の核の極寒性と、衝突そのものの速度が比較的遅いことの結果であると研究チームは発見した。 他のタイプのより速く、より直接的な衝撃であれば、より対称的な形状が作成されたでしょう。

「私たちは惑星の衝突を信じられないほど激しい出来事として考えることに慣れており、エネルギー、運動量、密度などを除いて詳細は無視できます。 しかし、遠く離れた太陽系では速度が非常に遅く、固い氷は強いため、計算をより正確にする必要があります」とアスファウグ氏は述べた。 「そこから楽しみが始まります。」

ニューホライズンズ探査機は、2015 年 7 月 14 日に冥王星の心臓の画像を撮影しました。(ジョンズ・ホプキンス大学応用物理研究所/サウスウェスト研究所/NASA、> ニュースソース経由)

冥王星の曖昧な起源

研究チームは心臓の特徴を研究する一方で、冥王星の内部構造にも焦点を当てた。 冥王星の歴史の初期に衝突があれば質量不足が生じ、スプートニク平原が準惑星がまだ形成されている間に時間をかけてゆっくりと準惑星の北極に向かって移動していたと思われる。 これは、物理法則によれば、盆地が周囲よりも質量が小さいためであると研究者らは研究で説明した。

しかし、スプートニク平原は準惑星の赤道近くにあります。

これまでの研究では、冥王星には地下海洋がある可能性があり、もしそうなら、スプートニク平原地域では地下海洋上の氷の地殻が薄くなり、液体の水の密な膨らみが生じ、赤道に向かって質量の移動が起こる可能性があると示唆されている。研究著者らは述べた。

しかし、新しい研究は、この特徴の位置について別の説明を提供しています。

「私たちのシミュレーションでは、冥王星の原始マントルのすべてが衝突によって掘削され、衝突体の核物質が冥王星の核に飛び散ると、局所的な質量超過が生じ、これにより、地下海が存在せず、あるいはせいぜい海が存在せずに赤道に向かって移動することを説明できます。」非常に薄いものです」と、研究共著者でベルン大学物理学研究所の宇宙研究および惑星科学の上級研究員であるマーティン・ユッツィ博士は述べた。

コロラド州ボルダーのサウスウェスト研究所の主任科学者であり、NASAのニューホライズンズミッションの副主任研究員でもあるケルシ・シンガー氏は、この研究には関与していないが、著者らはモデリングを調査し、仮説を発展させるという徹底的な仕事をしたと述べた。とはいえ、彼女は「地質学的証拠とのより密接な関係」を見たかっただろう。

「例えば、著者らはスプートニク平原の南部が非常に深いと示唆しているが、地質学的証拠の多くは南部が北部よりも浅いことを示していると解釈されている」とシンガー氏は述べた。

研究者らは、冥王星の心臓に関する新たな理論により、この謎の準惑星がどのように形成されたのかをさらに解明できる可能性があると考えている。 冥王星が太陽系の端に存在し、ニューホライズンズミッションによってのみ間近で研究されていることを考えると、冥王星の起源は不明瞭なままです。

「冥王星はユニークで魅力的な地質の広大な不思議の国なので、その地質を説明するためのより創造的な仮説が常に役に立ちます」とシンガー氏は言う。 「さまざまな仮説を区別するのに役立つのは、冥王星の地下に関するより多くの情報です。 それを実現するには、氷を透視できるレーダーを搭載した探査機を冥王星周回軌道に送ることによってのみ可能です。」