กลไกที่ไม่คาดคิดอธิบายการก่อตัวของระบบดาวพลูโต-คารอน

นักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์แห่งมหาวิทยาลัยแอริโซนากล่าวว่าพวกเขาได้ค้นพบการชนกันของจักรวาลรูปแบบใหม่โดยสิ้นเชิง

เป็นเวลาหลายทศวรรษแล้วที่นักวิจัยด้านดาวเคราะห์ตั้งทฤษฎีว่า Charon ดวงจันทร์ขนาดใหญ่ผิดปกติของดาวพลูโตก่อตัวขึ้นผ่านกระบวนการที่คล้ายคลึงกับดวงจันทร์ของโลก ซึ่งเป็นการชนกันครั้งใหญ่ตามด้วยการยืดตัวและการเสียรูปของวัตถุคล้ายของเหลว

แบบจำลองนี้ทำงานได้ดีกับระบบ Earth-Moon ซึ่งความร้อนสูงและมวลที่มากขึ้นส่งผลให้วัตถุที่ชนกันมีพฤติกรรมเหมือนของเหลวมากขึ้น

อย่างไรก็ตาม เมื่อนำไปใช้กับระบบดาวพลูโต-คารอนที่เล็กกว่าและเย็นกว่า วิธีการนี้มองข้ามปัจจัยสำคัญอย่างหนึ่ง นั่นคือ ความสมบูรณ์ของโครงสร้างของหินและน้ำแข็ง

“ดาวพลูโตและชารอนแตกต่างกัน พวกมันเล็กกว่า เย็นกว่า และส่วนใหญ่ประกอบด้วยหินและน้ำแข็ง” ดร.อาดีน เดนตัน นักวิจัยหลังปริญญาเอกจากห้องปฏิบัติการดวงจันทร์และดาวเคราะห์แห่งมหาวิทยาลัยแอริโซนา กล่าว

“เมื่อเราคำนึงถึงความแข็งแกร่งที่แท้จริงของวัสดุเหล่านี้ เราก็ค้นพบบางสิ่งที่คาดไม่ถึงเลย”

เมื่อใช้การจำลองการกระแทกขั้นสูง ผู้เขียนพบว่าแทนที่จะยืดออกระหว่างการชน ดาวพลูโตและโปรโต-ชารอนติดกันชั่วคราว โดยหมุนเป็นวัตถุรูปร่างเหมือนมนุษย์หิมะชิ้นเดียว ก่อนที่จะแยกออกเป็นระบบดาวคู่ที่เราสังเกตเห็นในปัจจุบัน

ระบบดาวคู่เกิดขึ้นเมื่อวัตถุท้องฟ้าสองดวงโคจรรอบจุดศูนย์กลางมวลร่วมกัน

“สถานการณ์การชนกันของดาวเคราะห์ส่วนใหญ่จัดอยู่ในประเภท 'ชนแล้วหนี' หรือ 'กินหญ้าแล้วผสาน'” ดร. เดนตันกล่าว

“สิ่งที่เราค้นพบคือสิ่งที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง – สถานการณ์ 'จูบแล้วจับ' ที่ศพชนกัน ติดกันเป็นช่วงสั้นๆ แล้วแยกจากกันในขณะที่ยังคงผูกพันด้วยแรงโน้มถ่วง”

“สิ่งที่น่าสนใจเกี่ยวกับการศึกษาครั้งนี้ก็คือพารามิเตอร์ของแบบจำลองที่ใช้ในการจับชารอนนั้น ท้ายที่สุดแล้วจะต้องวางมันไว้ในวงโคจรที่ถูกต้อง คุณจะได้สองสิ่งที่ถูกต้องในราคาหนึ่งเดียว” ศาสตราจารย์ Erik Asphaug จากห้องทดลองทางจันทรคติและดาวเคราะห์แห่งมหาวิทยาลัยแอริโซนากล่าว

การศึกษายังชี้ให้เห็นว่าทั้งดาวพลูโตและชารอนยังคงสภาพสมบูรณ์ในระหว่างการชนกัน โดยยังคงรักษาองค์ประกอบดั้งเดิมเอาไว้ได้มาก

สิ่งนี้ท้าทายโมเดลก่อนหน้านี้ซึ่งเสนอแนะการเปลี่ยนรูปและการผสมกันอย่างกว้างขวางระหว่างการกระแทก

นอกจากนี้ กระบวนการชน รวมทั้งแรงเสียดทานจากกระแสน้ำในขณะที่วัตถุแยกออกจากกัน สะสมความร้อนภายในจำนวนมากไว้ในวัตถุทั้งสอง ซึ่งอาจเป็นกลไกให้ดาวพลูโตพัฒนามหาสมุทรใต้ผิวดินโดยไม่ต้องมีการก่อตัวในระบบสุริยะยุคแรกเริ่มที่มีกัมมันตภาพรังสีมากกว่า ซึ่งเป็นข้อจำกัดด้านเวลาที่ ทำให้นักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์มีปัญหา

“แครอนถูกจับได้ค่อนข้างสมบูรณ์ในสถานการณ์ของเรา โดยยังคงรักษาแกนกลางและส่วนปกคลุมส่วนใหญ่ของมันไว้ ซึ่งหมายความว่าชารอนอาจมีอายุเก่าแก่เท่ากับดาวพลูโต” นักวิจัยกล่าว

ของพวกเขางานปรากฏในวารสารวันนี้ธรณีศาสตร์ธรรมชาติ-

-

ซีเอ เดนตันและคณะ- จับภาพชารอนโบราณรอบดาวพลูโตแนท. ธรณีวิทยาเผยแพร่ออนไลน์เมื่อวันที่ 6 มกราคม 2025; ดอย: 10.1038/s41561-024-01612-0