علماء الفيزياء الفلكية يحلون لغز ميزة شكل القلب على سطح بلوتو

حقق فريق دولي من علماء الفيزياء الفلكية تقدما كبيرا في فهم ميزة شكل القلب على سطح بلوتو، والتي تعرف بشكل غير رسمي باسم (تومبو ريجيو).

وقام مسبار نيو هورايزنز التابع لوكالة الفضاء الأمريكية (ناسا)، وفق مجلة "نيتشر أسترونومي"، بتصوير هذه الميزة الجليدية في عام 2015، ويحاول العلماء فك شفرة كيفية تشكل هذا الهيكل الفريد.

وبعد سنوات من البحث المكثف، كشف فريق دولي من علماء الفيزياء الفلكية عن التفسير الأكثر احتمالا وراء تكوينه الغامض: اصطدام قديم. وفي السنوات الأولى لكوكب بلوتو، اصطدم به جسم يبلغ عرضه نحو 400 ميل (ما يقارب 700 كيلومتر) بزاوية غير عادية، ما أدى إلى ظهور هذه الميزة السطحية.

وتم إجراء الدراسة من قبل جامعة برن وأعضاء المركز الوطني للكفاءة البحثية (NCCR) PlanetS، بما في ذلك جامعة أريزونا في توكسون.

ويتكون التكوين الجيولوجي الفريد من نوعه من جزأين: "سبوتنيك بلانيتيا" المشرقة على شكل قلب والمنطقة المحيطة الداكنة "كثولو ماكولا".

ويمثل "سبوتنيك بلانيتيا" سهلا متجمدا يغطي مساحة 1000 كيلومتر، ويقع في الجزء الغربي من "تومبو ريغيو".

وهذه المنطقة الضخمة تعادل ربع مساحة أوروبا أو الولايات المتحدة. ولإعادة تشكيل هذه الميزة الغريبة على شكل قلب، استعان الباحثون بالمحاكاة الحاسوبية باستخدام برنامج Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH). واكتشفوا سلسلة من عمليات المحاكاة التي أنتجت تطابقا قريبا، ما يدل على أن خاصية السطح نتجت عن "تأثير زاوية مائلة عملاقة وبطيئة".

وقال مارتن جوتزي من جامعة برن: "إن الشكل المطول لسبوتنيك بلانيتيا يشير بقوة إلى أن الاصطدام لم يكن اصطداما مباشرا بل كان اصطداما مائلا".

وتشير الأبحاث إلى أن المنطقة تأثرت باصطدامها بجسم كوكبي يبلغ قطره نحو 700 كم خلال السنوات الأولى لبلوتو.

وأرجع الفريق البحثي، المظهر المشرق لسبوتنيك بلانيتيا، إلى كونه مملوءا في الغالب بجليد النيتروجين الأبيض الذي يتحرك وينقل الحمل الحراري لتنعيم السطح باستمرار من جانبه، أوضح هاري بالانتاين، المؤلف الرئيسي من جامعة برن، أن هذا النيتروجين تراكم على الأرجح بسرعة بعد الاصطدام بسبب ارتفاع منخفض.

وقدمت عمليات المحاكاة الجديدة رؤى جديدة حول البنية الداخلية لبلوتو، ما يتعارض مع الأفكار السابقة. فضلا على ذلك، يشير البحث إلى أن بلوتو لا يحتوي على محيط تحت سطح الأرض خلافا للافتراضات السابقة. ووفقا للنظريات العلمية السابقة، فإن بلوتو، مثل الأجسام الكوكبية الأخرى في النظام الشمسي الخارجي، قد يحتوي على محيط مائي سائل تحت سطحه.

وأدى الموقع غير المعتاد لميزة القلب بالقرب من خط استواء الكوكب إلى دفع العلماء إلى التكهن بأنه قد يعزى إلى الماء السائل الموجود أسفل المنطقة.

وقال جوتزي إن البحث الجديد يشير إلى أن المحيط السائل ليس ضروريا لتفسير موضع قلب بلوتو.

ومع ذلك، يقترح العلماء تفسيرا بديلا: "في عمليات المحاكاة التي أجريناها، تم حفر الوشاح البدائي لبلوتو بالكامل من خلال الاصطدام، ومع تناثر المادة الأساسية للجسم المرتطم على قلب بلوتو، فإنها تخلق فائضا محليا يمكن أن يفسر الهجرة نحو خط الاستواء دون وجود محيط تحت السطح، أو في الغالب محيط رقيق جدا".