Плутон и Харон: история космического столкновения и «поцелуя»

Миллиарды лет назад, в холодных глубинах Солнечной системы, произошло редкое событие: два ледяных мира столкнулись. Однако вместо разрушения в катастрофическом взрыве они ненадолго слились в единую структуру, напоминающую космического снеговика, а затем разделились, образовав двойную систему – Плутон и его крупнейший спутник Харон. К такому выводу пришли планетологи в исследовании, представленном в журнале Nature Geoscience.

Новая модель формирования системы Плутон-Харон

Долгое время учёные предполагали, что Харон образовался подобно Луне: в результате столкновения, после которого тела растеклись, как жидкость, а затем остыли и стабилизировались. Однако эта модель была основана на системах с большими массами и высокой температурой, где такие процессы вполне логичны. Для маленькой и холодной пары Плутон–Харон это предположение оказалось несостоятельным.

«Плутон и Харон отличаются – они меньше, холоднее и состоят преимущественно изо льда и камня. Учитывая прочность этих материалов, мы обнаружили нечто совершенно неожиданное», – рассказывают авторы исследования.

Симуляции, выполненные на высокопроизводительных вычислительных системах Университета Аризоны, показали, что во время столкновения Плутон и протохарон не растянулись, как жидкость, а временно слились в одну вращающуюся структуру, напоминающую снеговика. Затем тела разделились, образовав двойную систему, где оба объекта вращаются вокруг общего центра масс.

«Поцелуй и захват» – новая категория столкновений

Большинство столкновений в космосе классифицируются как «удар и бегство» или «касание и слияние». Однако исследователи предложили новый сценарий: «поцелуй и захват». В этом случае объекты временно «прилипают» друг к другу, но затем разделяются, оставаясь гравитационно связанными.

«Самое интересное в этом открытии то, что модель не только объясняет формирование Харона, но и правильно описывает его текущую орбиту. Это как решить две задачи одной моделью», – отметили авторы исследования.

Последствия столкновения: тепло и геологическая эволюция

Исследование показало, что Плутон и Харон пережили столкновение, сохранив большую часть своей исходной структуры и состава. Это противоречит предыдущим моделям, предполагающим сильную деформацию и смешение материалов. Более того, во время разделения тела выделили значительное количество внутреннего тепла, что могло способствовать формированию подповерхностного океана на Плутоне.

Эта гипотеза решает давнюю проблему: если Плутон сформировался на ранних этапах Солнечной системы, его океан мог бы быстро замёрзнуть из-за недостатка тепла. Однако энергия столкновения и приливное трение могли создать необходимые условия для поддержания жидкой воды.

Команда планирует продолжить изучение ряда ключевых вопросов. Среди них: как приливные силы влияли на эволюцию системы, как сценарий «поцелуя и захвата» согласуется с геологическими особенностями Плутона и могут ли подобные механизмы объяснить формирование других двойных систем.

«Нам особенно интересно, как это начальное столкновение повлияло на геологическую эволюцию Плутона. Тепло, выделившееся в результате удара и приливных сил, вероятно, сыграло ключевую роль в формировании поверхности Плутона, которую мы видим сегодня», – заключили авторы исследования.