پژوهش‌های جدید در زمینه دانش سیارات نشان می‌دهد که داستان آغازین پلوتو (Pluto) و قمر آن، شارون (Charon)، ممکن است همچون یک «بوسه و اسارت» (Kiss and Capture) باشد. البته مسلم است که این تعبیر به‌طور استعاری برای توضیح یک فرایند علمی پیچیده به کار رفته است، نه یک حادثه عاشقانه واقعی. پژوهشگران بر اساس شبیه‌سازی‌های خود پیشنهاد می‌کنند که این دو جرم آسمانی ممکن است ابتدا در یک برخورد نزدیک به هم چسبیده و سپس وارد یک وضعیت مداری پایدار و طولانی‌مدت شده‌اند.

این اکتشاف جدید با نظریات پیشین که شکل‌گیری شارون را شبیه یک برخورد عظیم شبیه به برخوردی که ماه زمین را شکل داده، می دانستند، مغایرت دارد. به‌طور خاص، این پژوهش پیشنهاد می‌کند که پلوتو و شارون نه از برخوردی ویرانگر که به‌طور کامل آن‌ها را تغییر داده باشد، بلکه از یک برخورد ملایم‌تر و پیچیده‌تر شکل گرفته‌اند.

کشف سناریوهای جدید در برخوردهای سیاره‌ای

به‌طور معمول، بیشتر سناریوهای مربوط به برخوردهای سیاره‌ای به دو نوع تقسیم می‌شوند: «برخورد و فرار» (Hit and Run) یا «برخورد و ادغام» (Graze and Merge). به عبارت دیگر، در این سناریوها، یا اجرام پس از برخورد از هم جدا می‌شوند، یا به‌طور کامل با هم ترکیب شده و یک جرم جدید ایجاد می‌کنند. اما آنچه که در این تحقیق جدید مورد توجه قرار گرفته، سناریوی کاملاً متفاوتی به نام «بوسه و اسارت» است. در این حالت، اجرام به هم برخورد کرده و به‌طور موقت به هم می‌چسبند، سپس با حفظ پیوند گرانشی از هم جدا می‌شوند و در مدارهای پایدار خود قرار می‌گیرند.

این مدل «بوسه و اسارت» دقیقاً در تضاد با فرضیه‌های قبلی است که بر اساس آن‌ها، شارون از یک برخورد عظیم به وجود آمده بود. این نظریه‌ها معمولاً به‌ویژه در مورد اجرامی که در نزدیکی خط برفکی (Frost Line) منظومه‌ی شمسی قرار دارند، مانند پلوتو و شارون، به‌طور عمده متمرکز بودند. در این خط، گازهایی مانند آب به‌صورت یخ درآمده و ویژگی‌های فیزیکی خاصی پیدا می‌کنند که بر نحوه‌ی برخورد آن‌ها تأثیر می‌گذارد.

چرا پلوتو و شارون متفاوت از زمین و ماه هستند؟

مدل‌هایی که برای توضیح برخوردهای عظیم، به‌ویژه برخوردی که ماه زمین را به‌وجود آورد، استفاده می‌شوند، به‌طور مؤثر برای اجرام درون خط برفکی کار می‌کنند. این خط جایی است که گازهایی مانند آب به یخ تبدیل شده و ویژگی‌های خاصی از نظر چگالی و ترکیب پیدا می‌کنند. زمین و ماه به دلیل اندازه بزرگ‌تر و شرایط گرمایی متفاوت در مقایسه با پلوتو و شارون، رفتار کاملاً متفاوتی از خود نشان می‌دهند. در حالی که زمین و ماه در دوران اولیه‌ی تشکیل خود تحت تأثیر برخوردهای عظیم و مواد مذاب قرار گرفتند و مانند مایعات رفتار می‌کردند، این دو جرم کوچک‌تر و بسیار سردتر از زمین و ماه هستند.

پلوتو و شارون به‌طور عمده از سنگ و یخ ساخته شده‌اند و به دلیل چگالی بالای این مواد، آن‌ها از برخوردهای شدید محافظت می‌کنند. در نتیجه، برخلاف مدل‌های سنتی برخورد که در آن‌ها یک جرم بزرگ به‌طور کامل با جسم دیگر ادغام می‌شود و مواد زیادی را به فضا پرتاب می‌کند، در این مورد، پلوتو و شارون به‌طور موقت به هم می‌چسبند، اما تغییرات شدیدی در آن‌ها ایجاد نمی‌شود.

مدل «تماس دوتایی»؛ شبیه‌سازی جدید برای درک بهتر فرآیندهای کیهانی

در مدل‌سازی‌های جدید این تحقیق، این دو جرم آسمانی احتمالاً مانند یک «تماس دوتایی» (Contact Binary) به هم چسبیده‌اند. این مدل دقیقاً مشابه به حالت آرُکوث (Arrokoth) است که یکی از اجرام دوردست در منظومه‌ی شمسی است و به‌صورت دو لبه‌ی چسبیده به هم باقی مانده‌اند. در این حالت، هر یک از این اجرام با حفظ ترکیب و ویژگی‌های خود از هم جدا می‌شوند. به عبارت دیگر، آن‌ها به‌طور موقت به هم چسبیده، بدون این‌که ویژگی‌های اصلی خود را از دست دهند، از هم جدا شده و وارد مدارهای پایدار خود می‌شوند.

این پژوهش نشان می‌دهد که این برخورد اولیه می‌تواند توضیح دهد که چرا مدار و اندازه شارون به‌طور خاص به این شکل خاص تنظیم شده‌اند. در واقع، این مدل می‌تواند همزمان دو ویژگی از وضعیت کنونی این اجرام را به‌درستی توضیح دهد: موقعیت مدار و ویژگی‌های چرخش آن‌ها.

نتایج شبیه‌سازی‌ها؛ تأثیر برخورد اولیه بر تکامل زمین‌شناسی پلوتو

به گفته‌ی اریک اسپفاگ (Erik Asphaug)، یکی از محققان این پروژه، نکته‌ی مهم این تحقیق این است که مدل‌های استفاده‌شده برای «اسارت» شارون، نهایتاً آن را در مدار درستی قرار می‌دهند. این به معنای آن است که با یک مدل، دو ویژگی مهم در مورد پلوتو و شارون به‌طور همزمان توضیح داده می‌شود. این یافته‌ها نشان می‌دهند که فرآیندهای شکل‌گیری اجرام در منظومه‌ی شمسی به‌شدت متنوع و پیچیده‌تر از آن چیزی هستند که پیش از این تصور می‌شد.

این پژوهش نه‌تنها کمک می‌کند که درک بهتری از نحوه‌ی شکل‌گیری پلوتو و شارون داشته باشیم، بلکه به‌ویژه در زمینه‌ی تحولات زمین‌شناسی پلوتو نیز اطلاعات جدیدی ارائه می‌دهد. به‌طور خاص، انرژی حاصل از برخورد اولیه و نیروی جزر و مدی که در طول زمان بر این دو جرم اعمال شده، احتمالاً نقش مهمی در شکل‌گیری ویژگی‌های زمین‌شناسی پلوتو داشته است. این فرآیندها ممکن است به پیدایش ویژگی‌های سطحی پلوتو که توسط مأموریت نیوهورایزنز (New Horizons) ناسا مشاهده شده، کمک کرده باشند.

یک کشف علمی با مفاهیم گسترده‌تر

این پژوهش تازه، با استفاده از مدل «بوسه و اسارت»، پرده از راز شکل‌گیری پلوتو و شارون برداشته و یک رویکرد جدید به فرآیندهای برخورد کیهانی ارائه داده است. این کشف نه‌تنها نحوه‌ی شکل‌گیری این دو جرم را روشن‌تر می‌کند، بلکه ابزارهای جدیدی را برای درک بهتر تکامل و ویژگی‌های زمین‌شناسی اجرام یخی و دورافتاده در منظومه‌ی شمسی به دست می‌دهد.

  این نوشته‌ها را هم بخوانید ​