الفلك

هل يمكن أن يكون أصل بلوتو وشارون خارج نطاق الطاقة الشمسية؟

هل يمكن أن يكون أصل بلوتو وشارون خارج نطاق الطاقة الشمسية؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

يبدو أن بلوتو وشارون يمتلكان أسطحًا صغيرة بشكل مدهش ، مع الأخذ في الاعتبار أن أحداث الظهور كان من المتوقع أن تكون نادرة بالنسبة لهما.

هل يمكن أن يكون التفسير أنهم في الواقع نكون صغيرة؟ تشكلت في وقت متأخر عن النظام الشمسي عند بعض النجوم الأخرى ثم قذفها والتقاطها؟ أم أنها قديمة ولكنها ذات أصل شمسي إضافي ولديها القليل من الفوهات لأنها أمضت مليارات السنين كنظام كوكب متشرد في الفضاء بين النجوم الفارغ؟ يعتقد أنه تم القبض على سيدنا.


(تحرير ، أعتقد أن استنتاجي الأصلي هنا كان خاطئًا ، بعد أن قرأت عنه).

على الرغم من أنه من المحتمل أن يكون بلوتو وشارون قد تم تشكيلهما عن طريق الاصطدام ، إلا أنني أجمع أنه من غير المحتمل أن يكون هذا الاصطدام حديثًا لدرجة أنه يفسر افتقارهما للحفر والسطح الصغير. حدث الاصطدام ، في معظم المقالات التي قرأتها ، عندما كان النظام الشمسي فتيًا ، وليس في المائة مليون سنة الماضية.

الآن ، من المحتمل ألا يكون أيًا من هذا مؤكدًا ، لكنني تراجعت عن هذا الجزء من مشاركتي الأصلية.

لكن ، إنشاء شارون عن طريق الاصطدام العملاق لا يزال من المحتمل أن نرى هنا ، وهنا. قد يشير ذلك إلى تكوين داخل نظامنا الشمسي ، وليس من الخارج.

يعد بلوتو / شارون أيضًا من بين منطقة مدارية شائعة إلى حد ما تسمى الأجسام عبر نبتون.

وفقًا لويكيبيديا ، يقترحون أن التصادم الذي شكل شارون حدث قبل 4.5 مليار سنة.

سيدنا (أحب القصة ، بالمناسبة) ، لها مدار طويل جدًا وبعيد والذي يبدو أكثر احتمالية عند التقاط شيء ما. أتفق مع كل ما قاله جيمس كيلفينجر. قد يحدث التقاط الكواكب المارقة / الأجسام المارقة من وقت لآخر ، ولكن سيحتاج المارقة إلى الاقتراب تمامًا من الشمس حتى يكون للشمس جاذبية كافية لتحقيق الالتقاط. يبدو من المرجح أن المدارات شديدة الاستطالة لالتقاط المدارات للنظام الشمسي. بلوتو ممدود قليلاً فقط وليس مرشحًا جيدًا. يجب أن يكون للشمس الأكثر ضخامة أعداد التقاط أكبر بكثير ، لكن هذا واضح نوعًا ما أفترض.


سطح بلوتو ليس فتيًا فحسب ، بل هو أيضًا جدا الشباب ، وكذلك متباينة. قد يكون "القلب" ، Sputnik Planum ، نشطًا حاليًا ، مع تدفق الأنهار الجليدية وثلج النيتروجين. قد تكون هذه المنطقة قد عاودت الظهور خلال الحضيض الشمسي لبلوتو. لا يمكن لنظريتك أن تأخذ في الحسبان صغر سن السطح.

الاستيلاء التالي على كوكب مارق ليس بالأمر السهل. ستحتاج إلى بلوتو للتفاعل مع الكواكب الخارجية ، لإبطائه لدخول المدار الشمسي (وإلا فإن الكوكب المارق سيمر عبر النظام الشمسي ويخرج من الجانب الآخر) من غير المرجح أن يكون لدى المارقة المارقة الانحراف المنخفض نسبيًا. بلوتو.

أخيرًا ، على الرغم من أننا لا نعرف مدى شيوع الكواكب المارقة ، فمن المحتمل أنها ليست شائعة ، وبالنظر إلى المسافات الهائلة بين النجوم ، فإن فرص حدوث أي شاردة قد مرت في أي مكان بالقرب من النظام الشمسي في آخر مليار سنة في الاتجاه الصحيح لالتقاطه إلى مدار بلوتو منخفض جدًا.

استنتاج. تشكل بلوتو حول الشمس. لا تفسر نظرية الالتقاط السطح الصغير المرصود لبلوتو ، وتشير النمذجة إلى أن الالتقاط سيكون غير عادي للغاية.


إحصائيات بلوتو:

أكتشف من قبل: كلايد دبليو تومبو

تاريخ الاكتشاف: 18 فبراير 1930

قطر الدائرة: 2372 كم

كتلة: 1.31 × 10 ^ 22 كجم (0.17 قمر)

مسافة المدار: 5،874،000،000 كم (39.26 AU)

المداري: 248 سنة

الحرارة السطحية: - 229 درجة مئوية

بلوتو أصغر من قمرنا وهو عالم غامض به وديان وسهول وحفر وربما أنهار جليدية. له خمسة أقمار وأكبر قمر هو شارون ، وهو ما يقرب من نصف حجم بلوتو.

تم إدراج شارون وبلوتو على أنهما "كوكب مزدوج" لأنهما يدوران بالقرب من بعضهما البعض. تم إدراج شارون كأكبر قمر صناعي بالنسبة لكوكبه الأم في نظامنا الشمسي.

بفضل مركبة الفضاء نيو هورايزون ، تعلمنا الكثير عن بلوتو وجيولوجيته المعقدة.


محتويات

تم اكتشاف شارون من قبل عالم الفلك المرصد البحري للولايات المتحدة جيمس كريستي ، باستخدام تلسكوب 1.55 متر (61 بوصة) في محطة فلاغستاف التابعة للبحرية الأمريكية (NOFS). [19] في 22 يونيو 1978 ، كان يفحص صورًا مكبرة للغاية لبلوتو على لوحات فوتوغرافية التقطت بالتلسكوب قبل شهرين. لاحظ كريستي أن استطالة طفيفة تظهر بشكل دوري. تم تأكيد الانتفاخ على لوحات يعود تاريخها إلى 29 أبريل 1965. [20] أعلن الاتحاد الفلكي الدولي رسميًا اكتشاف كريستي للعالم في 7 يوليو 1978. [21]

حددت الملاحظات اللاحقة لبلوتو أن الانتفاخ كان ناتجًا عن جسم مصاحب أصغر. تتوافق دورية الانتفاخ مع فترة دوران بلوتو ، والتي كانت معروفة سابقًا من منحنى ضوء بلوتو. يشير هذا إلى مدار متزامن ، مما يشير بقوة إلى أن تأثير الانتفاخ كان حقيقيًا وليس زائفًا. نتج عن ذلك إعادة تقييم حجم بلوتو وكتلته وخصائصه الفيزيائية الأخرى لأن الكتلة المحسوبة والبياض لنظام بلوتو-شارون كان يُنسب سابقًا إلى بلوتو وحده.

تم محو الشكوك حول وجود شارون عندما دخل هو وبلوتو فترة خمس سنوات من الخسوف والعبور المتبادل بين عامي 1985 و 1990. يحدث هذا عندما يكون المستوى المداري بلوتو-شارون على الحافة كما يُرى من الأرض ، والذي يحدث فقط على فترتين في الفترة المدارية لبلوتو البالغة 248 عامًا. كان من المصادفة أن إحدى هذه الفترات حدثت بعد وقت قصير من اكتشاف شارون.

أشار المؤلف إدموند هاميلتون إلى ثلاثة أقمار لبلوتو في روايته للخيال العلمي عام 1940 استدعاء كابتن المستقبلوتسميتها شارون, ستيكس، و سيربيروس. [23]

بعد اكتشافه ، عُرف Charon في الأصل بالتسمية المؤقتة S / 1978 P 1 ، وفقًا للاتفاقية التي تم تأسيسها مؤخرًا. في 24 يونيو 1978 ، اقترحت كريستي الاسم لأول مرة شارون كنسخة علمية من لقب زوجته شارلين "شار". [22] [24] على الرغم من اقتراح الزملاء في المرصد البحري بيرسيفوني، كريستي تمسكت مع شارون بعد اكتشاف أنه يشير بالصدفة إلى شخصية أسطورية يونانية: [22] شارون (/ ˈ k ɛər ən / [2] اليونانية Χάρων) هو مركب الموتى ، وهو مرتبط ارتباطًا وثيقًا في الأسطورة بالإله هاديس أو بلوتون (باليونانية: Πλούτων ، بلوتون) ، الذين حددهم الرومان بإلههم بلوتو. تبنى الاتحاد الفلكي الدولي الاسم رسميًا في أواخر عام 1985 وتم الإعلان عنه في 3 يناير 1986. [25]

هناك جدل بسيط حول النطق المفضل للاسم. يتم استخدام ممارسة اتباع النطق الكلاسيكي الذي تم إنشاؤه للعبّارة الأسطورية Charon ، بصوت "k" ، في قواميس اللغة الإنجليزية الرئيسية ، مثل قواميس Merriam-Webster و Oxford English. [26] [27] هذه تشير فقط إلى "k" لفظ "شارون" عند الإشارة تحديدًا إلى قمر بلوتو. المتحدثون بلغات أخرى غير الإنجليزية ، والعديد من علماء الفلك الناطقين باللغة الإنجليزية أيضًا ، يتبعون هذا النطق. [28]

ومع ذلك ، أعلن كريستي نفسه الحرف الأول الفصل كصوت "sh" (IPA / ʃ /) ، بعد زوجته شارلين. يتبع العديد من علماء الفلك هذه الاتفاقية ، [ملاحظة 3] [28] [29] [30] وهو النطق الموصوف في وكالة ناسا و آفاق جديدة فريق. [3] [الملاحظة 4]

اقترحت أعمال المحاكاة التي نشرها روبن كانوب في عام 2005 أن شارون قد يكون قد تشكل نتيجة تصادم منذ حوالي 4.5 مليار سنة ، مثل الأرض والقمر. في هذا النموذج ، ضرب جسم كبير في حزام كويبر بلوتو بسرعة عالية ، ودمر نفسه ونسف الكثير من الوشاح الخارجي لبلوتو ، واندمج شارون من الحطام. [31] ومع ذلك ، يجب أن يؤدي مثل هذا التأثير إلى جليد تشارون وبلوتو أكثر جليدًا مما وجده العلماء. يُعتقد الآن أن بلوتو وشارون ربما كانا جسدين اصطدموا قبل أن يدور كل منهما في مدار حول الآخر. كان من الممكن أن يكون الاصطدام عنيفًا بما يكفي لغليان الجليد المتطاير مثل الميثان (CH
4 ) لكنها ليست عنيفة بما يكفي لتدمير أي من الجثث. تشير كثافة بلوتو وشارون المتشابهة جدًا إلى أن الأجسام الأم لم تكن متمايزة تمامًا عند حدوث الاصطدام. [11]

يدور كل من شارون وبلوتو كل 6.387 يومًا. الجسمان مقيدان بقوة الجاذبية لبعضهما البعض ، لذلك يحتفظ كل منهما بنفس الوجه تجاه الآخر. هذه حالة من الانغلاق المد والجزر المتبادل ، مقارنةً بالأرض والقمر ، حيث يظهر القمر دائمًا نفس الوجه للأرض ، ولكن ليس العكس. متوسط ​​المسافة بين شارون وبلوتو هو 19570 كيلومتر (12.160 ميل). سمح اكتشاف تشارون لعلماء الفلك بحساب كتلة نظام بلوتوني بدقة ، وكشفت حالات الغيب المتبادلة عن أحجامها. ومع ذلك ، لم يشر أي منهما إلى الكتلة الفردية للجرمين ، والتي لا يمكن تقديرها إلا حتى اكتشاف الأقمار الخارجية لبلوتو في أواخر عام 2005. كشفت التفاصيل في مدارات الأقمار الخارجية أن شارون يمتلك ما يقرب من 12٪ من كتلة بلوتو. [10]

يبلغ قطر شارون 1212 كيلومترًا (753 ميل) ، أي ما يزيد قليلاً عن نصف قطر بلوتو. [11] [12] أكبر من الكوكب القزم سيريس ، وهو ثاني عشر أكبر قمر طبيعي في المجموعة الشمسية. يعني الدوران البطيء لشارون أنه يجب أن يكون هناك القليل من التسطيح أو تشويه المد والجزر ، إذا كان شارون ضخمًا بما يكفي ليكون في حالة توازن هيدروستاتيكي. أي انحراف عن الكرة المثالية أصغر من أن يتم اكتشافه بواسطة ملاحظات آفاق جديدة مهمة. هذا على النقيض من Iapetus ، وهو قمر زحل مشابه في الحجم لشارون ولكن مع انحراف واضح يرجع تاريخه إلى وقت مبكر من تاريخه. قد يعني عدم وجود مثل هذا الغموض في شارون أنه حاليًا في حالة توازن هيدروستاتيكي ، أو ببساطة أن مداره اقترب من مداره الحالي في وقت مبكر من تاريخه ، عندما كان لا يزال دافئًا. [13]

بناءً على تحديثات جماعية من الملاحظات التي تم إجراؤها بواسطة آفاق جديدة [12] نسبة كتلة شارون إلى بلوتو هي 0.1218: 1. هذا أكبر بكثير من القمر على الأرض: 0.0123: 1. بسبب نسبة الكتلة العالية ، يقع مركز الباريز خارج نصف قطر بلوتو ، وقد تمت الإشارة إلى نظام بلوتو-شارون على أنه كوكب قزم مزدوج. مع وجود أربعة أقمار صناعية أصغر في مدار حول العالمين الأكبر ، تم اعتبار نظام بلوتو-شارون في دراسات الاستقرار المداري للكواكب الدائرية. [32]

تحرير الداخلية

يسمح حجم وكتلة شارون بحساب كثافته ، 1.702 ± 0.017 جم / سم 3 ، [12] والتي يمكن من خلالها تحديد أن شارون أقل كثافة بقليل من بلوتو ويقترح تركيبة من 55٪ صخر إلى 45٪ جليد (± 5) ٪) ، في حين أن بلوتو حوالي 70٪ صخور. الفرق أقل بكثير من معظم السواتل التي يشتبه في اصطدامها. قبل آفاق جديدة' flyby ، كانت هناك نظريتان متضاربتان حول البنية الداخلية لشارون: اعتقد بعض العلماء أن تشارون جسم متمايز مثل بلوتو ، مع قلب صخري وغطاء جليدي ، بينما اعتقد البعض الآخر أنه سيكون موحدًا طوال الوقت. [33] تم العثور على أدلة تدعم الموقف السابق في عام 2007 ، عندما أشارت ملاحظات مرصد الجوزاء لبقع من هيدرات الأمونيا وبلورات الماء على سطح شارون إلى وجود أجهزة تبريد نشطة. تشير حقيقة أن الجليد كان لا يزال في شكل بلوري إلى أنه قد ترسب مؤخرًا ، لأن الإشعاع الشمسي كان سيحلله إلى حالة غير متبلورة بعد ما يقرب من ثلاثين ألف عام. [34]

تحرير السطح

على عكس سطح بلوتو ، الذي يتكون من جليد النيتروجين والميثان ، يبدو أن سطح تشارون يهيمن عليه الجليد المائي الأقل تطايرًا. في عام 2007 ، اقترحت الملاحظات التي أجراها مرصد الجوزاء لبقع هيدرات الأمونيا وبلورات الماء على سطح شارون وجود أجهزة كاشف تبريد وبراكين جليدية نشطة. [34] [35]

تُظهر الخرائط الضوئية لسطح شارون اتجاهًا خطيًا في البياض ، مع شريط استوائي لامع وأعمدة داكنة. يهيمن على المنطقة القطبية الشمالية منطقة مظلمة كبيرة جدًا يطلق عليها اسم "موردور" بشكل غير رسمي آفاق جديدة فريق. [36] [37] [38] التفسير المفضل لهذه الظاهرة هو أنها تتكون عن طريق تكثيف الغازات التي تسربت من الغلاف الجوي لبلوتو. في فصل الشتاء ، تكون درجة الحرارة −258 درجة مئوية ، وهذه الغازات ، والتي تشمل النيتروجين وأول أكسيد الكربون والميثان ، تتكثف في أشكالها الصلبة عندما تتعرض هذه الجليد للإشعاع الشمسي ، وتتفاعل كيميائيًا لتشكيل ثولينات حمراء مختلفة. في وقت لاحق ، عندما يتم تسخين المنطقة مرة أخرى بواسطة الشمس مع تغير فصول شارون ، ترتفع درجة الحرارة عند القطب إلى -213 درجة مئوية ، مما يؤدي إلى تسامي المواد المتطايرة وهروبها ، تاركة وراءها الثولين فقط. على مدى ملايين السنين ، يبني الثولين المتبقي طبقات سميكة ، تحجب القشرة الجليدية. [39] بالإضافة إلى موردور ، آفاق جديدة وجدت دليلًا على الجيولوجيا السابقة الواسعة التي تشير إلى أن شارون ربما يكون متمايزًا [37] على وجه الخصوص ، فإن نصف الكرة الجنوبي به حفر أقل من النصف الشمالي وأقل وعورة إلى حد كبير ، مما يشير إلى أن حدثًا هائلًا في الظهور - ربما يكون مدفوعًا بالتجميد الجزئي أو الكامل محيط داخلي - حدث في وقت ما في الماضي وأزال العديد من الحفر السابقة. [40]

في عام 2018 ، أطلق الاتحاد الفلكي الدولي على فوهة واحدة في شارون اسم ريفاتي وهو شخصية في ملحمة ماهابهاراتا الهندوسية. [41] [42]

تمتلك تشارون سلسلة من الأخاديد أو الأخاديد الممتدة ، مثل Serenity Chasma ، والتي تمتد كحزام استوائي لمسافة 1000 كيلومتر (620 ميل) على الأقل. من المحتمل أن يصل Argo Chasma إلى عمق 9 كم (6 ميل) ، مع منحدرات شديدة الانحدار قد تنافس فيرونا روبيس على ميراندا للحصول على لقب أطول جرف في النظام الشمسي. [43]

جبل في الخندق المائي تحرير

في صورة تم إصدارها بواسطة آفاق جديدة، وهي ميزة سطحية غير عادية أسرت وحيرة فريق العلماء في البعثة. تكشف الصورة عن جبل يرتفع من منخفض. قال جيف مور ، من مركز أبحاث أميس التابع لناسا ، في بيان إنه "جبل كبير يجلس في خندق مائي". وأضاف "هذه سمة أذهلها علماء الجيولوجيا وذهلوا". آفاق جديدة التقط الصورة من مسافة 79000 كم (49000 ميل). [44] [45]

منذ أول صور غير واضحة للقمر (1)، الصور التي تُظهر بلوتو وشارون تم حلهما في أقراص منفصلة تم التقاطها لأول مرة بواسطة تلسكوب هابل الفضائي في التسعينيات. (2). كان التلسكوب مسؤولاً عن أفضل صور القمر ، وإن كانت منخفضة الجودة. في عام 1994 ، أظهرت أوضح صورة لنظام بلوتو-شارون دائرتين متميزتين ومحددة جيدًا (3). تم التقاط الصورة بواسطة كاميرا الأجسام الخافتة (FOC) الخاصة بتلسكوب هابل عندما كان النظام على بعد 4.4 مليار كيلومتر (2.6 مليار ميل) من الأرض [46] في وقت لاحق ، جعل تطوير البصريات التكيفية من الممكن حل بلوتو وشارون إلى أقراص منفصلة باستخدام الأرض - التلسكوبات. [24]

في يونيو 2015 ، آفاق جديدة التقطت المركبة الفضائية صورًا متتالية لنظام بلوتو-شارون عندما اقتربت منه. تم تجميع الصور معًا في رسم متحرك. كانت أفضل صورة لشارون حتى ذلك التاريخ (4). في يوليو 2015 ، آفاق جديدة جعلت المركبة الفضائية أقرب نهج لها من نظام بلوتو. إنها المركبة الفضائية الوحيدة حتى الآن التي زارت ودرس شارون. كان مكتشف شارون جيمس كريستي وأبناء كلايد تومبو ضيوفًا في مختبر الفيزياء التطبيقية بجامعة جونز هوبكنز خلال الاقتراب الأقرب لنيو هورايزونز.


بلوتو وشارون: الزوجان الغريبان

بقلم: ج.كيلي بيتي 13 يوليو 2015 6

احصل على مقالات مثل هذه المرسلة إلى صندوق الوارد الخاص بك

مع بقاء يوم واحد فقط على قيام نيو هورايزونز بالتحليق التاريخي ، فإن علماء المهمات مندهشون من مناظر بلوتو وشارون الموجودة بالفعل.

عادة ما يكون حرم مختبر الفيزياء التطبيقية بجامعة جونز هوبكنز في لوريل بولاية ماريلاند هادئًا ، بل ورعويًا. لكن لا شيء طبيعي في أحداث هذا الأسبوع.

تكشف النظرة الأخيرة لنيو هورايزونز على نصف الكرة الأرضية المواجه لشارون في بلوتو عن تفاصيل جيولوجية مثيرة للاهتمام تحظى باهتمام كبير من علماء البعثة. تُظهر هذه الصورة ، التي التقطت في وقت مبكر من صباح 11 يوليو 2015 ، ميزات خطية تم حلها حديثًا فوق المنطقة الاستوائية التي تتقاطع ، مما يوحي بأشكال متعددة الأضلاع. تم التقاط هذه الصورة عندما كانت المركبة الفضائية على بعد 2.5 مليون ميل (4 ملايين كيلومتر) من بلوتو.
ناسا / JHU-APL / معهد أبحاث الجنوب الغربي

صباح الغد ، الساعة 11:49:58 بالتوقيت العالمي (حوالي الساعة 7:50 صباحًا بالتوقيت الصيفي الشرقي) ، ستتجاوز مركبة الفضاء نيو هورايزونز التابعة لناسا بلوتو بسرعة 8.6 ميل (13.8 كم) في الثانية. إنه تاريخ في طور الإعداد ، وقد توافد أكثر من 200 من ممثلي وسائل الإعلام الإخبارية على APL ليكونوا أقرب ما يمكن من الحدث. وكذلك الأمر بالنسبة لأي شخص له علاقة ببلوتو - باحثو الكواكب الخارجية من جميع أنحاء الولايات المتحدة ، وأطفال كلايد تومبو (مكتشف بلوتو) ، وجيمس كريستي (الذي وجد أكبر أقماره ، شارون) ، ومجموعة من الآخرين.

بطريقة ما ، هو آخر عرض للصور في استكشاف لمدة 50 عامًا لنظامنا الشمسي بواسطة مركبة فضائية. مع كل الاحترام الواجب لمهام الأجسام الصغيرة مثل Dawn و Rosetta و Hayabusa ، يمثل بلوتو معلمًا أخيرًا في دفعنا الاستكشافي إلى الخارج من الشمس - "عمل غير مكتمل" ، كما يشير آلان ستيرن ، القوة الدافعة وراء نيو هورايزونز ومحققها الرئيسي .

(ربما تجدر الإشارة إلى أنه عندما غادرت هذه المركبة الفضائية الأرض في يناير 2006 ، كان الاتحاد الفلكي الدولي لا يزال يعتبر بلوتو الكوكب التاسع والأكثر بعدًا).

ومع ذلك فهو أيضًا أولا عرض الصور ، استطلاعنا الأولي لعالم في "المنطقة الثالثة" المتجمدة للنظام الشمسي (الآخرون هم عوالم الكواكب الأربعة الأرضية والأربعة العملاقة). يشير ستيرن إلى أن ما يقرب من 40٪ من جميع الأمريكيين لم يكونوا كبارًا بما يكفي لتذكر لقاء Voyager 2 مع Neptune في عام 1989. لذلك لا نرى فقط ، عن قرب ، أول ساكن لنا من حزام كايبر البعيد ، ولكننا نشهد أيضًا من التشويق رؤية عالم كبير ينكشف لأول مرة منذ ربع قرن.

التقطت نيو هورايزونز بلوتو البرتقالي اللون وشارون الرمادي معًا في الثامن من يوليو. (صورة LORRI الأصلية بالأبيض والأسود ، وقد تمت إضافة معلومات الألوان من الصور السابقة.)
ناسا / JHU-APL / معهد أبحاث الجنوب الغربي

بالمراقبة من الأرض ومن خلال تلسكوب هابل الفضائي ، كان علماء الفلك الكوكبي يعرفون بالفعل الأساسيات مثل الأقطار التقريبية وانعكاس السطح الكلي. كانوا يعرفون أن بلوتو وشارون يدوران في اقتران جاذبية يحافظ على نصف كرة كل منهما مغلقًا في اتجاه شريكه. كشف التحليل الطيفي عن تكوينات سطحية بدائية (بلوتو به صقيع من الميثان والنيتروجين ، في حين أن تشارون مغطى بجليد مائي) ، وأظهر حجب بلوتو في عام 1988 أن غلافه الجوي رقيق.

إحدى الخصائص الأساسية لبلوتو التي استعصت على علماء الفلك حتى الآن هي قطره. ومع ذلك ، أبلغ ستيرن اليوم عن قيمة جديدة وأكثر دقة بناءً على صور المركبة الفضائية: 2،370 كم (1،475 ميلًا) مع عدم يقين يبلغ ± 20 كم. استنادًا إلى أعمال التخفي السابقة ، افترض الباحثون أنها كانت على الأقل 2،302 كم ولكن في الحقيقة لم تكن تعرف القيمة الحقيقية جيدًا. هذا التنقيح البسيط له ثلاث نتائج فورية:

  • بلوتو أكبر بقليل من إيريس (2،336 ± 12 كم) ، وكان الاثنان يتنافسان على ملك حزام كايبر منذ اكتشاف الأخير قبل عقد من الزمن. ومن المثير للاهتمام ، أنه على الرغم من كونه أصغر قليلاً ، إلا أن كتلة إيريس أكبر بنسبة 27٪ من كتلة بلوتو.
  • بشكل عام ، يجب أن تكون كثافة بلوتو أقل مما كان يُعتقد ، في مكان ما حوالي 1.90 جم / سم مكعب بدلاً من 2.05 جم / سم مكعب. كان الاعتقاد السائد هو أن بلوتو يجب أن يكون حوالي 70٪ من الصخور و 30٪ (معظمها من الماء) جليد ، ولكن يبدو أن نسبة الجليد أعلى إلى حد ما.
  • يعني نصف القطر الأكبر أن الجزء السفلي "الكثيف" من الغلاف الجوي الرقيق جدًا لبلوتو ، الجزء الذي لا يمكن فحصه أثناء الاحتجاب النجمي ، يجب أن يكون ضحلًا مما كان يُعتقد.

استنادًا إلى الصور والبيانات الأخرى التي تم تلقيها من New Horizons في الأيام القليلة الماضية ، لن يخيب أملنا بلوتو ومجموعة أقمارها الخمسة. بدلاً من ذلك ، يتحدث علماء البعثات بالفعل عن عدد النتائج غير المتوقعة حتى الآن.

عالمان مختلفان جدا

أكثرها وضوحا هي الفروق بين الليل والنهار بين بلوتو وشارون. كانت المركبة الفضائية ترسل هزلاً ثابتًا من الصور والقياسات الأخرى إلى معالجيها على الأرض ، وتلك تؤكد معظم ما اعتقدنا أننا نعرفه. لكننا الآن نرى بوضوح أن الكثير من خط استواء بلوتو محاط بمزيج مترابط من السمات المظلمة. يبدو أن المناطق القطبية مغطاة بالصقيع الجليدي. في إحاطة اليوم ، أعلن ستيرن أن مطياف الأشعة تحت الحمراء للمركبة قد أكد الوجود القطبي لجليد النيتروجين والميثان.

على العكس من ذلك ، فإن شارون قاتم في القطب الشمالي ، وسطحه ملون بشكل موحد إلى حد ما. تظهر الحفر والكسور والميزات المادية الأخرى من القرار الذي يتحسن باستمرار. يعبر أحد الجروح الواضحة بشكل خاص نصف الكرة الجنوبي ويبدو أنه أطول وأعمق بكثير من جراند كانيون الأرض.

تم الكشف عن الصدوع والحفر والمنطقة القطبية الشمالية المظلمة في هذه الصورة لأكبر أقمار بلوتو ، شارون ، التي التقطتها نيو هورايزونز في 11 يوليو 2015.
ناسا / JHU-APL / معهد أبحاث الجنوب الغربي

في غضون ذلك ، اكتشفت الأداة المسماة PEPSSI (اختصارًا للتحقيق العلمي لمقياس جسيمات بلوتو الطيفي) أيونات النيتروجين - هربت من الغلاف الجوي لبلوتو - قبل خمسة أيام وحوالي 4 ملايين ميل (6 ملايين كيلومتر) على جانبها المشمس. يبدو أن الجزيئات المحايدة تطير بعيدًا في جميع الاتجاهات (سرعة هروب بلوتو تبلغ 1.2 كم فقط في الثانية) ، ثم تتأين إما بأشعة الشمس فوق البنفسجية أو بالتفاعل مع الرياح الشمسية.

أحد الأهداف العلمية الرئيسية للبعثة هو تحديد مدى سرعة فقدان بلوتو للغاز في الفضاء بين الكواكب. لكن مواجهة النيتروجين بعيدًا يتحدى نماذج ما قبل المواجهة. ربما يوجد غاز في الغلاف الجوي أكثر مما يُعتقد ، أو أن التحويل إلى أيونات يكون فعالًا بشكل غير عادي ، أو أن هناك آلية معينة تركز النيتروجين على طول مسار رحلة المركبة الفضائية.

في حين أن الأفضل لم يأت بعد ، لا تتوقع طوفانًا من الصور الرائعة بعد التحليق مباشرة. في الواقع ، ستكون نيو هورايزونز منشغلة تمامًا بملاحظاتها المخطط لها مسبقًا لشركة بلوتو وشركاه غدًا لدرجة أنها ستظل بمعزل عن العالم الخارجي لأكثر من 12 ساعة بعد اقترابها الأقرب. لن يعرف فريق المهمة حتى ما إذا كانت المركبة الفضائية قد نجت من مواجهتها - ناهيك عن إخفاء السلع العلمية بنجاح في ذاكرتها على متنها - حتى الساعة 8:53 مساءً. مساء الغد بتوقيت شرق الولايات المتحدة.

الذي - التي سيكون القليل من الأخبار هو الأكثر توقعًا في المهمة التي تستغرق 9 سنوات ونصف.


هل نتجت بقع بلوتو الحمراء الغريبة عن الانهيار الذي ولّد تشارون؟

توصلت دراسة جديدة إلى أن البقع الغامضة ذات اللون الأحمر الداكن على طول خط استواء بلوتو قد تكون نتيجة الاصطدام العملاق الذي ساعد في تكوين أكبر أقمار كوكب قزم على كوكب الأرض.

يقول الباحثون إن هذا الاكتشاف يمكن أن يساعد أيضًا في تفسير التنوع الغريب للألوان التي شوهدت في الأجسام البعيدة في حزام كويبر للنظام الشمسي.

من أبرز سمات بلوتو التي صورها مسبار نيو هورايزونز التابع لوكالة ناسا خلال تحليقه في يوليو 2015 هو المادة ذات اللون الأحمر الداكن الموجودة في البقع العملاقة على طول خط الاستواء للكوكب القزم. أكبر مثال على هذه البقع هو المنطقة المعروفة بشكل غير رسمي باسم Cthulhu (تُنطق "k-thu-lu") ، والتي تمتد تقريبًا في منتصف الطريق حول خط استواء بلوتو. [شاهد المزيد من صور بلوتو المذهلة بواسطة New Horizons]

Cthulhu ، الذي سمي على اسم الإله الخيالي الوحشي من أعمال HP Lovecraft ، يبلغ طوله حوالي 1850 ميلاً (3000 كيلومتر) وعرض 450 ميلاً (750 كيلومترًا) ، ويبلغ حجمه أكثر من 700000 ميل مربع (1.8 مليون كيلومتر مربع) ، Cthulhu أكبر من ألاسكا.

قد تحتوي هذه البقع الحمراء الداكنة على مواد عضوية و [مدش] على وجه التحديد ، مواد تشبه القطران تعرف باسم الثولين. لا يزال من غير المؤكد كيف تم إنشاء هذه البقع. في حين أن المذنبات ربما تكون قد نثرت الثولين على سطح بلوتو ، أو أن الضوء أو الإشعاع عالي الطاقة يمكن أن يتفاعل كيميائيًا مع سطح الكوكب القزم لتكوين هذه المركبات ، فإن كلا النشاطين قد يظلم سطح الكوكب القزم. ومع ذلك ، فإن هذا لا يتفق مع وجود طبقة صخرية لامعة من الجليد المائي التي شوهدت هناك.

الآن ، يقترح باحثون في اليابان أن هذه المادة ذات اللون الأحمر الداكن تم إنشاؤها بواسطة الاصطدام العملاق الذي ربما يكون قد ولّد شارون. مثلما نشأ قمر الأرض على الأرجح من حطام جسم بحجم المريخ في الأرض المولودة حديثًا ، اقترح العمل السابق أن شارون كان نتيجة تأثير كوني.

قال العلماء إن كلاً من بلوتو وأيًا كان ما ضربه يحتوي على الأرجح على مركبات عضوية بسيطة توجد عادةً في المذنبات ، مثل الفورمالديهايد. لقد استنتجوا أيضًا أن هذه الجزيئات ربما تكون قد شقت طريقها إلى برك مؤقتة من الماء السائل الدافئ والتي من المحتمل أن تكون موجودة بعد أن أدى الاصطدام إلى إذابة جزء كبير من سطح بلوتو.

في التجارب المعملية ، قام الباحثون بتسخين حساء من الماء ومركبات عضوية بسيطة مثل الفورمالديهايد لعدة ساعات. كانت تركيزات الجزيئات العضوية في هذه المحاليل مماثلة لتلك الموجودة في المذنبات.

وجد العلماء أن هذه الحساء أصبحت أغمق وأكثر احمرارًا بمرور الوقت مع تكون المركبات العضوية المعقدة. بعد التسخين لأكثر من 1000 ساعة عند 122 درجة فهرنهايت (50 درجة مئوية) أو أكثر ، كانت تشبه المادة الموجودة في البقع الداكنة الغامضة في بلوتو.

في عمليات المحاكاة الحاسوبية ، وجد الباحثون أن اصطدام كتلة ثلث بلوتو بجسم بحجم بلوتو يمكن أن يكون قد ولّد قمرًا بحجم شارون و "برك مياه دافئة سائلة بالقرب من المناطق الاستوائية لجسم بحجم بلوتو ،" قال المؤلف الرئيسي للدراسة ياسوهيتو سيكين ، عالم الكواكب في جامعة طوكيو. (التأثير قوي بما يكفي لإمالة جسم بحجم بلوتو بشكل كبير ، بحيث تتحكم نقطة التأثير في مكان خط الاستواء الجديد للكوكب القزم ، وتتشكل البرك الدافئة على طول خط الاستواء).

يقترح الباحثون أنه في البرك الدافئة من الماء السائل التي كانت ستوجد مؤقتًا بعد الاصطدام ، كان من الممكن أن تكون الجزيئات العضوية البسيطة من بلوتو ، أو المصادم أو كليهما ، قد شكلت مواد عضوية أكثر تعقيدًا ، مثل الثولين. لذلك ، فإن منطقة Cthulhu وغيرها من البقع الحمراء الداكنة على بلوتو قد تكون "مسدسًا قويًا لأصل الارتطام العملاق لشارون" ، وفقًا لما قاله سيكين لموقع ProfoundSpace.org.

يقترح الباحثون أن التأثيرات العملاقة عالية السرعة ربما حدثت بشكل متكرر في المناطق الخارجية للنظام الشمسي القديم. وقال سيكين إن هذه الاصطدامات قد تفسر التنوع الغامض للألوان والسطوع والكثافة التي شوهدت في الأجسام الكبيرة في حزام كايبر.

قام العلماء بتفصيل النتائج التي توصلوا إليها على الإنترنت اليوم (30 يناير) في مجلة Nature Astronomy.


بلوتو في 75: ذكرى أميركية فريدة

في هذا الشهر قبل خمسة وسبعين عامًا ، في فبراير من عام 1930 ، تم اكتشاف نظامنا الشمسي وكوكبنا التاسع رقم 8217 ، بلوتو. اكتشف كلايد تومبو (1906 & # 82111997) اكتشاف بلوتو & # 82122500 كيلومترًا وعرضه بالكامل مليار كيلومتر خلف نبتون & # 82111997 ، وهو عالم فلك أمريكي شجاع يبلغ من العمر 24 عامًا كان يعمل في مرصد لويل في فلاغستاف ، أريزونا عندما قام بإيجاد المعلم.

ظهرت أخبار الاكتشاف الذي طال انتظاره لـ & # 8220Planet X & # 8221 في جميع أنحاء العالم في ربيع عام 1930 ، مما جعل تومبو مشهورة على الفور ، وحقق إنجازًا علميًا رفيع المستوى لما كان يُطلق عليه في ذلك الوقت اسم & # 8220t The American Century . & # 8221

كان بلوتو الضئيل ، الكذب خلف كل من الكوكب الداخلي الصخري ومناطق الكوكب العملاق الغازي الخارجي لنظامنا الشمسي ، لسنوات عديدة غير ملائم بين الكواكب. حتى بعد اكتشاف قمرها الصناعي الكبير ، شارون ، في عام 1978 ، بدا تصنيف بلوتو وقيمته العلمية مشكلة. اليوم ، في عام 2005 ، لم يعد هذا هو الحال.

الكوكب التاسع هو الأكبر والألمع والأول من نوعه المكتشف في النظام الشمسي والمنطقة المعمارية الرئيسية الثالثة # 8217 & # 8212 حزام كويبر الجليدي البعيد.

لم يكن بإمكان تومبو ومعلميه حتى توقع مدى روعة كوكبهم الجديد. في النهاية ، عندما جعلت تكنولوجيا علم الفلك التحقيقات التفصيلية للأجسام بعيدة وخافتة قدر الإمكان بلوتو-شارون ، اتضح أن زوج القمر الصناعي البعيد هذا مليء بالمفاجآت المغرية. تم الكشف عن الكوكب التاسع ليكون أول عالم معروف بقمر صناعي كبير جدًا لدرجة أنه يمكن تسميته كوكب مزدوج ، عالم ذو مواسم معقدة ومدار فوضوي ، والكوكب الوحيد ذو الغلاف الجوي الذي يتجمد ثم يولد من جديد في كل مدار . بلوتو ، مليء بالأغطية القطبية والثلوج المنعشة ليست واحدة ، ولكن ثلاثة جليديات سطحية غريبة & # 8212 ميثان ، نيتروجين ، وأول أكسيد الكربون & # 8212 هو أرض عجائب غريبة على الحافة الخشنة للنظام الشمسي & # 8217 s البرية الخارجية الشاسعة.

حتى إلى جانب سماته الرائعة والمثيرة علميًا ، كان القليل في عام 1930 يتخيل أن اكتشاف بلوتو ليس مجرد إشارة لكوكب جديد ، ولكن & # 8212 الأهم & # 8212 & # 8212 & # 8212 & # 8212 & # 8212 & # 8212 & # 8212 & # 8212 & # 8212 & # 8212 & # 39؛ حدود ما وراء نبتون. في الواقع ، مع اكتشاف العدد الهائل من الأجسام التي تدور حول كوكب نبتون في أوائل التسعينيات ، ظهرت مجموعة بلوتو ورقم 8217s ، وبالتالي أصبح سياقها واضحًا: الكوكب التاسع هو الأكبر والأكثر سطوعًا وأول عضو تم اكتشافه في المجموعة الشمسية. النظام & # 8217s المنطقة المعمارية الرئيسية الثالثة & # 8212 & # 8212 حزام كويبر الجليدي البعيد.

لقد أدى اكتشاف حزام كويبر إلى إحداث ثورة في فهمنا لأصل وعمارة وثراء النظام الشمسي الخارجي العميق. يشكل بلوتو-شارون وحزام كايبر معًا حدودًا مثيرة للاستكشاف العلمي ، غنية بإمكانيات إلقاء الضوء على أصل الكواكب ، وتشكيل الأقمار الصناعية وأزواج الكواكب المزدوجة ، والخصائص الداخلية وتطور سطح العوالم الجليدية. فيزياء الأجواء الضعيفة.

في الواقع ، يعتبر نظام بلوتو شارون ورفاقه من حزام كايبر ذا قيمة كبيرة ، حيث تم تصنيف استكشافهم كأول مهمة جديدة ذات أولوية قصوى لإطلاقها في هذا العقد من قبل الأكاديمية الوطنية للعلوم في تقرير مسح الكواكب العقدي إلى وكالة ناسا.

خلال 75 عامًا منذ اكتشاف بلوتو ، أصبحت الولايات المتحدة الدولة الرائدة على وجه الأرض في كل من علم الفلك واستكشاف الفضاء. صنع لنفسها تاريخًا يدوم حتى هذه الألفية الجديدة ، أرسلت الولايات المتحدة أول مركبة فضائية إلى جميع عوالم نظامنا الشمسي من عطارد إلى نبتون ، ووضعت فرقًا من المستكشفين البشريين على القمر ست مرات.

اليوم لدى الولايات المتحدة مستكشفون آليون يدورون حول المريخ وزحل ، يجوبون سطح المريخ ، وفي طريقهم إلى المذنبات ، كوكب عطارد ، وحتى حدود الفضاء بين النجوم. في وقت لاحق من القرن الحادي والعشرين ، تطمح أمريكا إلى وضع المستكشفين البشريين في صحاري المريخ وعوالم أخرى.

عندما تم الإعلان عن اكتشاف كوكب بلوتو في مارس من عام 1930 ، لم يكن أحد يستطيع أن يتصور بحق أن هذا سيحدث خلال حياة الأمريكيين الذين يعيشون بالفعل في ذلك العام. كذلك أيضًا ، لم يكن أحد يتخيل & # 8212 في تلك الأيام عندما كان عبور Lindbergh & # 8217s للمحيط الأطلسي إنجازًا تكنولوجيًا حديثًا & # 8212 أن بلوتو ، في غضون فترة حياة بشرية واحدة ، ستزوره مركبة من الأرض.

في وقت اكتشافه ، لم يكن أحد يتخيل أن بلوتو ، في غضون فترة حياة بشرية واحدة ، ستزوره مركبة من الأرض.

ومع ذلك ، فإن أرض العجائب العلمية لبلوتو ، وقمره العملاق شارون ، وحزام كايبر هي وجهة مهمة نيو هورايزونز التابعة لناسا و # 8217 ، والتي تخطط لإطلاقها في أوائل عام 2006. إذا سارت الأمور كما هو مخطط لها ، فإن نيو هورايزونز ستعبر كامل امتداد solar system in record time and conduct flyby reconnaissance studies of the Pluto-Charon system in 2015 and then one or more Kuiper Belt objects before 2020.

In accomplishing this historic feat, America will complete the reconnaissance of all the known planets, and provide a new and vivid demonstration of the historic kinds of space exploration that only it has the technical prowess to achieve.

A planetary scientist, Dr. Alan Stern is the Principal Investigator of the New Horizons Pluto-Kuiper Belt mission and director of the Department of Space Studies at the Southwest Research Institute.


Astronomy of Planets

In this project we will investigate rogue planets, formally known as Free-Floating Planets (FFPs). We will explore how their existence was initially supposed, and how they may be detected. Most exoplanets are detected using properties related to their host star, so detecting planets that orbit no star poses significant difficulties. Techniques like transit observation, the radial velocity method, and astrometry are all inapplicable. The primary goal of this research is to determine how rogue planet detection occurs, and establish why this method of detection is reliable. The answer is that Gravitational Microlensing is the primary method used in rogue planet detection, and its credibility arises from its derivation from Einstein’s Theory of General Relativity. Research into the origins and properties of rogue planets can tell us interesting things about the formation of our own solar system, the composition of Dark Matter in our galaxy, and the conditions necessary for life.

An Exploration into the Exoplanet "Luyten B" (Winter 2018)

Exoplanets are planets that are located outside of our solar system. They were once thought to be rare but, as time has gone on, more and more are being discovered. Luyten, or GJ273, is a star located 12.36 light years away from the sun. Surrounding it, are two incredibly intriguing exoplanets that have caught the attention of many astronomers. Luyten B is a planet that is incredibly close to earth, and is categorized as a potential “Super-Earth”. While there are many variables that are unknown, which may dismiss the planets habitability, the possibility and promise of Luyten B having potential to hold liquid water on its surface makes it one that can bring excitement to research and curiosity. What our research will explore is how Luyten and its exoplanet Luyten B were discovered, the type of star it is and how this affects habitability, the habitability zone and its implications for potential life, and its orbit and rotation. Luyten C, Luyten’s inner planet, is located too close to its host star to have the chance to have liquid water.

An incredibly fascinating aspect of this exoplanet in particular is that upon the release of the hopeful likelihood that this planet could potentially support life, METI (Messaging extra-terrestrial Intelligence) International put together an encoded sonar message containing 6 different musical compositions and encoded mathematical and scientific tutorials. Doug Vakoch, president of METI states that “we’ve sent a signal we would like to receive here on earth”. They predict that if the message is received and processed we could receive a response as soon as 2042.


Courtesy of NASA, Ames, JPL-Caltech

Kepler 452b: Second Earth (Fall 2017)

The possibility for life on other planets is something that has captivated our society since we first began exploring the space that exists beyond our earth. Technology is currently limited to only viewing these planets existing outside our solar system, however, it is plausible that with technology continually advancing, in the future these planets may not seem so far out of reach. In 2015, the earth-like exoplanet Kepler 452b was discovered by the NASA Kepler telescope.1 This discovery prompted an inquisition into the possibility for this planet to sustain life. Though this concept cannot currently be accepted or denied, this research will explore the parameters necessary for life on exoplanets, and which of these may be possible for Kepler 452b.

Courtesy of Amanda J. Smith

The Search for Exoplanets: A Habitable Suitor (Winter 2017)

The hunt for exoplanets is one of the fastest-growing enterprises in astronomy, and for very good reason. An exoplanet, or extra-solar planet, is any planet that orbits a star other than our own Sun. These planets vary in size and distance from their star. If we can find planets with similar composition and features to Earth, we may discover extraterrestrial life, or a potential future home for humanity. This page will explore one of the most bountiful results of the exoplanet search, TRAPPIST-1, anaylsing the composition of this planetary system and the methods used by astronomers to discover it, and how research of this planet will proceed in the future.

The Search for Exoplanets: A Habitable Suitor (Winter 2017)

Since humanity first turned its eyes towards the night sky and gazed in awe at the infinite wonder of the universe, we have been captivated by space. Exploration and discovery is as much a part of our human nature, as our desire to observe the depths of our origins, and understand the unknown. The search for exoplanets is one of the foremost, growing fields in the exploration of space. Exoplanets are planets located in distant extrasolar systems, orbiting stars other than our own, and vary in size from larger than Jupiter, to smaller than Earth.

Courtesy of intographics/Pixabay

Proxima Centauri B: Is there an Earth-like planet orbiting our nearest neighbour? (Fall 2016)

Proxima Centauri B is a planet that orbits a star outside of the solar system, which is known as an exoplanet. This exoplanet was thought to be previously discovered in 2012 by astronomers but proved to be a false signal due to insufficient data. Advancements in instruments allowed researchers to verify the signal which led to the discovery of exoplanet Proxima Centauri B in 2016

Solar Systems Beyond (Winter 2016)

Until relatively recently in human history, our observational capacity from Earth has been rather limited. Presently technological advancements and innovations have arisen allowing us to uncover and understand more of the mysteries and intricacies of the universe. Recent observational research initiatives have led to the discovery of planets outside our solar system, known as exoplanets. These discoveries have raised many questions including whether or not any planets would be capable of supporting life, which has fueled motivation for additional research


  • This document and 3 million+ documents and flashcards
  • High quality study guides, lecture notes, practice exams
  • Course Packets handpicked by editors offering a comprehensive review of your courses
  • Better Grades Guaranteed

RESEARCH ARTICLES A Giant Impact Origin of Pluto Charon Robin M Canup Pluto and its moon Charon are the most prominent members of the Kuiper belt and their existence holds clues to outer solar system formation processes Here hydrodynamic simulations are used to demonstrate that the formation of Pluto Charon by means of a large collision is quite plausible I show that such an impact probably produced an intact Charon although it is possible that a disk of material orbited Pluto from which Charon later accumulated These findings suggest that collisions between 1000 kilometer class objects occurred in the early inner Kuiper belt The Pluto Charon pair shares key traits with the Earth Moon system Each satellite mass is substantial compared to its planet Charon s mass is 10 to 15 of Pluto s mass and the Moon s mass is 1 of Earth s mass All other satellite to planet mass ratios in our solar system are less than 2 10j4 The orbits of Charon and the Moon are consistent with a scenario in which each satellite formed much closer to its planet and torques due to tides raised on the planet by the satellite subsequently caused the satellite s orbit to expand to its current separation The angular momentum of both pairs is large within a factor of several of the critical angular momentum for rotational stability of a single object containing the total system mass In both cases an origin by Bgiant impact in which a large oblique collision with the growing planet produced its satellite and provided the system with its angular momentum is favored 1 4 However to date the viability of this mode of origin has only been demonstrated for the Earth Moon case Models of lunar forming impacts 4 7 produce disks orbiting the planet containing about 1 to 3 of the planet s mass and as such the feasibility of forming the proportionally more massive Charon has been unknown Although giant impacts are believed common in the final stage of terrestrial planet formation in the inner solar system 8 their role in the outer solar system and the Kuiper belt Ea disk of objects orbiting exterior to Neptune between about 30 and 50 astronomical units AU is more uncertain 9 The origin of Pluto Charon provides a key constraint to this issue and to the population of objects in the primordial Kuiper belt Properties of the distant Pluto Charon pair Esupporting online material SOM Southwest Research Institute Boulder CO 80302 USA and Division of Geological and Planetary Sciences California Institute of Technology Pasadena CA 91125 USA E mail robin boulder swri edu 546 text remain somewhat uncertain Pluto and Charon have physical radii of RP 1150 to 1200 km and RC 590 to 620 km and their densities are rP 1 8 to 2 1 g cm3 and rC 1 6 to 1 8 g cm3 indicating rock ice compositions with about 50 to 80 rock by mass 10 Scaling the angular momentum of the Pluto Charon binary LPC by the quantity q 3 R L K GMPC PC where RPC is the radius of an equivalent spherical object containing the total Pluto Charon system mass MPC and G is the gravitational constant gives the normalized system angular momentum JPC K LPC L which is in the range 0 33 G JPC G 0 46 for a Charon to Pluto mass ratio q in the range 0 1 G q G 0 15 Here I present smooth particle hydrodynamic SPH simulations to show that giant impacts can produce Pluto Charon type systems with q 9 0 1 and J 0 4 In SPH an object is described by a multitude of overlapping particles each of which represent a three dimensional 3D distribution of matter of a specified composition whose properties are tracked in time in a Lagrangian manner In these simulations particles are evolved due to gravity compressional heating and expansional cooling and shock dissipation 11 and the Analytic Equation of State M ANEOS 12 13 is used with material constants by Pierazzo and Melosh 14 For a full description of the SPH technique see 15 from whose work the code used here is directly descended The SPH simulations involved between N 0 2 104 and 1 2 105 particles and a simulated time of 1 to 4 days Given that the appropriate differentiation state and composition of the colliding objects is uncertain I considered three initial compositions i SER 100 undifferentiated serpentine EMg3Si2O5 OH 4 a hydrated silicate containing 14 H2O by weight ii IDI 40 water ice 42 dunite and 18 iron by mass and differentiated into 28 JANUARY 2005 VOL 307 SCIENCE an ice mantle rock core and iron inner core and iii SIM 50 serpentine and 50 water ice in an undifferentiated mixture These objects range from uniform to highly differentiated with rock mass fractions between 43 and 86 and bulk densities between 1 5 to 2 5 g cm3 I modeled a variety of impacts that were all capable of providing an angular momentum within the range for Pluto Charon The collision of two nonspinning equal density objects delivers a normalized angular momentum 16 Jcol K p Lcol vimp 0 2 f g b vesc L 1 where b K sin x is the scaled impact parameter x is the angle between the surface normal and the impact trajectory a grazing impact has b 0 1 g is the impactor to total mass q ratio f g K g 1 j g g1 3 1 j g 1 3 and vimp vesc is the ratio of the impact velocity to the mutual escape velocity with v2imp K v2esc vV2 where vV is the relative velocity at large p separation Here vesc K 2GMT Rimp Rtar where MT is the total colliding mass and Rimp and Rtar are the impactor and target radii respectively A preimpact spin Edue to earlier impacts 8 17 that had a component in the same rotational sense as the impact Bprograde would increase Jimp For the case of prograde spin vectors normal to the plane of the impact the additional contribution is Jspin 0 Kimp Tmin 5 3 Tmin g Ktar 1 j g 5 3 Timp Ttar 2 where Jimp 0 Jcol Jspin Kimp and Ktar are the moment of inertia constants of the colliding objects Timp and Ttar are the preimpact spin periods of the impactor and target and the minimum period for rotational stability is Tmin K p 3p Gr 0 2 3 hours r 2g cm3 j1 2 where r is the density of the objects Here collisions with 0 5 G b G 1 1 G vimp vesc G 2 5 or 0 G vV G 2 5 km s 0 13 G g G 0 5 and with 18 and without preimpact spin are simulated Results An impact between predifferentiated IDI composition identical objects each of which contained 0 53 MPC so that g 0 0 5 and had an initial prograde 7 hour day produces a planet disk system Fig 1 This b 0 0 83 collision had vimp 0 vesc and Jimp 0 0 43 …


Pluto-Charon origin may mirror that of Earth and its Moon

The evolution of Kuiper Belt objects, Pluto and its lone moon Charon may have something in common with Earth and our single Moon: a giant impact in the distant past.
Dr. Robin Canup, assistant director of Southwest Research Institute's® (SwRI) Department of Space Studies, argues for such an origin for the Pluto-Charon pair in an article for the January 28 issue of the journal Science.

Canup, who currently is a visiting professor at the California Institute of Technology, has worked extensively on a similar "giant collision" scenario to explain the Moon's origin.

In both the Earth-Moon and Pluto-Charon cases, Canup's smooth particle hydrodynamic simulations depict an origin in which a large, oblique collision with the growing planet produced its satellite and provided the current planet-moon system with its angular momentum.

While the Moon has only about 1 percent of the mass of Earth, Charon accounts for a much larger 10 to 15 percent of Pluto's total mass. Canup's simulations suggest that a proportionally much larger impactor - one nearly as large as Pluto itself - was responsible for Charon, and that the satellite likely formed intact as a direct result of the collision.

According to Canup, a collision in the early Kuiper Belt - a disk of comet-like objects orbiting in the outer solar system beyond Neptune - could have given rise to a planet and satellite with relative sizes and angular rotation characteristics consistent with those of the Pluto-Charon pair. The colliding objects would have been about 1,600 to 2,000 kilometers in diameter, or each about half the size of the Earth's Moon.

"This work suggests that despite their many differences, our Earth and the tiny, distant Pluto may share a key element in their formation histories. This provides further support for the emerging view that stochastic impact events may have played an important role in shaping final planetary properties in the early solar system," said Canup.

The "giant impact" theory was first proposed in the mid-1970s to explain how the Moon formed, and a similar mode of origin was suggested for Pluto and Charon in the early 1980s. Canup's simulations are the first to successfully model such an event for the Pluto-Charon pair.

Simulations published by Canup and a colleague in Nature in 2001 showed that a single impact by a Mars-sized object in the late stages of Earth's formation could account for the iron-depleted Moon and the masses and angular momentum of the Earth-Moon system.

This was the first model to simultaneously explain these characteristics without requiring that the Earth-Moon system be substantially modified after the lunar forming impact.


شاهد الفيديو: تعلم الطاقة الشمسية من خلال سؤال و جواب -الجزء الرابع (شهر فبراير 2023).