Miljarden jaren geleden kwamen in de ijskoude buitenwijken van ons zonnestelsel twee hemellichamen met elkaar in botsing. In plaats van een cataclysmische ramp kwamen ze een tijdje samen en draaiden ze samen als een kosmische sneeuwpop. Dit ‘kiss and catch’-scenario leidde tot de vorming van Pluto en zijn maan, Charon, zoals we die vandaag de dag kennen.
Een recent onderzoek van de Universiteit van Arizona betwistte lang gekoesterde aannames en werpt licht op hoe deze twee ijzige werelden een binair systeem werden.
Adeene Denton, een postdoctoraal onderzoeker bij NASA aan de U of A Lunar and Planetary Laboratory, leidde het onderzoek. Haar team ontdekte een over het hoofd geziene factor in planetaire botsingsmodellen: de structurele sterkte van gesteente en ijs op kleine, koude werelden zoals Pluto en Charon.
“Pluto en Charon zijn verschillend: ze zijn kleiner, kouder en bestaan voornamelijk uit rotsen en ijs. Toen we de werkelijke sterkte van deze materialen berekenden, ontdekten we iets totaal onverwachts”, legt Denton uit.
De unieke botsing van Pluto en Charon
Jarenlang geloofden wetenschappers dat Charon, de grootste maan van Pluto, op een manier werd gevormd die vergelijkbaar was met de maan van de aarde. Ze geloofden dat een enorme botsing ervoor zorgde dat de lichamen vervormden en uitrekten, en zich gedroegen als gesmolten of vloeibaar materiaal.
Dit model werkte voor de aarde en de maan vanwege de hoge temperaturen en grotere massa’s, waardoor materialen gemakkelijk konden stromen en zich konden hervormen.
Pluto en Charon zijn echter kleiner, koeler en bestaan voornamelijk uit ijs en gesteente, die veel stijver zijn dan gesmolten materiaal.
Kus- en vangmechanisme
Met behulp van geavanceerde computersimulaties ontdekten de onderzoekers dat toen Pluto en proto-Charon botsten, ze zich niet als vloeistoffen gedroegen. In plaats daarvan bleven ze tijdelijk aan elkaar plakken en vormden ze een sneeuwpopvormige structuur.
Na verloop van tijd gingen ze uit elkaar, maar bleven door de zwaartekracht gebonden, waardoor het binaire systeem ontstond dat we vandaag de dag waarnemen. Dit unieke ‘kiss and capture’-proces verschilt aanzienlijk van traditionele modellen van maanvorming.
‘De meeste planetaire botsingsscenario’s worden geclassificeerd als ‘hit and run’ of ‘graze and merge.’ “Wat we ontdekten is iets heel anders: een ‘kiss and catch’-scenario”, zei Denton.
In tegenstelling tot traditionele modellen plaatste dit mechanisme Charon in een stabiele baan rond Pluto, wat perfect overeenkwam met de waarnemingen.
Behoud van integriteit en interne verwarming
Uit het onderzoek bleek ook dat Pluto en Charon tijdens hun botsing grotendeels intact bleven. Dit behoud van de oorspronkelijke compositie zorgt ervoor dat eerdere modellen uitgebreide vermenging en vervorming suggereren.
Bovendien veroorzaakte de botsing getijdenkrachten die aanzienlijke hitte op beide lichamen afzetten. Deze opwarming heeft Pluto mogelijk in staat gesteld een ondergrondse oceaan te ontwikkelen zonder dat de omstandigheden in het vroege zonnestelsel nodig waren die theorieën uit het verleden in verwarring brachten.
“Het opwindende aan dit onderzoek is dat de modelparameters die Charon vastleggen, het uiteindelijk op het goede spoor zetten. Je krijgt twee dingen goed voor de prijs van één”, zegt Erik Asphaug, senior auteur van het onderzoek.
Implicaties voor de planetaire wetenschap
Deze ontdekking maakt de weg vrij voor nieuw onderzoek naar de vorming en evolutie van Pluto en Charon. Het team is van plan te bestuderen hoe de getijdenkrachten – ontstaan toen de twee lichamen na hun botsing uit elkaar gingen – hun vroege ontwikkeling beïnvloedden.
Deskundigen willen begrijpen hoe deze impact de oppervlaktekenmerken van Pluto, zoals de bergen en vlakten, heeft beïnvloed en of deze heeft bijgedragen aan de vorming van een ondergrondse oceaan.
Daarnaast willen de onderzoekers onderzoeken of soortgelijke ‘kiss and capture’-processen de creatie van andere binaire systemen in het universum kunnen verklaren.
Volgens Denton zou inzicht in hoe de nasleep van de botsing de geologie van Pluto heeft gevormd meer kunnen onthullen over het oppervlak en de interne structuur ervan.
Dit werk kan licht werpen op de bredere mechanismen die de vorming en evolutie van planeten in ijskoude, afgelegen gebieden van het zonnestelsel aandrijven.
Pluto en Charon hervormen theorieën over het planetenstelsel
Het ‘kiss and capture’-oorsprongsverhaal van Pluto en Charon daagt eerdere theorieën uit over hoe planetaire systemen ontstaan. Het introduceert een nieuwe manier van denken over botsingen in de ruimte, en laat zien hoe twee lichamen kort aan elkaar kunnen blijven plakken voordat ze in een stabiele baan terechtkomen.
Deze ontdekking verandert de manier waarop we niet alleen de geschiedenis van Pluto en Charon begrijpen, maar ook hoe vergelijkbare systemen zich in het hele universum kunnen hebben gevormd.
Door dit idee verder te onderzoeken hopen wetenschappers meer te onthullen over de processen die planeten, manen en andere hemellichamen vormen, wat nieuwe inzichten oplevert in de mysteries van ons zonnestelsel en daarbuiten.
Het onderzoek is gepubliceerd in het tijdschrift Geowetenschap van de natuur.
—–
Vind je het leuk wat je leest? Schrijf je in op onze nieuwsbrief voor interessante artikelen, exclusieve content en de laatste updates.
Bekijk EarthSnap, een gratis app aangeboden door Eric Ralls en Earth.com.
—–
