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2015년 NASA의 뉴 호라이즌스 우주선이 명왕성을 촬영한 이후 명왕성 표면의 거대한 하트 모양 특징은 천문학자들의 흥미를 끌었습니다. 이제 연구자들은 독특한 하트가 어떻게 생겨났는지에 대한 미스터리를 풀었으며 이에 대한 새로운 단서를 밝힐 수 있다고 믿습니다. 왜소행성의 기원.

이 특징은 1930년에 명왕성을 발견한 천문학자 클라이드 톰보를 기리기 위해 “톰보 영역”이라고 불립니다. 그러나 과학자들은 핵심이 모두 하나의 요소가 아니라고 말합니다. 수십 년 동안 톰보 레지오의 고도, 지질학적 특징, 독특한 모양, 명왕성의 나머지 부분보다 더 밝은 흰색인 반사율이 높은 표면에 대한 세부 정보는 설명되지 않았습니다.

핵의 “좌엽”을 형성하는 스푸트니크 플라니티아(Sputnik Planitia)라고 불리는 깊은 분지는 명왕성에서 발견되는 질소 얼음의 상당 부분을 담고 있습니다.

분지의 면적은 745 x 1,242마일(1,200km x 2,000km)로 미국 면적의 약 4분의 1에 불과하지만 고도는 대부분의 지역보다 3~4km(1.9~2.5마일) 낮습니다. 미국. 행성 표면. 한편, 핵의 오른쪽에도 질소 얼음층이 포함되어 있지만 훨씬 얇습니다.

존스홉킨스대학교 응용물리학연구소/사우스웨스트 연구소/NASA

뉴 호라이즌스 우주선은 2015년 7월 14일 명왕성의 심장 이미지를 포착했습니다.

국제 과학자 팀은 Sputnik Planitia에 대한 새로운 연구를 통해 격변적인 사건이 코어를 생성했다는 것을 확인했습니다. 연구진은 수치 시뮬레이션을 포함한 분석을 통해 직경 약 700km, 즉 동쪽에서 서쪽으로 스위스 크기의 약 두 배에 달하는 원시 행성체가 왜소 행성의 역사 초기에 명왕성과 충돌했을 가능성이 있다고 결론지었습니다.

이 결과는 월요일에 저널에 게재된 명왕성과 그 내부 구조에 대한 연구의 일부입니다. 자연 천문학.

이전에 팀은 달의 뒷면과 같이 태양계의 혼란스러운 형성 초기에 충돌로 인해 생성되었을 가능성이 있는 태양계 전반의 특이한 특징을 연구했습니다.

연구원들은 명왕성과의 이론적 행성 충돌의 가능한 충격, 속도, 각도 및 구성에 대한 다양한 시나리오를 모델링하기 위해 광범위한 행성 충돌 연구의 기초가 되는 매끄러운 입자 유체 역학 소프트웨어를 사용하여 수치 시뮬레이션을 만들었습니다.

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결과는 행성체가 정면이 아닌 비스듬한 각도로 명왕성과 충돌할 가능성이 있다는 것을 보여주었습니다.

“명왕성의 핵은 너무 차가워서 (왜행성과 충돌한 암석체가) 충돌의 열기에도 불구하고 매우 단단하고 녹지 않았으며, 충돌 각도와 느린 속도 덕분에 명왕성의 핵은 이번 연구의 주저자이자 스위스 베른 대학의 공동 연구자인 해리 발렌타인(Harry Ballantyne) 박사는 성명에서 이렇게 말했습니다. “그것은 명왕성의 심장 속으로 가라앉지 않았지만 그대로 남아 있었습니다. 마치 타격을 가한 것처럼 손상되지 않았습니다.”

하지만 명왕성과 충돌한 후 행성체는 어떻게 되었나요?

“스푸트니크 아래 어딘가에는 명왕성이 결코 소화하지 못한 또 다른 거대한 물체의 핵심 잔해가 있습니다.” 연구 공동 저자이자 애리조나 대학 달 및 행성 연구소 교수인 에릭 아스포(Eric Asfaugh)는 성명에서 말했습니다.

연구팀은 스푸트니크 플라니티아의 눈물방울 모양이 명왕성의 차가운 핵과 충돌 자체의 상대적으로 느린 속도의 결과라는 사실을 발견했습니다. 다른 유형의 더 빠르고 더 직접적인 효과를 사용하면 더 대칭적인 모양을 만들 수 있습니다.

“우리는 행성 충돌을 에너지, 운동량, 밀도 등을 제외한 세부 사항을 무시할 수 있는 엄청나게 강렬한 사건으로 생각하는 데 익숙합니다. 하지만 먼 태양계에서는 속도가 훨씬 느리고 단단한 얼음이 강합니다. 계산을 좀 더 정확하게 해야 합니다.” 이것은 “재미가 시작되는 곳입니다.”

연구팀은 심장의 특징을 연구하는 동시에 명왕성의 내부 구조에도 집중했습니다. 명왕성 역사 초기에 충돌로 인해 대량 부족이 발생하여 Sputnik Planitia가 행성이 형성되는 동안 시간이 지남에 따라 왜소 행성의 북극을 향해 천천히 이동하게 되었을 것입니다. 이는 물리학 법칙에 따라 분지가 주변보다 질량이 작기 때문이라고 연구진은 연구에서 설명했습니다.

그러나 Sputnik Planitia는 왜소행성의 적도 근처에 위치하고 있습니다.

이전 연구에서는 명왕성이 지하 바다를 가질 수 있다고 제안했으며, 만약 그렇다면 지하 바다 위의 얼음 지각은 스푸트니크 평원 지역에서 더 얇아서 액체 물의 촘촘한 돌출을 생성하고 질량이 적도를 향해 이동하게 할 것이라고 제안했습니다. 저자들은 말했다.

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그러나 새로운 연구는 이점의 위치에 대해 다른 설명을 제공합니다.

“시뮬레이션에서 명왕성의 원시 맨틀은 충돌에 의해 완전히 발굴되었으며, 충돌체의 핵심 물질이 명왕성의 핵심 위에 흩어져 있기 때문에 지하 바다 없이 또는 기껏해야 적도를 향한 이동을 설명할 수 있는 국지적 질량 과잉이 생성됩니다. 베른 대학 물리학 연구소의 우주 연구 및 행성 과학 선임 연구원이자 공동 저자인 마틴 괴체(Martin Goetze) 박사는 “매우 얇습니다.”라고 말했습니다.

콜로라도 주 볼더에 있는 사우스웨스트 연구소(Southwest Research Institute)의 수석 과학자이자 NASA 뉴 호라이즌스 임무의 공동 수석 조사관인 켈시 싱어(Kelsey Singer)는 이번 연구에 참여하지 않았지만 저자들은 모델링을 탐구하고 가설을 개발하는 데 철저한 노력을 기울였다고 말했습니다. 그들은 그녀가 “지질학적 증거에 더 가까운 연관성”을 보고 싶어했을 것입니다.

“예를 들어, 저자들은 스푸트니크 평원의 남쪽 부분이 매우 깊다고 제안하지만, 많은 지질학적 증거는 남쪽이 북쪽보다 덜 깊다는 것을 암시하는 것으로 해석되었습니다.”라고 Singer는 말했습니다.

연구자들은 명왕성의 핵심에 관한 새로운 이론이 신비한 왜행성이 어떻게 형성되었는지에 대해 더 많은 정보를 제공할 수 있다고 믿습니다. 명왕성의 기원은 태양계 가장자리에 위치하고 뉴 호라이즌스 임무에 의해서만 면밀히 연구되었기 때문에 미스터리로 남아 있습니다.

“명왕성은 독특하고 매혹적인 지질학을 지닌 광대한 원더랜드이므로 지질학을 설명하는 더 창의적인 가설이 항상 도움이 됩니다.”라고 Singer는 말했습니다. “다른 가설을 구별하는 데 도움이 되는 것은 명왕성 표면 아래에 무엇이 있는지에 대한 더 많은 정보를 얻는 것입니다. 우리는 아마도 얼음을 통해 볼 수 있는 레이더를 사용하여 명왕성 궤도에 우주선을 보내야만 이를 달성할 수 있습니다.”

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