Solución al misterio del 'corazón' en la superficie de Plutón

El misterio de cómo Plutón consiguió una característica gigante en forma de corazón en su superficie finalmente ha sido resuelto por un equipo internacional de astrofísicos.

El equipo, dirigido por la Universidad de Berna y miembros del Centro Nacional de Competencia en Investigación PlanetS (NCCR), es el primero en reproducir con éxito la forma inusual con simulaciones numéricas, atribuyéndola a un impacto gigante y lento en ángulo oblicuo.

Desde que las cámaras de la misión New Horizons de la NASA descubrieron una gran estructura en forma de corazón en la superficie del planeta enano Plutón en 2015, este 'corazón' ha desconcertado a los científicos debido a su forma, composición geológica y elevación únicas. Un equipo de científicos de la Universidad de Berna, incluidos varios miembros del NCCR PlanetS, y de la Universidad de Arizona en Tucson, han utilizado simulaciones numéricas para investigar los orígenes de Sputnik Planitia, la parte occidental en forma de lágrima de la superficie del núcleo de Plutón.

Según su investigación, la historia temprana de Plutón estuvo marcada por un evento cataclísmico que formó el Sputnik Planitia: una colisión con un cuerpo planetario de unos 700 km de diámetro, aproximadamente el doble del tamaño de Suiza de este a oeste. Los hallazgos del equipo, que se publicaron recientemente en Nature Astronomy, también sugieren que la estructura interna de Plutón es diferente de lo que se suponía anteriormente, lo que indica que no hay ningún océano bajo la superficie.

El corazón, también conocido como Tombaugh Regio, captó la atención del público inmediatamente después de su descubrimiento. Pero también captó inmediatamente el interés de los científicos porque está cubierto de un material de alto albedo que refleja más luz que su entorno, creando su color más blanco.

Sin embargo, el corazón no está compuesto de un único elemento. Sputnik Planitia (la parte occidental) cubre una superficie de 1.200 por 2.000 kilómetros, lo que equivale a una cuarta parte de Europa o Estados Unidos. Lo sorprendente, sin embargo, es que esta región tiene una elevación de tres a cuatro kilómetros más baja que la mayor parte de la superficie de Plutón.

"La apariencia brillante del Sputnik Planitia se debe a que está lleno predominantemente de hielo de nitrógeno blanco que se mueve y convecta para alisar constantemente la superficie. Este nitrógeno probablemente se acumuló rápidamente después del impacto debido a la menor altitud", explica en un comunicado el Dr. Harry Ballantyne de la Universidad de Berna, autor principal del estudio.

La parte oriental del corazón también está cubierta por una capa similar, pero mucho más delgada, de hielo de nitrógeno, cuyo origen aún no está claro para los científicos, pero probablemente esté relacionado con el Sputnik Planitia.

"La forma alargada del Sputnik Planitia sugiere claramente que el impacto no fue una colisión frontal directa sino más bien oblicua", señala el Dr. Martin Jutzi de la Universidad de Berna, quien inició el estudio.

Entonces, el equipo, como muchos otros en todo el mundo, utilizó su software de simulación Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) para recrear digitalmente tales impactos, variando tanto la composición de Plutón como su impactador, así como la velocidad y el ángulo del impactador. Estas simulaciones confirmaron las sospechas de los científicos sobre el ángulo oblicuo del impacto y determinaron la composición del impactador.

"El núcleo de Plutón es tan frío que las rocas permanecieron muy duras y no se derritieron a pesar del calor del impacto, y gracias al ángulo de impacto y a la baja velocidad, el núcleo del impactador no se hundió en el núcleo de Plutón, sino que permaneció intacto. como un toque", explica Ballantyne.

"En algún lugar debajo del Sputnik se encuentra el núcleo remanente de otro cuerpo masivo, que Plutón nunca digirió del todo", añade el coautor Erik Asphaug de la Universidad de Arizona. Esta fuerza del núcleo y una velocidad relativamente baja fueron clave para el éxito de estas simulaciones: una fuerza más baja daría como resultado una característica superficial sobrante muy simétrica que no se parece a la forma de lágrima observada por New Horizons.

"Estamos acostumbrados a pensar en las colisiones planetarias como eventos increíblemente intensos en los que se pueden ignorar los detalles, excepto aspectos como la energía, el impulso y la densidad. Pero en el sistema solar distante, las velocidades son mucho más lentas y el hielo sólido es fuerte, por lo que tienes que ser mucho más preciso en tus cálculos. Ahí es donde empieza la diversión", dice Asphaug.

Los dos equipos tienen un largo historial de colaboraciones juntas, explorando desde 2011 la idea de "splats" planetarios para explicar, por ejemplo, las características de la cara oculta de la luna. Después de nuestra Luna y Plutón, el equipo de la Universidad de Berna planea explorar escenarios similares para otros cuerpos exteriores del sistema solar, como el planeta enano Haumea, similar a Plutón.