Op het oppervlak van Pluto is een gigantisch hart te zien. Tot nu toe wisten astronomen niet hoe deze bijzondere vorm was ontstaan, maar de verklaring is eigenlijk niet zo spectaculair: een inslag gaf de planeet dit teken van liefde.
Sinds de New Horizons-missie van NASA in 2015 de grote hartvormige structuur op Pluto ontdekte, staan wetenschappers al voor een raadsel, vooral vanwege de unieke vorm, maar ook door de samenstelling en diepte van het hart.
Een langzame inslag
Talloze simulaties hebben ze gedraaid om erachter te komen wat de oorsprong is van Sputnik Planitia, het westelijke traanvormige deel van de structuur. De conclusie: er heeft ooit een gigantische en langzame, schuine inslag plaatsgevonden. In de jonge jaren van Pluto moet er een enorm hemellichaam van zo’n 700 kilometer doorsnee op de dwergplaneet zijn geklapt. De ontdekking zet ook vraagtekens bij de tot nu toe vermoede ondergrondse oceaan op Pluto.
Het hart, dat ook wel bekendstaat als de Tombaugh Regio, sprak niet alleen direct tot de verbeelding van het grote publiek, maar greep ook de aandacht van wetenschappers, omdat het bedekt is met een heel helderwit materiaal dat meer licht reflecteert dan zijn omgeving, waardoor het gebied witter lijkt.
Helder gat
Sputnik Planitia heeft een oppervlak van 1200 bij 2000 kilometer, gelijk aan ongeveer een kwart van Europa. Maar deze regio ligt 3 tot 4 kilometer lager dan de rest van Pluto’s oppervlak. “De helderheid van Sputnik Planitia komt doordat dit gat gevuld is met wit stikstofijs dat beweegt om constant het oppervlak glad en vlak te houden. Deze stikstof hoopte zich vermoedelijk snel op na de impact als gevolg van de lagere hoogte”, legt hoofdonderzoeker Harry Ballantyne van de University of Bern uit.
Het oostelijke deel van het hart is ook bedekt met een laag stikstofijs, die weliswaar veel dunner is. Daarvan is de oorsprong nog onduidelijk, maar die heeft waarschijnlijk ook te maken met Sputnik Planitia.
Geen frontale botsing
De langwerpige vorm van het gebied wijst erop dat de impact geen frontale botsing was, maar schuin plaatsvond. Met digitale simulaties is geprobeerd de inslag na te bootsen. Daarbij varieerde zowel de samenstelling van Pluto als die van de meteoriet, net als de snelheid en de hoek van de impact. De simulaties bevestigden wat de onderzoekers al dachten over de schuine hoek van de inslag en konden ook de samenstelling van het hemellichaam bepalen.
Koude kern
“Pluto’s kern is zo koud dat de stenen erg hard bleven en niet smolten door de hitte van de inslag en dankzij de hoek van de impact en de lage snelheid zonk de kern van het hemellichaam niet in Pluto’s kern maar bleef hij intact als een vlek erbovenop”, legt Ballantyne uit. De sterkte van de kern en de relatief lage snelheid waren de sleutel tot het succes van deze simulaties: minder kracht zou leiden tot een heel symmetrisch overblijfsel dat niet lijkt op de traanvorm die New Horizons observeerde.
“We denken altijd dat planetaire botsingen heel hard gaan, waarbij je de details kunt negeren behalve wat energie, momentum en dichtheid betreft. Maar in het verre zonnestelsel liggen de snelheden zo veel lager en vast ijs is sterk dus je moet veel preciezer zijn met je berekeningen”, aldus medeonderzoeker Erik Asphaug van de University of Arizona.
Geen oceaan
Maar de nieuwe studie heeft nog meer wetenswaardigs boven tafel gehaald. Zo’n gigantische inslag heeft hoogstwaarschijnlijk plaatsgevonden toen Pluto nog niet zo lang bestond. Dat roept echter vragen op, omdat zo’n enorme indrukking langzaam richting de pool van de dwergplaneet zou moeten bewegen, omdat het geen massa heeft. Maar het bevindt zich juist in de buurt van de evenaar.
De eerdere theoretische verklaring hiervoor was dat Pluto, net als sommige andere planeten aan de randen van ons zonnestelsel een vloeibare oceaan onder het oppervlak heeft. Pluto’s ijzige korst zou dunner zijn in het gebied van Sputnik Planitia, waardoor de oceaan daar uitstulpt en aangezien vloeibaar water een grotere dichtheid heeft dan ijs zou er een surplus aan massa ontstaan dat een beweging richting de evenaar veroorzaakt.
Maar de nieuwe studie komt met een andere verklaring. “In onze simulaties is de hele oorspronkelijke mantel van Pluto uitgegraven door de inslag en als het kernmateriaal van het hemellichaam afdrukken op Pluto’s kern veroorzaakt, creëert het een lokaal overschot aan massa dat de migratie richting de evenaar kan verklaren zonder ondergrondse oceaan, of hoogstens een hele dunne”, besluit een van de onderzoekers.
