بث مباشر لقناتنا على تيلجرام

-

 انتقل إلى المحتوى الرئيسي

  • شرط
  • نُشرت:

التقاط شارون قديم حول بلوتو

Nature Geoscience ( 2025 ) استشهد بهذه المقالة

خلاصة

إن بلوتو وشارون هما أكبر نظام ثنائي في المجموعة المعروفة من الأجرام وراء نبتون في النظام الشمسي الخارجي. ويشير محورهما المداري الخارجي المشترك إلى تاريخ تطوري مرتبط وأصل تصادمي. ويتطلب نصف قطريهما، حوالي 1200 كيلومتر وحوالي 600 كيلومتر على التوالي، والمدار الدائري الواسع لشارون الذي يبلغ حوالي 16 نصف قطر لبلوتو، آلية تكوين تضع جزءًا كبيرًا من الكتلة في المدار، مع زخم زاوي كافٍ لدفع التوسع المداري المدّي. وهنا نقوم بنمذجة رقمية لالتقاط شارون من قبل بلوتو باستخدام عمليات محاكاة تتضمن قوة المادة. وفي عمليات المحاكاة لدينا، يوزع الاحتكاك زخم الاصطدام، مما يؤدي إلى اتصال شارون وبلوتو مؤقتًا، بدلاً من الاندماج، في حالة الاصطدامات التي تتماشى مع دوران الهدف. وفي نظام "التقبيل والتقاط" هذا، يتم منع اندماج الأجسام بواسطة القوة. بالنسبة لدوران مستهدف متسق مع الزخم الزاوي للنظام، يتم فصل شارون مديًا ورفعه إلى مدار شبه دائري يهاجر منه إلى مسافات تتوافق مع مداره الحالي. يتم التقاط شارون سليمًا نسبيًا في هذا السيناريو، مع الاحتفاظ بجوهره ومعظم غطائه، مما يعني أن شارون قد يكون قديمًا مثل بلوتو.

هذه معاينة لمحتوى الاشتراك، يمكنك الوصول إليه عبر مؤسستك

خيارات الوصول

الدخول من خلال مؤسستك

اشتري هذه المقالة

  • الشراء على SpringerLink
  • الوصول الفوري إلى المقال الكامل بصيغة PDF
اشتري الآن

قد تخضع الأسعار للضرائب المحلية التي يتم حسابها أثناء الخروج

محتوى مماثل يتم مشاهدته من قبل الآخرين

توفر البيانات

تتوفر جميع معلمات النموذج المستخدمة لتشغيل عمليات المحاكاة لدينا في النص الرئيسي والمعلومات التكميلية . تم تضمين الفيديو الكامل للمحاكاة الموضحة في الشكلين 1ب و 2 كفيديو تكميلي 1 ، مع ملف الإدخال والتفريغات الأولى والأخيرة التي تم تحميلها إلى Harvard Dataverse ( https://doi.org/10.7910/DVN/ARMAJ1 ). تم تضمين فيديو بدقة أقل للمحاكاة الموضحة في الشكل 4 كفيديو تكميلي 2 ، مع ملف الإدخال والتفريغات الأولى والأخيرة الموجودة في المستودع أعلاه؛ يستضيف المستودع أيضًا ملفات csv تحتوي على بيانات المدار والزخم المعالجة الموضحة في الشكلين 3 و 4 . تتوفر بيانات إضافية، مثل ملفات التفريغ الوسيطة الإضافية من عمليات المحاكاة، من المؤلف المراسل بناءً على طلب معقول.

توفر الكود

يتوفر كود SPH الخاص بـ sphlatch عبر GitHub على الرابط https://github.com/andreasreufer/sphlatch . تم وصف الخوارزمية المستخدمة في تنفيذ القوة في sphlatch بالكامل في القسم 2 من المرجع 12 .

مراجع

  1. كانوب، آر إم وآخرون. أصل القمر. مجلة المعادن والكيمياء الجيولوجية. 89 ، 53-102 (2023).

    شرط جوجل سكولار 

  2. براون، مي وبتلر، بي جيه كتل وكثافات أقمار الكواكب القزمة المقاسة باستخدام تلسكوب ألما. مجلة علوم الكواكب 4 ، 193 (2023).

    شرط جوجل سكولار 

  3. أراكاوا، س.، هيودو، ر. وجيندا، هـ. التكوين المبكر للأقمار حول الأجرام السماوية الكبيرة عبر نبتون من خلال التأثيرات العملاقة. نات. أسترون. 3 ، 802-807 (2019).

    شرط جوجل سكولار 

  4. براون، مي وآخرون. أقمار أكبر أجسام حزام كايبر. مجلة الفيزياء الفلكية. 639 ، L43 (2006).

    شرط جوجل سكولار 

  5. Nesvorný, D., Li, R., Youdin, AN, Simon, JB & Grundy, WM الثنائيات عبر نبتون كدليل على تكوين الكواكب الصغيرة من خلال عدم استقرار التدفق. Nat. Astron. 3 ، 808-812 (2019).

    شرط جوجل سكولار 

  6. ستيرن، إس إيه، جروندي، دبليو إم، ماكينون، دبليو بي، ويفر، إتش إيه، ويونغ، إل إيه نظام بلوتو بعد نيو هورايزونز. مجلة سنوية للفيزياء الفلكية، 56 ، 357-392 (2018).

    شرط جوجل سكولار 

  7. ماكينون، دبليو بي حول أصل ثنائي بلوتو-شارون. مجلة الفيزياء الفلكية 344 ، L41-L44 (1989).

    شرط جوجل سكولار 

  8. كانوب، ر.م. أصل تأثير بلوتو-شارون العملاق. ساينس 307 ، 546-550 (2005).

    شرط كاس جوجل سكولار 

  9. كانوب، آر إم وأسفوج، إي. أصل القمر في اصطدام عملاق بالقرب من نهاية تشكل الأرض. نيتشر 412 ، 708-712 (2001).

    شرط كاس جوجل سكولار 

  10. كانوب، آر إم حول أصل تأثير عملاق لشارون، ونيكس، وهيدرا. مجلة أسترون. 141 ، 35 (2011).

    شرط جوجل سكولار 

  11. أراكاوا، س.، هيودو، ر.، شوجي، د. وجيندا، هـ. التطور المدّي للقمر الغريب حول الكوكب القزم (225088) غونغونغ. مجلة فلكية 162, 226 (2021).

    شرط كاس جوجل سكولار 

  12. Emsenhuber, A., Jutzi, M. & Benz, W. SPH calculations of Mars-scale collisions: the role of the equation of state, material rheologies, and numerical effects. Icarus 301, 247–257 (2018).

    Article Google Scholar 

  13. Emsenhuber, A. et al. A new database of giant impacts over a wide range of masses and with material strength: a first analysis of outcomes. Planet. Sci. J. 5, 59 (2024).

    Article Google Scholar 

  14. Collins, G. S., Melosh, H. J. & Ivanov, B. A. Modeling damage and deformation in impact simulations. Meteorit. Planet. Sci. 39, 217–231 (2004).

    Article CAS Google Scholar 

  15. Wakita, S. & Sekiya, M. Thermal evolution of icy planetesimals in the solar nebula. Earth Planets Space 63, 1193–1206 (2011).

    Article CAS Google Scholar 

  16. Castillo-Rogez, J. et al. Compositions and interior structures of the large moons of Uranus and implications for future spacecraft observations. J. Geophys. Res. Planets 128, e2022JE007432 (2023).

    Article Google Scholar 

  17. Denton, C. A. et al. Pluto’s antipodal terrains imply a thick subsurface ocean and hydrated core. Geophys. Res. Lett. 48, e2020GL091596 (2021).

    Article Google Scholar 

  18. Kamata, S. et al. Pluto’s ocean is capped and insulated by gas hydrates. Nat. Geosci. 12, 407–410 (2019).

    Article CAS Google Scholar 

  19. Barucci, M. A. The Solar System Beyond Neptune (Univ. Arizona Press, 2008).

  20. Stern, S. et al. Initial results from the New Horizons exploration of 2014 MU69, a small Kuiper belt object. Science 364, eaaw9771 (2019).

    Article CAS Google Scholar 

  21. Amarante, A. & Winter, O. Surface dynamics, equilibrium points and individual lobes of the Kuiper belt object (486958) Arrokoth. Mon. Not. R. Astron. Soc. 496, 4154–4173 (2020).

    Article Google Scholar 

  22. Fraser, W. C. et al. All planetesimals born near the Kuiper belt formed as binaries. Nat. Astron. 1, 0088 (2017).

    Article Google Scholar 

  23. Bierson, C. J., Nimmo, F. & Stern, S. A. Evidence for a hot start and early ocean formation on Pluto. Nat. Geosci. 13, 468–472 (2020).

    Article CAS Google Scholar 

  24. Robuchon, G. & Nimmo, F. Thermal evolution of Pluto and implications for surface tectonics and a subsurface ocean. Icarus 216, 426–439 (2011).

    Article Google Scholar 

  25. Bierson, C. & Nimmo, F. Using the density of Kuiper belt objects to constrain their composition and formation history. Icarus 326, 10–17 (2019).

    Article CAS Google Scholar 

  26. Nimmo, F. & McKinnon, W. B. in The Pluto System After New Horizons (eds Moore, J. M. et al.) 89–103 (Univ. Arizona Press, 2021).

  27. Rhoden, A. R., Rudolph, M. L. & Manga, M. The challenges of driving Charon’s cryovolcanism from a freezing ocean. Icarus 392, 115391 (2023).

    Article CAS Google Scholar 

  28. Moore, J. M. & McKinnon, W. B. Geologically diverse Pluto and Charon: implications for the dwarf planets of the Kuiper belt. Annu. Rev. Earth Planet. Sci. 49, 173–200 (2021).

    Article CAS Google Scholar 

  29. Robbins, S. J. et al. Geologic landforms and chronostratigraphic history of Charon as revealed by a hemispheric geologic map. J. Geophys. Res. Planets 124, 155–174 (2019).

    Article Google Scholar 

  30. White, O. et al. in The Pluto System After New Horizons (eds Moore, J. M. et al.) 55 (Univ. Arizona Press, 2021).

  31. Porter, S. B. & Canup, R. M. Orbits and masses of the small satellites of Pluto. Planet. Sci. J. 4, 120 (2023).

    Article Google Scholar 

  32. Brozović, M., Showalter, M. R., Jacobson, R. A. & Buie, M. W. The orbits and masses of satellites of Pluto. Icarus 246, 317–329 (2015).

    Article Google Scholar 

  33. Nimmo, F. et al. Mean radius and shape of Pluto and Charon from New Horizons images. Icarus 287, 12–29 (2017).

    Article Google Scholar 

  34. Nimmo, F. & Brown, M. E. The internal structure of Eris inferred from its spin and orbit evolution. Sci. Adv. 9, eadi9201 (2023).

    Article Google Scholar 

  35. Sicardy, B. et al. A Pluto-like radius and a high albedo for the dwarf planet Eris from an occultation. Nature 478, 493–496 (2011).

    Article CAS Google Scholar 

  36. Brown, M. E. & Butler, B. J. Medium-sized satellites of large Kuiper belt objects. Astron. J. 156, 164 (2018).

    Article Google Scholar 

  37. Ragozzine, D. & Brown, M. E. Orbits and masses of the satellites of the dwarf planet Haumea (2003 EL61). Astron. J. 137, 4766 (2009).

    Article Google Scholar 

  38. Dunham, E., Desch, S. & Probst, L. Haumea’s shape, composition, and internal structure. Astrophys. J. 877, 41 (2019).

    Article CAS Google Scholar 

  39. Müller, T. et al. Haumea’s thermal emission revisited in the light of the occultation results. Icarus 334, 39–51 (2019).

    Article Google Scholar 

  40. Parker, A. et al. The mass, density, and figure of the Kuiper belt dwarf planet Makemake. In AAS/Division for Planetary Sciences Meeting 50 abstr. 509-02 (2018).

  41. Brown, M. On the size, shape, and density of dwarf planet Makemake. Astrophys. J. Lett. 767, L7 (2013).

    Article Google Scholar 

  42. Parker, A. H., Buie, M. W., Grundy, W. M. & Noll, K. S. Discovery of a Makemakean moon. Astrophys. J. Lett. 825, L9 (2016).

    Article Google Scholar 

  43. Fraser, W. C., Batygin, K., Brown, M. E. & Bouchez, A. The mass, orbit, and tidal evolution of the Quaoar–Weywot system. Icarus 222, 357–363 (2013).

    Article Google Scholar 

  44. Pereira, C. et al. The two rings of (50000) Quaoar. Astron. Astrophys. 673, L4 (2023).

    Article Google Scholar 

  45. Kiss, C. et al. The mass and density of the dwarf planet (225088) 2007 OR10. Icarus 334, 3–10 (2019).

    Article Google Scholar 

  46. Grundy, W. et al. The mutual orbit, mass, and density of the large transneptunian binary system Varda and Ilmarë. Icarus 257, 130–138 (2015).

    Article Google Scholar 

  47. Souami, D. et al. A multi-chord stellar occultation by the large trans-Neptunian object (174567) Varda. Astron. Astrophys. 643, A125 (2020).

    Article CAS Google Scholar 

  48. Reufer, A., Meier, M. M. M., Benz, W. & Wieler, R. A hit-and-run giant impact scenario. Icarus 221, 296–299 (2012).

    Article Google Scholar 

  49. Asphaug, E. & Reufer, A. Mercury and other iron-rich planetary bodies as relics of inefficient accretion. Nat. Geosci. 7, 564–568 (2014).

    Article CAS Google Scholar 

  50. Emsenhuber, A. et al. Realistic on-the-fly outcomes of planetary collisions. II. Bringing machine learning to N-body simulations. Astrophys. J. 891, 6 (2020).

    Article Google Scholar 

  51. Ballantyne, H. A. et al. Investigating the feasibility of an impact-induced Martian dichotomy. Icarus 392, 115395 (2023).

    Article Google Scholar 

  52. Turtle, E. P. & Pierazzo, E. Thickness of a Europan ice shell from impact crater simulations. Science 294, 1326–1328 (2001).

    Article CAS Google Scholar 

  53. Benz, W., Cameron, A. G. W. & Melosh, H. J. The origin of the Moon and the single-impact hypothesis III. Icarus 81, 113–131 (1989).

    Article CAS Google Scholar 

  54. Asphaug, E., Emsenhuber, A., Cambioni, S., Gabriel, T. S. J. & Schwartz, S. R. Collision chains among the terrestrial planets. III. Formation of the Moon. Planet. Sci. J. 2, 200 (2021).

    Article Google Scholar 

  55. Ballantyne, H. A., Asphaug, E., Denton, C. A., Emsenhuber, A. & Jutzi, M. Sputnik Planitia as an impactor remnant indicates an ancient rocky mascon in an oceanless Pluto. Nat. Astron. 8, 1–8 (2024).

    Article Google Scholar 

  56. Bray, V. J., Collins, G. S., Morgan, J. V., Melosh, H. J. & Schenk, P. M. Hydrocode simulation of Ganymede and Europa cratering trends—how thick is Europa’s crust? Icarus 231, 394–406 (2014).

    Article Google Scholar 

  57. Ohnaka, M. A shear failure strength law of rock in the brittle-plastic transition regime. Geophys. Res. Lett. 22, 25–28 (1995).

    Article Google Scholar 

Download references

Acknowledgements

We acknowledge S. Cambioni and N. Baijal for their helpful suggestions in an early version of the paper, and J. T. Keane for the original name ‘kiss-and-run’ for the hypothesis. We acknowledge the University of Arizona High Performance Computing (HPC) for a generous resource allocation where all simulations were performed.

Author information

Authors and Affiliations

  1. Lunar and Planetary Laboratory, University of Arizona, Tucson, AZ, USA

    C. Adeene Denton, Erik Asphaug & Robert Melikyan

  2. Southwest Research Institute, Boulder, CO, USA

    C. Adeene Denton

  3. Space Research and Planetary Science, University of Bern, Bern, Switzerland

    Alexandre Emsenhuber

Contributions

C.A.D. led the project, ran the impact simulations, performed initial analysis and wrote the draft paper. E.A. assisted in the conceptualization of the initial idea and contributed to the paper. R.M. performed the dynamical analysis. A.E. assisted in the conceptualization of the initial idea and provided the collisional modelling framework. All authors contributed to the improvement of the analysis and the paper.

Corresponding author

Correspondence to C. Adeene Denton.

Ethics declarations

Competing interests

The authors declare no competing interests.

Peer review

Peer review information

Nature Geoscience thanks Philip Carter, Sébastien Charnoz and the other, anonymous, reviewer(s) for their contribution to the peer review of this work. Primary Handling Editor: Tamara Goldin, in collaboration with the Nature Geoscience team.

Additional information

Publisher’s note Springer Nature remains neutral with regard to jurisdictional claims in published maps and institutional affiliations.

Extended data

Extended Data Fig. 1 Geometry of the collision.

Colors as in Figs. 1, 2, and 4.

Extended Data Fig. 2 Comparison of pre-impact tidal deformation.

Comparison of the tidal deformation that occurs prior to impact for bodies without strength (top), and with strength (bottom), in which the deformation is greatly reduced. Time of impact is at 0 h.

Extended Data Fig. 3 Role of pre-impact rotation.

Final states of collisions with strength, with otherwise identical impact parameters (θcoll = 45∘, vcoll/vesc ~ 1.1), as a function of target rotation: no spin (left), 6 h prograde period (middle), and 3 h prograde period (right, the same simulation as Fig. 1a and 2).

Extended Data Fig. 4 Role of pre-impact thermal structure.

Contrast between the final states of collisions with identical impact parameters (θcoll = 45∘, vcoll/vesc ~ 1.1) with varying internal thermal structures. Right shows the nominal solid target of Figs. 1a and 2). Left shows result for a hot target (majority of interior > 300 K, mostly liquid, left). Center is for a warm target (majority of interior > 230 K, center, more readily deformable ice shell).

Extended Data Fig. 5 Contrast between the final states of the Pluto-Charon-like collision shown in Figs. 1 and 2 (θcoll = 45∘, vcoll/vesc ~ 1.1), left, and the same collision parameters for an Orcus-Vanth-like system, right.

For our Orcus and Vanth simulation, both bodies are scaled down to 40% diameters of the Pluto-Charon case, with the same rock/ice mass distribution.

Extended Data Table 1 Parameters used for material strength of ice and rock
Full size table
Extended Data Table 2 Simulation parameters and outcomes for rocky interior structures
Full size table
Extended Data Table 3 Simulation parameters and outcomes for initial exploration of Charon-mass impactors
Full size table

Supplementary information

Supplementary Information

Supplementary Figs. 1 and 2 and Table 1.

فيديو تكميلي 1

فيديو للاصطدام المحتمل لالتقاط شارون كما هو موضح في الشكل 2 ( θ coll  = 45°، v coll / v esc  ≈ 1.1، دوران تقدمي مدته 3 ساعات). الألوان كما في الشكلين 1 و 2 .

فيديو تكميلي 2

فيديو للاصطدام المحتمل الذي قد يؤدي إلى التقاط شارون كما هو موضح في الشكل 4 ، باستخدام جسم صدمي يتكون 55% منه من الصخور من حيث الكتلة ( θ coll  = 45°, v coll / v esc  ≈ 1.2, 3 h prograde rotate). الألوان كما في الشكلين 1 و 2 .

الحقوق والأذونات

تحتفظ Springer Nature أو الجهة المرخصة لها (على سبيل المثال، جمعية أو شريك آخر) بحقوق حصرية لهذه المقالة بموجب اتفاقية نشر مع المؤلفين أو أصحاب الحقوق الآخرين؛ يخضع أرشفة المؤلف الذاتية للنسخة المخطوطة المقبولة من هذه المقالة فقط لشروط اتفاقية النشر والقانون المعمول به.

إعادة الطبع والأذونات

حول هذه المقالة

Check for updates. Verify currency and authenticity via CrossMark

Cite this article

دنتون، سي إيه، أسفوج، إي، إمسنهوبر، إيه وآخرون. التقاط شارون قديم حول بلوتو. نات. جيوسكي. (2025). https://doi.org/10.1038/s41561-024-01612-0

تنزيل الاقتباس

  • تلقى

  • مقبول

  • نُشرت

  • رقم الوثيقة الرقميةhttps://doi.org/10.1038/s41561-024-01612-0

احصل على أهم القصص العلمية لهذا اليوم، مجانًا في صندوق الوارد الخاص بك.سجل للحصول على ملخص الطبيعة

تعليقات

إرسال تعليق

المشاركات الشائعة من هذه المدونة

#مرابطون: #إنصر_الاقصى_بالسـكين_اما_النصـر_اوالشهادة @متابعين #وحدة_اسلامية_لحماية_الاقصى ربِ ارحمهما كما ربياني صغيرا @اشارة's Post

-
Русский: Заявление для прессы Слушания в Международном суде показывают ужасающие масштабы сионистской политики голодомора в отношении палестинцев и подчеркивают настоятельную необходимость привлечения сионистских военных лидеров к ответственности Исламское движение сопротивления (ХАМАС) приветствует созыв слушаний в Международном суде ООН (ICJ) для обсуждения обязательств сионистской оккупации перед нашим осажденным палестинским народом в секторе Газа, а также перед ООН и ее учреждениями, действующими на оккупированных палестинских территориях, и подтверждает важность эти обсуждения являются шагом на пути к привлечению оккупантов к ответственности за их продолжающиеся преступления. В ходе своих обсуждений Международный суд подчеркнул серьезность блокирования доставки гуманитарной помощи [в Газу] как вопиющего нарушения международного гуманитарного права и разоблачил использование оккупантами голода в качестве средства ведения войны против гражданского населения, что является док...
قراءة المزيد

#مرابطون: #إنصر_الاقصى_بالسـكين_اما_النصـر_اوالشهادة @متابعين #وحدة_اسلامية_لحماية_الاقصى ربِ ارحمهما كما ربياني صغيرا @اشارة's Post

-
الصفحة مهددة بالاغلاق يرجى الدعمما هو تعليقك على هذا؟"إنجيل متى 19: 12 via YouTube https://www.youtube.com/watch?v=Gs5XGB8z9N8 " #مقاطعة #حملة_لا_تدفع_ثمن_رصاصهم #البيت_العورتاني By: osama dawood via #مرابطون: #إنصر_الاقصى_بالسـكين_اما_النصـر_اوالشهادة @متابعين #وحدة_اسلامية_لحماية_الاقصى ربِ ارحمهما كما ربياني صغيرا @اشارة
قراءة المزيد

#مرابطون: #إنصر_الاقصى_بالسـكين_اما_النصـر_اوالشهادة @متابعين #وحدة_اسلامية_لحماية_الاقصى ربِ ارحمهما كما ربياني صغيرا @اشارة's Post

-
ترجمة قدس| صحيفة "يديعوت أحرونوت" العبرية:  - تم نقل رسالة إلى عائلات "الإسرائيليين" مفادها أن الرئيس الأمريكي السابق دونالد ترامب يعمل على صفقة شاملة. - الاستنتاج  العام هو أن ترامب منح رئيس وزراء الاحتلال بنيامين نتنياهو بضعة أسابيع فقط لمواصلة القتال، ثم سيطالبه بوقف الحرب والتوجه نحو صفقة شاملة - الأمريكيين لا يكتفون بمراحل متفرقة، بل يسعون لمبادرة شاملة وواسعة، ومصادر أمريكية أكدت أن ترامب منح نتنياهو أسبوعين إلى ثلاثة لإنهاء القتال  By: osama dawood via #مرابطون: #إنصر_الاقصى_بالسـكين_اما_النصـر_اوالشهادة @متابعين #وحدة_اسلامية_لحماية_الاقصى ربِ ارحمهما كما ربياني صغيرا @اشارة
قراءة المزيد