De nouvelles recherches suggèrent qu’il y a des milliards d’années, Pluton aurait capturé sa plus grande lune, Charon, avec un très bref « baiser » glacé. La théorie pourrait expliquer comment la planète naine (oui, nous souhaitons que Pluton soit toujours une planète aussi) pourrait piéger une lune qui fait environ la moitié de sa taille.
L’équipe à l’origine de cette recherche pense que deux mondes glacials situés dans la ceinture de Kuiper, un anneau de corps glacés situé loin du soleil aux confins du système solaire, sont entrés en collision il y a des milliards d’années. Plutôt que de s’effacer mutuellement, les deux corps étaient unis pour former un « bonhomme de neige cosmique » en rotation. Ces corps se sont séparés relativement rapidement mais sont restés liés orbitalement pour créer le système Pluton/Charon que nous voyons aujourd’hui.
Ce processus « baiser et capturer » représente une nouvelle théorie de la capture de la lune et de la collision cosmique. Cela pourrait également aider les scientifiques à mieux étudier la résistance structurelle des mondes glacials et glacés de la ceinture de Kuiper.
« Nous avons découvert que si nous supposons que Pluton et Charon sont des corps dotés d’une force matérielle, Pluton peut effectivement capturer Charon lors d’un impact géant », a déclaré à Space.com Adeene Denton, chef d’équipe et chercheur sur la lune et les planètes à l’Université d’Arizona. « Le processus de cette capture collisionnelle est appelé » baiser et capture « car Pluton et Charon fusionnent brièvement, l’élément » baiser « , avant de se séparer pour former deux corps indépendants. »
La plupart des scénarios de collision planétaire sont classés comme « délit de fuite » ou « pâturage et fusion », ce qui signifie que ce scénario « embrasser et capturer » est quelque chose d’entièrement nouveau.
« Nous étions certainement surpris par la partie ‘baiser’ du baiser et de la capture », a poursuivi Denton. « Il n’y a pas vraiment eu de type d’impact auparavant où les deux corps ne fusionnent que temporairement avant de se séparer à nouveau! »
Les recherches de l’équipe ont été publiées le 6 janvier dans la revue Nature Geoscience.
Pluton a conquis Charon avec un baiser de 10 heures
La raison pour laquelle la relation entre Pluton et Charon a été un défi pour les scientifiques est due à la différence relativement faible de taille et de masse entre les deux corps glacés.
« Charon est ÉNORME par rapport à Pluton, au point qu’ils sont en fait binaires », a expliqué Denton. « Elle fait la moitié de la taille de Pluton et 12 % de sa masse, ce qui la rend beaucoup plus similaire à la lune terrestre qu’à toute autre lune du système solaire. »
À titre de comparaison, notre Lune ne fait qu’un quart de la taille de la Terre, tandis que la plus grande lune du système solaire, Ganymède, mesure environ 1/28 de la taille de sa planète mère, Jupiter.
Le chercheur de l’Université de l’Arizona, qui est également chercheur postdoctoral à la NASA, a ajouté qu’il est difficile d’obtenir une lune aussi grande de manière « normale ». (« Normal » étant la capture gravitationnelle de lunes comme les lunes de Mars Phobos et Deimos et les lunes des planètes géantes Jupiter et Saturne.)
Cela signifie que la théorie dominante de la formation du système Pluton et Charon est basée sur l’idée de capture collisionnelle, similaire à la façon dont un corps massif aurait percuté la Terre pour lancer le matériel que notre planète avait capturé pour donner naissance à notre lune.
« Quelque chose de grave frappe Pluton, et vous obtenez Charon, mais comme pour le système Terre-Lune, nous ne savons pas vraiment comment cela fonctionne ni dans quelles conditions cela se produit », a déclaré Denton. « C’est une question assez importante puisque de nombreux autres grands objets de la ceinture de Kuiper ont également de grandes lunes. Il semble donc que ce soit quelque chose qui se produit dans la ceinture de Kuiper avec une certaine fréquence, mais nous ne savons ni comment ni pourquoi. »
Lors d’une « capture de collision » standard, une collision massive se produit et les deux corps s’étirent et se déforment de manière fluide. Ce processus explique bien la création du système Terre/Lune car la chaleur intense générée lors du choc et la plus grande masse des corps impliqués les font agir de manière fluide.
Lorsque l’on considère Pluton et Charon dans un processus de capture de collision, il y a un facteur supplémentaire à prendre en compte : la résistance structurelle des corps glacés et rocheux les plus froids. C’est quelque chose qui a été négligé dans le passé lorsque les chercheurs envisageaient la création collisionnelle de Charon.
Pour en tenir compte dans les simulations, l’équipe s’est tournée vers le cluster de calcul haute performance de l’Université d’Arizona. Lorsque Denton et ses collègues ont pris en compte la résistance de ces matériaux dans leur simulation, quelque chose de complètement inattendu est apparu.
« Parce que les deux corps ont une force matérielle, Charon n’a pas pénétré assez profondément dans Pluton pour fusionner avec lui ; ce n’est pas vrai lorsque les corps sont des fluides », a expliqué Denton. « Pour les mêmes conditions d’impact, si nous supposons que Pluton et Charon sont sans force, ils fusionnent en un seul grand corps et Charon est absorbé. Avec la force, cependant, Pluton et Charon restent structurellement intacts pendant leur brève fusion. »
Comme Charon ne pouvait pas sombrer dans Pluton dans ce scénario, il restait au-delà du soi-disant « rayon de co-rotation » des deux corps. En conséquence, il ne pouvait pas tourner aussi vite que Pluton, ce qui signifiait que les deux corps ne pouvaient pas rester fusionnés. Alors qu’ils se séparaient et que ce baiser glacé prenait fin, l’équipe pense que Pluton aurait placé Charon sur une orbite circulaire plus proche et plus élevée à partir de laquelle la lune aurait migré vers l’extérieur.
« Le ‘baiser’ dans ce baiser et capture, la fusion est très brève, géologiquement parlant, durant 10 à 15 heures avant que les deux corps ne se séparent à nouveau », a déclaré Denton. « Charon commence alors sa lente migration vers sa position actuelle. »
L’équipe pense que la collision initiale s’est produite très tôt dans l’histoire du système solaire, probablement des dizaines de millions d’années après la formation du système solaire, soit il y a des milliards d’années.
« Les grandes collisions typiques sont des fusions simples, où les organismes se combinent, ou les deux organismes restent indépendants », a déclaré Denton. « C’était donc très nouveau pour nous. Cela a également soulevé beaucoup de questions géologiques intéressantes que nous aimerions tester, car le fait que le baiser et la capture fonctionne dépend de l’état thermique de Pluton, que nous pouvons ensuite relier à l’état contemporain de Pluton. géologie à tester.
« J’aimerais vraiment déterminer comment l’impact initial Pluton-Charon peut influencer si et comment Pluton et Charon développent les océans. »
Denton a expliqué que l’équipe peut suivre deux voies pour s’appuyer sur ce développement.
« La première consiste à examiner comment cela s’applique aux autres grands objets de la ceinture de Kuiper dotés de grandes lunes, comme Eris et Dysnomia, Orcus et Vanth, et les autres », a expliqué Denton. « Notre analyse initiale suggère que le baiser et la capture peuvent également être à l’origine de ces autres systèmes, mais comme ils sont tous différents dans leur composition et leur masse, il est essentiel d’apprendre comment le baiser et la capture ont pu fonctionner à travers le Kuiper. Ceinture. »
La deuxième voie que l’équipe entend suivre consiste à examiner l’évolution des marées à long terme de Charon pour confirmer leur théorie de la formation.
« Pour être vraiment sûrs que c’est bien le processus qui a formé Pluton et Charon, nous devons nous assurer que Charon migre vers son emplacement actuel, à environ 8 fois la largeur de Pluton », a déclaré Denton. « Cependant, il s’agit d’un processus qui se déroule sur des périodes beaucoup plus longues que la collision initiale, donc nos modèles ne sont pas bien adaptés pour le suivre.
« Nous prévoyons d’examiner cela de plus près à l’avenir pour déterminer quelles conditions non seulement reproduisent Pluton et Charon en tant que corps, mais placent également Charon au bon endroit, là où il se trouve aujourd’hui. »
Initialement publié sur Espace.com.