Один ученый использовал компьютерное моделирование, чтобы разгадать тайну образования Харона
Воспроизвести видеозапись
Плутон притянул Адин Дентон на свою орбиту во время ее студенческой стажировки в Институте Луны и планет в Хьюстоне. Это было летом 2015 года, когда космический аппарат New Horizons пролетел мимо карликовой планеты.
“Произошел облет Плутона, и я оказался в нужном месте в нужное время — в идеальном положении, чтобы влюбиться в него”, — говорит Дентон, планетолог из Юго-Западного исследовательского института в Боулдере, штат Колорадо. “И я влюбился”.
Карликовая планета стала центром ее мира. Она провела компьютерное моделирование, чтобы изучить, как объекты могли попасть в Плутон и повлиять на его историю. Некоторые из ее исследований предполагают, что Плутон приобрел свой самый большой спутник, Харон, в результате столкновения “поцелуя и захвата”, и что сердцевидная форма карликовой планеты может скрывать скалистые остатки от древнего столкновения.
В настоящее время Дентон отдыхает от изучения Плутона. В прошлом году она работала астрономом в национальном парке Гранд-Каньон, где она, всю жизнь занимавшаяся танцами, поставила танец, связывающий историю каньона с исследованиями космоса. Сейчас Дентон изучает спутники Сатурна, пытаясь понять, почему Энцелад с его ледяными гейзерами более геологически активен, чем его соседи. “В Солнечной системе так много холодных тел, о которых мы так мало знаем”, — говорит она.
расшифровка
Адин Дентон: Я была там в тот день, когда появились первые фотографии Плутона, и вы получили потрясающее изображение Плутона с его сердцем и всеми этими удивительными цветами. И я подумала, что Плутон — это самое классное, что когда-либо было. Это так здорово. Как он все это делает? Почему он такой геологически активный, когда находится так далеко? Нет ничего, что могло бы повлиять на геологию, и все же она у него есть. Я просто подумал, что это потрясающе. Поэтому я действительно хотел выяснить, что происходит.
Мне интересно попытаться понять происхождение Плутона и его большого спутника Харона, особенно потому, что спутник Плутона необычайно велик. Харон в три раза меньше Плутона, и это довольно странно. Знаете, на самом деле, она больше всего похожа на нашу Луну. У нас также есть необычно большая луна. Причина, по которой Луна такая необычно большая, заключается в том, что мы думаем, что крупный объект врезался в Землю, а затем сформировал Луну, и с Плутоном и Хароном, вероятно, произошло нечто подобное.
Но проблема в том, что между Плутоном и Хароном, а также Землей и Луной существует множество различий. Самая большая из них заключается в том, что Плутон на 17% меньше Луны, то есть он намного меньше. Мы пытались провести эти симуляции на протяжении десятилетий, пытаясь воспроизвести Плутон и Харон. И то, что мы сделали, – это, по сути, взяли систему Земля-Луна и уменьшили ее масштаб.
Но что, если бы мы углубились в это и внедрили в код несколько дополнительных функций, чтобы заставить Плутон и Харон вести себя геологически реалистично?
Когда два небесных тела сталкиваются в космосе, их не обязательно сталкивают. На самом деле происходит то, что они испытывают взаимное гравитационное притяжение, и это заставляет их ускоряться навстречу друг другу. Так как Земля и Луна большие, они ускоряются навстречу друг другу очень быстро. Поскольку Плутон и Харон намного меньше, это происходит гораздо медленнее. Таким образом, все эти факторы вступают в силу.
В ходе проведенного нами исследования мы изучали, как включение в эти модели чуть большего количества геологических данных может изменить результат. И мы обнаружили, что это на самом деле сильно меняет ситуацию. Это меняет то, как происходит воздействие. И новая парадигма называется “поцелуй и захват” из-за того, как она работает. Итак, Харон входит с одной стороны, сталкивается с Плутоном, и Харон как бы врезается в Плутон. Но Плутон сопротивляется деформации, поэтому они слипаются, и это и есть поцелуй. А затем они некоторое время вращаются как одно тело. Но поскольку Плутон уже начал вращаться до столкновения, он вращается так, как вращалась бы планета, даже несмотря на то, что они слиплись, Харон немного отстает. И это создает вращающий момент, который затем заставляет Плутон оттолкнуть Харон и отделить его в качестве независимого спутника. Он начинает медленно расширяться. Это то, что меня интересовало.
На последней стадии планетарного формирования, когда все планеты заканчивали формироваться, происходили такие события, как столкновение Земли и Луны и тому подобное. В то время происходило множество более крупных столкновений. Таким образом, это означает, что этой части, вероятно, миллиарды лет. И тогда проблема в том, что произошли миллиарды лет назад.
Так как же нам перейти от ее формирования к сегодняшнему дню? Итак, мой проект состоял в том, чтобы попытаться смоделировать создание этого бассейна, а затем попытаться развить его в течение геологического времени, чтобы довести до сегодняшнего дня. У нас нет технологии, позволяющей сделать обе эти вещи одновременно. И причина этого в том, что образование ударного кратера происходит за считанные секунды или часы, а последующая геологическая эволюция длится миллионы, сотни миллионов лет.
Итак, мне пришлось разработать все эти способы, чтобы как бы выучить первый код, выяснить, как извлекать данные из первого кода, помещать их во второй код и делать все это. И я постоянно работала с моделями и пыталась во всем разобраться, и это, в некотором роде, съедало мою жизнь.
Я думаю, что в науке нам часто говорят, а также это показывают в средствах массовой информации, что, если вы хотите стать блестящим ученым, вам нужно жить ради этого в ущерб своему здоровью. Это то, что вам нужно делать, если вы действительно преданы своему делу. И вот я попробовал это. И я не думаю, что это сработало очень хорошо.
И как только я вышел из этого состояния, я смог восстановить равновесие и сказать себе: «Хорошо, я люблю Плутон и люблю то, что я делаю, но мне нужно жить», — только тогда я смог собраться с силами и, как мне кажется, лучше заняться наукой.
Есть много людей, которых наука исключает. Она была создана для определенного типа людей, и сейчас мы вступаем в фазу, когда множество людей, которые ранее были маргинализированы как в обществе, так и в науке, теперь хотят заниматься наукой. И это касается и меня, и я думаю, что все, кто так далеко продвинулся в науке, обязаны перед всеми людьми, которые придут им на смену, работать изо всех сил, чтобы сделать это место лучше.
Я в восторге от исследований. Мне нравятся исследования. Я собираюсь заниматься этим так долго, как только смогу, и я очень сосредоточен на том, чтобы просто получать удовольствие от пребывания здесь, стать ученым в этой области, заниматься наукой, и каким бы долгим ни было это путешествие, я постараюсь продлить его как можно дольше.