冥王星がクレーターを欠いている理由、そしてそれがとても気まぐれに奇妙な理由

冥王星はその奇妙に滑らかな表面で私たちを困惑させてきましたが、それが私たちが訪れた最初のカイパーベルトオブジェクトである場合、最初に予想されるクレーターの数をどのようにして知ることができましたか?これが私たちの太陽系のこの混沌とし​​た領域での衝突について私たちが理解したすべてです。

冥王星の表面を最初にクローズアップしたとき、私たちはその滑らかな表面上で不明瞭な罵倒に退化しました。冥王星にたどり着いたときに何が見えるかについて推測したすべてのことの中で、トンボー地域でクレーターのない平原を見つけることはリストのどこにもありませんでした。翌日、冥王星再浮上させるアクティブなプロセスを見つけるのがいかに奇妙である、そしてそれらのプロセスを推進しいる可能性があるものさえも見つけました。、しかし私たちは、太陽系の遠方に事実上クレーターのない表面を見つけることがなぜそれほど困惑しているのかを探求することを怠りました。これがカイパーベルトの深い範囲を初めて見た場合、太陽に近いのと同じくらい混沌としていることをどのように確信できますか?

私たちは惑星科学者のルーク・ドネスに会い、カイパーベルトの衝撃率について私たちが知っていることを説明しました。ドネスは、ボルダーにあるサウスウエスト研究所の惑星科学者であり、軌道力学、惑星、小惑星、および太陽系周辺のその他の物体の複合体を、強力で時には微妙な重力によって伝導することを専門としています。

冥王星は、私たちが初めて訪れたカイパーベルトオブジェクト(またはKBO)です。カイパーベルト小惑星、彗星、との遠いリングである準惑星海王星の軌道を越えて。新たに発見されました。私達はそれが1992年に私達の太陽系の明確な地域であることに気づいただけです!カイパーベルトの最も内側の唇は散乱円盤天体です。これは、異常に偏心した軌道を持つ物体が存在する領域です。散乱円盤天体には、冥王星よりわずかに小さいが、どういうわけかより重い準惑星であるエリスと、太陽系内部に侵入することがある短周期彗星の原因が疑われる場所があります。

月のヒッパルコスクレーター。画像クレジット:NASA

スペースは広いですが、私たちの太陽系は忙しく、混沌としていて、散らかっています。物事は常に他のものに衝突します。これらのインパクター(彗星、小惑星、および何かにぶつかるその他の物体)の性質は、太陽系内の場所、および太陽系の形成からの時間に基づいて変化します。

ここでは、水星、金星、地球、火星などの地球型惑星で、最も可能性の高い影響を与えるのは地球近傍小惑星です。これらの地球近傍小惑星は、火星と木星の間の主要な小惑星帯から最近到着したものです。彼らが内側の太陽系に押し込まれると、彼らは通常、どこかで何かに衝突する前に約1000万年続きます。彼らが惑星にぶつからない場合、彼らは私たちの太陽に衝突して燃えるような死を遂げるか、私たちの守護ガス巨人、木星からの巨大なヤンクによって内部の太陽系から不用意に起動されます。

木星、土星、天王星、海王星、およびそれらのさまざまな衛星などの巨大ガスの場合、最も一般的な影響力は、長楕円軌道上の彗星です。これらは、木星ファミリーの彗星(67P /チュリュモフゲラシメンコのように、ロゼッタ彗星とフィラエ彗星が探索している)とケンタウルス(カイロンカリクローのような半彗星/半小惑星)である可能性があります。これらの惑星横断者は訪問者でもあります; ドネスは、おそらくカイパーベルトの散乱円盤天体に由来すると説明しています。ガス巨人の漠然としたぼんやりとした表面にクレーターは見えませんが、それらの小さな衛星のいくつかは、彼らの暴力的な過去の部分的な記録を保持しています。

カイパーベルトは、物事が宇宙共食いの領域に入る場所です。カイパーベルトオブジェクトのインパクターの最大のソースは、他のカイパーベルトオブジェクトです。この痴呆なファクトイドは、カイパーベルトが太陽系の初期の歴史のスナップショットであり、すべてが常に他のすべてにぶつかったときに意味があります。現在惑星によって支配されている太陽系の内部では、個々の岩石が原始惑星に凝集し、矮星の世界に成長し、最終的には本格的な惑星として軌道のグランドマスターになったため、これらの衝突はゆっくりとした降着の構築でした。カイパーベルトの深宇宙地域では、この成長とクリアリングがしゃっくりを引き起こし、小惑星と彗星の混乱の中で準惑星の群れが飛び交い、破壊の継続的なゲームをプレイしました。

まだ決定されていないのは、カイパーベルトの影響の主要な要素が正確に何であるかです。それは不気味なほど長い固執互いに、潜在的に生成地下海に壊し準惑星昇華の長い道のりで しか失われないのは、表面に新鮮な氷を運ぶ彗星の雨ですか?インパクターが散乱円盤天体からのものであることを疑うことはないので、ガス巨人の衛星への影響の履歴を、予想される影響率の代用として単に借りることはできません。

Donesは、カイパーベルトの衝撃イベントを特徴付けるもう1つの奇妙な点を指摘しています。それらは遅いです。

粉々になった岩、溶けた衝撃ガラス、壊滅的な圧力波の大規模な爆発ではなく、これらのゆっくりとした穏やかな衝撃は別のことをします。正確に「異なる」クレーターがどのように見えるかは、まだ十分に理解または特徴付けられていません。おそらく、より小さく、より暴力的ではないかもしれませんが、それでも、衝撃の暴力的な歴史をたどる目に見える傷跡があります。

2010年7月から2012年5月の間に形成された火星の新鮮な衝突クレーター。画像クレジット:NASA / JPL-Caltech / Univ。アリゾナの

私たちは、宇宙のタイムラインで一瞬だけ宇宙の岩をじっと見つめているだけの人間を罰します。それでは、宇宙の物体が互いに衝突する頻度をどのようにして知ることができますか?現在の影響率を確認するのは簡単です。ドネスは説明します:

最近の過去に入るのも難しいことではありません。地球型惑星やガス巨人の氷と岩の衛星など、表面が硬い場所ならどこでも、目に見えるクレーターを使用して、時間の経過に伴うクレーター率の履歴を構築できます。水氷でさえも超高速の影響を理解することは少しぼんやりしていて、よりエキゾチックな組成物への影響はほとんどないため、氷の衛星には独自の問題がありますが、少なくとも影響履歴の明確な目に見える痕跡が得られます。層序の原則を通して相対的な年齢を知ることさえできます:古いものは底にあり、横断するものはすべて若くなければなりません。地球上の活発な地質学的プロセスは絶えず私たちの惑星を再浮上させますが、私たちの月や水星のような場所は名誉のバッジのように傷を負っています。ドンは続けます:

外側の太陽系についても同じトリックを引き出すことができ、異なるインパクターソース(したがって軌道)と木星の巨大な重力井戸の両方の影響を受ける異なる衝撃率を確立します。

カイパーベルトの太陽系の外縁に関しては、私たちの理解はさらに制限されています。これまでのカイパーベルトの観測は、望遠鏡で見ることができるものによって制限されています。つまり、大きな物体を見つけることに大きく偏っていますが、ロジックは、ほとんどのインパクターがそれらの大きな物体に衝突する小さなものになることを示しています。 。影響率の計算は、存在しなければならない小さなオブジェクトの数を推定することに依存するため、これは厄介になります。

それは完全に絶望的な状況ではありません。大きな物体の観測を使用して、カイパーベルトの周りで踊っている小さな物体の数を推定できます。さらに良いことに、木星ファミリーの彗星と木星の衛星への影響の観測を使用して、定期的にカイパーベルトから逃げる小さな天体の数を計算できます。Donesは、Shoemaker-Levyが木星衝突するという観測結果を使用しカイパーベルトオブジェクトに関する情報を推定する方法を計算します。

小さなオブジェクトを直接観察することもできます...というより、ほとんど直接観察することもできます。カイパーベルト内の物体は、望遠鏡で直接見るには非常に暗いため、代わりに、研究者はハッブルのような望遠鏡による大規模な星の調査を使用して、掩蔽を探しました。カイパーベルト物体が一時的に遠くからの光を遮ったときです。スター—より多くのオブジェクトを識別するため。ドンは詳しく説明します:

太陽系の進化の元のモデルは、ガス巨人が39億年前に不安定点に達し、システム全体の爆撃を引き起こすと予測していました。しかし、その理論的な爆撃は、私たちが実際に見ているよりも強い月のクレーターの歴史を生み出すので、理論はまだ観測と一致するように改訂されています。それまでの間、研究者がクレーター特定して数え、太陽系の形成以来、これらの衝突率が時間とともにどのように変化するか、そして私たちの太陽である巨大な重力井戸からの距離をよりよく理解するのを助けることができます

冥王星のトンボー地域の北にある、滑らかで明るい地形と暗いクレーターのある地形の境界。画像クレジット:NASA / JHUAPL / SwRI

これらすべての不確実性があっても、冥王星とカロンのニューホライズンズ観測からいくつかのことがわかります。準惑星とその特大の月の両方にクレーターがありますが、私たちが予想したほど多くはありません。特に冥王星は、より暗く、クレーターの多い地形と、より明るく、滑らかで、実質的にクレーターのない地形の明確な領域を持っているようです。カイパーベルトの衝突率モデルに確固たる制約がない場合でも、暗いクレーターのある地形は明るい滑らかな地形よりもかなり古く、おそらく数億年から数十億年のオーダーです。

冥王星とカロンでドネスが最も興奮していることは何ですか?彼はすべてクレーターについてです:

New Horizo​​nsプローブは、First Lookデータのダウンリンクを完了し、翌月、最も早いプラズマおよび粒子データを自宅に送信する予定です。完全なロスレスデータセットをフライバイから戻すには長い時間(16か月! )がかかります。その時点で、画像圧縮の奇妙なアーティファクトにだまされているかどうかを気にせずに、特徴を特定するのがはるかに簡単になります。 。

しかし、それはさらに良くなります。ニューホライズンズから2番目のカイパーベルトフライバイを取得できます冥王星・カロン・システムは、私たちが今までカイパーベルトオブジェクトを訪問した非常に最初の時間ですが、新しい地平線プローブは、第二、完全に未踏のオブジェクトのフライバイを作ることが十分に可能です。プローブに耳を傾け続け、科学者にコンピューターとコーヒーを供給するという拡張された使命はまだ資金提供されていません が、チームはすでに計画を立てています。

8月に、ニューホライズンズチームはカイパーベルト内の2つの小さなターゲット間の最終決定を下します。両方のオブジェクトは、おおよそ小さな衛星NixとHydra のサイズであるか、実際に連星である場合は潜在的に小さいサイズです。候補者は次のとおりです。

海王星と軌道共鳴している冥王星(冥王星を含む)とは対照的に、どちらも古典的なカイパーベルト集団の一部です。おそらく太陽の近くに形成され、時間の経過とともに遠くに移動したプルートとは異なり、これらの天体は太陽系の遠方に形成された可能性があります。カイパーベルトで完全に形成および進化したオブジェクトを見ることができれば、太陽系のこの遠くの神秘的な領域での衝突で起こっていることを制約するための優れたデータポイントが得られます。

カイパーベルトオブジェクトはあと1つしか移動できませんが、どちらを選択しても、エキサイティングなものになります。

上の画像:遠方の星ベガの周りのカイパーベルトのアーティストのコンセプト。クレジット:NASA / JPL

:追加の読み取り冥王星とカロンのクレーターや噴出物:新しい地平線フライバイから予想される結果冥王星への影響やクレーター率土星の氷衛星:インパクトクレーターと年齢決意サブキロの豊かさを測定するには、カイパーベルトはステラを使用してオブジェクトサイズの掩蔽

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