Pluto's "ijzige hart" is een helder, tweelobbige functie op het oppervlak die onderzoekers heeft aangetrokken sinds de ontdekking door het NASA New Horizons-team in 2015. Van bijzonder belang is de westelijke lob van het hart, informeel genaamd Sputnik Planitia, een diep bassin met drie soorten ijs:bevroren stikstof, methaan en koolmonoxide - en verschijnen tegenover Charon, Pluto's getijde vergrendelde maan. De unieke eigenschappen van Spoetnik Planitia hebben geleid tot een aantal scenario's voor de vorming ervan, die allemaal het kenmerk identificeren als een inslagbassin, een depressie gecreëerd door een kleiner lichaam dat Pluto met extreem hoge snelheid raakt.

Een nieuwe studie onder leiding van Douglas Hamilton, hoogleraar astronomie aan de Universiteit van Maryland, suggereert in plaats daarvan dat Spoetnik Planitia vroeg in de geschiedenis van Pluto is gevormd en dat zijn eigenschappen onvermijdelijke gevolgen zijn van evolutionaire processen. De studie werd gepubliceerd in het tijdschrift Natuur op 1 december 2016.

"Het belangrijkste verschil tussen mijn model en anderen is dat ik suggereer dat de ijskap vroeg is gevormd, toen Pluto nog snel ronddraaide, en dat het bassin later is gevormd en niet door een inslag, " zei Hamilton, wie is de hoofdauteur van het artikel. "De ijskap zorgt voor een lichte asymmetrie die ofwel in de richting van of weg van Charon vergrendelt wanneer de spin van Pluto vertraagt ​​​​om overeen te komen met de baanbeweging van de maan."

Met behulp van een door hem ontwikkeld model, Hamilton ontdekte dat de oorspronkelijke locatie van Spoetnik Planitia kon worden verklaard door het ongebruikelijke klimaat van Pluto en zijn spin-as, die 120 graden is gekanteld. Ter vergelijking, De helling van de aarde is 23,5 graden. Het modelleren van de temperaturen van de dwergplaneet toonde aan dat gemiddeld over Pluto's 248-jarige baan, de 30 graden noorder- en zuiderbreedte kwamen naar voren als de koudste plekken op de dwergplaneet, veel kouder dan beide polen. Rond deze breedtegraden zou zich natuurlijk ijs hebben gevormd, waaronder in het centrum van Spoetnik Planitia, die zich op 25 graden noorderbreedte bevindt.

Hamilton's model toonde ook aan dat een kleine ijsafzetting van nature meer ijs aantrekt door zonnelicht en warmte weg te reflecteren. De temperaturen blijven laag, die meer ijs aantrekt en de temperatuur laag houdt, en de cyclus herhaalt zich. Dit positieve feedbackfenomeen, het op hol geslagen albedo-effect genoemd, zou uiteindelijk leiden tot een enkele dominerende ijskap, zoals die op Pluto is waargenomen. Echter, Pluto's bekken is aanzienlijk groter dan de hoeveelheid ijs die het tegenwoordig bevat, wat suggereert dat Pluto's hart in de loop van de tijd langzaam massa verliest, bijna alsof het aan het wegkwijnen was.

Toch, de enkele ijskap vertegenwoordigt een enorm gewicht op het oppervlak van Pluto, genoeg om het massamiddelpunt van de dwergplaneet te verschuiven. Pluto's rotatie vertraagde geleidelijk door de zwaartekracht van Charon, net zoals de aarde langzaam spin verliest onder vergelijkbare krachten van zijn maan. Echter, omdat Charon zo groot is en zo dicht bij Pluto, het proces leidde ertoe dat Pluto in slechts een paar miljoen jaar één gezicht naar zijn maan vergrendelde. De grote massa van Spoetnik Planitia zou een kans van 50 procent hebben gehad om ofwel rechtstreeks naar Charon te kijken of zo ver mogelijk van de maan af te draaien.

"Het is als een Vegas-gokautomaat met slechts twee staten, en Sputnik Planitia belandden in de laatste positie, gecentreerd op 175 graden lengte, ' zei Hamilton.

Het zou ook gemakkelijk zijn voor het opgehoopte ijs om zijn eigen bassin te creëren, gewoon door naar beneden te duwen, volgens Hamilton.

"Pluto's grote hart weegt zwaar op de kleine planeet, leidt onvermijdelijk tot depressie, " zei Hamilton, opmerkend dat hetzelfde fenomeen zich op aarde voordoet:de Groenlandse ijskap creëerde een bassin en duwde de korst waarop het rust naar beneden.

Hoewel het model van Hamilton zowel de breedtegraad als de lengtegraad van Spoetnik Planitia kan verklaren, evenals het feit dat het ijs in een bassin bestaat, verschillende andere modellen werden ook gepresenteerd op 1 december 2016 nummer van het tijdschrift Natuur .

In een van die kranten, UC Santa Cruz Hoogleraar Aard- en Planetaire Wetenschappen Francis Nimmo, Hamilton en hun co-auteurs hebben gemodelleerd hoe Sputnik Planitia gevormd kan zijn als het bassin werd veroorzaakt door een impact, zoals degene die Charon heeft gemaakt. Hun resultaten toonden aan dat het bassin mogelijk is gevormd nadat Pluto zijn rotatie vertraagde, slechts in geringe mate migreren naar de huidige locatie. Als dit late formatiescenario correct blijkt te zijn, de eigenschappen van Spoetnik Planitia kunnen wijzen op de aanwezigheid van een ondergrondse oceaan op Pluto.

"Elk model is levensvatbaar onder de juiste omstandigheden, "zei Hamilton. "Hoewel we niet definitief kunnen concluderen dat er een oceaan is onder de ijzige schil van Pluto, we kunnen ook niet stellen dat er geen is."

Hoewel Pluto werd ontdaan van zijn status als planeet, een ijskap is een verrassend aardachtige eigenschap. In feite, Pluto is slechts het derde lichaam - Aarde en Mars zijn de anderen - waarvan bekend is dat het een ijskap bezit. Het ijs van Spoetnik Planitia kan daarom hints bieden die relevant zijn voor meer bekende ijssoorten hier op aarde.