Pluto mengalami “terbalik” setelah bertabrakan dengan benda planet

ATLANTA — Sebuah fitur besar berbentuk hati di permukaan Pluto telah membuat penasaran para astronom sejak pesawat ruang angkasa New Horizons milik NASA menangkapnya dalam sebuah gambar pada tahun 2015. Kini, para peneliti berpikir mereka telah memecahkan misteri bagaimana jantung yang khas itu muncul, dan dapat mengungkap hal baru petunjuk tentang asal usul planet ini.

Fitur ini disebut “Tombo Regio” untuk menghormati astronom Clyde Tombaugh, yang menemukan Pluto pada tahun 1930. Namun para ilmuwan mengatakan intinya tidak semuanya terdiri dari satu elemen. Selama beberapa dekade, rincian tentang ketinggian, geologi, dan bentuk khas Tombo Reggio, serta permukaannya yang sangat reflektif, yang berwarna putih lebih terang dibandingkan bagian Pluto lainnya, masih belum dapat dijelaskan.

Cekungan dalam yang disebut Sputnik Planitia, yang membentuk “lobus kiri” inti Pluto, merupakan rumah bagi sebagian besar es nitrogen di Pluto.

Cekungan ini mencakup area seluas 745 mil kali 1.242 mil, sekitar seperempat luas Amerika Serikat, namun cekungan ini juga 1,9 hingga 2,5 mil lebih rendah dari sebagian besar permukaan planet ini. Sementara itu, inti sisi kanan juga mengandung lapisan es nitrogen, namun jauh lebih tipis.

Melalui penelitian baru di Sputnik Planitia, tim ilmuwan internasional telah menentukan bahwa sebuah peristiwa dahsyat menciptakan inti tersebut. Setelah melakukan analisis termasuk simulasi numerik, para peneliti menyimpulkan bahwa sebuah benda protoplanet berdiameter sekitar 435 mil, atau kira-kira dua kali ukuran Swiss dari timur ke barat, kemungkinan besar bertabrakan dengan Pluto pada awal sejarah planet kerdil tersebut.

Hasil ini merupakan bagian dari studi tentang Pluto dan struktur internalnya yang diterbitkan pada hari Senin di jurnal tersebut Astronomi alam.

Menciptakan kembali “hype” kuno tentang Pluto

Sebelumnya, tim mempelajari fitur-fitur yang tidak biasa di seluruh tata surya, seperti yang ada di sisi jauh Bulan, yang kemungkinan besar tercipta oleh tabrakan selama masa-masa awal pembentukan sistem yang kacau balau.

Para peneliti membuat simulasi numerik menggunakan perangkat lunak hidrodinamika partikel halus, yang merupakan dasar untuk berbagai studi tabrakan planet, untuk memodelkan berbagai skenario kemungkinan dampak, kecepatan, sudut, dan komposisi tabrakan teoritis benda planet dengan Pluto.

Hasilnya menunjukkan bahwa benda planet tersebut kemungkinan akan bertabrakan dengan Pluto pada sudut miring, bukan secara langsung.

“Inti Pluto sangat dingin sehingga (benda batuan yang bertabrakan dengan planet kerdil) tetap sangat padat dan tidak meleleh meskipun tumbukan panas, dan berkat sudut tumbukan dan kecepatan rendah, inti Pluto benda yang terkena dampak tidak meleleh,” kata Dr. Harry Ballantyne, penulis utama studi tersebut, dan rekan peneliti di Universitas Bern di Swiss, dalam sebuah pernyataan: “Ia tidak tenggelam ke dalam jantung Pluto, namun tetap ada utuh seperti sebuah pukulan terhadapnya.”

Namun apa yang terjadi dengan benda planet tersebut setelah bertabrakan dengan Pluto?

“Di suatu tempat di bawah Sputnik terdapat sisa-sisa inti objek besar lainnya, yang tidak pernah dicerna oleh Pluto,” kata rekan penulis studi Eric Asfaugh, seorang profesor di Laboratorium Bulan dan Planet Universitas Arizona, dalam sebuah pernyataan.

Tim menemukan bahwa bentuk tetesan air mata Sputnik Planitia disebabkan oleh inti Pluto yang dingin, serta kecepatan tumbukan yang relatif rendah. Jenis efek lain yang lebih cepat dan langsung akan menciptakan tampilan yang lebih simetris.

“Kami terbiasa menganggap tabrakan planet sebagai peristiwa yang sangat intens sehingga Anda dapat mengabaikan detailnya kecuali hal-hal seperti energi, momentum, dan kepadatan,” kata Asphaug. “Tetapi di tata surya yang jauh, kecepatannya jauh lebih lambat, dan es padat itu kuat, jadi kamu harus lebih teliti dalam perhitunganmu.”

Asal usul Pluto memang misterius

Saat mempelajari fitur jantung, tim juga fokus pada struktur internal Pluto. Dampak pada awal sejarah Pluto akan menciptakan defisit massa, menyebabkan Sputnik Planitia perlahan-lahan bermigrasi menuju kutub utara planet kerdil tersebut seiring berjalannya waktu ketika planet tersebut masih terbentuk. Hal ini karena cekungan tersebut kurang masif dibandingkan lingkungannya, menurut hukum fisika, jelas para peneliti dalam penelitian tersebut.

Namun, Sputnik Planitia terletak di dekat ekuator planet katai tersebut.

Penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa Pluto mungkin memiliki lautan di bawah permukaan, dan jika demikian, kerak es di atas lautan bawah permukaan akan lebih tipis di wilayah Sputnik Planitia, sehingga menciptakan tonjolan air cair yang padat dan menyebabkan massa bermigrasi ke arah khatulistiwa, studi tersebut kata penulis.

Pluto adalah negeri ajaib yang luas dengan geologi yang unik dan mempesona, jadi hipotesis yang lebih kreatif untuk menjelaskan bahwa geologi selalu membantu.

-Kelsey Singer, Ilmuwan Utama

Namun studi baru ini menawarkan penjelasan berbeda mengenai lokasi keuntungannya.

“Dalam simulasi kami, mantel primitif Pluto telah tergali seluruhnya akibat tumbukan tersebut, dan ketika material inti dari tumbukan tersebut tersebar di inti Pluto, hal ini menciptakan surplus massa lokal yang dapat menjelaskan migrasi ke arah khatulistiwa tanpa adanya lautan di bawah permukaan, atau paling banyak adalah lautan di bawah permukaan,” katanya. “Sangat tipis,” kata rekan penulis studi Dr. Martin Goetze, peneliti senior dalam penelitian luar angkasa dan ilmu planet di Institut Fisika di Universitas Bern.

Kelsey Singer, ilmuwan utama di Southwest Research Institute di Boulder, Colorado dan wakil penyelidik utama misi New Horizons NASA, yang tidak terlibat dalam penelitian ini, mengatakan bahwa para penulis melakukan pekerjaan menyeluruh dalam mengeksplorasi pemodelan dan mengembangkan hipotesis mereka, meskipun mereka ingin melihat “hubungan yang lebih dekat dengan bukti geologis.”

“Misalnya, penulis berpendapat bahwa bagian selatan Sputnik Planitia sangat dalam, namun banyak bukti geologis telah ditafsirkan untuk menunjukkan bahwa bagian selatan kurang dalam dibandingkan bagian utara,” kata Singer.

Para peneliti percaya bahwa teori baru mengenai inti Pluto dapat memberikan lebih banyak pencerahan tentang bagaimana planet kerdil misterius itu terbentuk. Asal usul Pluto masih menjadi misteri karena terletak di tepi tata surya dan hanya dipelajari secara dekat oleh misi New Horizons.

“Pluto adalah negeri ajaib yang luas dengan geologi yang unik dan mempesona, jadi hipotesis yang lebih kreatif untuk menjelaskan bahwa geologi selalu membantu,” kata Singer. “Yang mungkin bisa membantu membedakan hipotesis yang berbeda adalah mendapatkan lebih banyak informasi tentang apa yang ada di bawah permukaan Pluto. Kita hanya bisa mendapatkannya dengan mengirimkan pesawat ruang angkasa ke orbit di sekitar Pluto, mungkin menggunakan radar yang bisa melihat menembus es.”