پلوتو و قمر بزرگ آن، شارون، در یک رقص کیهانی منحصربهفرد به دور یکدیگر حرکت میکنند. این سیاره کوتوله و بزرگترین قمرش از نظر اندازه تفاوت چندانی با هم ندارند و همین موضوع باعث شده است که شارون بهطور معمول به دور پلوتو نچرخد. در عوض، هر دو جرم به دور نقطهای مشترک که کمی بالاتر از سطح پلوتو قرار دارد، گردش میکنند. این تعامل غیرمعمول در طول میلیاردها سال باعث شده سرعت چرخش شارون بهشدت کاهش پیدا کند.
نیروهای کشندی میان اجرام نزدیک میتوانند سرعت چرخش آنها را بهطور چشمگیری تغییر دهند. نمونهای از این پدیده را میتوان در سامانه زمین و ماه مشاهده کرد و دانشمندان مدتها بود که گمان میکردند همین فرآیند برای شارون نیز رخ داده است.
پژوهشگران معتقد بودند که شواهد این اتفاق را میتوان در ساختارهای زمینشناسی سطح شارون پیدا کرد. این قمر حدود ۱۱ سال پیش توسط فضاپیمای نیوهورایزنز ناسا، همزمان با پلوتو، از فاصله نزدیک بررسی شد. عوارض سطحی شارون بر اساس مکانها، کشتیها و کاوشگران افسانهای یا اسطورهای نامگذاری شدهاند. برای مثال، لکه قرمز قطب شمال آن «Mordor Macula» نام دارد، اما در این پژوهش تمرکز دانشمندان بر منطقهای به نام «Oz Terra» بوده است.
سطح شارون طی حدود ۴ میلیارد سال گذشته تغییرات چندانی نداشته و به همین دلیل همچنان اطلاعات ارزشمندی از دوران شکلگیری این قمر را در خود حفظ کرده است. رشتهکوههای منطقه Oz Terra بیش از ۲۰۰ کیلومتر امتداد دارند و شیبهای نامتقارن آنها نشان میدهد که این نواحی در گذشته تحت فشار و فشردهشدن قرار گرفتهاند.
پژوهشگران با استفاده از مدلسازی رایانهای به این نتیجه رسیدند که هنگام شکلگیری شارون، لایهای از یخ با ضخامتی بین ۳۰ تا ۳۶ کیلومتر در سطح آن وجود داشته است. در نخستین مراحل تکامل این قمر، سرعت زیاد چرخش باعث شد پوسته در ناحیه استوا حدود یک درصد کوتاهتر شود و همین فشردگی در نهایت به شکلگیری برآمدگیها و رشتهکوههای مشاهدهشده در منطقه Oz Terra منجر شده است.
هانژانگ چن، پژوهشگر دانشگاه کالیفرنیا در لسآنجلس و نویسنده اصلی این مطالعه، در گفتوگو با IFLScience گفت:
«پیشتر تصور میشد که تاریخچه زمینشناسی شارون عمدتاً با فرایندهای کششی همراه بوده است. اما در این پژوهش، علاوه بر ساختارهای کششی، نشانههایی از عوارض فشاری نیز شناسایی کردیم. این ساختارهای فشاری عمدتاً در ناحیه استوایی قرار دارند و اغلب در راستای شمال به جنوب امتداد یافتهاند.»
به گفته پژوهشگران، این یافتهها با فرآیند کاهش تدریجی سرعت چرخش شارون سازگار است؛ پدیدهای که باعث از بین رفتن تدریجی برآمدگی استوایی ناشی از چرخش سریع اولیه شده است. همچنین جهت شرقی-غربی ساختارهای کششی، بهویژه در نواحی قطبی، این تفسیر را تقویت میکند.
مدل ارائهشده در این تحقیق نشان میدهد که شارون در ابتدای شکلگیری خود هر ۱۴.۳ ساعت یک بار به دور محورش میچرخیده است؛ یعنی بیش از ۱۰ برابر سریعتر از وضعیت کنونی که دوره چرخش آن حدود ۱۵۳.۳ ساعت است. آثار این چرخش سریع اولیه همچنان در سطح تقریباً دستنخورده این قمر حفظ شده است.
چن در ادامه توضیح داد:
«میدانیم که شارون اکنون از نظر کشندی با پلوتو قفل شده است؛ موضوعی که مأموریت نیوهورایزنز ناسا آن را تأیید کرد. با بررسی فرآیند کاهش سرعت چرخش، توانستیم وضعیت چرخشی این قمر را اندکی پس از شکلگیری آن برآورد کنیم. این پژوهش روشی تازه برای استنباط وضعیت اولیه قمرهای یخی بر اساس شواهد زمینشناسی آنها ارائه میدهد.»
به باور پژوهشگران، این روش میتواند برای بررسی تاریخچه چرخش دیگر اجرام منظومه شمسی نیز مورد استفاده قرار گیرد. بسیاری از این اجرام، بهویژه آنهایی که فعالیت زمینشناسی چندانی ندارند، ممکن است در سطح خود اطلاعات ارزشمندی از نخستین سالهای شکلگیری منظومه شمسی پنهان کرده باشند.
چن در پایان گفت:
«اگرچه شارون به اندازه پلوتو فعال یا درخشان نیست، اما اطلاعات بسیار ارزشمندی از دوران اولیه منظومه شمسی را در خود حفظ کرده است.»
