Pluto, ooit beschouwd als de negende en meest verre planeet van de zon, is nu de grootste bekende dwergplaneet in het zonnestelsel. Het is ook een van de grootste bekende leden van de Kuipergordel, een schaduwrijke zone voorbij de baan van Neptunus die vermoedelijk wordt bevolkt door honderdduizenden rotsachtige, ijzige lichamen met elk een diameter van meer dan 100 kilometer, samen met 1 biljoen of meer kometen.
In 2006 werd Pluto geherclassificeerd als dwergplaneet, een verandering die door velen werd gezien als een degradatie. De kwestie van Pluto’s planeetstatus heeft sindsdien tot controverse geleid en debat aangewakkerd in de wetenschappelijke gemeenschap en onder het grote publiek. In 2017 stelde een wetenschapsgroep (waaronder leden van de New Horizon-missie) een nieuwe definitie van planetenstatus voor op basis van “ronde objecten in de ruimte die kleiner zijn dan sterren”, waardoor het aantal planeten in ons zonnestelsel zou worden uitgebreid van 8 naar ruwweg 100.
De Amerikaanse astronoom Percival Lowell ving in 1905 voor het eerst hints op van het bestaan van Pluto door vreemde afwijkingen die hij waarnam in de banen van Neptunus en Uranus, wat suggereerde dat de zwaartekracht van een andere wereld van buitenaf aan deze twee planeten trok. Lowell voorspelde de locatie van de mysterieuze planeet in 1915, maar stierf zonder hem te vinden. Pluto werd uiteindelijk in 1930 ontdekt door Clyde Tombaugh van het Lowell Observatory, gebaseerd op voorspellingen van Lowell en andere astronomen.
Pluto dankt zijn naam aan de 11-jarige Venetia Burney uit Oxford, Engeland, die haar grootvader voorstelde om de nieuwe wereld te vernoemen naar de Romeinse god van de onderwereld. Haar grootvader gaf de naam vervolgens door aan Lowell Observatory. De naam is ook een eerbetoon aan Percival Lowell, wiens initialen de eerste twee letters van Pluto zijn.
Fysische eigenschappen
Omdat Pluto zo ver van de aarde staat, was er weinig bekend over de grootte of de oppervlakteomstandigheden van de dwergplaneet tot 2015, toen NASA’s ruimtesonde New Horizons een close flyby van Pluto maakte. New Horizons toonde aan dat Pluto een diameter heeft van 2.370 km, minder dan een vijfde van de diameter van de aarde, en slechts ongeveer tweederde zo breed als de maan van de aarde.
Observaties van Pluto’s oppervlak door het New Horizons ruimtevaartuig onthulden een verscheidenheid aan oppervlakte-eigenschappen, waaronder bergen die zo hoog reiken als 3.500 meter, vergelijkbaar met de Rocky Mountains op aarde. Hoewel methaan- en stikstofijs een groot deel van het oppervlak van Pluto bedekken, zijn deze materialen niet sterk genoeg om zulke enorme pieken te dragen, dus vermoeden wetenschappers dat de bergen zijn gevormd op een ondergrond van waterijs.
Pluto’s oppervlak is ook bedekt met een overvloed aan methaanijs, maar de wetenschappers van New Horizons hebben aanzienlijke verschillen waargenomen in de manier waarop het ijs licht weerkaatst op het oppervlak van de dwergplaneet. De dwergplaneet heeft ook ijsrichels die eruit zien als een slangenhuid; astronomen hebben soortgelijke kenmerken gezien als de penitentes van de aarde, of erosie-gevormde kenmerken op bergachtig terrein. De Pluto kenmerken zijn veel groter; ze zijn naar schatting 500 meter hoog, terwijl de aardse kenmerken slechts een paar meter groot zijn.
Een ander opvallend verschijnsel op het oppervlak van Pluto is een grote hartvormige regio die officieus bekend staat als Tombaugh Regio (naar Clyde Tombaugh; regio is Latijn voor regio). De linkerkant van de regio (een gebied dat de vorm aanneemt van een ijshoorntje) is bedekt met koolmonoxide-ijs.
In het midden links van Tombaugh Regio is een zeer glad gebied dat door het New Horizons team officieus “Sputnik Planum” wordt genoemd, naar de eerste kunstmatige satelliet van de aarde, Sputnik. In dit deel van Pluto’s oppervlak zijn geen kraters te vinden die zijn veroorzaakt door meteorietinslagen, wat erop wijst dat het gebied geologisch gezien erg jong is – niet meer dan 100 miljoen jaar oud. Mogelijk wordt dit gebied nog steeds gevormd en veranderd door geologische processen.
Deze ijzige vlaktes vertonen ook donkere strepen van een paar kilometer lang, die in dezelfde richting lopen. Mogelijk zijn de strepen ontstaan door harde winden die over het oppervlak van de dwergplaneet waaien.
De Hubble-ruimtetelescoop van de NASA heeft ook bewijs onthuld dat de korst van Pluto complexe organische moleculen zou kunnen bevatten.
Pluto’s oppervlak is een van de koudste plaatsen in het zonnestelsel, bij ruwweg min 375 graden Fahrenheit (min 225 graden Celsius). Bij vergelijking met vroegere opnamen bleek uit foto’s van Pluto die met de Hubble-ruimtetelescoop waren gemaakt, dat de dwergplaneet in de loop der tijd roder was geworden, kennelijk door seizoensveranderingen.
Pluto kan een ondergrondse oceaan hebben (of heeft gehad), hoewel het bewijs voor die bevinding nog niet geleverd is. Als er een oceaan onder de grond heeft bestaan, kan die de geschiedenis van Pluto sterk hebben beïnvloed. Wetenschappers hebben bijvoorbeeld ontdekt dat de zone van Sputnik Planitia de oriëntatie van Pluto heeft veranderd door de hoeveelheid ijs in het gebied, dat zo zwaar was dat het de hele Pluto beïnvloedde; New Horizons schatte dat het ijs ruwweg 10 km dik is. Een ondergrondse oceaan is de beste verklaring voor het bewijs, voegden de onderzoekers eraan toe, hoewel minder waarschijnlijke scenario’s, een dikkere ijslaag of bewegingen in het gesteente verantwoordelijk kunnen zijn voor de beweging. Als Pluto een vloeibare oceaan zou hebben, en genoeg energie, denken sommige wetenschappers dat Pluto leven zou kunnen herbergen.
Orbitale kenmerken
Pluto’s zeer elliptische baan kan hem meer dan 49 keer zo ver van de zon brengen als de aarde. Omdat de baan van de dwergplaneet zo excentrisch is, of verre van cirkelvormig, kan Pluto’s afstand tot de zon aanzienlijk variëren. De dwergplaneet komt 20 jaar van Pluto’s 248 aardse jaar lange baan dichter bij de zon dan Neptunus, wat astronomen een zeldzame kans biedt om deze kleine, koude, verre wereld te bestuderen.
Als gevolg van die baan, na 20 jaar de achtste planeet te zijn geweest (in volgorde vanaf de zon), kruiste Pluto in 1999 de baan van Neptunus om de verste planeet vanaf de zon te worden (totdat hij werd gedegradeerd tot dwergplaneet).
Wanneer Pluto dichter bij de zon staat, ontdooit zijn oppervlakte-ijs en vormt tijdelijk een dunne atmosfeer, die voornamelijk uit stikstof bestaat, met wat methaan. Door de lage zwaartekracht van Pluto, iets meer dan een twintigste van die van de aarde, strekt deze atmosfeer zich veel hoger uit dan die van de aarde. Wanneer Pluto verder van de zon komt, zal het grootste deel van zijn atmosfeer bevriezen en zo goed als verdwijnen. Maar in de tijd dat hij wel een atmosfeer heeft, kan Pluto blijkbaar sterke winden ervaren. De atmosfeer vertoont ook helderheidsvariaties die kunnen worden verklaard door zwaartekrachtgolven, of door lucht die over bergen stroomt.
De dampkring van Pluto is te dun om nu vloeistoffen te laten stromen, maar in een ver verleden kunnen die wel langs het oppervlak zijn gestroomd. New Horizons heeft een bevroren meer in de Tombaugh-regio in beeld gebracht dat oude kanalen in de buurt bleek te hebben. In het verre verleden kan de planeet een atmosfeer hebben gehad die ongeveer 40 keer zo dik was als op Mars.
In 2016 kondigden wetenschappers aan dat ze mogelijk wolken in Pluto’s atmosfeer hadden gespot met behulp van New Horizons-gegevens. Onderzoekers zagen zeven heldere kenmerken die zich in de buurt van de terminator (de grens tussen daglicht en duisternis) bevinden, wat gewoonlijk is waar wolken zich vormen. De wolken zijn laag en ongeveer even groot, wat erop wijst dat het om afzonderlijke wolken gaat. De samenstelling van deze wolken, als het inderdaad wolken zijn, zou waarschijnlijk bestaan uit acetyleen, ethaan en waterstofcyanide.
Samenstelling &structuur
Enkele parameters van Pluto, volgens NASA:
Samenstelling van de atmosfeer: Methaan, stikstof. Waarnemingen van New Horizons laten zien dat de atmosfeer van Pluto zich tot 1.000 mijl (1.600 km) boven het oppervlak van de dwergplaneet uitstrekt.
Magnetisch veld: Het blijft onbekend of Pluto een magnetisch veld heeft, maar de kleine omvang en de langzame rotatie van de dwergplaneet suggereren dat hij weinig tot geen dergelijk veld heeft.
Chemische samenstelling: Pluto bestaat waarschijnlijk uit een mengsel van 70 procent rots en 30 procent waterijs.
Inwendige structuur: De dwergplaneet heeft waarschijnlijk een rotsachtige kern omgeven door een mantel van waterijs, met meer exotische ijssoorten zoals methaan, koolmonoxide en stikstofijs die het oppervlak bedekken.
Baan &rotatie
Pluto draait retrograde vergeleken met de andere werelden in het zonnestelsel; hij draait achterwaarts, van oost naar west.
Gemiddelde afstand tot de zon: 5.906.380.000 km – 39,482 keer die van de aarde
Perihelium (dichtste nadering van de zon): 4.436.820.000 km – 30,482 keer die van de aarde
Perihelium (dichtste nadering van de zon): 4.436.820.000 km – 30,482 keer die van de aarde
Perihelium (dichtste nadering van de zon)171 keer die van de aarde
Aphelium (verste afstand van de zon): 4.583.190.000 mijl (7.375.930.000 km) – 48,481 keer die van de aarde
Pluto’s manen
Pluto heeft vijf manen: Charon, Styx, Nix, Kerberos en Hydra, waarvan Charon het dichtst bij Pluto staat en Hydra het verste.
In 1978 ontdekten astronomen dat Pluto een zeer grote maan had, bijna half zo groot als de dwergplaneet zelf. Deze maan werd Charon genoemd, naar de mythologische demon die in de Griekse mythologie zielen naar de onderwereld bracht.
Omdat Charon en Pluto zo op elkaar lijken qua grootte, is hun baan anders dan die van de meeste planeten en hun manen. Zowel Pluto als Charon draaien om een punt in de ruimte dat tussen hen in ligt, vergelijkbaar met de banen van binaire stersystemen.
Wetenschappers noemen Pluto en Charon daarom een dubbele dwergplaneet, dubbelplaneet of binair systeem.
Pluto en Charon liggen slechts 19.640 km uit elkaar, minder dan de vliegafstand tussen Londen en Sydney. De omloopbaan van Charon rond Pluto duurt 6,4 aarddagen, en een omwenteling van Pluto – een Pluto-dag – duurt ook 6,4 aarddagen. Dit komt doordat Charon boven dezelfde plek op Pluto’s oppervlak zweeft, en dezelfde kant van Charon altijd naar Pluto is gericht, een fenomeen dat bekend staat als ’tidal locking’.
Terwijl Pluto een roodachtige tint heeft, lijkt Charon meer grijsachtig. Vroeger bevatte de maan misschien een oceaan onder de grond, maar tegenwoordig kan de satelliet daar waarschijnlijk niet meer in voorzien.
Vergeleken met de meeste planeten en manen van het zonnestelsel, ligt het Pluto-Charon-systeem scheef ten opzichte van de zon.
Observaties van Charon door New Horizons hebben de aanwezigheid van ravijnen op het oppervlak van de maan onthuld. De diepste van die ravijnen gaat 9,7 km naar beneden. Een lange strook van kliffen en troggen strekt zich over een afstand van 970 km uit over het midden van de satelliet. Een deel van het oppervlak van de maan nabij een pool is bedekt met een veel donkerder materiaal dan de rest van de planeet. Net als op Pluto zijn er op een groot deel van Charons oppervlak geen kraters te zien – wat erop wijst dat het oppervlak vrij jong en geologisch actief is. Wetenschappers hebben op het oppervlak van Charon aardverschuivingen gezien, de eerste keer dat dergelijke verschijnselen in de Kuipergordel zijn waargenomen. De maan kan ook zijn eigen versie van de platentektoniek hebben gehad, die op aarde voor geologische veranderingen zorgt.
In 2005 fotografeerden wetenschappers Pluto met de Hubble-ruimtetelescoop ter voorbereiding op de New Horizons-missie en ontdekten twee andere kleine manen van Pluto, die nu Nix en Hydra worden genoemd. Deze satellieten zijn twee en drie keer verder van Pluto verwijderd dan Charon. Gebaseerd op metingen door New Horizons, wordt Nix geschat op 42 km lang en 36 km breed, terwijl Hydra wordt geschat op 55 km lang en 40 km breed. Het oppervlak van Hydra is waarschijnlijk voornamelijk bedekt met waterijs.
Wetenschappers die de Hubble-telescoop gebruikten, ontdekten in 2011 een vierde maan, Kerberos. De diameter van deze maan wordt geschat op 13 tot 34 km. Op 11 juli 2012 werd een vijfde maan, Styx, ontdekt (met een geschatte breedte van 10 km), wat de discussie over Pluto’s status als planeet verder aanwakkert.
De vier nieuw ontdekte manen zijn mogelijk ontstaan uit de botsing die Charon heeft doen ontstaan. Hun banen blijken zeer chaotisch te zijn.
Onderzoek & exploratie
NASA’s New Horizons missie is de eerste sonde die Pluto, zijn manen en andere werelden in de Kuipergordel van dichtbij bestudeert. Hij werd gelanceerd in januari 2006 en naderde Pluto met succes op 14 juli 2015. De laatste gegevens werden in 2016 naar de aarde gedownload. New Horizons is nu op weg naar het Kuipergordelobject 2014 MU69, waar het op 1 januari 2019 langs zal vliegen.
De New Horizons sonde draagt een deel van de as van Pluto’s ontdekker, Clyde Tombaugh.
De beperkte kennis van het Pluto systeem creëerde ongekende gevaren voor de New Horizons sonde. Vóór de lancering van de missie wisten wetenschappers van het bestaan van slechts drie manen rond Pluto. De ontdekking van Kerberos en Styx tijdens de reis van het ruimteschip voedde het idee dat er meer satellieten om de dwergplaneet zouden kunnen draaien, ongezien vanaf de aarde. Botsingen met ongeziene manen, of zelfs kleine brokstukken, hadden het ruimtevaartuig ernstig kunnen beschadigen. Maar het ontwerpteam van New Horizons heeft de ruimtesonde uitgerust met hulpmiddelen om hem tijdens zijn reis te beschermen.
De vorming van Pluto & oorsprong
De belangrijkste hypothese voor de vorming van Pluto en Charon is dat een ontluikende Pluto een klap kreeg van een ander object ter grootte van Pluto. Het grootste deel van de samengesmolten materie werd Pluto, terwijl de rest uit elkaar spoot en Charon werd, zo suggereert dit idee.
Extra verslaggeving door stafschrijver Calla Cofield en door Elizabeth Howell en Nola Taylor Redd, Space.com medewerkers.