Pluton, kiedyś uważany za dziewiątą i najbardziej odległą planetę od Słońca, jest obecnie największą znaną planetą karłowatą w Układzie Słonecznym. Jest również jednym z największych znanych członków Pasa Kuipera, zacienionej strefy poza orbitą Neptuna, którą zamieszkują setki tysięcy skalistych, lodowych ciał, każde większe niż 62 mile (100 kilometrów), wraz z 1 bilionem lub więcej komet.
W 2006 roku, Pluton został przeklasyfikowany jako planeta karłowata, zmiana powszechnie uważana za degradację. Kwestia statusu planety Plutona od tego czasu wzbudza kontrowersje i wywołuje debatę w środowisku naukowym, a także wśród opinii publicznej. W 2017 r. grupa naukowców (w tym członkowie misji New Horizon) zaproponowała nową definicję planety opartą na „okrągłych obiektach w przestrzeni kosmicznej mniejszych od gwiazd”, co sprawiłoby, że liczba planet w naszym Układzie Słonecznym wzrosłaby z 8 do około 100.
Amerykański astronom Percival Lowell po raz pierwszy uchwycił wskazówki o istnieniu Plutona w 1905 r. na podstawie dziwnych odchyleń, które zaobserwował na orbitach Neptuna i Urana, sugerując, że grawitacja innego świata ciągnie te dwie planety zza horyzontu. Lowell przewidział położenie tajemniczej planety w 1915 roku, ale zmarł nie znalazł jej. Pluton został ostatecznie odkryty w 1930 roku przez Clyde’a Tombaugha w Obserwatorium Lowella, na podstawie przewidywań Lowella i innych astronomów.
Pluton otrzymał swoją nazwę od 11-letniej Venetii Burney z Oksfordu w Anglii, która zasugerowała swojemu dziadkowi, że nowy świat otrzymał nazwę od rzymskiego boga podziemi. Jej dziadek następnie przekazał nazwę do Obserwatorium Lowella. Nazwa ta honoruje również Percivala Lowella, którego inicjały to dwie pierwsze litery Plutona.
Charakterystyka fizyczna
Ponieważ Pluton znajduje się tak daleko od Ziemi, niewiele było wiadomo o rozmiarach planety karłowatej lub warunkach na jej powierzchni aż do 2015 roku, kiedy sonda kosmiczna NASA New Horizons dokonała bliskiego przelotu obok Plutona. New Horizons pokazała, że Pluton ma średnicę 1 473 mil (2 370 km), mniej niż jedną piątą średnicy Ziemi i tylko około dwie trzecie szerokości jak ziemski księżyc.
Obserwacje powierzchni Plutona przez sondę kosmiczną New Horizons ujawniły różnorodność cech powierzchni, w tym góry, które sięgają aż 11 000 stóp (3 500 metrów), porównywalne z Górami Skalistymi na Ziemi. Podczas gdy metan i azot pokrywają dużą część powierzchni Plutona, materiały te nie są wystarczająco mocne, aby utrzymać tak ogromne szczyty, więc naukowcy podejrzewają, że góry zostały uformowane na podłożu z lodu wodnego.
Powierzchnia Plutona jest również pokryta dużą ilością lodu metanowego, ale naukowcy z New Horizons zaobserwowali znaczące różnice w sposobie, w jaki lód odbija światło na powierzchni planety karłowatej. Planeta karłowata posiada również lodowe grzbiety, które wyglądają jak skóra węża; astronomowie zauważyli podobne cechy do ziemskich penitentes, czyli erozyjnych form na górzystym terenie. Cechy charakterystyczne dla Plutona są znacznie większe; szacuje się je na 1650 stóp (500 m) wysokości, podczas gdy cechy ziemskie mają tylko kilka metrów wielkości.
Inną wyraźną cechą na powierzchni Plutona jest duży region w kształcie serca, znany nieoficjalnie jako Tombaugh Regio (po Clyde Tombaugh; regio to po łacinie region). Lewa strona tego regionu (obszar, który przybiera kształt rożka lodowego) pokryta jest lodem z tlenku węgla. Inne różnice w składzie materiałów powierzchniowych zostały zidentyfikowane w obrębie „serca” Plutona.
W centrum po lewej stronie Tombaugh Regio znajduje się bardzo gładki region, nieoficjalnie znany przez zespół New Horizons jako „Sputnik Planum”, od pierwszego sztucznego satelity Ziemi, Sputnika. W tym regionie powierzchni Plutona nie ma kraterów spowodowanych uderzeniami meteorytów, co sugeruje, że obszar ten jest bardzo młody w geologicznej skali czasowej – ma nie więcej niż 100 milionów lat. Możliwe, że ten region wciąż jest kształtowany i zmieniany przez procesy geologiczne.
Te lodowe równiny również wykazują ciemne smugi, które mają kilka mil długości i są ułożone w tym samym kierunku. Możliwe, że linie te zostały utworzone przez ostre wiatry wiejące po powierzchni planety karłowatej.
Kosmiczny Teleskop Hubble’a NASA ujawnił również dowody na to, że skorupa Plutona może zawierać złożone cząsteczki organiczne.
Powierzchnia Plutona jest jednym z najzimniejszych miejsc w Układzie Słonecznym, o temperaturze około minus 375 stopni Fahrenheita (minus 225 stopni Celsjusza). W porównaniu z poprzednimi obrazami, zdjęcia Plutona wykonane przez Kosmiczny Teleskop Hubble’a ujawniły, że planeta karłowata najwyraźniej stała się bardziej czerwona w czasie, najwyraźniej z powodu zmian sezonowych.
Pluton może mieć (lub mógł mieć) podpowierzchniowy ocean, chociaż dowody na to odkrycie są nadal niedostępne. Jeśli podpowierzchniowy ocean istniał, mógł on mieć ogromny wpływ na historię Plutona. Na przykład, naukowcy odkryli, że strefa Sputnik Planitia zmieniła orientację Plutona z powodu ilości lodu w tym obszarze, który był tak ciężki, że wpłynął na Plutona ogólnie; New Horizons oszacował, że lód ma około 6 mil (10 km grubości). Podpowierzchniowy ocean jest najlepszym wyjaśnieniem dla tych dowodów, dodali naukowcy, chociaż patrząc na mniej prawdopodobne scenariusze, grubsza warstwa lodu lub ruchy w skale mogą być odpowiedzialne za ruch. Jeśli Pluton miałby ciekły ocean i wystarczająco dużo energii, niektórzy naukowcy uważają, że Pluton mógłby być siedliskiem życia.
Charakterystyka orbitalna
Wysoko eliptyczna orbita Plutona może zabrać go ponad 49 razy dalej od Słońca niż Ziemia. Ponieważ orbita planety karłowatej jest tak ekscentryczna, czyli daleka od kołowej, odległość Plutona od Słońca może się znacznie różnić. Planeta karłowata faktycznie zbliża się do Słońca bliżej niż Neptun przez 20 lat z 248 ziemskich lat orbity Plutona, co daje astronomom rzadką szansę na badanie tego małego, zimnego, odległego świata.
W wyniku tej orbity, po 20 latach jako ósma planeta (w kolejności odchodzenia od Słońca), w 1999 roku Pluton przekroczył orbitę Neptuna, stając się najdalszą planetą od Słońca (dopóki nie został zdegradowany do statusu planety karłowatej).
Gdy Pluton jest bliżej Słońca, jego powierzchniowe lody rozmrażają się i tymczasowo tworzą cienką atmosferę, składającą się głównie z azotu, z niewielką ilością metanu. Niska grawitacja Plutona, która jest nieco większa niż jedna dwudziesta grawitacji ziemskiej, powoduje, że atmosfera ta rozciąga się znacznie wyżej na wysokość niż ziemska. Uważa się, że podczas podróży dalej od Słońca, większość atmosfery Plutona zamarza i praktycznie znika. Jednak w czasie, gdy posiada on atmosferę, Pluton może doświadczać silnych wiatrów. Atmosfera ma również zmiany jasności, które mogą być wyjaśnione przez fale grawitacyjne, lub powietrze przepływające przez góry.
Podczas gdy atmosfera Plutona jest zbyt cienka, aby umożliwić przepływ płynów dzisiaj, mogły one płynąć wzdłuż powierzchni w zamierzchłej przeszłości. New Horizons zobrazował zamarznięte jezioro w Tombaugh Regio, które wydawało się mieć starożytne kanały w pobliżu. W pewnym momencie w zamierzchłej przeszłości, planeta mogła mieć atmosferę około 40 razy grubszą niż na Marsie.
W 2016 roku naukowcy ogłosili, że mogli dostrzec chmury w atmosferze Plutona, korzystając z danych New Horizons. Badacze dostrzegli siedem jasnych cech, które znajdują się w pobliżu terminatora (granicy między światłem dziennym a ciemnością), czyli powszechnie tam, gdzie tworzą się chmury. Wszystkie obiekty znajdują się na małej wysokości i są mniej więcej tej samej wielkości, co wskazuje, że są to oddzielne obiekty. Skład tych chmur, jeśli rzeczywiście są to chmury, to prawdopodobnie acetylen, etan i cyjanowodór.
Kompozycja & struktury
Kilka parametrów Plutona, według NASA:
Skład atmosfery: Metan, azot. Obserwacje New Horizons pokazują, że atmosfera Plutona rozciąga się aż 1000 mil (1600 km) nad powierzchnią planety karłowatej.
Pole magnetyczne: Nadal nie wiadomo, czy Pluton ma pole magnetyczne, ale niewielki rozmiar planety karłowatej i powolna rotacja sugerują, że ma ono niewiele lub nie ma takiego pola.
Skład chemiczny: Pluton prawdopodobnie składa się z mieszaniny 70 procent skał i 30 procent lodu wodnego.
Struktura wewnętrzna: Planeta karłowata ma prawdopodobnie skaliste jądro otoczone płaszczem z lodu wodnego, a bardziej egzotyczne lody, takie jak metan, tlenek węgla i azot pokrywają powierzchnię.
Orbita & rotacja
Obrót Plutona jest wsteczny w porównaniu z innymi światami Układu Słonecznego; obraca się do tyłu, ze wschodu na zachód.
Średnia odległość od Słońca: 3 670 050 000 mil (5 906 380 000 km) – 39,482 razy większa od Ziemi
Perihelion (najbliższe zbliżenie do Słońca): 2 756 902 000 mil (4 436 820 000 km) – 30.171 razy więcej niż Ziemia
Aphelion (najdalsza odległość od Słońca): 4,583,190,000 mil (7,375,930,000 km) – 48,481 razy więcej niż Ziemia
Księżyce Plutona
Pluton ma pięć księżyców: Charon, Styx, Nix, Kerberos i Hydra, przy czym Charon jest najbliżej Plutona, a Hydra najbardziej odległa.
W 1978 roku astronomowie odkryli, że Pluton ma bardzo duży księżyc, prawie o połowę mniejszy od rozmiarów planety karłowatej. Ten księżyc został nazwany Charonem, po mitologicznym demonie, który przenosił dusze do podziemi w mitologii greckiej.
Ponieważ Charon i Pluton są tak podobne w rozmiarze, ich orbita jest inna niż większości planet i ich księżyców. Zarówno Pluton, jak i Charon krążą wokół punktu w przestrzeni, który leży między nimi, podobnie jak orbity układów podwójnych gwiazd. Z tego powodu naukowcy określają Plutona i Charona jako podwójną planetę karłowatą, podwójną planetę lub układ podwójny.
Pluton i Charon są oddalone od siebie o zaledwie 12 200 mil (19 640 km), czyli mniej niż odległość lotu między Londynem a Sydney. Orbita Charona wokół Plutona trwa 6,4 dnia ziemskiego, a jeden obrót Plutona – dzień Plutona – również trwa 6,4 dnia ziemskiego. Dzieje się tak, ponieważ Charon unosi się nad tym samym miejscem na powierzchni Plutona, a ta sama strona Charona zawsze zwrócona jest w stronę Plutona, zjawisko znane jako blokada pływowa.
Podczas gdy Pluton ma czerwonawy odcień, Charon wydaje się bardziej szarawy. We wczesnym okresie swojego istnienia księżyc mógł zawierać podpowierzchniowy ocean, choć dziś satelita prawdopodobnie nie jest w stanie go utrzymać.
W porównaniu z większością planet i księżyców Układu Słonecznego, układ Pluton-Charon jest przechylony na bok w stosunku do Słońca.
Obserwacje Charona przez New Horizons ujawniły obecność kanionów na powierzchni księżyca. Najgłębszy z tych kanionów ciągnie się w dół przez 6 mil (9,7 km). Długi pas klifów i niecek ciągnie się przez 600 mil (970 km) przez środek satelity. Część powierzchni księżyca w pobliżu jednego bieguna pokryta jest znacznie ciemniejszym materiałem niż reszta planety. Podobnie jak w regionach Plutona, duża część powierzchni Charona jest wolna od kraterów – co sugeruje, że powierzchnia jest dość młoda i aktywna geologicznie. Naukowcy dostrzegli dowody na osunięcia ziemi na jego powierzchni, co jest pierwszym przypadkiem, gdy takie cechy zostały zauważone w Pasie Kuipera. Księżyc mógł również posiadać swoją własną wersję tektoniki płyt, która powoduje zmiany geologiczne na Ziemi.
W 2005 roku naukowcy sfotografowali Plutona Kosmicznym Teleskopem Hubble’a w ramach przygotowań do misji New Horizons i odkryli dwa inne maleńkie księżyce Plutona, nazwane teraz Nix i Hydra. Satelity te znajdują się dwa i trzy razy dalej od Plutona niż Charon. Na podstawie pomiarów dokonanych przez New Horizons, Nix jest szacowany na 26 mil (42 km) długości i 22 mile (36 km) szerokości, podczas gdy Hydra jest szacowana na 34 mile (55 km) długości i 25 mil (40 km) szerokości. Jest prawdopodobne, że powierzchnia Hydry jest pokryta głównie lodem wodnym.
Naukowcy używający Hubble’a odkryli czwarty księżyc, Kerberos, w 2011 roku. Średnica tego księżyca szacowana jest na 8 do 21 mil (13 do 34 km). 11 lipca 2012 roku odkryto piąty księżyc, Styx (o szacowanej szerokości 6 mil lub 10 km), co jeszcze bardziej podsyciło debatę na temat statusu Plutona jako planety.
Cztery nowo zauważone księżyce mogły powstać w wyniku kolizji, w wyniku której powstał Charon. Ich orbity okazały się być bardzo chaotyczne.
Badania & eksploracja
Misja New Horizons NASA jest pierwszą sondą badającą z bliska Plutona, jego księżyce i inne światy w Pasie Kuipera. Została wystrzelona w styczniu 2006 roku i z powodzeniem wykonała swoje najbliższe podejście do Plutona 14 lipca 2015 roku. Ostatnie dane zostały pobrane na Ziemię w 2016 roku. New Horizons jest teraz w drodze do obiektu Pasa Kuipera 2014 MU69, obok którego przeleci 1 stycznia 2019 roku.
Sonda New Horizons niesie część prochów odkrywcy Plutona, Clyde’a Tombaugha.
Ograniczona wiedza o systemie Plutona stworzyła bezprecedensowe niebezpieczeństwa dla sondy New Horizons. Przed rozpoczęciem misji naukowcy wiedzieli o istnieniu tylko trzech księżyców wokół Plutona. Odkrycie Kerberosa i Styksa podczas podróży sondy podsyciło myśl, że więcej satelitów może krążyć wokół planety karłowatej, niewidocznych z Ziemi. Zderzenia z niewidocznymi księżycami, a nawet małymi odłamkami, mogły poważnie uszkodzić statek kosmiczny. Ale zespół projektantów New Horizons wyposażył sondę kosmiczną w narzędzia do ochrony podczas jej podróży.
Pluton formacja & pochodzenie
Wiodącą hipotezą dla formacji Plutona i Charona jest to, że rodzący się Pluton został uderzony ciosem przez inny obiekt wielkości Plutona. Większość połączonej materii stała się Plutonem, podczas gdy reszta oddzieliła się, by stać się Charonem, sugeruje ten pomysł.
Dodatkowe raporty pisarki Calli Cofield oraz Elizabeth Howell i Noli Taylor Redd, współpracowników Space.com.
Dodatkowe raporty pisarki Calli Cofield oraz Elizabeth Howell i Noli Taylor Redd.