Pluto, som en gång ansågs vara den nionde och mest avlägsna planeten från solen, är nu den största kända dvärgplaneten i solsystemet. Den är också en av de största kända medlemmarna i Kuiperbältet, en skuggig zon bortom Neptunus bana som tros vara befolkad av hundratusentals steniga, isiga kroppar som var och en är större än 100 kilometer i diameter, tillsammans med en triljon eller fler kometer.
2006 omklassificerades Pluto till en dvärgplanet, en förändring som allmänt betraktades som en degradering. Frågan om Plutos planetstatus har sedan dess väckt kontroverser och debatter inom forskarvärlden och bland allmänheten. År 2017 föreslog en forskargrupp (inklusive medlemmar av New Horizon-uppdraget) en ny definition av planetskap baserad på ”runda objekt i rymden som är mindre än stjärnor”, vilket skulle få antalet planeter i vårt solsystem att expandera från 8 till omkring 100.
Den amerikanske astronomen Percival Lowell fick först antydningar om Plutos existens 1905 genom märkliga avvikelser som han observerade i Neptunus’ och Uranus’ banor, vilket tydde på att en annan världs gravitation drog åt de två planeterna från andra sidan. Lowell förutspådde den mystiska planetens position 1915, men dog utan att ha hittat den. Pluto upptäcktes slutligen 1930 av Clyde Tombaugh vid Lowell-observatoriet, baserat på Lowells och andra astronomers förutsägelser.
Pluto fick sitt namn av den 11-åriga Venetia Burney från Oxford i England, som föreslog sin farfar att den nya världen skulle få sitt namn från den romerska guden för underjorden. Hennes farfar förde sedan namnet vidare till Lowell Observatory. Namnet hedrar också Percival Lowell, vars initialer är de två första bokstäverna i Pluto.
Fysiska egenskaper
Då Pluto ligger så långt från jorden visste man inte mycket om dvärgplanetens storlek eller ytförhållanden förrän 2015, då NASA:s rymdsond New Horizons gjorde en nära förbiflygning av Pluto. New Horizons visade att Pluto har en diameter på 2 370 km (1 473 miles), mindre än en femtedel av jordens diameter, och bara ungefär två tredjedelar så bred som jordens måne.
Observationer av Plutos yta med New Horizons rymdsond avslöjade en mängd olika ytstrukturer, bland annat berg som når upp till 3 500 meter (11 000 fot), vilket kan jämföras med Rocky Mountains på jorden. Metan- och kväveis täcker en stor del av Plutos yta, men dessa material är inte tillräckligt starka för att bära upp så enorma bergstoppar, så forskarna misstänker att bergen har bildats på en berggrund av vattenis.
Plutos yta är också täckt av ett överflöd av metanis, men New Horizons forskare har observerat betydande skillnader i hur isen reflekterar ljus över dvärgplanetens yta. Dvärgplaneten har också en terräng med isryggar som verkar se ut som ett ormskinn; astronomerna upptäckte liknande drag som jordens penitentes, eller erosionsformade drag i bergig terräng. Plutos drag är mycket större; de uppskattas vara 500 meter höga, medan jordens drag bara är några få meter stora.
Ett annat tydligt drag på Plutos yta är en stor hjärtformad region som inofficiellt kallas Tombaugh Regio (efter Clyde Tombaugh; regio är latin för region). Den vänstra sidan av regionen (ett område som tar formen av en glasskon) är täckt av kolmonoxidis. Andra variationer i sammansättningen av ytmaterial har identifierats inom Plutos ”hjärta”.
I mitten till vänster av Tombaugh Regio finns en mycket slät region som New Horizons-teamet inofficiellt kallar ”Sputnik Planum”, efter jordens första konstgjorda satellit, Sputnik. Denna region på Plutos yta saknar kratrar som orsakats av meteoritnedslag, vilket tyder på att området, på en geologisk tidsskala, är mycket ungt – inte mer än 100 miljoner år gammalt. Det är möjligt att detta område fortfarande formas och förändras av geologiska processer.
Dessa isiga slätter uppvisar också mörka strimmor som är några kilometer långa och är riktade i samma riktning. Det är möjligt att linjerna har skapats av hårda vindar som blåser över dvärgplanetens yta.
NASA:s rymdteleskop Hubble har också avslöjat bevis för att Plutos skorpa kan innehålla komplexa organiska molekyler.
Plutos yta är en av de kallaste platserna i solsystemet, vid ungefär minus 375 grader Fahrenheit (minus 225 grader Celsius). Vid en jämförelse med tidigare bilder visade bilder av Pluto tagna av rymdteleskopet Hubble att dvärgplaneten tydligen hade blivit rödare med tiden, uppenbarligen på grund av säsongsförändringar.
Pluto kan ha (eller kan ha haft) ett underjordiskt hav, även om bevisen ännu inte är klara för den upptäckten. Om det fanns ett underjordiskt hav kan det ha påverkat Plutos historia i hög grad. Forskarna fann till exempel att zonen Sputnik Planitia omdirigerade Plutos orientering på grund av mängden is i området, som var så tung att den påverkade Pluto som helhet; New Horizons uppskattar att isen är ungefär 6 miles (10 km) tjock. Ett underjordiskt hav är den bästa förklaringen till bevisen, tillade forskarna, även om man tittar på mindre sannolika scenarier, ett tjockare islager eller rörelser i berget kan vara ansvariga för rörelsen. Om Pluto hade ett flytande hav, och tillräckligt med energi, tror vissa forskare att Pluto skulle kunna hysa liv.
Orbitalegenskaper
Plutos mycket elliptiska bana kan ta den mer än 49 gånger så långt ut från solen som jorden. Eftersom dvärgplanetens bana är så excentrisk, eller långt ifrån cirkulär, kan Plutos avstånd från solen variera avsevärt. Dvärgplaneten kommer faktiskt närmare solen än Neptunus under 20 år av Plutos 248 jordår långa bana, vilket ger astronomer en sällsynt chans att studera denna lilla, kalla och avlägsna värld.
Som ett resultat av den omloppsbanan, efter 20 år som den åttonde planeten (i turordning från solen), korsade Pluto 1999 Neptunus omloppsbana för att bli den planet som ligger längst bort från solen (tills den degraderades till dvärgplanet).
När Pluto befinner sig närmare solen tinar isen på ytan och bildar tillfälligt en tunn atmosfär, som mestadels består av kväve, med en del metan. Plutos låga gravitation, som är lite mer än en tjugondel av jordens, gör att denna atmosfär sträcker sig mycket högre upp på höjden än jordens. När man reser längre bort från solen tros större delen av Plutos atmosfär frysa och nästan helt försvinna. Men under den tid som Pluto har en atmosfär kan den tydligen uppleva starka vindar. Atmosfären har också variationer i ljusstyrka som skulle kunna förklaras av gravitationsvågor eller luft som strömmar över berg.
Och även om Plutos atmosfär är för tunn för att vätskor ska kunna flöda i dag, kan de ha strömmat längs ytan i ett gammalt förflutet. New Horizons avbildade en frusen sjö i Tombaugh Regio som verkade ha gamla kanaler i närheten. Någon gång i det forntida förflutna kan planeten ha haft en atmosfär som var ungefär 40 gånger tjockare än på Mars.
In 2016 meddelade forskare att de kan ha upptäckt moln i Plutos atmosfär med hjälp av data från New Horizons. Utredarna såg sju ljusa inslag som ligger nära terminatorn (gränsen mellan dagsljus och mörker), vilket vanligtvis är där moln bildas. Funktionerna har alla låg höjd och är ungefär lika stora, vilket tyder på att det rör sig om separata funktioner. Om molnen verkligen är moln skulle deras sammansättning sannolikt bestå av acetylen, etan och vätecyanid.
Sammansättning & struktur
Några av Plutos parametrar, enligt NASA:
Atmosfärisk sammansättning: Metan, kväve. Observationer från New Horizons visar att Plutos atmosfär sträcker sig så långt som 1 600 km över dvärgplanetens yta.
Magnetiskt fält: Det är fortfarande okänt om Pluto har ett magnetfält, men dvärgplanetens lilla storlek och långsamma rotation tyder på att den har lite eller inget sådant fält.
Kemisk sammansättning: Pluto består troligen av en blandning av 70 procent sten och 30 procent vattenis.
Intern struktur: Pluto består troligen av en blandning av 70 procent sten och 30 procent vattenis: Dvärgplaneten har troligen en stenkärna omgiven av en mantel av vattenis, med mer exotisk is som metan, kolmonoxid och kväveis på ytan.
Bana & rotation
Plutos rotation är bakåtsträvande jämfört med solsystemets övriga världar; den snurrar baklänges, från öst till väst.
Genomsnittligt avstånd från solen: 3 670 050 000 miles (5 906 380 000 km) – 39,482 gånger jordens avstånd
Perihelion (närmsta närmande till solen): 2 756 902 000 miles (4 436 820 000 km) – 30.171 gånger jordens
Aphelion (längst bort från solen): 4 583 190 000 miles (7 375 930 000 km) – 48,481 gånger jordens
Plutos månar
Pluto har fem månar: Charon, Styx, Nix, Kerberos och Hydra, där Charon är närmast Pluto och Hydra längst bort.
År 1978 upptäckte astronomer att Pluto hade en mycket stor måne som var nästan hälften så stor som dvärgplanetens egen storlek. Månen döptes till Charon, efter den mytologiska demon som i den grekiska mytologin förde själar till underjorden.
Eftersom Charon och Pluto är så lika stora är deras omloppsbana olik den för de flesta planeter och deras månar. Både Pluto och Charon kretsar kring en punkt i rymden som ligger mellan dem, vilket liknar banorna för binära stjärnsystem, Av denna anledning hänvisar forskarna till Pluto och Charon som en dubbel dvärgplanet, dubbelplanet eller binärt system.
Pluto och Charon ligger bara 19 640 km från varandra, vilket är mindre än avståndet med flyg mellan London och Sydney. Charons omloppsbana runt Pluto tar 6,4 jorddagar, och en omloppsbana runt Pluto – en Plutodag – tar också 6,4 jorddagar. Detta beror på att Charon svävar över samma plats på Plutos yta och att samma sida av Charon alltid är vänd mot Pluto, ett fenomen som kallas tidal locking.
Men medan Pluto har en rödaktig nyans, framstår Charon som mer gråaktig. I sina tidiga dagar kan månen ha innehållit ett underjordiskt hav, även om satelliten troligen inte kan bära upp ett sådant idag.
Varje gång är Pluto-Charon-systemet, jämfört med de flesta av solsystemets planeter och månar, tippat på sidan i förhållande till solen.
Observationer av Charon med New Horizons har avslöjat förekomsten av kanjoner på månens yta. Den djupaste av dessa raviner störtar nedåt i 6 miles (9,7 km). En lång sträcka av klippor och dalgångar sträcker sig 600 miles (970 km) över mitten av satelliten. En del av månens yta nära den ena polen är täckt av ett mycket mörkare material än resten av planeten. I likhet med områden på Pluto är en stor del av Charons yta fri från kratrar – vilket tyder på att ytan är ganska ung och geologiskt aktiv. Forskarna såg tecken på jordskred på dess yta, vilket är första gången sådana drag har upptäckts i Kuiperbältet. Månen kan också ha haft sin egen version av plattektonik, som orsakar geologiska förändringar på jorden.
Under 2005 fotograferade forskare Pluto med rymdteleskopet Hubble som förberedelse för New Horizons-uppdraget och upptäckte två andra små månar till Pluto, som nu kallas Nix och Hydra. Dessa satelliter ligger två och tre gånger längre bort från Pluto än Charon. Baserat på mätningar från New Horizons beräknas Nix vara 42 km lång och 36 km bred, medan Hydra beräknas vara 55 km lång och 40 km bred. Det är troligt att Hydras yta huvudsakligen är täckt av vattenis.
Vetenskapsmän som använder Hubble upptäckte en fjärde måne, Kerberos, 2011. Denna måne beräknas vara 8 till 21 miles (13 till 34 km) i diameter. Den 11 juli 2012 upptäcktes en femte måne, Styx, (med en uppskattad bredd på 6 miles eller 10 km), vilket ytterligare underblåste debatten om Plutos status som planet.
De fyra nyupptäckta månarna kan ha bildats genom den kollision som skapade Charon. Deras banor har visat sig vara mycket kaotiska.
Forskning & utforskning
NASA:s New Horizons-uppdrag är den första sonden som ska studera Pluto, dess månar och andra världar i Kuiperbältet på nära håll. Den sköts upp i januari 2006 och gjorde framgångsrikt sitt närmsta närmande till Pluto den 14 juli 2015. De sista uppgifterna laddades ner till jorden 2016. New Horizons är nu på väg mot Kuiperbältets objekt 2014 MU69, som den kommer att flyga förbi den 1 januari 2019.
Sonden New Horizons bär en del av askan från Plutos upptäckare Clyde Tombaugh.
Den begränsade kunskapen om Plutosystemet skapade oöverträffade faror för sonden New Horizons. Innan uppdraget lanserades visste forskarna att det bara fanns tre månar runt Pluto. Upptäckten av Kerberos och Styx under rymdskeppets resa gav näring åt tanken att fler satelliter skulle kunna kretsa kring dvärgplaneten, osedda från jorden. Kollisioner med osynliga månar, eller till och med små bitar av skräp, kunde ha skadat rymdfarkosten allvarligt. Men konstruktionsgruppen för New Horizons utrustade rymdsonden med verktyg för att skydda den under resan.
Plutos bildning & ursprung
Den ledande hypotesen för bildningen av Pluto och Charon är att en begynnande Pluto träffades med ett slående slag av ett annat Pluto-stort objekt. Det mesta av den kombinerade materian blev Pluto, medan resten sprutade iväg och blev Charon, enligt denna idé.
Den här artikeln är skriven av Calla Cofield och av Elizabeth Howell och Nola Taylor Redd, medarbetare på Space.com.