Pluto

De la RoCarta, enciclopedia lumii în limba română.

Pluto este o planetă pitică din centura Kuiper, un inel de corpuri dincolo de orbita lui Neptun. Este al nouălea cel mai mare și al zecelea obiect cunoscut ca orbită direct în jurul Soarelui. Este cel mai mare obiect trans-neptunian cunoscut ca volum, dar este mai puțin masiv decât Eris. Ca și alte obiecte din centura Kuiper, Pluto este făcut în principal din gheață și rocă și este mult mai mic decât planetele interioare. Pluto are doar o șesime din masa Lunii și o treime din volumul acesteia. Pluto a fost recunoscut ca planetă până în 2006.

Pluto are o orbită moderat excentrică și înclinată, variind de la 30 până la 49 de unități astronomice (4,5 până la 7,3 miliarde de kilometri; 2,8 până la 4,6 miliarde de mile) de la Soare. Lumina de la Soare durează 5,5 ore pentru a ajunge la Pluto la distanța sa orbitală de 39,5 UA (5,91 miliarde km). Orbita excentrică a lui Pluto îl aduce periodic mai aproape de Soare decât Neptun, dar o rezonanță orbitală stabilă îi împiedică să se ciocnească.

Pluto are cinci luni cunoscute: Charon, cel mai mare, al cărui diametru este puțin peste jumătate din cel al lui Pluto, Styx, Nix, Kerberos, și Hydra. Pluto și Charon sunt uneori considerate un sistem binar, deoarece baricentrul orbitelor lor nu se află în niciunul dintre corpuri și sunt blocate în mod curent. Misiunea New Horizons a fost prima sondă spațială care a vizitat Pluto și lunile sale, făcând un zbor pe 14 iulie 2015 și făcând măsurători și observații detaliate.

Pluto a fost descoperit în 1930 de Clyde W. Tombaugh, primul obiect din centura Kuiper. A fost imediat salutată ca fiind a noua planetă, dar a fost întotdeauna un obiect ciudat și statutul său planetar a fost pus la îndoială când s-a constatat că este mult mai mică decât se aștepta. Aceste îndoieli au crescut ca urmare a descoperirii unor obiecte suplimentare în centura Kuiper începând cu anii 1990, și în special a obiectului disc mai masiv împrăștiat Eris în 2005. În 2006, Uniunea Astronomică Internațională (IAU) a redefinit în mod oficial termenul de planetă pentru a exclude planetele pitice precum ca Pluto. Mulți astronomi planetari, totuși, continuă să considere Pluto și alte planete pitice ca fiind planete.

Istorie

În anii 1840, Urbain Le Verrier a folosit mecanica newtoniană pentru a prezice poziția planetei Neptun, nedescoperită atunci, după ce a analizat perturbațiile de pe orbita lui Uranus. Observațiile ulterioare ale lui Neptun la sfârșitul secolului al XIX-lea i-au determinat pe astronomi să speculeze că orbita lui Uranus a fost perturbată de o altă planetă în afară de Neptun.

În 1906, Percival Lowell, un astronom american și un om de afaceri bogat care a fondat Observatorul Lowell din Flagstaff, Arizona, în 1894, a început un proiect amplu în căutarea unei posibile a noua planete, pe care a numit-o „Planeta X”. Până în 1909, Lowell și alt astronom, William H. Pickering selectaseră câteva coordonate cerești posibile pentru o astfel de planetă. Lowell a căutat planeta până la moartea sa în 1916, dar fără rezultat. Lowell n-a știut, dar observatorul său a surprins două imagini slabe ale lui Pluto la 19 martie și 7 aprilie 1915, însă nu a fost recunoascută. Mai mult, Lowell nu a fost singurul care a reușit fără să știe. Sunt cunoscute un total de 14 fotografii pre-descoperire ale lui Pluto, dintre care cea mai veche a fost făcută la Observatorul Yerkes din Wisconsin, la 20 august 1909.

Văduva lui Percival, Constance Lowell, a intrat într-o luptă juridică de zece ani cu Observatorul Lowell, contestând testamentul prin care acesta a lăsat moștenire 1 milion de dolari observatorului. Căutarea Planetei X nu a fost reluată decât în 1929. Vesto Melvin Slipher, directorul observatorului, a dat sarcina de a localiza Planeta X lui Clyde Tombaugh, un tânăr în vârstă de 23 de ani, care tocmai sosise la observator după ce Slipher fusese impresionat de o mostră din desenele sale astronomice.

Sarcina lui Tombaugh era să fotografieze în mod sistematic cerul nopții. Fotografia aceeași zonă de două ori într-un anumit interval de timp și ulterior compara imaginile pentru a determina dacă vreun obiect și-a schimbat poziția. Datorită unui dispozitiv numit comparator de clipire, a putut să se miște rapid înainte și înapoi atunci când vizualiza plăci fotografice, pentru a crea iluzia de mișcare a oricăror obiecte care și-au schimbat poziția sau aspectul între fotografii. La 18 februarie 1930, după aproape un an de căutări, Tombaugh a descoperit un posibil obiect în mișcare pe plăci fotografice făcute pe 23 și 29 ianuarie. O fotografie de calitate mai mică făcută pe 21 ianuarie a ajutat la confirmarea mișcării. După ce observatorul a obținut alte fotografii de confirmare, vestea descoperirii a fost telegrafată Observatorului Colegiului Harvard la 13 martie 1930.

Pluto nu a finalizat încă o orbită completă a Soarelui de la descoperirea sa, deoarece un an plutonian are o lungime de 247,68 ani

Nume și simbol

Numele Pluto, după zeul grec/roman al lumii subterane, a fost propus de Venetia Burney (1918–2009), o elevă de unsprezece ani din Oxford, Anglia, care era interesată de mitologia clasică. Ea a sugerat denumirea într-o conversație cu bunicul ei Falconer Madan, un fost bibliotecar la Biblioteca Bodleian a Universității din Oxford, care a spus apoi numele profesorului de astronomie Herbert Hall Turner, care la rândul săi l-a transmis prin cablu colegilor din Statele Unite.

La anunțarea descoperirii, Observatorul Lowell a primit peste o mie de sugestii pentru nume. Trei nume s-au aflat în fruntea listei: Minerva, Pluto și Cronos. „Minerva” a fost prima alegere a personalului Lowell, dar a fost respinsă deoarece fusese deja folosită pentru un asteroid; Cronos a fost defavorizat deoarece a fost promovat de un astronom nepopular și egocentric, Thomas Jefferson Jackson See. S-a votat, iar „Pluto” a fost alegerea unanimă. Pentru a se asigura că numele rămâne și că planeta nu va suferi modificări ale numelui ei așa cum a suferit Uranus, Observatorul Lowell a propus numele Societății Astronomice Americane și Societății Regale de Astronomie; ambii l-au aprobat în unanimitate. Denumirea a fost publicată la 1 mai 1930.

Numele „Pluto” era potrivit din punct de vedere mitologic: zeul Pluto era unul dintre cei șase copii supraviețuitori ai lui Saturn, iar ceilalți fuseseră deja aleși ca nume de planete majore sau minore (frații săi Jupiter și Neptun și surorile sale Ceres, Juno și Vesta). Atât zeul, cât și planeta au locuit regiuni „sumbre”, iar zeul a fost capabil să se facă invizibil, așa cum fusese planeta atât de mult timp. Alegerea a fost ajutată și de faptul că primele două litere ale lui Pluto erau inițialele lui Percival Lowell; într-adevăr, „Percival” fusese una dintre cele mai populare sugestii pentru un nume pentru noua planetă. Simbolul planetar al lui Pluto ⟨♇⟩ a fost apoi creat ca monogramă a literelor „PL”. Acest simbol este rar folosit în astronomie, deși este încă obișnuit în astrologie.

Numele „Pluto” a devenit curând popular. În 1930, Walt Disney l-a denumit Pluto pe prietenul canin al lui Mickey Mouse. În 1941, Glenn T. Seaborg a numit elementul nou creat plutoniu după Pluto, în conformitate cu tradiția de a numi elemente după planetele nou descoperite, după uraniu, care a fost numit după Uranus, și neptuniu, care a fost numit după Neptun

Clasificare

Din 1992 încolo, au fost descoperite multe corpuri care orbitează în același volum cu Pluto, arătând că Pluto face parte dintr-o populație de obiecte numită centura Kuiper. Acest lucru a făcut ca statutul său oficial de planetă să fie controversat, mulți întrebându-se dacă Pluto ar trebui luat în considerare împreună sau separat de populația din jur. Directorii muzeelor și planetariului au creat ocazional controverse omițând Pluto din modelele planetare ale Sistemului Solar. În februarie 2000, Planetariul Hayden din New York City a afișat un model al Sistemului Solar de doar opt planete, care a făcut titluri de atenție aproape un an mai târziu.

Ceres, Pallas, Juno și Vesta și-au pierdut statutul de planetă după descoperirea multor alți asteroizi. În mod similar, în regiunea centurii Kuiper au fost descoperite obiecte din ce în ce mai apropiate ca dimensiune de Pluto. Pe 29 iulie 2005, astronomii de la Caltech au anunțat descoperirea unui nou obiect trans-neptunian, Eris, care era substanțial mai masiv decât Pluto și cel mai masiv obiect descoperit în Sistemul Solar de la Triton în 1846. Descoperitorii lui și presa inițial a numit-o a zecea planetă, deși nu exista un consens oficial la acea vreme cu privire la numirea acesteia o planetă. Alții din comunitatea astronomică au considerat descoperirea cel mai puternic argument pentru reclasificarea lui Pluto ca planetă minoră.

Clasificarea IAU (Uniunea Astronomică Internațională)

Dezbaterea a ajuns la un punct culminant în august 2006, cu o rezoluție a IAU care a creat o definiție oficială pentru termenul „planetă”. Conform acestei rezoluții, există trei condiții pentru ca un obiect din Sistemul Solar să fie considerat o planetă:

Obiectul trebuie să fie pe orbită în jurul Soarelui.
Obiectul trebuie să fie suficient de masiv pentru a fi rotunjit de propria sa gravitație. Mai precis, propria sa gravitație ar trebui să-l tragă într-o formă definită de echilibrul hidrostatic.
Trebuie să fi eliberat vecinatatea din jurul orbitei sale. „Eliberarea vecinătății” (sau dominația dinamică) în jurul orbitei unui corp ceresc descrie corpul care devine dominant gravitațional, astfel încât să nu existe alte corpuri de dimensiuni comparabile, altele decât sateliții săi naturali sau cei sub influența sa gravitațională.

Pluto nu reușește să îndeplinească a treia condiție. Masa sa este substanțial mai mică decât masa combinată a celorlalte obiecte de pe orbita sa: de 0,07 ori, spre deosebire de Pământ, care este de 1,7 milioane de ori masa rămasă pe orbita sa (excluzând Luna). IAU a decis în continuare că corpurile care, ca și Pluto, îndeplinesc criteriile 1 și 2, dar nu îndeplinesc criteriul 3, vor fi numite planete pitice. În septembrie 2006, IAU a inclus Pluto și Eris și luna sa Dysnomia, în Catalogul lor de planete minore, dându-le desemnările oficiale de planetă minoră „(134340) Pluto”, „(136199) Eris” și „(136199) Eris”. I Disnomie”. Dacă Pluto ar fi fost inclus la descoperirea sa în 1930, ar fi fost probabil desemnat 1164, după 1163 Saga, care a fost descoperit cu o lună mai devreme.

A existat o oarecare rezistență în cadrul comunității astronomice față de reclasificare. Alan Stern, investigatorul principal al misiunii New Horizons a NASA pe Pluto, a luat în derâdere rezoluția IAU. El a mai declarat că, deoarece mai puțin de cinci la sută dintre astronomi au votat pentru aceasta, decizia nu a fost reprezentativă pentru întreaga comunitate astronomică. Marc W. Buie, atunci la Observatorul Lowell, a făcut o petiție împotriva definiției. Alții au susținut IAU, de exemplu Mike Brown, astronomul care a descoperit Eris.

Recepția publicului față de decizia UAI a fost mixtă. O rezoluție introdusă în Adunarea Statului California a numit în mod fațios decizia IAU o „erezie științifică”. Camera Reprezentanților din New Mexico a adoptat o rezoluție în onoarea lui Clyde Tombaugh, descoperitorul lui Pluto și rezident de multă vreme al acestui stat, care a declarat că Pluto va fi întotdeauna considerat o planetă în timp ce se află pe cerul New Mexico și că 13 martie 2007 a fost Pluto Ziua planetei. Senatul Illinois a adoptat o rezoluție similară în 2009, pe baza faptului că Tombaugh s-a născut în Illinois. Rezoluția a afirmat că Pluto a fost „degradat pe nedrept la o planetă „pitică” de către IAU. Unii membri ai publicului au respins, de asemenea, schimbarea, invocând dezacordul din cadrul comunității științifice cu privire la această problemă sau din motive sentimentale. , susținând că au cunoscut întotdeauna Pluto ca pe o planetă și vor continua să o facă, indiferent de decizia IAU.

Cercetătorii de ambele părți ale dezbaterii s-au reunit în august 2008, la Laboratorul de Fizică Aplicată de la Universitatea Johns Hopkins, pentru o conferință care a inclus discuții consecutive despre definiția IAU a unei planete. Intitulată „The Great Planet Debate”,, conferința a publicat un comunicat de presă post-conferință care indică faptul că oamenii de știință nu au putut ajunge la un consens cu privire la definiția planetei. În iunie 2008, IAU anunțase într-un comunicat de presă că termenul „plutoid” va fi folosit de acum înainte pentru a se referi la Pluto și la alte obiecte cu masă planetară care au o semi-axă orbitală mai mare decât cea a lui Neptun, deși termenul a nu a fost văzută o utilizare semnificativă.

Orbita

Animație a orbitei lui Pluto din 1850 până în 2097. Soare (centru) · Saturn (galben) · Uranus (albastrru deschis) · Neptun (albastru) · Pluto (roz)

Perioada orbitală a lui Pluto este de aproximativ 248 de ani. Caracteristicile sale orbitale sunt substanțial diferite de cele ale planetelor, care urmează orbite aproape circulare în jurul Soarelui, aproape de un plan de referință plat numit ecliptică. În schimb, orbita lui Pluto este moderat înclinată față de ecliptică (peste 17°) și moderat excentrică (eliptică). Această excentricitate înseamnă că o mică regiune a orbitei lui Pluto se află mai aproape de Soare decât cea a lui Neptun. Baricentrul Pluto-Charon a ajuns la periheliu pe 5 septembrie 1989 și a fost ultima dată mai aproape de Soare decât Neptun între 7 februarie 1979 și 11 februarie 1999.

Deși rezonanța 3:2 cu Neptun este menținută, înclinația și excentricitatea lui Pluto se comportă într-o manieră haotică. Simulările computerizate pot fi folosite pentru a prezice poziția sa timp de câteva milioane de ani (atât înainte, cât și înapoi în timp), dar după intervale mult mai lungi decât timpul Lyapunov de 10-20 milioane de ani, calculele devin nesigure: Pluto este sensibil la detalii nemăsurat de mici ale Sistemul Solar, factori greu de prezis care vor schimba treptat poziția lui Pluto pe orbita sa.

Semi-axa majoră a orbitei lui Pluto variază între aproximativ 39,3 și 39,6 au cu o perioadă de aproximativ 19.951 de ani, corespunzând unei perioade orbitale variind între 246 și 249 de ani. Semi-axa majoră și perioada sunt în prezent din ce în ce mai lungi.

Relația cu Neptun

În ciuda faptului că orbita lui Pluto pare să o traverseze pe cea a lui Neptun când este privită direct de sus, orbitele celor două obiecte nu se intersectează. Când Pluto este cel mai aproape de Soare și aproape de orbita lui Neptun, văzută de sus, este și cel mai îndepărtat deasupra căii lui Neptun. Orbita lui Pluto trece cu aproximativ 8 UA peste cea a lui Neptun, prevenind o coliziune.

Numai acest lucru nu este suficient pentru a-l proteja pe Pluto; perturbațiile planetelor (în special Neptun) ar putea modifica orbita lui Pluto (cum ar fi precesia sa orbitală) de-a lungul a milioane de ani, astfel încât să fie posibilă o coliziune. Cu toate acestea, Pluto este protejat și de rezonanța sa orbitală 2:3 cu Neptun: pentru fiecare două orbite pe care Pluto le face în jurul Soarelui, Neptun face trei. Fiecare ciclu durează aproximativ 495 de ani. (Există multe alte obiecte în aceeași rezonanță, numite plutinos.) Acest model este de așa natură încât, în fiecare ciclu de 495 de ani, prima dată când Pluto este aproape de periheliu, Neptun se află la peste 50° în spatele lui Pluto. Până la al doilea periheliu al lui Pluto, Neptun va fi finalizat încă o orbită și jumătate din propriile sale orbite și, astfel, va fi cu aproape 130° în fața lui Pluto. Separarea minimă a lui Pluto și Neptun este de peste 17 UA, ceea ce este mai mare decât separarea minimă a lui Pluto de Uranus (11 UA). Separarea minimă dintre Pluto și Neptun are loc de fapt aproape de momentul afeliului lui Pluto.

Rezonanța 2:3 dintre cele două corpuri este foarte stabilă și a fost păstrată de milioane de ani. Acest lucru împiedică schimbarea orbitelor lor una față de alta și, astfel, cele două corpuri nu pot trece niciodată unul lângă celălalt. Chiar dacă orbita lui Pluto nu ar fi înclinată, cele două corpuri nu s-ar putea ciocni niciodată. Stabilitatea pe termen lung a rezonanței mișcării medii se datorează protecției de fază. Când perioada lui Pluto este puțin mai scurtă decât 3/2 din Neptun, orbita sa în raport cu Neptun se va deplasa, făcându-l să se apropie mai aproape în spatele orbitei lui Neptun. Atracția gravitațională dintre cele două face ca momentul unghiular să fie transferat către Pluto, pe cheltuiala lui Neptun. Acest lucru îl mută pe Pluto pe o orbită puțin mai mare, unde se deplasează puțin mai încet, conform celei de-a treia legi a lui Kepler. După multe astfel de repetiții, Pluto este suficient de încetinit încât orbita lui Pluto în raport cu Neptun se deplasează în direcția opusă până când procesul este inversat. Întregul proces durează aproximativ 20.000 de ani.

Rotație

Perioada de rotație a lui Pluto, ziua sa, este egală cu 6,387 zile pământești. La fel ca Uranus și 2 Pallas, Pluto se rotește pe „partea” sa în planul său orbital, cu o înclinare axială de 120°, și astfel variația sa sezonieră este extremă; la solstițiile sale, un sfert din suprafața sa se află în lumină continuă, în timp ce o altă pătrime este în întuneric continuu. Motivul acestei orientări neobișnuite a fost dezbătut. Cercetările de la Universitatea din Arizona au sugerat că acest lucru se poate datora modului în care rotația corpului se va ajusta întotdeauna pentru a minimiza energia. Acest lucru ar putea însemna un corp care se reorientează pentru a pune o masă străină în apropierea ecuatorului, iar regiunile lipsite de masă tind spre poli. Aceasta se numește rătăcire polară. Potrivit unei lucrări publicate de Universitatea din Arizona, acest lucru ar putea fi cauzat de acumularea de mase de azot înghețat în zonele umbrite ale planetei pitice. Aceste mase ar determina corpul să se reorienteze, ducând la o înclinare axială neobișnuită de 120°. Acumularea de azot se datorează distanței mari a lui Pluto față de Soare. La ecuator, temperaturile pot scădea la -240 °C (-400,0 °F; 33,1 K), determinând înghețarea azotului, așa cum ar îngheța apa pe Pământ. Același efect observat pe Pluto ar fi observat pe Pământ dacă calota de gheață a Antarcticii era de câteva ori mai mare.

Geologie

Suprafaţă

Câmpiile de pe suprafața lui Pluto sunt compuse din gheață cu azot în proporție de peste 98%, cu urme de metan și monoxid de carbon. Azotul și monoxidul de carbon sunt cele mai abundente pe fața anti-Charon a lui Pluto (în jur de 180° longitudine, unde se află lobul vestic al lui Tombaugh Regio, Sputnik Planitia), în timp ce metanul este cel mai abundent lângă 300° est. Munții sunt făcuți din gheață de apă. Suprafața lui Pluto este destul de variată, cu diferențe mari atât de luminozitate, cât și de culoare. Pluto este unul dintre cele mai contrastante corpuri din Sistemul Solar, cu la fel de mult contrast ca satelitul lui Saturn Iapetus. Culoarea variază de la negru cărbune, la portocaliu închis și alb. Culoarea lui Pluto este mai asemănătoare cu cea a lui Io, cu puțin mai mult portocaliu și semnificativ mai puțin roșu decât Marte. Caracteristicile geografice notabile includ Tombaugh Regio, sau „Inima” (o zonă mare luminoasă pe partea opusă lui Charon), Cthulhu Macula, sau „Balena” (o zonă mare întunecată în emisfera finală) și „Alama”. Knuckles” (o serie de zone întunecate ecuatoriale pe emisfera principală).

Sputnik Planitia, lobul vestic al „Inimii”, este un bazin de 1.000 km lățime de gheață înghețată de azot și monoxid de carbon, împărțit în celule poligonale, care sunt interpretate ca celule de convecție care transportă blocuri plutitoare de crustă de gheață de apă și gropi de sublimare către marginile lor; există semne evidente de curgeri glaciare atât în interior, cât și în afara bazinului. Nu are cratere vizibile pentru New Horizons, ceea ce indică faptul că suprafața sa are mai puțin de 10 milioane de ani. Ultimele studii au arătat că suprafața are o vârstă de aproximativ 180000 de ani. Echipa științifică New Horizons a rezumat descoperirile inițiale ca „Pluto prezintă o varietate surprinzător de mare de forme de relief geologice, inclusiv cele rezultate din interacțiuni glaciologice și suprafață-atmosferă, precum și procese de impact, tectonice, posibile criovulcanice și de mutări de masă” (mutarea de masă este un termen general pentru mișcarea rocii sau a solului în jos pe pante sub forța gravitației).

În părțile de vest ale Sputnikului Planitia există câmpuri de dune transversale formate de vânturile care sufla din centrul Sputnikului Planitia în direcția munților din jur. Lungimile de undă ale dunelor sunt în intervalul 0,4–1 km și constau probabil din particule de metan cu dimensiunea de 200–300 μm.

Structura internă

Densitatea lui Pluto este de 1,860±0,013 g/cm3. Deoarece dezintegrarea elementelor radioactive ar încălzi în cele din urmă gheața suficient pentru ca roca să se separe de ele, oamenii de știință se așteaptă ca structura internă a lui Pluto să fie diferențiată, materialul stâncos s-a instalat într-un nucleu dens înconjurat de o manta de gheață de apă. Estimarea pre-New Horizons pentru diametrul nucleului este de 1700 km, 70% din diametrul lui Pluto. Pluto nu are câmp magnetic.

Este posibil ca o astfel de încălzire să continue, creând un ocean subteran de apă lichidă cu o grosime de 100 până la 180 km la limita nucleu-manta. În septembrie 2016, oamenii de știință de la Universitatea Brown au simulat impactul despre care se crede că ar fi format Sputnik Planitia și au arătat că ar fi putut fi rezultatul unei revărsări de apă lichidă de dedesubt după ciocnire, implicând existența unui ocean subteran la cel puțin 100 km adâncime. În iunie 2020, astronomii au raportat dovezi că Pluto ar fi putut avea un ocean sub suprafață și, în consecință, ar fi putut fi locuit, atunci când s-a format pentru prima dată. În martie 2022, ei au ajuns la concluzia că vârfurile de pe Pluto sunt de fapt o fuziune a „vulcanilor de gheață”, sugerând o sursă de căldură a corpului la niveluri care nu se credeau anterior posibile.

Harta geologică a Sputnikului Planitia și a împrejurimilor (context), cu marginile celulelor de convecție conturate cu negru

Model al structurii interne a lui Pluto. Crusta de gheață, Apă lichidă, Miez de silicat

Sputnik Planitia este acoperită cu „celule” de gheață de azot care sunt geologic tinere și se răstoarnă din cauza convecției.

Regiunile în care a fost detectată gheață de apă (regiuni albastre)

Masă și dimensiune

Pluto (stânga jos) în comparație cu dimensiunea Pământului și a Lunii

Diametrul lui Pluto este de 2376,6±3,2 km și masa sa este (1,303±0,003)×10²² kg, 17,7% cea a Lunii (0,22% cea a Pământului). Suprafața sa este de 1,774443×10⁷ km2, sau doar puțin mai mare decât Rusia sau Antarctica. Gravitația sa la suprafață este de 0,063 g (comparativ cu 1 g pentru Pământ și 0,17 g pentru Lună). Acest lucru îi conferă lui Pluto o viteză de evacuare de 4.363,2 km pe oră (comparativ cu cei 40.270 km pe oră ai Pământului).

Descoperirea satelitului Charonal lui Pluto în 1978 a permis determinarea masei sistemului Pluto-Charon prin aplicarea formulării lui Newton a celei de-a treia legi a lui Kepler. Observațiile lui Pluto în ocultație cu Charon le-au permis oamenilor de știință să stabilească diametrul lui Pluto cu mai multă acuratețe, în timp ce invenția opticii adaptive le-a permis să-i determine forma mai precis.

Cu mai puțin de 0,2 mase lunare, Pluto este mult mai puțin masiv decât planetele terestre și, de asemenea, mai puțin masiv decât șapte luni: Ganimede, Titan, Callisto, Io, Luna, Europa și Triton. Masa este mult mai mică decât se credea înainte de descoperirea lui Charon.

Pluto are mai mult de două ori diametrul și de o duzină de ori masa lui Ceres, cel mai mare obiect din centura de asteroizi. Este mai puțin masivă decât planeta pitică Eris, un obiect trans-neptunian descoperit în 2005, deși Pluto are un diametru mai mare de 2.376,6 km în comparație cu diametrul aproximativ al lui Eris de 2.326 km.[

Determinările dimensiunii lui Pluto au fost complicate de atmosfera sa și ceață de hidrocarburi. La 13 iulie 2015, imaginile din misiunea NASA New Horizons Long Range Reconnaissance Imager (LORRI), împreună cu datele celorlalte instrumente, au determinat diametrul lui Pluto la 2.370 km, care a fost revizuit ulterior. să fie de 2.372 km pe 24 iulie și mai târziu la 2374±8 km. Folosind datele de ocultare radio de la New Horizons Radio Science Experiment (REX), diametrul a fost descoperit a fi de 2376,6±3,2 km.

Atmosfera

Pluto are o atmosferă slabă constând din azot (N2), metan (CH4) și monoxid de carbon (CO), care sunt în echilibru cu gheața lor de pe suprafața lui Pluto. Conform măsurătorilor New Horizons, presiunea de suprafață este de aproximativ 1 Pa (10 μbar), de aproximativ un milion până la 100.000 de ori mai mică decât presiunea atmosferică a Pământului. Inițial s-a crezut că, pe măsură ce Pluto se îndepărtează de Soare, atmosfera sa ar trebui să înghețe treptat la suprafață; studiile privind datele New Horizons și ocultările de la sol arată că densitatea atmosferică a lui Pluto crește și că probabil rămâne gazoasă pe toată orbita lui Pluto. Observațiile New Horizons au arătat că evacuarea atmosferică a azotului este de 10.000 de ori mai mică decât se aștepta. Alan Stern a susținut că chiar și o mică creștere a temperaturii suprafeței lui Pluto poate duce la creșteri exponențiale ale densității atmosferice a lui Pluto; de la 18 hPa până la 280 hPa (de trei ori mai mare decât cel al lui Marte până la un sfert față de cel al Pământului). La astfel de densități, azotul ar putea curge pe suprafață ca lichid. La fel cum transpirația răcește corpul pe măsură ce se evaporă din piele, sublimarea atmosferei lui Pluto îi răcește suprafața. Pluto nu are troposferă sau aproape deloc; observațiile New Horizons sugerează doar un strat limită troposferic subțire. Grosimea lui în locul măsurării era de 4 km, iar temperatura era de 37±3 K. Stratul nu este continuu.

În iulie 2019, o ocultare a lui Pluto a arătat că presiunea sa atmosferică, împotriva așteptărilor, a scăzut cu 20% din 2016. În 2021, astronomii de la Institutul de Cercetare de Sud-Vest au confirmat rezultatul folosind date dintr-o ocultație din 2018, care au arătat că lumina apărea mai puțin treptat din spatele discului lui Pluto, indicând o atmosferă subțiere.

Prezența metanului, un gaz cu efect de seră puternic, în atmosfera lui Pluto creează o inversare a temperaturii, temperatura medie a atmosferei sale cu zeci de grade mai caldă decât suprafața sa, deși observațiile efectuate de New Horizons au arătat că atmosfera superioară a lui Pluto este mult mai rece. decât era de așteptat (70 K, spre deosebire de aproximativ 100 K). Atmosfera lui Pluto este împărțită în aproximativ 20 de straturi de ceață, distanțate în mod regulat, de până la 150 km înălțime, considerată a fi rezultatul undelor de presiune create de fluxul de aer din munții lui Pluto.

Sateliți

O vedere oblică a sistemului Pluto-Charon care arată că Pluto orbitează un punct în afara lui. Cele două corpuri sunt blocate reciproc.

Pluto are cinci sateliți naturali cunoscuți. Cel mai apropiat de Pluto este Charon. Identificat pentru prima dată în 1978 de astronomul James Christy, Charon este singura lună a lui Pluto care ar putea fi în echilibru hidrostatic. Masa lui Charon este suficientă pentru ca baricentrul sistemului Pluto-Charon să fie în afara lui Pluto. Dincolo de Charon există patru luni circumbinare mult mai mici. În ordinea distanței față de Pluto sunt Styx, Nix, Kerberos și Hydra. Nix și Hydra au fost ambele descoperite în 2005, Kerberos a fost descoperit în 2011, și Styx a fost descoperit în 2012. Orbitele sateliților sunt circulare (excentricitate < 0,006) și coplanare cu ecuatorul lui Pluto (înclinație < 1°), și, prin urmare, sunt înclinate cu aproximativ 120° față de orbita lui Pluto. Sistemul plutonian este foarte compact: cei cinci sateliți cunoscuți orbitează în interiorul a 3% din regiunea în care orbitele prograde ar fi stabile.

Perioadele orbitale ale tuturor lunilor lui Pluto sunt legate într-un sistem de rezonanțe orbitale și rezonanțe apropiate. Când se ia în considerare precesia, perioadele orbitale ale Styx, Nix și Hydra sunt într-un raport exact de 18:22:33. Există o succesiune de rapoarte aproximative, 3:4:5:6, între perioadele Styx, Nix, Kerberos și Hydra cu cea a lui Charon; rapoartele devin mai aproape de a fi exacte cu cât sunt mai departe lunile.

Sistemul Pluto-Charon este unul dintre puținele din Sistemul Solar al cărui baricentru se află în afara corpului primar; sistemul Patroclus–Menoetius este un exemplu mai mic, iar sistemul Soare–Jupiter este singurul mai mare. Asemănarea în dimensiune a lui Charon și Pluto i-a determinat pe unii astronomi să o numească o planetă pitică dublă. Sistemul este, de asemenea, neobișnuit între sistemele planetare, prin aceea că fiecare este blocat pe celălalt, ceea ce înseamnă că Pluto și Charon au întotdeauna aceeași emisferă față în față - o proprietate împărtășită doar de un alt sistem cunoscut, Eris și Dysnomia. Din orice poziție pe oricare corp, celălalt este întotdeauna în aceeași poziție pe cer sau întotdeauna ascuns. Aceasta înseamnă, de asemenea, că perioada de rotație a fiecăruia este egală cu timpul necesar întregului sistem să se rotească în jurul baricentrului său.

În 2007, observațiile Observatorului Gemini privind pete de hidrați de amoniac și cristale de apă de pe suprafața lui Charon au sugerat prezența crio-geizerelor active.

Se presupune că lunile lui Pluto s-au format dintr-o coliziune între Pluto și un corp de dimensiuni similare, la începutul istoriei Sistemului Solar. Ciocnirea a eliberat material care s-a consolidat în lunile din jurul lui Pluto.

Cvasatelit

În 2012, s-a calculat că 15810 Arawn ar putea fi un cvasatelit al lui Pluto, un tip specific de configurație co-orbitală. Conform calculelor, obiectul ar fi un cvasatelit al lui Pluto pentru aproximativ 350.000 de ani din fiecare perioadă de două milioane de ani. Măsurătorile făcute de sonda spațială New Horizons în 2015 au făcut posibilă calcularea mai precisă a orbitei lui Arawn și le-au confirmat pe cele anterioare. Cu toate acestea, nu este de acord între astronomi dacă Arawn ar trebui să fie clasificat ca un cvasatelit al lui Pluto pe baza dinamicii sale orbitale, deoarece orbita sa este controlată în primul rând de Neptun, cu doar perturbări ocazionale de către Pluto.

Cinci luni cunoscute ale lui Pluto la scară reală

Origine

Grup de obiecte cunoscute din centura Kuiper, plasate împotriva celor patru planete gigantice

Originea și identitatea lui Pluto i-au uimit de mult pe astronomi. O ipoteză timpurie a fost că Pluto a fost o lună scăpată a lui Neptun scoasă din orbită de cea mai mare lună a lui Neptun, Triton. Această idee a fost în cele din urmă respinsă după ce studiile dinamice au arătat că este imposibilă, deoarece Pluto nu se apropie niciodată de Neptun pe orbita sa.

Adevăratul loc al lui Pluto în Sistemul Solar a început să se dezvăluie abia în 1992, când astronomii au început să găsească mici obiecte de gheață dincolo de Neptun care erau asemănătoare cu Pluto nu numai ca orbită, ci și ca dimensiune și compoziție. Această populație trans-neptuniană este considerată a fi sursa multor comete cu perioadă scurtă. Pluto este cel mai mare membru al centurii Kuiper, o centură stabilă de obiecte situate între 30 și 50 UA de Soare. Începând cu 2011, sondajele centurii Kuiper până la magnitudinea 21 au fost aproape finalizate și se așteaptă ca orice obiecte de dimensiunea Pluto rămase să fie peste 100 UA de Soare. Ca și alte obiecte din centura Kuiper (KBO), Pluto împărtășește caracteristici cu cometele; de exemplu, vântul solar sufla treptat suprafața lui Pluto în spațiu. S-a susținut că dacă Pluto ar fi plasat la fel de aproape de Soare ca Pământul, ar dezvolta o coadă, așa cum fac cometele. Această afirmație a fost contestată cu argumentul că viteza de evacuare a lui Pluto este prea mare pentru ca acest lucru să se întâmple. S-a propus că Pluto s-ar fi putut forma ca urmare a aglomerării a numeroase comete și obiecte din centura Kuiper.

Deși Pluto este cel mai mare obiect din centura Kuiper descoperit, Luna lui Neptun, Triton, care este mai mare decât Pluto, este similară cu aceasta atât din punct de vedere geologic, cât și din punct de vedere atmosferic și se crede că este un obiect capturat din centura Kuiper. Eris are aproximativ aceeași dimensiune cu Pluto, dar nu este considerat strict membru al populației centurii Kuiper. Mai degrabă, este considerat un membru al unei populații legate numită discul împrăștiat.

Multe obiecte din centura Kuiper, precum Pluto, sunt într-o rezonanță orbitală 2:3 cu Neptun. KBO-urile cu această rezonanță orbitală sunt numite „plutinos”, după Pluto.

Ca și alți membri ai centurii Kuiper, se crede că Pluto este un planetezimal rezidual; o componentă a discului protoplanetar original din jurul Soarelui care nu a reușit să se unească pe deplin într-o planetă cu drepturi depline. Majoritatea astronomilor sunt de acord că Pluto își datorează poziția unei migrații bruște suferite de Neptun la începutul formării Sistemului Solar. Pe măsură ce Neptun a migrat în exterior, s-a apropiat de obiectele din centura proto-Kuiper, punând unul pe orbită în jurul său (Triton), blocând pe alții în rezonanțe și împingând pe alții în orbite haotice. Obiectele din discul împrăștiat, o regiune instabilă dinamic care se suprapune centurii Kuiper, se crede că au fost plasate în pozițiile lor prin interacțiuni cu rezonanțe migratoare ale lui Neptun. Un model de calculator creat în 2004 de Alessandro Morbidelli de la Observatoire de la Côte d'Azur din Nisa a sugerat că migrarea lui Neptun în centura Kuiper ar fi putut fi declanșată de formarea unei rezonanțe 1:2 între Jupiter și Saturn, care a creat o împingere gravitațională care a propulsat atât Uranus, cât și Neptun pe orbite mai înalte și le-a determinat să schimbe locurile, dublând în cele din urmă distanța lui Neptun față de Soare. Expulzarea rezultată a obiectelor din centura proto-Kuiper ar putea explica, de asemenea, bombardamentul puternic târziu la 600 de milioane de ani după formarea Sistemului Solar și originea troienilor Jupiter. Este posibil ca Pluto să fi avut o orbită aproape circulară la aproximativ 33 UA de Soare înainte ca migrația lui Neptun să-l perturbe într-o captură rezonantă. Modelul de la Nisa necesită ca în discul planetezimal original să existe aproximativ o mie de corpuri de mărimea lui Pluto, care includea Triton și Eris.

Observare și explorare

Pluto și Charon văzuți orbitându-se unul în jurul celuilalt de către New Horizons

Observare

Distanța lui Pluto față de Pământ face dificilă studiul și explorarea sa în profunzime. Magnitudinea aparentă vizuală a lui Pluto este în medie de 15,1, luminând la 13,65 la periheliu.[3] Pentru a-l vedea, este necesar un telescop; este de dorit o deschidere de aproximativ 30 cm. Arată ca o stea și fără disc vizibil chiar și la telescoapele mari, deoarece diametrul său unghiular este de maxim 0,11".

Cele mai vechi hărți ale lui Pluto, realizate la sfârșitul anilor 1980, au fost hărți de luminozitate create din observarea atentă a eclipselor de către cea mai mare lună a sa, Charon. S-au făcut observații cu privire la modificarea luminozității medii totale a sistemului Pluto-Charon în timpul eclipselor. De exemplu, eclipsarea unui punct luminos pe Pluto face o schimbare totală mai mare a luminozității decât eclipsarea unui punct întunecat. Procesarea computerizată a multor astfel de observații poate fi utilizată pentru a crea o hartă a luminozității. Această metodă poate urmări, de asemenea, modificările luminozității în timp.

Au fost produse hărți mai bune din imaginile realizate de Telescopul Spațial Hubble (HST), care a oferit o rezoluție mai mare și a arătat mult mai multe detalii, rezolvând variații de câteva sute de kilometri, inclusiv regiuni polare și puncte mari luminoase. Aceste hărți au fost produse prin procesare computerizată complexă, care găsește cele mai potrivite hărți proiectate pentru câțiva pixeli ai imaginilor Hubble. Acestea au rămas cele mai detaliate hărți ale lui Pluto până la zborul New Horizons din iulie 2015, deoarece cele două camere de pe HST utilizate pentru aceste hărți nu mai erau în funcțiune.

Explorare

Sonda spațială New Horizons, care a zburat pe lângă Pluto în iulie 2015, este prima și până acum singura încercare de a explora direct Pluto. Lansat în 2006, a captat primele imagini (la distanță) ale lui Pluto la sfârșitul lui septembrie 2006, în timpul unui test al aparatului de imagine Long Range Reconnaissance Imager. Imaginile, luate de la o distanță de aproximativ 4,2 miliarde de kilometri, au confirmat capacitatea navei spațiale de a urmări ținte îndepărtate, esențiale pentru manevrarea către Pluto și alte obiecte din centura Kuiper. La începutul anului 2007, nava a folosit o asistență gravitațională de la Jupiter.

New Horizons a făcut cea mai apropiată apropiere de Pluto pe 14 iulie 2015, după o călătorie de 3.462 de zile prin Sistemul Solar. Observațiile științifice ale lui Pluto au început cu cinci luni înainte de cea mai apropiată apropiere și au continuat cel puțin o lună după întâlnire. Observațiile au fost efectuate folosind un pachet de teledetecție care a inclus instrumente de imagistică și un instrument de investigare a științei radio, precum și experimente spectroscopice și alte experimente. Obiectivele științifice ale New Horizons au fost să caracterizeze geologia și morfologia globală a lui Pluto și a lunii sale Charon, să cartografieze compoziția lor de suprafață și să analizeze atmosfera neutră a lui Pluto și rata de evadare a acesteia. Pe 25 octombrie 2016, la 05:48 pm ET, ultimul bit de date (dintr-un total de 50 de miliarde de biți de date; sau 6,25 gigaocteți) a fost primit de la New Horizons de la întâlnirea sa apropiată cu Pluto.

De la zborul New Horizons, oamenii de știință au pledat pentru o misiune orbitală care să se întoarcă pe Pluto pentru a îndeplini noile obiective științifice. Acestea includ cartografierea suprafeței la 9,1 m (30 ft) per pixel, observații ale sateliților mai mici ai lui Pluto, observații despre cum se schimbă Pluto pe măsură ce se rotește pe axa sa, investigații ale unui posibil ocean subteran și cartografierea topografică a regiunilor lui Pluto care sunt acoperite în întuneric pe termen lung datorită înclinării sale axiale. Ultimul obiectiv ar putea fi realizat folosind impulsuri laser pentru a genera o hartă topografică completă a lui Pluto. Investigatorul principal al New Horizons, Alan Stern, a pledat pentru un orbiter în stil Cassini care să se lanseze în jurul anului 2030 (cea de-a 100-a aniversare a descoperirii lui Pluto) și să folosească gravitația lui Charon pentru a-și ajusta orbita după cum este necesar pentru a îndeplini obiectivele științifice după sosirea în sistemul Pluto. Orbiterul ar putea folosi apoi gravitația lui Charon pentru a părăsi sistemul Pluto și a studia mai multe KBO după ce toate obiectivele științifice Pluto sunt finalizate. Un studiu conceptual finanțat de programul NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC) descrie un orbiter și un aterizare Pluto cu fuziune, bazate pe reactorul Princeton cu configurație inversată în câmp.

New Horizons a fotografiat toată emisfera nordică a lui Pluto și regiunile ecuatoriale până la aproximativ 30° sud. Latitudinile sudice mai înalte au fost observate doar de pe Pământ, la rezoluție foarte scăzută. Imaginile telescopului spațial Hubble din 1996 acoperă 85% din Pluto și arată caracteristici mari de albedo până la aproximativ 75° la sud. Acest lucru este suficient pentru a arăta extinderea maculelor din zona temperată. Imaginile ulterioare au avut o rezoluție puțin mai bună, datorită îmbunătățirilor minore ale instrumentației Hubble. Regiunea ecuatorială a emisferei sub-Charon a lui Pluto a fost fotografiată doar la rezoluție scăzută, deoarece New Horizons a făcut cea mai apropiată apropiere de emisfera anti-Charon.

Unele variații de albedo la latitudinile sudice mai înalte ar putea fi detectate de New Horizons folosind Charon-shine (lumina reflectată de Charon). Regiunea polară sudică pare să fie mai întunecată decât regiunea polară nordică, dar există o regiune cu albedo ridicat în emisfera sudică care poate fi un depozit regional de gheață de azot sau metan.

Vedere panoramică asupra munților înghețați ai lui Pluto și a câmpiilor plate de gheață, fotografiată de New Horizons la 15 minute după cea mai apropiată apropiere de Pluto. Straturi de ceață distincte din atmosfera lui Pluto pot fi văzute iluminate din spate de Soare.