Plutón alguna vez fue una anomalía distante en nuestro sistema solar. Ha ocupado el noveno planeta durante décadas. Las cosas cambiaron en agosto de 2006. La Unión Astronómica Internacional (IAU) despojó a Plutón de su estatus de planeta. Lo reclasificaron como planeta enano. Esta decisión no fue arbitraria. Esto refleja una comprensión cada vez mayor de lo que realmente es Plutón. Es un gran habitante del cinturón de Kuiper. Esta región es un anillo de hielo y escombros rocosos que quedaron de la formación del sistema solar. Se encuentra fuera de la órbita de Neptuno.
La Unión Astronómica Internacional adopta una línea dura. Los planetas deben limpiar sus planetas vecinos. Plutón comparte órbita con muchos otros objetos del cinturón de Kuiper. Por eso falla la prueba. Este cambio de clasificación resalta la diferencia entre planetas enanos y gigantes. Se trata de control. Plutón es importante. No es el rey del reino.
Sistema dual en la oscuridad
Plutón es invisible a simple vista. Está demasiado lejos. Es demasiado pequeño. Está demasiado oscuro. Su satélite más grande, Caronte, cambia por completo esta dinámica. Caronte es masivo en relación con Plutón. Debido a que tienen un tamaño tan cercano, los científicos a menudo los consideran un sistema doble. Dos objetos orbitan alrededor de un centro de masa común. El símbolo de Plutón es ♇. Este es un homenaje al dios romano del inframundo. El equivalente griego es Hades. El nombre es perfecto. Es un lugar frío y oscuro.
La luz viaja muy rápido. Unos 300.000 kilómetros por segundo. Sin embargo, la luz del sol tarda más de cinco horas en llegar a Plutón. Piense en el sol como una estrella muy brillante. Eso es todo a partir de ahí. La intensidad de esta luz es aproximadamente 1/1600 de la luz que recibe la Tierra. La temperatura baja lo suficiente como para congelar los gases comunes. nitrógeno. monóxido de carbono. Aparecen en la superficie como hielo sólido. Este es un mundo donde el aire está helado.
New Horizons rompe el silencio
Los telescopios en la Tierra han tenido problemas durante años. Incluso los mejores instrumentos en órbita proporcionan pocos detalles. Los conceptos básicos son incomprensibles. ¿Cuál es el radio de Plutón? ¿Cuál es su masa? Los números son vagos. Durante décadas, hemos aprendido más sobre la superficie de Marte que sobre esta distante bola de hielo.
Las cosas cambiaron en julio de 2015. La nave espacial New Horizons de la NASA voló cerca de Plutón y Caronte. Esta es la primera vez en la historia que se mira de cerca en la historia. La misión respondió preguntas importantes. Trazó un mapa del terreno. Se revela el complejo mundo de montañas y llanuras. Hasta New Horizons, Plutón era sólo un píxel borroso. Luego se convirtió en un destino.
La extraña órbita del planeta enano
La órbita de Plutón alrededor del Sol es caótica en comparación con la de otros planetas. La distancia media es de unos 5,9 mil millones de kilómetros. Esto es 39,5 unidades astronómicas (AU). 1 unidad astronómica es la distancia entre la Tierra y el Sol. La órbita de Plutón es alargada. Los astrónomos llaman a esto alta excentricidad. También está inclinado 17,1 grados con respecto al plano de la eclíptica. La mayoría de los planetas permanecen planos. Plutón se inclina.
Esta excentricidad crea extraños problemas de proximidad. La distancia de Plutón al Sol varía desde 29,7 AU (perihelio) en su punto más cercano hasta 49,5 AU (afelio) en su punto más lejano. La órbita de Neptuno es casi circular, 30,1 AU. En algún momento durante cada revolución, Plutón cruza la órbita de Neptuno. Está más cerca del Sol que Neptuno.
¿Esto no causa una colisión? No, la gravedad evita el caos aquí. Plutón y Neptuno están en resonancia 3:2. Neptuno orbita al Sol tres veces, mientras que Plutón orbita al Sol dos veces. Esta danza gravitacional les impide acercarse a menos de 17 UA. Pasaron sanos y salvos. La última vez que Plutón alcanzó el perihelio fue en 1989, y durante unos 10 años antes y después, Plutón fue el octavo planeta desde el Sol.
Dormir de lado
Plutón gira lentamente. El período de rotación es de 6,3873 días terrestres. Era aquel día sideral. De los planetas principales, sólo Mercurio y Venus giran lentamente. Sin embargo, la inclinación de Plutón es extrema. Su eje está inclinado 120 grados desde la normal al plano orbital.
Esto significa que Plutón gira de lado. El Polo Norte apunta 30 grados por debajo del plano orbital. El Polo Norte de la Tierra está inclinado hacia arriba 23,5 grados. La rotación retrógrada de Plutón es aún más extraña. Gira en dirección opuesta al Sol y la mayoría de los planetas. Si estuvieras parado en Plutón, verías salir el sol por el oeste. Se pondría en el este. Un día en el inframundo es una experiencia confusa.
Plutón no encaja.
No en tamaño, no en densidad y ciertamente no en su composición física. Comparado con los otros planetas, es una anomalía. Su radio es menos de la mitad que el de Mercurio. Tiene sólo dos tercios del tamaño de la luna de la Tierra. Al lado de los gigantes gaseosos y de hielo del sistema solar exterior, Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno, parece una roca.
Pero la verdadera pista no es sólo lo pequeño que es. De eso está hecho.
Cuando se combina su pequeña huella con su baja densidad y composición, Plutón comienza a parecerse menos a un planeta enano y más a una luna. Más específicamente, parece una gran luna helada orbitando una estrella gigante exterior.
El caso de un origen lunar
El gemelo más cercano de Plutón en todo el sistema solar no es otro planeta. Es la luna más grande de Neptuno, Tritón.
Las similitudes son sorprendentes. Sus densidades son casi idénticas. Sus composiciones sugieren que ambos objetos se formaron a partir del mismo material primordial en las regiones frías del sistema solar primitivo. Esto sugiere una historia de origen común. Probablemente no comenzaron su vida como planetas, sino como objetos independientes atrapados en la red gravitacional de un gigante más grande.
Si Plutón es básicamente una luna descontrolada, ¿por qué orbita directamente alrededor del Sol? La respuesta está en su caótica historia. Tritón orbita a Neptuno en la dirección opuesta a la rotación del planeta. Es un objeto capturado. Plutón puede haber sufrido un destino similar, o puede ser parte de una población de objetos del cinturón de Kuiper dispersos por planetas gigantes errantes.
Los números no mienten
Puedes ver la desconexión en los datos. Plutón no es un mundo rocoso como Marte. No es un gigante gaseoso como Júpiter.
- Distancia media del Sol: 5.910.000.000 km (39,5 AU)
- Radio: 1.185 km (más pequeño que la luna de la Tierra)
- Densidad promedio: Aproximadamente 2 g/cm3 (lo que indica una mezcla de roca y hielo)
- Período de rotación: 6,3873 días terrestres (retrógrado)
- Temperatura superficial promedio: 40 K (-387 °F / -233 °C)
Esa baja densidad es la prueba irrefutable. Un cuerpo puramente rocoso sería mucho más denso. Plutón es una mezcla. Contiene suficiente hielo para darle flotabilidad y suficiente roca para solidificarlo.
Una existencia inclinada
La órbita de Plutón también es extraña. No está en el plano de la eclíptica como los ocho planetas mayores.
- Excentricidad: 0,251 (altamente elíptica)
- Inclinación: 17,1° respecto a la eclíptica
Aunque su órbita cruza la de Neptuno, los dos planetas nunca chocaron debido a la resonancia orbital. Pero la inclinación es más reveladora. El ecuador de Plutón está inclinado 120° con respecto a su órbita. Rueda de lado mientras viaja alrededor del Sol. Esta inclinación extrema hace que las estaciones duren décadas y expone los diferentes polos al sol durante cientos de años terrestres.
El débil soplo de aire
para
Los científicos tenían una idea de la atmósfera de Plutón mucho antes de poder probarla. El descubrimiento de hielo de metano en la superficie de Plutón en la década de 1970 llevó a los científicos a confiar desde el principio en que el planeta enano era algo más que roca muerta. Esto demuestra que el cuerpo es capaz de retener algo inestable. ¿Pero demostrar que esa atmósfera existió es la existencia de esta atmósfera? Eso tuvo que esperar. La observación directa sólo fue posible en la década siguiente.
Este avance se produjo en 1988. Ni las lentes del telescopio ni los nuevos sensores hicieron el trabajo pesado. Esto es geometría. Plutón pasando directamente frente a una estrella distante es un fenómeno conocido como ocultación. Los observadores en la Tierra observaron el brillo de la estrella. No desapareció rápidamente. En cambio, la luz se atenuó gradualmente y finalmente desapareció detrás de la silueta. El lento desvanecimiento fue la prueba irrefutable. Demostró la presencia de una atmósfera delgada y muy distendida que filtra la luz de la estrella.
La física aquí es brutal. La atmósfera de Plutón debe estar compuesta de vapor en equilibrio con hielo, lo que hace que este sistema sea extremadamente frágil. Pequeños cambios de temperatura desplazan el aire. Esto puede provocar grandes fluctuaciones en los niveles de gas. La atmósfera es básicamente un motor de cambio de fase. El hielo sólido se convierte en gas. El gas vuelve a asentarse y se convierte en hielo. Es un interruptor de palanca, no un dial.
El planeta enano estuvo varios años cerca del perihelio de Plutón en 1989 y era un poco menos frío que el promedio. Este pequeño cambio es importante. Se evaporó más gas congelado. La atmósfera se expandió y alcanzó su estado más espeso. Esto hace que este período en particular sea un buen momento para explorar el cuerpo. Si quieres ver el aire de Plutón, debes atraparlo mientras Plutón intenta contener la respiración.
Avance rápido hasta el año 2000. Los astrónomos estimaron que la presión de la superficie variaba desde unos pocos microbares hasta decenas de microbares. A modo de comparación: 1 microbar corresponde a una millonésima parte de la presión al nivel del mar de la Tierra. Según los estándares de la Tierra, eso es un vacío. Un susurro de aire.
Pero Plutón estaba mucho más cerca del Sol. Afelio, donde el planeta enano está más alejado y recibe la menor cantidad de luz solar, es frío. El gas se congela y regresa a la superficie. A lo lejos, en el cinturón de Kuiper, es posible que la atmósfera de Plutón no sea detectable en absoluto. Se derrumba. Desaparece en el hielo.
La atmósfera no es una característica permanente. Este es el pulso estacional. Una marea. Respira mientras se acerca el sol. Aguanta la respiración cuando el sol se pone. Sólo lo vemos cuando Plutón tiene el coraje de dejarlo ir.
¿Qué hay donde no hay nada?
Plutón respira principalmente nitrógeno. Lo sabemos por las observaciones realizadas desde la Tierra de la luz de las estrellas que brilla detrás de un planeta enano durante las ocultaciones. Pero New Horizons hizo más que comprobar lo básico. Profundicemos más. Los detectores detectaron metano y monóxido de carbono en la mezcla. También apareció cianuro de hidrógeno. Es una cantidad pequeña, pero significa mucho. El nitrógeno no es exclusivo de Plutón. La tierra lo respira. La luna más grande de Saturno, Titán, la luna más grande de Saturno, está envuelta en él. Tritón, la luna de Neptuno, también lo tiene. En el sistema solar exterior, un mundo frío y rico en nitrógeno parece ser la norma.
Sin embargo, las cifras cuentan una historia diferente sobre la vulnerabilidad. La presión superficial es de sólo 10 microbares. delgado. Fino como el papel. La nave espacial también estaba marcada con acetileno, etileno y etano. Nuevos compuestos. Nuevas reacciones químicas tienen lugar en la oscuridad.
¿Temperatura cerca del suelo? 45 grados Kelvin. Eso es menos 228 grados Celsius. o menos 379 grados Fahrenheit. Hace tanto frío que la mayoría de las cosas se congelan. Sin embargo, la atmósfera no colapsa. Se estira.
Un cielo que se niega a terminar
La capa de niebla es visible a una altitud de 200 kilómetros. 120 millas de partículas en el aire. Pero lo realmente sorprendente es hasta dónde llega la atmósfera. Se extiende hacia arriba a lo largo de 1.800 kilómetros. 1.100 millas sobre el suelo. Aunque el mundo es tan pequeño, es enorme.
¿Por qué esto no desaparece? La atmósfera superior todavía está bastante fría. Las moléculas de nitrógeno frías se mueven lentamente. No tienen la velocidad para escapar de la débil gravedad de Plutón. Entonces el aire permanece quieto. Cuelga allí, extendido y delgado, desafiando las expectativas de lo que uno debería esperar de un cuerpo pequeño y frío.
Superficie e interior
New Horizons tiene suerte. O tal vez tengas mala suerte, dependiendo de cómo mires las probabilidades. Cuando la nave espacial pasó por Plutón, solo vio un hemisferio. Sólo hay una cosa. Esta cara es lo suficientemente compleja como para reescribir todo lo que creíamos saber sobre los planetas enanos.
Tombaugh Regio lidera esta opinión. La meseta blanca en forma de corazón es tan llamativa que se ha convertido en la imagen más icónica de la misión. Pero observe de cerca el lóbulo occidental del corazón. Sputnik Planitia. Un charco de hielo blando de nitrógeno.
Cráteres de impacto cero.
Esta ausencia no es un espacio vacío. Esta es la prueba. Los cráteres son cicatrices dejadas por colisiones cósmicas que duran miles de millones de años. Su suavidad significaba que algo los había borrado recientemente. Actividad geológica. Plutón no es una roca muerta. Vive a su manera helada.
Esta prístina piscina está rodeada de un terreno accidentado. Las montañas se elevaban desde el suelo y parecían irregulares y extrañas. No está hecho de roca como las montañas de la Tierra. Son hielo de agua. El hielo de agua antiguo y duro flota en un océano de hielo de nitrógeno más blando. Ésta es una contradicción geológica que tiene perfecto sentido en el vacío helado del Cinturón de Kuiper.
Luego aparecen manchas oscuras.
Mira hacia el norte. Cuanto mayor es la latitud, más oscuro es el color. Llanuras de Sombra. Pero el verdadero contraste está en Occidente. Región de Cthulhu. Originalmente llamada “la ballena” debido a su forma, ahora lleva el nombre de H.P. El horror cósmico de Lovecraft. Esta es la región más oscura de Plutón. Es un mosaico de llanuras, pendientes pronunciadas, montañas y cráteres.
¿Por qué está tan oscuro? Compuestos orgánicos. Tholins. Cuando los hidrocarburos simples se exponen a la luz solar o a la radiación, se forman moléculas complejas. Colorearon el hielo. Le dan a la zona un tono marrón rojizo intenso.
No es sólo una cuestión de color. Se trata de reflexión. Albedo. Plutón tiene un albedo promedio de 0,72. Refleja el 55% de la luz. Compare esto con la Luna de 0,1. Para Tritón es 0,8. Plutón es brillante.
Sin embargo, este promedio oculta la verdad. El abanico es muy amplio. La reflectividad de la región de Cthulhu es sólo de 0,1-0,2. absorbe la mayor parte de la luz. ¿Regio de Tombaugh? Refleja 0,8 a 1,0. Es casi un espejo.
Esto es más que una simple foto. Este es un récord de tiempo. Actividades. Productos químicos. Miramos a un lado. El otro lado sigue siendo un misterio, escondido en la oscuridad, a la espera de una misión que nunca llegará. O tal vez basta con saber lo que vimos.
¿Qué está congelado en Plutón?
La historia de la superficie de Plutón comienza con una primera visión caótica. En 1976, los astrónomos realizaron las primeras mediciones espectroscópicas infrarrojas. Aunque los datos no son concluyentes, apuntan al hecho innegable de que hay metano sólido en la superficie. Esto no es una suposición. Fue una detección.
Un avance rápido hasta principios de la década de 1990. Los instrumentos terrestres se han mejorado hasta el punto de anular el ruido atmosférico. La imagen se vuelve más clara. Los observadores encontraron algo más que metano. Vieron hielo de agua. Encontraron monóxido de carbono. La siguiente es la molécula de nitrógeno.
Detectar nitrógeno es una pesadilla. Sus propiedades espectrales son de naturaleza débil. Se esconde a plena vista y se niega a gritar su presencia. Pero los datos finalmente revelaron una señal. El nitrógeno no es sólo un oligoelemento. Es la principal sustancia que recubre la superficie.
El metano no flota solo. Existe en dos formas diferentes. A veces se forma hielo de metano puro. También se puede congelar como solución en hielo de nitrógeno. Es una mezcla. Una mezcla congelada. La superficie es un complejo tapiz de estos hielos volátiles, en su mayoría nitrógeno pero de color metano.
Aunque la firma espectral del nitrógeno es inherentemente muy débil, ahora está claro que esta especie debe ser el principal componente de la superficie.
Esta combinación es importante. El hielo de nitrógeno domina porque es la sustancia volátil más abundante en un planeta enano. El metano se mezcla para formar una “solución” congelada. El hielo de agua queda atrapado a mayores profundidades, donde puede hacer demasiado frío para moverse. El monóxido de carbono coexiste con el nitrógeno, pero en pequeñas cantidades.
Un estudio de 1976 abrió la puerta. Los instrumentos de los años 90 lo atravesaron. La realidad es más fría y compleja de lo que sugerían los primeros modelos. La superficie cambia. Con el tiempo, el hielo se sublima y vuelve a precipitar. Pero la estructura central permanece, y el hielo de nitrógeno mezclado con metano cubre el resto del mundo.
Mira los números. Plutón tiene 1,85 gramos por centímetro cúbico. Charon es un 1.7 ligero. Esta brecha es importante. Esto es más que una simple estadística. Te dice qué hay en estos mundos muertos.
Ambos objetos están llenos de una sustancia más densa que el agua helada. El hielo flota. Las rocas y los compuestos orgánicos se hunden. La alta densidad de Plutón sugiere que el interior del planeta es una roca enorme. Caronte es similar, pero un poco más claro. Quizás sea más poroso. Quizás haya menos piedras. No estoy seguro. Matemáticamente, sin embargo, se demuestra una historia común.
Piensa en las lunas heladas de Júpiter. De Saturno. Plutón tiene razón. Un núcleo rocoso en el corazón. Está rodeado por una gruesa capa de agua helada. Este es el modelo estándar para objetos pequeños del sistema solar. Pero Plutón tiene un buen truco bajo la manga.
El misterio del lado oscuro
La observación de la superficie reveló nitrógeno congelado. monóxido de carbono. metano. Estas son sustancias volátiles. Se subliman. Si no lo mantienes fresco, desaparecerá en el aire. Aquí forman una piel fina. Es como los océanos de la tierra. delgado. flotante. pesado.
El siguiente es el Sputnik Planitia.
Es una cuenca gigante. Un cráter. Se formó en una colisión hace miles de millones de años. O eso dice la superficie. Pero la ubicación es un problema. Esto no es aleatorio. Está situado en el eje de mareas. Todo lo contrario de Caronte.
¿Por qué es esto importante?
Si la cuenca de choque está al otro lado de un objeto bloqueado por la marea, no debería permanecer allí. Las fuerzas de marea realinearían el planeta. Lavabos más pesados. Cuanto más ligero es, más flota. A menos que algo ya exista. Las cosas están pesadas.
La ubicación del Sputnik Planitia requiere masa adicional debajo.
La palangana es un agujero. Debería ser ligero. Pero está anclado. Del otro lado está la luna. Esto implica un océano subterráneo. Hay agua líquida sobre el núcleo de la roca. Debajo de la capa de hielo.
La capa líquida actúa como lastre. Desplaza el centro de masa. Alinea el lavabo. El mar es más que una simple característica geológica. Es un estabilizador.
¿Qué lunas tienen océanos bajo la superficie?
Sabemos que Europa lo tiene. Lo mismo ocurre con Encelado. ¿Ganimedes? tal vez. Pero ¿qué pasa con Plutón? Ya está muy lejos. oscuro. frío. Allí el sol es sólo una estrella brillante. ¿Cómo se mantiene lo suficientemente caliente para mantener el líquido dentro?
Decaimiento radiactivo. El núcleo de la roca contiene isótopos radiactivos. Se pudren. Liberan calor. con el tiempo. despacio. Suficiente para mantener caliente la interfaz roca-hielo. Lo suficiente para derretir la corteza de hielo del fondo.
Puede que Caronte no pueda darse ese lujo. Una densidad más baja significa menos piedras. Habrá menos material radiactivo. Menos calor. No hay mar. Sólo rocas congeladas y hielo.
¿Por qué Plutón tiene un océano?
¿Calentamiento de choque? ¿Calor de acumulación temprana? ¿O la energía radiactiva se libera gradualmente?
La presencia del mar lo cambió todo. Esto significa que Plutón es más que un simple trozo de hielo y tierra. Es muy activo. Diferenciación. En capas. La piedra se hundió. El hielo flota. El agua se vuelve líquida.
No se trata sólo de Plutón. Sobre el cinturón de Kuiper. ¿Cuántos de estos planetas enanos tienen océanos ocultos? cuantos
Caronte es más que un simple satélite. La mitad del tamaño de sus padres, es un compañero gigante que gobierna el sistema. La mayoría de los satélites del sistema solar son sólo accesorios. Caronte es un socio.
Los dos objetos orbitan alrededor de un centro de masa común a unas 12.200 millas (19.640 km) de distancia en el espacio abierto entre ellos. A unos 8 diámetros de Plutón. Piense en la escala.
Compárelo con la Tierra y la Luna. Nuestra luna tiene un poco más de una cuarta parte del tamaño de la Tierra. Su diámetro desde la Tierra es de unos 30. Plutón y Caronte están estrechamente alineados. Están atrapados en el abrazo de la gravedad que define toda su existencia.
Esta proximidad crea un cielo extrañamente silencioso. El período orbital de Caronte es exactamente el mismo que el período orbital de Plutón. Están bloqueados por mareas. El resultado es un apretón de manos celestial que nunca cambia.
Si te pararas en el hemisferio de Plutón frente a Caronte, nunca lo verías salir ni ponerse. Flota en el mismo lugar del cielo día y noche. Es un punto fijo en la oscuridad, como un satélite geoestacionario en la Tierra.
Caronte es completamente invisible desde el lado opuesto de Plutón. Está permanentemente oculto por la curvatura del planeta.
Una cara atrapada en el tiempo
No se trata sólo de la ubicación. Caronte también gira al ritmo. Todavía le muestra la misma cara a Plutón.
Esta es una doble cerradura. Las caras de ambos cuerpos están enfrentadas. Sus rotaciones y giros están total y perfectamente sincronizados.
¿Por qué es esto importante? Determina la historia térmica y geológica de ambos mundos. El lado de Caronte que mira a Plutón siempre experimenta un patrón de radiación y viento solar diferente al del otro lado. Dio forma a la composición de la superficie de Caronte durante miles de millones de años.
No se puede considerar a Caronte simplemente como una roca pasiva. Es un participante activo en un sistema complejo y cerrado. La falta de rotación con respecto a Plutón significa un gradiente de temperatura estable. Una pendiente estable significa procesos geológicos estables.
Todavía estamos aprendiendo cuáles son estos procesos. New Horizons nos dio una instantánea. Sin embargo, los efectos a largo plazo de este bloqueo binario son un misterio que apenas comienza a desvelarse.
¿La luna que nunca se mueve en el cielo se siente una compañera o una prisionera? La respuesta depende de si quieres escapar o quedarte.
Caronte no tiene la personalidad vistosa de Plutón. Estaba oscuro. Su albedo ronda los 0,25, lo que lo hace menos reflectante que el propio planeta enano. El color es neutro. Es casi monótono. Pero echemos un vistazo más de cerca al espectro.
El hielo de agua cubre la superficie. Este es el ingrediente más importante. Aquí no hay metano sólido. ¿El vecino de Plutón está cubierto de rojo brillante? Completamente desaparecido. En cambio, se encuentran rastros de amoníaco en el interior de algunos cráteres de impacto.
La densidad cuenta una historia más profunda. Caronte es lo suficientemente denso como para contener silicatos y compuestos orgánicos. Algo más pesado que el hielo de agua. Algo que se hundió hasta la médula hace mucho tiempo. Significa un interior como ningún otro. La luna tiene capas.
El otro lado de la gran luna
Caronte no está solo. Pero este es el jefe. Las otras cuatro lunas, Styx, Nix, Kerberos e Hydra, parecen pequeñas en comparación. Son alargados. Aterronado. Irregular.
Su órbita está lejos de la órbita de Caronte. La distancia es asombrosa.
Hidra está a aproximadamente 64.721 kilómetros de distancia.
Kerberos se acerca a los 57.750 kilómetros.
Las órbitas de Nix son de 48.690 kilómetros.
Styx es el más interno de los pequeños a una distancia de 42.413 km.
Sus órbitas son aproximadamente circulares. Caronte también. Comparten el mismo plano orbital. Este es un sistema plano. Ordenado.
Reflexión y rotación
¿Qué tan brillantes son estas pequeñas piedras? Styx, Nix y Kerberos reflejan la luz de la misma manera que Caronte. La hidra es más brillante. Más reflexivo.
Caronte se bloquea en rotación sincrónica. Su rotación coincide con su órbita. Un lado siempre mira a Plutón. ¿Las lunas pequeñas? El tiempo de su ciclo es un misterio. De hecho, es confuso.
Caen Styx y Kerberos. Sus dimensiones radiales varían mucho. El rango de Styx es de 10 a 25 kilómetros. Kerberos tiene entre 13 y 34 kilómetros de largo. Nix e Hydra son aún más grandes, con radios de unos 44 km y 36 km, respectivamente.
| Nombre | Distancia promedio (km) | Período orbital (días) | Inclinación (grados) | Excentricidad | Período orbital (días) | Radio (km) | Masa ($10^{20}$kg) | Densidad (g/cm3) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Caronte | 17.536 | 6.387 | 0 | 0,0022 | 0,0022 | Sincronización. | 604 | 15 |
| Estigia | 42.000 | 20.2 | 20.2 | 10-25 | 10-25 | |||
| Nada | 48.708 | 24,86 | 0,195 | 0,003 | 0,003 | 44 | 0,0058 | 0,0058 |
| Kerberos | 59.000 | 32.1 | 32.1 | 13–34 | ||||
| Hidra |
Danza caótica de las lunas de Plutón
La mecánica orbital alrededor de Plutón es complicada. Caronte gobierna la pista de baile. Por cada órbita que completó Caronte, Hidra completó sólo aproximadamente una sexta parte de su órbita. Kerberos hace aproximadamente una quinta parte del trabajo. Nix representa aproximadamente una cuarta parte del total. Styx registra un tercio.
Esto no es aleatorio. La proporción de las órbitas de Hydra, Kerberos, Nix y Styx es exactamente 6:5:4:3. Estas relaciones basadas en números enteros pequeños indican la existencia de resonancias dinámicas estables. Cinco cadáveres pasan regularmente. La gravedad tira y empuja para mantener la regularidad de los encuentros. Es un equilibrio delicado.
Sin embargo, el campo cambia constantemente. Plutón y Caronte orbitan entre sí, creando un paisaje gravitacional en constante cambio. ¿El resultado? Caos. Nyx e Hydra giran caóticamente. Sus polos se voltean. No es un giro constante.
A diferencia de la mayoría de las lunas del Sistema Solar, las cuatro pequeñas lunas de Plutón no giran sincronizadas. Su período de rotación no está fijado en función de su período orbital. Hydra gira rápido y completa una rotación en solo 0,4295 días. Kerberos es lento y tarda 5,31 días en ejecutarse una vez.
Descubrimiento de un planeta por accidente
Cuando se descubrió a Plutón, se le conocía como el noveno planeta. Junto con Urano y Neptuno, es el tercer planeta descubierto después del antiguo mundo visible a simple vista. La lógica parece razonable. Los astrónomos han planteado la hipótesis de la existencia de un noveno objeto desde finales del siglo XIX.
Vieron Urano. Se observan perturbaciones importantes en su movimiento orbital. Las matemáticas sugieren que los objetos más distantes provocan perturbaciones gravitacionales. La búsqueda continúa.
Estas confusiones resultaron ser falsas. La masa de Plutón es demasiado pequeña. Su gravedad no es lo suficientemente fuerte como para causar supuestas perturbaciones en la órbita de Urano. Este descubrimiento fue una coincidencia asombrosa. Esta no es una predicción exacta de un planeta hipotético, sino más bien una observación cuidadosa.
La búsqueda está dirigida por el Observatorio Lowell en Flagstaff, Arizona. El fundador Percival Lowell impulsa este movimiento. Ganó notoriedad por sus afirmaciones públicas de que Marte tenía canales. Hasta su muerte en 1916, la búsqueda continuó a pesar de dos intentos fallidos de encontrar el planeta.
En 1929 se introdujo una cámara astronómica construida especialmente para este fin. Recoge la luz del vasto cielo. Clyde Tombaugh, un joven astrónomo aficionado, fue contratado para estudiar el cielo.
El 18 de febrero de 1930 descubrió Plutón. Había pasado menos de un año desde el inicio de las obras. Lo encontró en Géminis.
El objeto aparece como una débil “estrella” de magnitud 15. Se mueve lentamente sobre un fondo sólido de estrellas. Se necesitan 248 años para dar la vuelta al sol.
Lowell y sus colegas predijeron objetos más grandes y brillantes. Lo que Tombaugh encontró fue pequeño. Sin embargo, Plutón pronto fue identificado como el esperado noveno planeta. El símbolo ♇ diseñado a tal efecto representa las dos primeras letras de Plutón y las iniciales de Percival Lowell.
La historia de Caronte no comenzó con un telescopio o un sobrevuelo del planeta. Todo comenzó con una fotografía borrosa tomada en el Observatorio Naval de Estados Unidos en Flagstaff. La ubicación es importante. El observatorio se encuentra a menos de 6 kilómetros de donde se descubrió Plutón hace décadas, una distancia corta y con gran peso histórico.
James W. Christy y Robert S. Harrington son los hombres detrás de la cámara. Sus objetivos eran mundanos pero importantes. Se necesitaba mejor información sobre la órbita de Plutón. Quieren precisión. Buscan pequeños cambios y pequeñas oscilaciones que puedan revelar anomalías gravitacionales o errores de medición en los modelos existentes.
En cambio, encontraron un fantasma.
En 1978, Christie notó un extraño fenómeno mientras revisaba placas fotográficas. Una imagen muestra un leve bulto en el borde de Plutón. En la segunda foto había un bulto en un lado. Esto no es culpa de la película. Estos no son rayos cósmicos. Fue un compañero.
Este nuevo cuerpo celeste, la Luna, estaba oculto a plena vista. Es pequeño. Estaba oscuro. Pero está ahí.
Por qué la mitología importa menos que la mecánica
Conocemos a la luna como Caronte, que lleva el nombre del barquero que llevaba almas al inframundo. Este mito se adapta bien a un mundo oscuro y distante. Sin embargo, este mito no explica la física.
Este descubrimiento hizo que los astrónomos reconsideraran a Plutón. Antes de Caronte, Plutón era visto como un planeta enano solitario, un punto solitario en el cinturón de Kuiper. Después de Caronte, pasó a formar parte del sistema.
Piensa en la diferencia que esto supone.
Una vez que sepamos que la luna existe, podremos medir la masa del sistema. Se puede calcular la densidad. comprender la dinámica. Sin Caronte, la masa de Plutón sería sólo una suposición. Con Caronte, se convirtió en un cálculo.
Su influencia se extiende también al exterior.
- La masa de Plutón ha disminuido significativamente.
- La densidad sugiere que la mayor parte de Plutón es hielo y no roca.
- El período orbital de la pareja reveló un bloqueo de marea.
La cerradura de marea: una danza, no una órbita
Aquí está la parte rara. Caronte no sólo orbita alrededor de Plutón. Plutón simplemente no gira. Bloqueado.
Están unidos por mareas entre sí. Esto significa que Caronte permanecerá en el mismo lugar en el cielo de Plutón. Plutón permanece en la misma posición en el cielo de Caronte. Ésta es una relación binaria en su verdadero sentido. Girar ambos objetos respecto del otro no cambia sus caras.
Si te pararas en la superficie de Plutón frente a Caronte, la luna quedaría fija en el cielo. Nunca surge. Nunca se endurecería. Simplemente permanecería ahí, una presencia constante.
Este bloqueo ocurre debido a la gravedad. En el pasado, las fuerzas de marea ralentizaron la rotación de Plutón hasta que coincidió con el período orbital de Caronte. Este es un destino común para las lunas de nuestro sistema solar, pero verla en el borde del mundo conocido se sintió diferente. Esto hace que el sistema externo se sienta más íntimo. Más conectado.
¿Por qué es esto importante ahora?
Quizás se pregunte por qué un satélite descubierto en 1978 es importante hoy.
Esto es importante porque Caronte es la clave de Plutón.
Sin Caronte, podríamos pensar en Plutón como un planeta fallido, un error cósmico. es posible que hayamos pasado por alto
Antes de que supiéramos sobre Caronte, Plutón era un misterio envuelto en una niebla de especulación. Más masivo también. Sin embargo, estos dos números no se pueden medir directamente. No se puede simplemente pesar una roca que flota a 3.700 millones de millas de distancia. Tienes que adivinarlo. Y tu suposición estaba equivocada.
Incluso en la primera imagen que muestra a Caronte, no es una bola obvia. Fue un golpe. Hay un pequeño bulto a un lado de Plutón. Esto muestra dos cosas. Estos objetos están muy cerca unos de otros y muy lejos de la Tierra. Luego estaba la atmósfera. La atmósfera de la Tierra lo oscureció todo. Distorsiona la luz. Suaviza los bordes afilados.
Este problema no se resolvió hasta finales de los años 1990.
El Telescopio Espacial Hubble ha llegado. Los instrumentos terrestres están equipados con óptica adaptativa. Estos sistemas compensan las turbulencias atmosféricas en tiempo real. De repente la mancha desapareció allí. Plutón y Caronte se convirtieron en cuerpos separados. No dos golpes. Dos mundos.
Encontrar al resto del equipo
Caronte no es el único satélite. Pero encontrar a los demás requiere un tipo diferente de paciencia.
En 2005, un equipo de nueve astrónomos estudió la oscuridad. Usan imágenes del Hubble. Buscan objetos de hasta 25 kilómetros de diámetro. Encontraron a Hydra y Nix. pequeño. Diminuto. Difícil de atrapar.
Pero no se detuvieron en nuevas imágenes. Profundizan en los datos de archivo. En particular, se utilizó la imagen del Hubble de 2002 para mapear la superficie. Había dos objetos más, tenues pero claramente visibles. se mueven. Estos corresponden a las trayectorias orbitales calculadas a partir de los datos de 2005. Confirmación.
Este patrón se repitió.
En 2011, seis astrónomos descubrieron Kerberos en imágenes del Hubble. Lo comprobaron nuevamente. Las marcas son visibles en las fotos de 2006 y 2010. Es sólo una pequeña mancha. Pero están ahí.
El siguiente es Styx. También fue descubierto por el Hubble en 2012.
Actualmente sabemos que Plutón tiene cinco lunas. Caronte. Hidra. Nada. Kerberos. Estigio. Tienes que examinar el ruido para encontrar cada señal.
¿De dónde vienen?
La teoría predominante ante Caronte era descabellada.
Plutón es un satélite de Neptuno. Así piensa la gente. Había escapado. ¿Cómo? Un encuentro íntimo. Empuje gravitacional que empujó a Plutón fuera del sistema de Neptuno. Proporciona la órbita retrógrada de Tritón.
La lógica parece razonable. Plutón y Tritón tienen aproximadamente el mismo tamaño. Plutón gira una vez cada 6,4 días. Tritón tarda 5,9 días en completar una órbita. Este número está demasiado cerca para ignorarlo.
Sin embargo, las matemáticas no funcionan.
La masa revisada de Plutón es sólo la mitad que la de Tritón. medio. No es lo suficientemente pesado como para invertir la órbita de Tritón. No lo suficientemente fuerte. La teoría de la fuga ha muerto allí.
Luego está el tamaño de Caronte. Plutón tiene una luna proporcionalmente enorme. Si Plutón huyó de Neptuno, ¿por qué se llevó consigo a un compañero tan grande? Esto hace que un escenario de fuga sea inverosímil.
El modelo actual es más limpio. Violento, pero más limpio.
Plutón y Caronte se formaron de forma independiente en la nebulosa solar. Una nube gaseosa que se condensó en nuestro sistema solar. chocaron. El Proto-Caronte chocó con Plutón. La colisión creó un anillo de escombros. Ese anillo se fue acumulando. La gravedad atrae el polvo. Se formó Caronte.
Es la misma historia con la luna de la Tierra. Un objeto del tamaño de Marte se estrelló contra la Tierra. Los fragmentos formaron un anillo. La Luna se fusionó.
Mira la química. La luna tiene un origen de alta temperatura, por lo que carece de elementos volátiles. No hay metano en Caronte. Plutón y Caronte son relativamente densos. Esta colisión explica ambos. El calor expulsó las sustancias volátiles. La densidad sigue siendo la misma.
Origen de los pequeños satélites.
¿Qué pasa con Hydra, Nyx, Kerberos y Styx?
Algunos astrónomos creen que nacieron de forma independiente. Posteriormente fueron capturados. Los orígenes son diferentes. diferentes tipos de camiones.
Pero la mecánica orbital dice lo contrario.
Los cuatro pequeños satélites tienen órbitas coplanares circulares. Bailan en el mismo plano. Tienen una resonancia dinámica común. Esta no es una captura aleatoria. Esto es familia.
El impacto de Caronte liberó suficientes escombros para formar el resto. El material de su anillo acumuló en las tres lunas. Probablemente más. Simplemente no se ha encontrado todavía.
Esto sugiere algo del sistema solar primitivo.
Hace unos 4.600 millones de años, la nebulosa exterior estaba poblada. Hay muchos cuerpos helados. Tiene el mismo tamaño que Plutón y Caronte. No fueron únicos. Están construidos a partir de entidades más pequeñas. Hoy los llamamos núcleos de cometas.
Tritón es probablemente uno de esos planetesimales gigantes de hielo. Capturado por Neptuno en los inicios de la historia. Quirón, que orbita entre Saturno y Urano, es otro ejemplo. El núcleo de un cometa gigante. Es una versión más pequeña de la luna Phoebe de Saturno.
Buscamos supervivientes. pedazo. Restos de la Era de la Formación Caótica. El sistema de Plutón no es una anomalía. Esta es una instantánea de la estructura del sistema solar exterior.
Todavía estamos aprendiendo a leer. Los tenues rastros de los antiguos datos del Hubble nos recuerdan que el universo oculta detalles hasta que estemos listos para verlos. O hasta que construyas las herramientas adecuadas.
El cinturón de Kuiper y la nube de Oort
La mayoría de los planetesimales helados son devorados por planetas gigantes a medida que se forman. Pero eso no es todo.
Muchos objetos se quedaron. Se convierten en piezas sueltas del cinturón de Kuiper. Este es el disco grueso y plano detrás de Neptuno. Sigue el plano del sistema solar. En concreto, incluye la parte exterior de la órbita de Plutón.
Miles de millones de otros objetos están dispersos afuera. Esto sucedió durante la formación de Urano y Neptuno. Probablemente formen la nube de Oort. Un enorme caparazón esférico. Se encuentra a una distancia de unas 50.000 unidades astronómicas.
A principios de la década de 1990, los astrónomos descubrieron más de 1.000 objetos del cinturón de Kuiper (KBO). La conclusión es clara. Plutón y Caronte son sólo miembros importantes de este cinturón. Objetos como Quirón y Tritón, la luna de Neptuno, pueden haberse originado a partir de objetos en el cinturón de Kuiper. Lo mismo ocurre con muchas otras lunas heladas.
Considere las órbitas. Algunos objetos del cinturón de Kuiper tienen trayectorias muy excéntricas. Están inclinados al plano del sistema solar. Tienen características comunes con Plutón. Resonancia orbital estable 3:2 con Neptuno. Los astrónomos los llamaron Plutinos. Pequeños Plutón
¿Por qué cambió el estado del planeta Plutón?
Antes de que Plutón perdiera su título de planeta, no existía una definición estricta. Los astrónomos aún no se han puesto de acuerdo sobre una masa mínima. o radio. o mecanismo de origen.
La antigua separación era instintiva. Los grandes cuerpos celestes son los planetas. Más pequeños son los asteroides y los cometas. La luna es diferente. Este enfoque funciona si las diferencias parecen significativas. Esto funciona cuando los objetos pequeños apenas se entienden como elementos básicos para otros.
Esta es una visión temprana y fragmentada. Piense en los ciegos y el elefante. Cada uno toca partes diferentes. Cada uno reconoce diferentes objetos.
Más tarde nos dimos cuenta de que la agrupación original fracasó. Los componentes del sistema solar deben reclasificarse. Requiere definiciones complejas e interrelacionadas.
Cuando Plutón fue descubierto por primera vez, los astrónomos pensaron que era un vagabundo solitario. Esta sensación de aislamiento justificó su lugar en el Club del Sistema Solar Interior. Si fuera descubierto más tarde y rodeado de objetos en el cinturón de Kuiper, nadie lo llamaría planeta.
Durante décadas, el tamaño no importó. La composición del hielo no ayudó. La extraña órbita no ayudó. Algunos expertos siguieron cuestionando su estado. Luego llegó el comienzo del siglo XXI.
Eris cambia las matemáticas
Los astrónomos comenzaron a descubrir otros objetos del cinturón de Kuiper. Los objetos del tamaño de Caronte se vuelven comunes. Eris llegó allí.
Eris es un poco más grande que Plutón.
De repente, Plutón ya no era especial. Fue solo uno de muchos. Los astrónomos se enfrentaron a una elección. Agregue planetas a la lista o elimine Plutón. La Unión Astronómica Internacional eligió este último camino en 2006. También creó una nueva categoría: los planetas enanos.
Esta categoría incluye objetos grandes con orígenes y órbitas similares. Plutón, Eris y Ceres obtuvieron la etiqueta. Ceres se encuentra en el cinturón de asteroides. Tiene unos 940 kilómetros de ancho.
Definición de plutoides
En junio de 2008 se realizó otra actualización. La Unión Astronómica Internacional clasifica los planetas enanos en varias subcategorías. Agregaron “plutoides”.
Plutón es un planeta enano que está más lejos del Sol que Neptuno. Básicamente es un gran objeto del cinturón de Kuiper.
Plutón es un plutoides. Eris es un plutoide. Ceres es diferente. Vive en el cinturón de asteroides demasiado cerca del sol.
Desde entonces, la lista ha ido creciendo cada vez más. Makemake y Haumea se unieron al club. Ambos son planetas enanos. Ambos son plutoides.
