Pluto pernah menjadi anomali yang jauh di tata surya kita. Ia telah menduduki planet kesembilan selama beberapa dekade. Segalanya berubah pada bulan Agustus 2006. Persatuan Astronomi Internasional (IAU) telah mencabut status planet Pluto. Mereka mengklasifikasikannya kembali sebagai planet katai. Keputusan ini tidak sembarangan. Hal ini mencerminkan semakin berkembangnya pemahaman tentang apa sebenarnya Pluto. Ini adalah penghuni besar sabuk Kuiper. Wilayah ini merupakan cincin es dan puing-puing batuan sisa pembentukan tata surya. Itu terletak di luar orbit Neptunus.
Persatuan Astronomi Internasional mengambil tindakan keras. Planet harus membersihkan planet tetangganya. Pluto berbagi orbit dengan objek sabuk Kuiper lainnya yang tak terhitung jumlahnya. Itu sebabnya tesnya gagal. Perubahan klasifikasi ini menyoroti perbedaan antara planet katai dan planet raksasa. Ini tentang kontrol. Pluto itu penting. Itu bukan raja kerajaan.
Sistem ganda dalam gelap
Pluto tidak terlihat dengan mata telanjang. Itu terlalu jauh. Itu terlalu kecil. Ini terlalu gelap. Satelit terbesarnya, Charon, sepenuhnya mengubah dinamika ini. Charon relatif besar dibandingkan Pluto. Karena ukurannya yang sangat dekat, para ilmuwan sering menganggap mereka sebagai sistem ganda. Dua benda mengorbit pada pusat massa yang sama. Simbol Pluto adalah ♇. Ini merupakan penghormatan kepada dewa dunia bawah Romawi. Padanannya dalam bahasa Yunani adalah Hades. Nama itu sempurna. Ini adalah tempat yang dingin dan gelap.
Cahaya merambat dengan sangat cepat. Sekitar 300.000 kilometer per detik. Namun, sinar matahari membutuhkan waktu lebih dari lima jam untuk mencapai Pluto. Bayangkan matahari sebagai bintang yang sangat terang. Itu saja dari sana. Intensitas cahaya ini sekitar 1/1600 cahaya yang diterima Bumi. Suhunya cukup turun sehingga membekukan gas-gas biasa. nitrogen. karbon monoksida. Mereka muncul di permukaan sebagai es padat. Ini adalah dunia dimana udaranya membeku.
New Horizons memecah keheningan
Teleskop di Bumi telah mengalami kesulitan selama bertahun-tahun. Bahkan instrumen terbaik di orbit hanya memberikan sedikit detail. Dasar-dasarnya tidak dapat dipahami. Berapa radius Pluto? Berapa massanya? Jumlahnya tidak jelas. Selama beberapa dekade, kita telah belajar lebih banyak tentang permukaan Mars dibandingkan tentang bola es yang jauh ini.
Segalanya berubah pada Juli 2015. Pesawat ruang angkasa New Horizons milik NASA terbang dekat Pluto dan Charon. Ini adalah pertama kalinya dalam sejarah melihat dari dekat dalam sejarah. Misi tersebut menjawab pertanyaan-pertanyaan penting. Itu memetakan medan. Dunia pegunungan dan dataran yang kompleks terungkap. Sebelum New Horizons, Pluto hanyalah sebuah piksel kabur. Kemudian menjadi tujuan.
Orbit aneh planet kerdil
Orbit Pluto mengelilingi matahari kacau dibandingkan planet lain. Jarak rata-ratanya sekitar 5,9 miliar kilometer. Ini adalah 39,5 unit astronomi (AU). 1 Satuan astronomi adalah jarak antara Bumi dan Matahari. Orbit Pluto memanjang. Para astronom menyebutnya sebagai eksentrisitas tinggi. Ia juga miring 17,1 derajat dari bidang ekliptika. Kebanyakan planet tetap datar. Pluto miring.
Eksentrisitas ini menciptakan masalah kedekatan yang aneh. Jarak Pluto dari Matahari bervariasi dari 29,7 AU (perihelion) pada titik terdekatnya hingga 49,5 AU (aphelion) pada titik terjauhnya. Orbit Neptunus hampir berbentuk lingkaran, 30,1 AU. Suatu saat dalam setiap revolusi, Pluto melintasi orbit Neptunus. Letaknya lebih dekat ke Matahari dibandingkan Neptunus.
Bukankah ini menyebabkan tabrakan? Tidak, gravitasi mencegah kekacauan di sini. Pluto dan Neptunus berada dalam resonansi 3:2. Neptunus mengorbit Matahari tiga kali, sedangkan Pluto mengorbit Matahari dua kali. Tarian gravitasi ini mencegah mereka mendekat lebih dari 17 AU. Mereka lewat dengan selamat. Terakhir kali Pluto mencapai perihelion adalah pada tahun 1989, dan selama sekitar 10 tahun sebelum dan sesudahnya, Pluto menjadi planet kedelapan dari Matahari.
Tidur Menyamping
Pluto berputar perlahan. Periode rotasinya adalah 6,3873 hari Bumi. Itu adalah hari yang indah. Dari planet-planet besar, hanya Merkurius dan Venus yang berotasi lambat. Namun, kemiringan Pluto sangat ekstrem. Sumbunya miring 120 derajat dari normal ke bidang orbit.
Artinya Pluto berputar pada sisinya. Kutub Utara menunjuk 30 derajat di bawah bidang orbit. Kutub Utara bumi miring ke atas sebesar 23,5 derajat. Rotasi mundur Pluto bahkan lebih aneh lagi. Ia berputar berlawanan arah dengan Matahari dan sebagian besar planet. Jika Anda berdiri di Pluto, Anda akan melihat matahari terbit di barat. Itu akan terjadi di timur. Sehari di dunia bawah adalah pengalaman yang membingungkan.
Pluto tidak cocok.
Bukan ukurannya, bukan kepadatannya, dan tentu saja bukan susunan fisiknya. Dibandingkan dengan planet lain, ini adalah sebuah anomali. Jari-jarinya kurang dari setengah radius Merkurius. Ukurannya hanya sekitar dua pertiga ukuran bulan Bumi. Di sebelah raksasa gas dan es terluar tata surya, Jupiter, Saturnus, Uranus, dan Neptunus, ia tampak seperti batu.
Namun petunjuk sebenarnya bukan hanya seberapa kecilnya. Itu terbuat dari apa.
Jika Anda menggabungkan jejaknya yang kecil dengan kepadatan dan komposisinya yang rendah, Pluto mulai terlihat tidak seperti planet kerdil dan lebih mirip bulan. Lebih khusus lagi, bulan ini tampak seperti bulan es besar yang mengorbit bintang raksasa terluar.
Kasus Asal Bulan
Kembaran terdekat Pluto di seluruh tata surya bukanlah planet lain. Ini adalah bulan terbesar Neptunus, Triton.
Kemiripannya sangat mencolok. Kepadatannya hampir sama. Komposisinya menunjukkan bahwa kedua objek tersebut terbentuk dari bahan primordial yang sama di wilayah dingin tata surya awal. Hal ini menunjukkan adanya cerita asal usul yang sama. Mereka mungkin tidak memulai kehidupan sebagai planet, namun sebagai objek independen yang terperangkap dalam jaring gravitasi raksasa yang lebih besar.
Jika Pluto pada dasarnya adalah bulan yang melarikan diri, mengapa ia mengorbit Matahari secara langsung? Jawabannya terletak pada sejarahnya yang kacau. Triton mengorbit Neptunus dengan arah berlawanan dengan rotasi planet. Itu adalah objek yang ditangkap. Pluto mungkin mengalami nasib serupa, atau mungkin merupakan bagian dari populasi objek sabuk Kuiper yang tersebar di planet-planet raksasa yang berkeliaran.
Angka-angka tidak berbohong
Anda dapat melihat pemutusan hubungan di data. Pluto bukanlah dunia berbatu seperti Mars. Ia bukan raksasa gas seperti Jupiter.
- Jarak rata-rata dari Matahari: 5.910.000.000 km (39,5 AU)
- Radius: 1.185 km (lebih kecil dari bulan Bumi)
- Kepadatan rata-rata: Sekitar 2 g/cm3 (menunjukkan campuran batu dan es)
- Periode rotasi: 6,3873 hari Bumi (mundur)
- Suhu permukaan rata-rata: 40 K (-387 °F / -233 °C)
Kepadatan rendah itu adalah buktinya. Tubuh yang murni berbatu akan jauh lebih padat. Pluto adalah campuran. Ia menampung cukup es untuk memberikan daya apung dan cukup batuan untuk membuatnya padat.
Eksistensi yang Miring
Orbit Pluto juga aneh. Ia tidak berada pada bidang ekliptika seperti delapan planet besar.
- Eksentrisitas: 0,251 (sangat elips)
- Kemiringan: 17,1° relatif terhadap ekliptika
Meski orbitnya melintasi Neptunus, kedua planet tersebut tidak pernah bertabrakan karena resonansi orbitnya. Tapi kemiringannya lebih jitu. Ekuator Pluto memiliki kemiringan 120° terhadap orbitnya. Ia berguling miring saat mengelilingi Matahari. Kemiringan ekstrim ini menyebabkan musim berlangsung selama beberapa dekade dan membuat berbagai kutub terkena sinar matahari selama ratusan tahun Bumi.
Nafas Udara yang Samar
untuk
Para ilmuwan sudah mempunyai firasat tentang atmosfer Pluto jauh sebelum mereka bisa membuktikannya. Penemuan es metana di permukaan Pluto pada tahun 1970an membuat para ilmuwan yakin bahwa planet kerdil tersebut lebih dari sekadar batuan mati. Hal ini menunjukkan bahwa tubuh mampu menahan sesuatu yang tidak stabil. Namun membuktikan bahwa atmosfer itu ada, keberadaan atmosfer ini? Itu harus menunggu. Pengamatan langsung hanya mungkin dilakukan pada dekade berikutnya.
Terobosan ini terjadi pada tahun 1988. Baik lensa teleskop maupun sensor baru tidak mampu melakukan pekerjaan berat. Ini adalah geometri. Pluto yang melintas tepat di depan bintang jauhnya merupakan fenomena yang dikenal sebagai okultasi. Pengamat di Bumi mengamati pancaran bintang tersebut. Itu tidak hilang dengan cepat. Sebaliknya, cahayanya perlahan meredup dan akhirnya menghilang di balik siluet. Pelan-pelan memudar adalah senjata yang berasap. Hal ini menunjukkan adanya atmosfer tipis dan sangat menggembung yang menyaring cahaya bintang.
Fisika di sini brutal. Atmosfer Pluto harus terdiri dari uap yang seimbang dengan es, sehingga membuat sistem ini sangat rapuh. Perubahan kecil pada suhu menggeser udara. Hal ini dapat menyebabkan fluktuasi besar pada kadar gas. Atmosfer pada dasarnya adalah mesin perubahan fasa. Es padat berubah menjadi gas. Gas tersebut mengendap kembali dan berubah menjadi es. Itu adalah saklar, bukan dial.
Planet kerdil ini berada beberapa tahun di dekat perihelion Pluto pada tahun 1989, dan suhunya sedikit lebih dingin dibandingkan rata-rata. Perubahan kecil ini penting. Lebih banyak gas beku yang menguap. Atmosfer meluas dan mencapai kondisi paling tebal. Hal ini menjadikan periode ini saat yang tepat untuk mengeksplorasi tubuh. Jika ingin melihat udara Pluto, Anda harus menangkapnya saat Pluto berusaha menahan napas.
Maju ke tahun 2000. Para astronom memperkirakan tekanan permukaan bervariasi dari beberapa mikrobar hingga puluhan mikrobar. Sebagai perbandingan: 1 mikrobar setara dengan sepersejuta tekanan permukaan laut bumi. Berdasarkan standar Bumi, itu adalah ruang hampa. Bisikan udara.
Tapi kemudian Pluto lebih dekat ke Matahari. Aphelion, tempat planet kerdil terjauh dan menerima paling sedikit sinar matahari, bersuhu dingin. Gas membeku dan kembali ke permukaan. Jauh di Sabuk Kuiper, atmosfer Pluto mungkin tidak terdeteksi sama sekali. Itu runtuh. Itu menghilang ke dalam es.
Suasana bukanlah fitur permanen. Ini adalah denyut musiman. Gelombang pasang. Bernapaslah saat matahari mendekat. Tahan napas saat matahari terbenam. Kita hanya melihatnya ketika Pluto mempunyai keberanian untuk melepaskannya.
Apa yang ada di mana tidak ada apa-apa?
Pluto bernafas terutama nitrogen. Kita mengetahui hal ini dari pengamatan cahaya bintang yang bersinar di belakang planet kerdil di Bumi selama okultasi. Namun New Horizons melakukan lebih dari sekedar memeriksa dasar-dasarnya. Mari kita gali lebih dalam. Detektor mendeteksi metana dan karbon monoksida dalam campuran. Hidrogen sianida juga muncul. Jumlahnya kecil, namun sangat berarti. Nitrogen tidak hanya ada di Pluto. Bumi menghirupnya. Bulan terbesar Saturnus, Titan, bulan terbesar Saturnus, terbungkus di dalamnya. Bulan Neptunus, Triton, juga memilikinya. di bagian luar tata surya, dunia yang dingin dan kaya nitrogen tampaknya merupakan hal yang lumrah.
Namun, angka-angka tersebut menunjukkan cerita yang berbeda mengenai kerentanan. Tekanan permukaannya hanya 10 mikrobar. tipis. Setipis kertas. Pesawat luar angkasa itu juga diberi label asetilena, etilen, dan etana. Senyawa baru. Reaksi kimia baru terjadi dalam kegelapan.
Suhu di dekat tanah? 45 Kelvin. Suhunya minus 228 derajat Celcius. atau minus 379 derajat Fahrenheit. Cuacanya sangat dingin sehingga banyak hal membeku. Namun atmosfernya tidak runtuh. Itu membentang.
Langit yang tak kunjung berakhir
Lapisan kabut terlihat di ketinggian 200 kilometer. 120 mil partikel di udara. Namun yang benar-benar mengejutkan adalah seberapa jauh atmosfernya. Membentang ke atas sejauh 1.800 kilometer. 1.100 mil di atas tanah. Meskipun dunia ini sangat kecil, ia sangatlah besar.
Mengapa hal ini tidak hilang? Suasana bagian atas masih cukup dingin. Molekul nitrogen dingin bergerak lambat. Mereka tidak memiliki kecepatan untuk menghindari gravitasi Pluto yang lemah. Jadi udaranya tetap tenang. Benda itu tergantung di sana, memanjang dan tipis, menantang ekspektasi akan apa yang diharapkan dari tubuh kecil dan dingin.
Permukaan dan interior
New Horizons beruntung. Atau mungkin Anda kurang beruntung, tergantung bagaimana Anda melihat peluangnya. Saat pesawat luar angkasa melewati Pluto, ia hanya melihat satu belahan bumi. Hanya ada satu hal. Wajah ini cukup rumit untuk menulis ulang semua yang kita pikir kita ketahui tentang planet kerdil.
Tombaugh Regio memimpin pandangan ini. Dataran tinggi putih berbentuk hati sangat mencolok sehingga menjadi gambar paling ikonik dari misi tersebut. Tapi perhatikan baik-baik lobus barat jantung. Sputnik Planitia. Kolam es nitrogen lunak.
Kawah tanpa dampak.
Ketidakhadiran ini bukanlah sebuah ruang kosong. Ini adalah buktinya. Kawah adalah bekas tabrakan kosmik yang berlangsung miliaran tahun. Kehalusannya berarti ada sesuatu yang menghapusnya baru-baru ini. Aktivitas geologi. Pluto bukanlah batu mati. Ia hidup dengan caranya sendiri yang sedingin es.
Kolam alami ini dikelilingi oleh medan terjal. Gunung-gunung menjulang dari tanah dan tampak bergerigi dan asing. Ia tidak terbuat dari batu seperti gunung-gunung di bumi. Itu adalah es air. Es air purba yang keras mengapung di lautan es nitrogen yang lebih lembut. Ini adalah kontradiksi geologis yang sangat masuk akal dalam ruang hampa beku di Sabuk Kuiper.
Kemudian muncul bintik hitam.
Lihat ke utara. Semakin tinggi garis lintangnya, semakin gelap warnanya. Dataran Bayangan. Namun perbedaan nyata terjadi di Barat. Wilayah Cthulhu. Awalnya disebut “paus” karena bentuknya, kini dinamai H.P. Horor Kosmik Lovecraft. Ini adalah wilayah paling gelap di Pluto. Ini adalah hamparan tanah datar, lereng curam, pegunungan dan kawah.
Mengapa gelap sekali? Senyawa organik. Tholin. Ketika hidrokarbon sederhana terkena sinar matahari atau radiasi, molekul kompleks akan terbentuk. Mereka mewarnai es. Mereka memberi warna coklat kemerahan pada area tersebut.
Ini bukan hanya soal warna. Ini semua tentang refleksi. Albedo. Pluto memiliki albedo rata-rata 0,72. Memantulkan 55% cahaya. Bandingkan ini dengan Bulan sebesar 0,1. Untuk Triton adalah 0,8. Pluto cerah.
Namun, rata-rata ini menyembunyikan kebenaran. Jangkauannya sangat luas. Reflektivitas Wilayah Cthulhu hanya 0,1-0,2. menyerap sebagian besar cahaya. Wilayah Tomaugh? Mencerminkan 0,8 hingga 1,0. Ini hampir seperti cermin.
Ini lebih dari sekedar foto cantik. Ini adalah rekor waktu. Kegiatan. Bahan kimia. Kami melihat ke satu sisi. Sisi lain tetap menjadi misteri, tersembunyi dalam kegelapan, menunggu misi yang tidak akan pernah datang. Atau mungkin mengetahui apa yang kita lihat saja sudah cukup.
Apa yang membeku di Pluto?
Kisah permukaan Pluto dimulai dengan pemandangan pertama yang kacau balau. Pada tahun 1976, para astronom melakukan pengukuran spektroskopi inframerah mentah pertama. Meskipun datanya tidak dapat disimpulkan, data tersebut menunjukkan fakta yang tidak dapat disangkal bahwa terdapat metana padat di permukaan. Ini bukan dugaan. Itu adalah sebuah deteksi.
Maju cepat ke awal tahun 1990an. Instrumen berbasis darat telah ditingkatkan hingga mampu menghilangkan kebisingan atmosfer. Gambarannya menjadi lebih jelas. Para pengamat menemukan lebih dari sekedar metana. Mereka melihat air es. Mereka menemukan karbon monoksida. Berikutnya adalah molekul nitrogen.
Mendeteksi nitrogen adalah mimpi buruk. Sifat spektralnya lemah. Ia bersembunyi di depan mata dan menolak meneriakkan kehadirannya. Namun data tersebut akhirnya mengungkapkan sebuah sinyal. Nitrogen bukan hanya elemen jejak. Ini adalah zat utama yang menutupi permukaan.
Metana tidak mengapung sendirian. Itu ada dalam dua bentuk berbeda. Terkadang es metana murni terbentuk. Itu juga bisa dibekukan sebagai larutan dalam es nitrogen. Itu adalah campuran. Campuran beku. Permukaannya merupakan permadani kompleks dari es yang mudah menguap ini, sebagian besar berwarna nitrogen tetapi berwarna metana.
Meskipun ciri spektral nitrogen pada dasarnya sangat lemah, kini jelas bahwa spesies ini pastilah merupakan komponen permukaan utama.
Kombinasi ini penting. Es nitrogen bersifat dominan karena merupakan zat mudah menguap yang paling melimpah di planet kerdil. Metana bercampur membentuk “larutan” beku. Es air terperangkap di kedalaman yang lebih dalam karena mungkin terlalu dingin untuk dipindahkan. Karbon monoksida hidup berdampingan dengan nitrogen, tetapi dalam jumlah kecil.
Sebuah penelitian tahun 1976 membuka pintunya. Instrumen tahun 1990-an melewatinya. Kenyataannya lebih dingin dan lebih kompleks daripada perkiraan model awal. Permukaannya berubah. Seiring waktu, es menyublim dan mengendap kembali. Namun struktur intinya tetap ada, dan es nitrogen bercampur dengan metana menyelimuti seluruh dunia.
Lihatlah angka-angkanya. Pluto memiliki berat 1,85 gram per sentimeter kubik. Charon ringan 1,7. Kesenjangan ini penting. Ini lebih dari sekedar statistik. Ini memberitahu Anda apa yang ada di dunia mati ini.
Kedua benda tersebut berisi zat yang lebih padat dari air es. Es mengapung. Batuan dan senyawa organik tenggelam. Kepadatan Pluto yang tinggi menunjukkan bahwa bagian dalam planet ini adalah sebuah batu besar. Charon serupa, tapi sedikit lebih ringan. Mungkin lebih keropos. Mungkin batunya lebih sedikit. Saya tidak yakin. Namun secara matematis, sejarah yang sama dapat dibuktikan.
Bayangkan bulan-bulan es Jupiter. Tentang Saturnus. Pluto tepat. Inti berbatu di jantung. Dikelilingi oleh lapisan air beku yang tebal. Ini adalah model standar untuk benda-benda kecil di tata surya. Tapi Pluto punya trik jitu.
Misteri sisi gelap
Pengamatan permukaan menunjukkan nitrogen beku. karbon monoksida. metana. Ini adalah zat yang mudah menguap. Mereka menyublim. Jika Anda tidak menyimpannya di tempat dingin, ia akan hilang begitu saja. Di sini mereka membentuk kulit tipis. Ini seperti lautan di bumi. tipis. mengapung. berat.
Berikutnya adalah Sputnik Planitia.
Itu adalah baskom raksasa. Sebuah kawah. Itu terbentuk dalam tabrakan miliaran tahun yang lalu. Atau begitulah yang tertulis di permukaan. Tapi lokasi adalah masalah. Ini tidak acak. Letaknya pada sumbu pasang surut. Kebalikan dari Charon.
Mengapa ini penting?
Jika bak kejut berada di sisi lain benda yang pasang surut, maka bak kejut tersebut tidak boleh berada di sana. Kekuatan pasang surut akan menyelaraskan kembali planet ini. Tenggelam lebih berat. Semakin ringan, semakin banyak ia mengapung. Kecuali sesuatu sudah ada. Segalanya berat.
Lokasi Sputnik Planitia memerlukan massa tambahan di bawahnya.
Cekungan itu adalah sebuah lubang. Ini harusnya ringan. Tapi itu berlabuh. Di sisi lain adalah bulan. Ini menyiratkan adanya lautan di bawah permukaan. Terdapat air cair di atas inti batuan. Di bawah cangkang es.
Lapisan cair bertindak sebagai pemberat. Ini menggeser pusat massa. Ini menarik baskom agar sejajar. Laut lebih dari sekedar fitur geologis. Ini adalah penstabil.
Bulan manakah yang memiliki lautan di bawah permukaan?
Kami tahu Europa memilikinya. Hal yang sama berlaku untuk Enceladus. Ganimede? mungkin. Tapi bagaimana dengan Pluto? Jaraknya sudah sangat jauh. gelap. dingin. Di sana matahari hanyalah bintang yang terang. Bagaimana cara menjaganya tetap panas agar cairan tetap di dalamnya?
Peluruhan radioaktif. Inti batuan mengandung isotop radioaktif. Mereka membusuk. Mereka melepaskan panas. seiring berjalannya waktu. perlahan-lahan. Cukup untuk menjaga antarmuka batu-es tetap hangat. Cukup untuk melelehkan lapisan es di bagian bawah.
Charon mungkin tidak memiliki kemewahan itu. Kepadatan yang lebih rendah berarti lebih sedikit batu. Bahan radioaktif akan berkurang. Lebih sedikit panas. Tidak ada laut. Hanya bebatuan dan es yang membeku.
Mengapa Pluto memiliki lautan?
Pemanasan kejut? Panas akresi awal? Atau apakah energi radioaktif dilepaskan secara bertahap?
Kehadiran laut mengubah segalanya. Artinya Pluto lebih dari sekedar bongkahan es dan tanah. Ini sangat aktif. Diferensiasi. Berlapis. Batu itu tenggelam. Es mengapung. Air menjadi cair.
Ini bukan hanya tentang Pluto. Tentang Sabuk Kuiper. Berapa banyak dari planet kerdil ini yang memiliki lautan tersembunyi? Berapa banyak
Charon lebih dari sekedar satelit. Setengah dari ukuran induknya, ia adalah pendamping raksasa yang mengatur sistem. Sebagian besar satelit di tata surya hanyalah aksesoris. Charon adalah mitra.
Kedua benda tersebut mengorbit pada pusat massa yang sama dengan jarak sekitar 12.200 mil (19.640 km) di ruang terbuka di antara keduanya. Sekitar 8 diameter dari Pluto. Pikirkan tentang skala.
Bandingkan dengan Bumi dan Bulan. Bulan kita berukuran seperempat lebih besar dari Bumi. Diameternya dari Bumi sekitar 30. Pluto dan Charon letaknya berdekatan. Mereka terjebak dalam pelukan gravitasi yang menentukan seluruh keberadaan mereka.
Kedekatan ini menciptakan langit yang sangat sunyi. Periode orbit Charon sama persis dengan periode orbit Pluto. Mereka terkunci secara pasang surut. Hasilnya adalah jabat tangan surgawi yang tidak pernah berubah.
Jika Anda berdiri di belahan bumi Pluto menghadap Charon, Anda tidak akan pernah melihatnya terbit atau terbenam. Ia mengapung di tempat yang sama di langit siang dan malam. Ini adalah titik tetap dalam kegelapan, seperti satelit geostasioner di Bumi.
Charon sama sekali tidak terlihat dari sisi berlawanan Pluto. Ia tersembunyi secara permanen oleh kelengkungan planet.
Wajah Terkunci dalam Waktu
Ini bukan hanya tentang lokasi. Charon juga berputar seirama. Ia masih menunjukkan wajah yang sama dengan Pluto.
Ini adalah kunci ganda. Wajah kedua tubuh saling berhadapan. Rotasi dan rotasinya tersinkronisasi sepenuhnya dan mulus.
Mengapa ini penting? Ini menentukan sejarah termal dan geologi kedua dunia. Sisi Charon yang menghadap Pluto selalu mengalami angin matahari dan pola radiasi yang berbeda dibandingkan sisi lainnya. Ini membentuk komposisi permukaan Charon selama miliaran tahun.
Charon tidak bisa dianggap sebagai rock pasif. Ia adalah peserta aktif dalam sistem yang kompleks dan terkunci. Kurangnya rotasi relatif terhadap Pluto berarti gradien suhu yang stabil. Kemiringan yang stabil berarti proses geologi yang stabil.
Kami masih mempelajari apa saja proses-proses ini. New Horizons memberi kita gambarannya. Namun, efek jangka panjang dari kunci biner ini adalah sebuah misteri yang baru mulai terkuak.
Apakah bulan yang tak pernah bergerak di langit terasa seperti teman atau tawanan? Jawabannya tergantung apakah Anda ingin melarikan diri atau tetap tinggal.
Charon tidak memiliki kepribadian yang mencolok seperti Pluto. Saat itu gelap. Albedonya berkisar sekitar 0,25, membuatnya kurang reflektif dibandingkan planet kerdil itu sendiri. Warnanya netral. Hampir monoton. Tapi mari kita lihat lebih dekat spektrumnya.
Es air menutupi permukaan. Ini adalah bahan yang paling penting. Tidak ada metana padat di sini. Apakah tetangga Pluto ditutupi dengan warna merah cerah? Benar-benar hilang. Sebaliknya, jejak amonia ditemukan jauh di dalam beberapa kawah tumbukan.
Kepadatan menceritakan kisah yang lebih dalam. Charon cukup padat mengandung silikat dan senyawa organik. Sesuatu yang lebih berat dari air es. Sesuatu yang telah tenggelam sejak lama. Artinya interior yang tiada duanya. Bulan memiliki lapisan.
Sisi lain bulan besar
Charon tidak sendirian. Tapi ini bosnya. Empat bulan lainnya, Styx, Nix, Kerberos, dan Hydra, tampak kecil jika dibandingkan. Mereka memanjang. Kental. Tidak teratur.
Orbitnya jauh dari orbit Charon. Jaraknya luar biasa.
Hydra berjarak sekitar 64.721 kilometer.
Kerberos mendekati 57.750 kilometer.
Orbit Nix adalah 48.690 kilometer.
Styx adalah yang paling dalam dari yang kecil dengan jarak 42.413 km.
Orbitnya kira-kira berbentuk lingkaran. Charon juga. Mereka berbagi bidang orbit yang sama. Ini adalah sistem datar. Dipesan.
Refleksi dan rotasi
Seberapa terangkah batu-batu kecil ini? Styx, Nix, dan Kerberos memantulkan cahaya dengan cara yang sama seperti Charon. Hydra lebih cerah. Lebih reflektif.
Charon mengunci rotasi sinkron. Rotasinya bertepatan dengan orbitnya. Satu sisi selalu menghadap Pluto. Bulan-bulan kecil? Waktu siklus mereka adalah sebuah misteri. Faktanya, ini membingungkan.
Styx dan Kerberos jatuh. Dimensi radialnya sangat bervariasi. Kisaran Styx adalah 10-25 kilometer. Kerberos memiliki panjang 13-34 kilometer. Nix dan Hydra bahkan lebih besar lagi, dengan radius masing-masing sekitar 44 km dan 36 km.
| Nama | Jarak rata-rata (km) | Periode orbit (hari) | Kemiringan (derajat) | Eksentrisitas | Periode orbit (hari) | Radius (km) | Massa ($10^{20}$kg) | Kepadatan (g/cm3) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Charon | 17.536 | 6.387 | 0 | 0,0022 | 0,0022 | Sinkronisasi. | 604 | 15 |
| Stiks | 42.000 | 20.2 | 20.2 | 10-25 | 10-25 | |||
| Nix | 48.708 | 24.86 | 0,195 | 0,003 | 0,003 | 44 | 0,0058 | 0,0058 |
| Kerbero | 59.000 | 32.1 | 32.1 | 13–34 | ||||
| Hydra |
Tarian kacau bulan Pluto
Mekanika orbit di sekitar Pluto memang rumit. Charon menguasai lantai dansa. Untuk setiap orbit yang diselesaikan Charon, Hydra hanya menyelesaikan sekitar seperenam orbitnya. Kerberos melakukan sekitar seperlima pekerjaannya. Nix memakan waktu sekitar seperempat dari total. Styx bekerja pada sepertiganya.
Ini tidak acak. Rasio orbit Hydra, Kerberos, Nix dan Styx tepat 6:5:4:3. Hubungan berdasarkan bilangan bulat kecil ini menunjukkan adanya resonansi dinamis yang stabil. Lima mayat lewat secara teratur. Gravitasi menarik dan mendorong untuk menjaga keteraturan pertemuan. Ini adalah keseimbangan yang rumit.
Namun, bidang ini terus berubah. Pluto dan Charon saling mengorbit, menciptakan lanskap gravitasi yang selalu berubah. Hasilnya? Kekacauan. Nyx dan Hydra berputar dengan kacau. Kutub mereka terbalik. Ini bukan putaran yang stabil.
Tidak seperti kebanyakan bulan di Tata Surya, empat bulan kecil Pluto tidak berotasi secara sinkron. Periode rotasinya tidak tetap menurut periode orbitnya. Hydra berputar cepat dan menyelesaikan putarannya hanya dalam waktu 0,4295 hari. Kerberos lambat dan membutuhkan waktu 5,31 hari untuk berputar satu kali.
Penemuan planet secara tidak sengaja
Ketika Pluto ditemukan, ia dikenal sebagai planet kesembilan. Bersama Uranus dan Neptunus, ini adalah planet ketiga yang ditemukan setelah dunia kuno dengan mata telanjang. Logikanya tampaknya masuk akal. Para astronom telah menghipotesiskan keberadaan objek kesembilan sejak akhir abad ke-19.
Mereka melihat Uranus. Gangguan signifikan diamati pada gerakan orbitalnya. Perhitungan matematika menunjukkan bahwa objek yang lebih jauh menyebabkan gangguan gravitasi. Pencarian berlanjut.
Kebingungan ini ternyata tidak benar. Massa Pluto terlalu kecil. Gravitasinya tidak cukup kuat untuk menimbulkan gangguan pada orbit Uranus. Penemuan ini merupakan suatu kebetulan yang luar biasa. Ini bukanlah prediksi pasti tentang sebuah planet hipotetis, melainkan pengamatan yang cermat.
Perburuan ini dipimpin oleh Observatorium Lowell di Flagstaff, Arizona. Pendiri Percival Lowell mendorong gerakan ini. Dia menjadi terkenal karena klaim publiknya bahwa Mars memiliki kanal. Hingga kematiannya pada tahun 1916, pencarian terus berlanjut meskipun ada dua upaya yang gagal untuk menemukan planet tersebut.
Pada tahun 1929, kamera astronomi yang dibuat khusus untuk tujuan ini diperkenalkan. Ia mengumpulkan cahaya dari langit yang luas. Clyde Tombaugh, seorang astronom amatir muda, dipekerjakan untuk mempelajari langit.
Pada tanggal 18 Februari 1930, ia menemukan Pluto. Kurang dari setahun telah berlalu sejak dimulainya pekerjaan. Dia menemukannya di Gemini.
Objek tersebut tampak sebagai “bintang” samar berkekuatan 15. Ia bergerak perlahan di atas latar belakang bintang yang solid. Dibutuhkan 248 tahun untuk mengelilingi matahari.
Lowell dan rekan-rekannya memperkirakan objek yang lebih besar dan terang. Apa yang ditemukan Tombaugh hanyalah hal kecil. Namun, Pluto segera diidentifikasi sebagai planet kesembilan yang diharapkan. Simbol ♇ yang dirancang untuk tujuan ini mewakili dua huruf pertama Pluto dan inisial Percival Lowell.
Kisah Charon tidak dimulai dengan teleskop atau terbang melintasi planet ini. Ini dimulai dengan foto buram yang diambil di Observatorium Angkatan Laut AS di Flagstaff. Lokasi itu penting. Observatorium ini berjarak kurang dari 6 kilometer dari tempat Pluto ditemukan beberapa dekade lalu, jarak yang dekat dengan bobot sejarah yang besar.
James W. Christy dan Robert S. Harrington adalah orang-orang di belakang kamera. Tujuan mereka biasa saja namun penting. Diperlukan informasi yang lebih baik tentang orbit Pluto. Mereka menginginkan presisi. Mereka mencari perubahan kecil dan goyangan kecil yang dapat mengungkap anomali gravitasi atau kesalahan pengukuran pada model yang ada.
Sebaliknya, mereka menemukan hantu.
Pada tahun 1978, Christie melihat fenomena aneh saat meninjau pelat fotografi. Salah satu gambar menunjukkan tonjolan samar di tepi Pluto. Pada gambar kedua, ada benjolan di salah satu sisinya. Ini bukan salah filmnya. Ini bukanlah sinar kosmik. Itu adalah seorang teman.
Benda langit baru ini, Bulan, tersembunyi di depan mata. Itu kecil. Saat itu gelap. Tapi itu ada di sana.
Mengapa Mitologi Kurang Penting Dibandingkan Mekanikanya
Kita mengenal bulan sebagai Charon, dinamai berdasarkan nama tukang perahu yang membawa jiwa ke dunia bawah. Mitos ini sangat cocok untuk dunia yang gelap dan jauh. Namun mitos ini tidak menjelaskan secara fisika.
Penemuan ini membuat para astronom mempertimbangkan kembali Pluto. Sebelum Charon, Pluto dipandang sebagai planet katai yang sepi, sebuah titik sepi di Sabuk Kuiper. Setelah Charon, itu menjadi bagian dari sistem.
Pikirkan perbedaan apa yang terjadi.
Setelah kita mengetahui keberadaan bulan, kita dapat mengukur massa sistem. Kepadatan dapat dihitung. memahami dinamikanya. Tanpa Charon, massa Pluto hanyalah perkiraan saja. Bagi Charon, itu menjadi sebuah perhitungan.
Pengaruhnya juga meluas ke luar.
- Massa Pluto mengalami penurunan yang signifikan.
- Kepadatannya menunjukkan bahwa sebagian besar Pluto berupa es dan bukan batuan.
- Periode orbit pasangan menunjukkan kunci pasang surut.
Kunci Pasang Surut: Tarian, Bukan Orbit
Inilah bagian yang aneh. Charon tidak hanya mengorbit Pluto. Pluto tidak berputar. Terkunci.
Mereka saling terkunci satu sama lain. Artinya Charon akan tetap berada di tempat yang sama di langit Pluto. Pluto tetap berada pada posisi yang sama di langit Charon. Ini adalah hubungan biner dalam arti sebenarnya. Memutar kedua objek relatif satu sama lain tidak mengubah wajahnya.
Jika Anda berdiri di permukaan Pluto menghadap Charon, bulan akan berada di langit. Itu tidak pernah muncul. Itu tidak akan pernah terjadi. Itu hanya akan bertahan di sana, kehadiran yang konstan.
Penguncian ini terjadi karena gravitasi. Di masa lalu, gaya pasang surut memperlambat rotasi Pluto hingga menyamai periode orbit Charon. Ini adalah nasib umum bagi bulan-bulan di tata surya kita, tetapi melihatnya di ujung dunia terasa berbeda. Hal ini membuat sistem eksternal terasa lebih intim. Lebih terhubung.
Mengapa ini penting sekarang?
Anda mungkin bertanya-tanya mengapa satelit yang ditemukan pada tahun 1978 penting saat ini.
Hal ini penting karena Charon adalah kunci menuju Pluto.
Tanpa Charon, kita mungkin menganggap Pluto sebagai planet gagal, sebuah kesalahan kosmik. kita mungkin telah mengabaikannya
Sebelum kita mengetahui tentang Charon, Pluto adalah sebuah misteri yang diselimuti kabut spekulasi. Lebih masif juga. Namun kedua angka tersebut tidak bisa diukur secara langsung. Anda tidak bisa hanya menimbang batu yang melayang 3,7 miliar mil jauhnya. Anda harus menebaknya. Dan tebakanmu salah.
Bahkan pada gambar pertama yang menunjukkan Charon, itu bukanlah bola yang terlihat jelas. Itu adalah sebuah benjolan. Ada tonjolan kecil di salah satu sisi Pluto. Hal ini menunjukkan dua hal. Objek-objek ini sangat dekat satu sama lain dan sangat jauh dari Bumi. Lalu ada suasananya. Atmosfer bumi mengaburkan segalanya. Mendistorsi cahaya. Melembutkan tepi yang tajam.
Masalah ini baru terpecahkan pada akhir tahun 1990an.
Teleskop Luar Angkasa Hubble telah tiba. Instrumen darat dilengkapi dengan optik adaptif. Sistem ini mengkompensasi turbulensi atmosfer secara real time. Tiba-tiba kekaburan itu hilang di sana. Pluto dan Charon menjadi benda yang terpisah. Bukan dua benjolan. Dua dunia.
Menemukan Anggota Pasukan Lainnya
Charon bukan satu-satunya satelit. Namun menemukan yang lain membutuhkan kesabaran yang berbeda.
Pada tahun 2005, tim yang terdiri dari sembilan astronom mempelajari kegelapan. Mereka menggunakan gambar Hubble. Mereka mencari benda berdiameter 25 kilometer. Mereka menemukan Hydra dan Nix. kecil. Kecil. Sulit ditangkap.
Tapi mereka tidak berhenti pada gambar baru. Mereka menggali lebih dalam data arsip. Secara khusus, gambar Hubble tahun 2002 digunakan untuk memetakan permukaan. Ada dua objek lagi, redup tapi terlihat jelas. mereka bergerak. Ini sesuai dengan jalur orbit yang dihitung dari data tahun 2005. Konfirmasi.
Pola ini berulang.
Pada tahun 2011, enam astronom menemukan Kerberos dalam gambar Hubble. Mereka memeriksanya lagi. Bekasnya terlihat pada gambar tahun 2006 dan 2010. Itu hanya noda kecil. Tapi mereka ada di sana.
Berikutnya adalah Styx berikutnya. Itu juga ditemukan oleh Hubble pada tahun 2012.
Saat ini kita mengetahui bahwa Pluto memiliki lima bulan. Charon. Ular naga. Nix. Kerbero. Styx. Anda harus menyaring kebisingan untuk menemukan setiap sinyal.
Dari mana asalnya?
Teori yang berlaku sebelum Charon sangatlah liar.
Pluto adalah satelit Neptunus. Begitulah cara orang berpikir. Ia telah lolos. Bagaimana? Pertemuan yang intim. dorongan gravitasi yang mendorong Pluto keluar dari sistem Neptunus. Ini memberikan orbit retrograde Triton.
Logikanya tampaknya masuk akal. Pluto dan Triton berukuran hampir sama. Pluto berotasi setiap 6,4 hari sekali. Triton membutuhkan waktu 5,9 hari untuk menyelesaikan satu orbit. Angka ini terlalu dekat untuk diabaikan.
Namun, perhitungannya tidak berhasil.
Massa Pluto yang direvisi hanya setengah dari massa Triton. setengah. Hal ini tidak cukup berat untuk membalikkan orbit Triton. Tidak cukup kuat. Teori pelarian telah mati di sana.
Lalu ada ukuran Charon. Pluto memiliki bulan yang ukurannya proporsional. Jika Pluto melarikan diri dari Neptunus, mengapa ia membawa pendamping sebesar itu? Hal ini membuat skenario pelarian menjadi tidak masuk akal.
Model saat ini lebih bersih. Keras, tapi lebih bersih.
Pluto dan Charon terbentuk secara independen di nebula matahari. Awan gas yang mengembun di tata surya kita. mereka bertabrakan. Proto-Charon bertabrakan dengan Pluto. Tabrakan tersebut menciptakan cincin puing. Cincin itu bertambah. Gravitasi menarik debu. Charon terbentuk.
Ceritanya sama dengan bulan di bumi. Sebuah benda seukuran Mars menabrak bumi. Pecahan-pecahan itu membentuk sebuah cincin. Bulan menyatu.
Lihatlah kimianya. Bulan mempunyai asal usul suhu tinggi, sehingga tidak memiliki unsur-unsur yang mudah menguap. Tidak ada metana di Charon. Pluto dan Charon relatif padat. Tabrakan ini menjelaskan keduanya. Panas mengusir zat-zat yang mudah menguap. Kepadatannya tetap sama.
Asal usul satelit kecil
Bagaimana dengan Hydra, Nyx, Kerberos dan Styx?
Beberapa astronom percaya mereka dilahirkan secara mandiri. Mereka kemudian ditangkap. Asal usulnya berbeda. berbagai jenis truk.
Namun mekanika orbital mengatakan sebaliknya.
Keempat satelit kecil tersebut memiliki orbit koplanar berbentuk lingkaran. Mereka menari di pesawat yang sama. Mereka memiliki resonansi dinamis yang sama. Ini bukan penangkapan sembarangan. Ini adalah keluarga.
Tabrakan Charon melepaskan cukup banyak puing untuk membentuk sisanya. Bahan dari cincinnya terkumpul di ketiga bulan. Mungkin lebih. Hanya saja belum ditemukan.
Hal ini menunjukkan sesuatu dari awal tata surya.
Sekitar 4,6 miliar tahun yang lalu, nebula terluar penuh sesak. Ada banyak benda es yang ukurannya sama dengan Pluto dan Charon. Itu tidak unik. Mereka dibangun dari entitas yang lebih kecil. Saat ini kita menyebutnya inti komet.
Triton mungkin adalah salah satu planetesimal es raksasa. Ditangkap oleh Neptunus pada sejarah awal. Chiron, yang mengorbit antara Saturnus dan Uranus adalah contoh lainnya. Inti dari komet raksasa. Ini adalah versi yang lebih kecil dari bulan Saturnus, Phoebe.
Kami mencari yang selamat. bagian. Sisa-sisa Zaman Formasi Chaotic. Sistem Pluto bukanlah sebuah anomali. Ini adalah gambaran struktur tata surya bagian luar.
Kami masih belajar membaca. Jejak samar-samar data lama Hubble mengingatkan kita bahwa alam semesta menyembunyikan detail sampai kita siap melihatnya. Atau sampai Anda membuat alat yang tepat.
Sabuk Kuiper dan awan Oort
Kebanyakan planetesimal es ditelan oleh planet raksasa saat terbentuk. Tapi bukan itu saja.
Banyak benda yang tertinggal. Mereka menjadi bagian lepas dari sabuk Kuiper. Ini adalah piringan datar dan tebal di belakang Neptunus. Ini mengikuti bidang tata surya. Secara khusus, ini mencakup bagian terluar orbit Pluto.
Miliaran benda lainnya tersebar di luar. Hal ini terjadi pada masa pembentukan Uranus dan Neptunus. Mereka mungkin membentuk awan Oort. Cangkang berbentuk bola besar. Letaknya pada jarak sekitar 50.000 unit astronomi.
Pada awal tahun 1990-an, para astronom menemukan lebih dari 1.000 Objek Sabuk Kuiper (KBO). Kesimpulannya jelas. Pluto dan Charon hanyalah anggota besar dari sabuk ini. Objek seperti bulan Chiron dan Triton milik Neptunus mungkin berasal dari objek di sabuk Kuiper. Hal serupa juga terjadi pada bulan-bulan es lainnya.
Pertimbangkan orbitnya. Beberapa objek sabuk Kuiper mempunyai jalur yang sangat eksentrik. Mereka condong ke bidang tata surya. Mereka memiliki ciri-ciri yang sama dengan Pluto. Resonansi orbital 3:2 yang stabil dengan Neptunus. Para astronom menyebut mereka Plutino. Pluto Kecil
Mengapa status planet Pluto berubah
Sebelum Pluto kehilangan gelar planetnya, tidak ada definisi yang tegas. Para astronom belum menyepakati massa minimum. atau radius. atau mekanisme asal.
Pemisahan lama bersifat naluriah. Benda langit yang besar adalah planet. Yang lebih kecil adalah asteroid dan komet. Bulan berbeda. Pendekatan ini berhasil jika perbedaannya tampak signifikan. Ini berhasil ketika benda-benda kecil sulit dipahami sebagai bahan penyusun bagi benda lain.
Ini adalah pandangan awal dan terfragmentasi. Bayangkanlah orang buta dan gajah. Masing-masing menyentuh bagian yang berbeda. Setiap orang mengenali objek yang berbeda.
Kami kemudian menyadari bahwa pengelompokan awal gagal. Komponen tata surya harus direklasifikasi. Membutuhkan definisi yang kompleks dan saling berkaitan.
Ketika Pluto pertama kali ditemukan, para astronom mengira ia adalah pengembara yang kesepian. Rasa terisolasi ini membenarkan tempatnya di Klub Tata Surya Bagian Dalam. Jika ditemukan kemudian dan dikelilingi oleh benda-benda di sabuk Kuiper, tidak akan ada yang menyebutnya planet.
Selama beberapa dekade, ukuran tidak menjadi masalah. Komposisi es tidak membantu. Orbit yang aneh tidak membantu. Beberapa ahli terus mempertanyakan statusnya. Kemudian tibalah awal abad ke-21.
Eris mengubah perhitungannya
Para astronom mulai menemukan objek sabuk Kuiper lainnya. Benda berukuran Charon menjadi hal biasa. Eris datang ke sana.
Eris sedikit lebih besar dari Pluto.
Tiba-tiba, Pluto tidak lagi istimewa. Itu hanya satu dari sekian banyak. Para astronom dihadapkan pada sebuah pilihan. Tambahkan planet ke daftar atau hapus Pluto. Persatuan Astronomi Internasional memilih jalur terakhir pada tahun 2006. Mereka juga menciptakan kategori baru: planet kerdil.
Kategori ini mencakup benda-benda besar dengan asal dan orbit yang serupa. Pluto, Eris dan Ceres mendapat labelnya. Ceres terletak di sabuk asteroid. Lebarnya sekitar 940 kilometer.
Mendefinisikan plutoid
Pembaruan lainnya dilakukan pada bulan Juni 2008. Persatuan Astronomi Internasional mengklasifikasikan planet kerdil ke dalam beberapa subkategori. Mereka menambahkan “plutoid”.
Pluto merupakan planet kerdil yang letaknya lebih jauh dari Matahari dibandingkan Neptunus. Ini pada dasarnya adalah objek sabuk Kuiper yang besar.
Pluto adalah plutoid. Eris adalah seorang plutoid. Ceres berbeda. Ia hidup di sabuk asteroid yang terlalu dekat dengan matahari.
Sejak itu, daftarnya bertambah panjang. Makemake dan Haumea bergabung dengan klub. Keduanya merupakan planet katai. Keduanya plutoid.