Plutone una volta era una lontana anomalia nel nostro sistema solare. Ha ospitato il nono pianeta per decenni. Le cose sono cambiate nell’agosto 2006. L’Unione Astronomica Internazionale (IAU) ha privato Plutone del suo status di pianeta. Lo hanno riclassificato come pianeta nano. Questa decisione non è stata arbitraria. Ciò riflette una crescente comprensione di cosa sia realmente Plutone. È un grande residente della cintura di Kuiper. Questa regione è un anello di ghiaccio e detriti rocciosi rimasti dalla formazione del sistema solare. Si trova fuori dall’orbita di Nettuno.
L’Unione Astronomica Internazionale adotta una linea dura. I pianeti devono purificare i pianeti vicini. Plutone condivide un’orbita con innumerevoli altri oggetti della cintura di Kuiper. Ecco perché il test fallisce. Questo cambiamento nella classificazione evidenzia la differenza tra pianeti nani e giganti. Si tratta di controllo. Plutone è importante. Non è il re del regno.
Doppio sistema al buio
Plutone è invisibile a occhio nudo. E’ troppo lontano. È troppo piccolo. È troppo buio. Il suo satellite più grande, Caronte, cambia completamente questa dinamica. Caronte è massiccio rispetto a Plutone. Poiché sono di dimensioni così vicine, gli scienziati spesso li considerano un doppio sistema. Due oggetti orbitano attorno ad un centro di massa comune. Il simbolo di Plutone è ♇. Questo è un omaggio al dio romano degli inferi. L’equivalente greco è Ade. Il nome è perfetto. È un luogo freddo e buio.
La luce viaggia molto velocemente. Circa 300.000 chilometri al secondo. Tuttavia, ci vogliono più di cinque ore affinché la luce solare raggiunga Plutone. Pensa al sole come a una stella molto luminosa. Da lì è tutto. L’intensità di questa luce è circa 1/1600 della luce ricevuta dalla Terra. La temperatura scende abbastanza da congelare i gas comuni. azoto. monossido di carbonio. Appaiono in superficie come ghiaccio solido. Questo è un mondo in cui l’aria è ghiacciata.
New Horizons rompe il silenzio
I telescopi sulla Terra hanno lottato per anni. Anche i migliori strumenti in orbita forniscono pochi dettagli. Le basi sono incomprensibili. Qual è il raggio di Plutone? Qual è la sua massa? I numeri sono vaghi. Per decenni abbiamo imparato di più sulla superficie di Marte che su questa lontana palla di ghiaccio.
Le cose sono cambiate nel luglio 2015. La navicella spaziale New Horizons della NASA ha volato vicino a Plutone e Caronte. Questa è la prima volta nella storia uno sguardo da vicino. La missione ha risposto a domande importanti. Ha mappato il terreno. Viene rivelato il complesso mondo delle montagne e delle pianure. Fino a New Horizons, Plutone era solo un pixel sfocato. Poi è diventata una destinazione.
La strana orbita del pianeta nano
L’orbita di Plutone attorno al sole è caotica rispetto ad altri pianeti. La distanza media è di circa 5,9 miliardi di chilometri. Si tratta di 39,5 unità astronomiche (AU). 1 L’unità astronomica è la distanza tra la Terra e il Sole. L’orbita di Plutone è allungata. Gli astronomi chiamano questa elevata eccentricità. Inoltre è inclinato di 17,1 gradi rispetto al piano dell’eclittica. La maggior parte dei pianeti rimane piatta. Plutone si inclina.
Questa eccentricità crea strani problemi di prossimità. La distanza di Plutone dal Sole varia da 29,7 UA (perielio) nel punto più vicino a 49,5 UA (afelio) nel punto più lontano. L’orbita di Nettuno è quasi circolare, 30,1 UA. Ad un certo punto durante ogni rivoluzione, Plutone attraversa effettivamente l’orbita di Nettuno. È più vicino al Sole che a Nettuno.
Questo non provoca una collisione? No, la gravità impedisce il caos qui. Plutone e Nettuno sono in risonanza 3:2. Nettuno orbita attorno al Sole tre volte, mentre Plutone orbita attorno al Sole due volte. Questa danza gravitazionale impedisce loro di avvicinarsi a meno di 17 UA. Sono passati sani e salvi. L’ultima volta che Plutone ha raggiunto il perielio è stato nel 1989 e per circa 10 anni, prima e dopo, Plutone è stato l’ottavo pianeta a partire dal Sole.
Dormire di lato
Plutone ruota lentamente. Il periodo di rotazione è di 6,3873 giorni terrestri. Era quel giorno siderale. Dei pianeti maggiori, solo Mercurio e Venere ruotano lentamente. Tuttavia, l’inclinazione di Plutone è estrema. Il suo asse è inclinato di 120 gradi rispetto alla normale al piano orbitale.
Ciò significa che Plutone ruota su un fianco. Il Polo Nord punta 30 gradi sotto il piano orbitale. Il Polo Nord della Terra è inclinato verso l’alto di 23,5 gradi. La rotazione retrograda di Plutone è ancora più strana. Ruota nella direzione opposta al Sole e alla maggior parte dei pianeti. Se fossi su Plutone, vedresti il sole sorgere a ovest. Sarebbe tramontato a est. Una giornata negli inferi è un’esperienza confusa.
Plutone non si adatta.
Non nelle dimensioni, non nella densità e certamente non nella sua composizione fisica. Rispetto agli altri pianeti è un’anomalia. Il suo raggio è meno della metà di quello di Mercurio. È solo circa due terzi delle dimensioni della Luna terrestre. Accanto ai giganti gassosi e ghiacciati del sistema solare esterno, Giove, Saturno, Urano e Nettuno, sembra una roccia.
Ma il vero indizio non è solo quanto sia piccolo. È ciò di cui è fatto.
Quando si combina la sua piccola impronta con la sua bassa densità e composizione, Plutone inizia ad assomigliare meno a un pianeta nano e più a una luna. Più specificamente, sembra una grande luna ghiacciata in orbita attorno a una stella gigante esterna.
Il caso dell’origine della Luna
Il gemello più vicino di Plutone nell’intero sistema solare non è un altro pianeta. È la luna più grande di Nettuno, Tritone.
Le somiglianze sono sorprendenti. Le loro densità sono quasi identiche. La loro composizione suggerisce che entrambi gli oggetti si siano formati dallo stesso materiale primordiale nelle regioni fredde del primo sistema solare. Ciò suggerisce una storia di origine comune. Probabilmente non iniziarono la vita come pianeti, ma come oggetti indipendenti intrappolati nella rete gravitazionale di un gigante più grande.
Se Plutone è fondamentalmente una luna in fuga, perché orbita direttamente attorno al Sole? La risposta sta nella sua storia caotica. Tritone orbita attorno a Nettuno nella direzione opposta alla rotazione del pianeta. È un oggetto catturato. Plutone potrebbe aver subito un destino simile, o potrebbe far parte di una popolazione di oggetti della cintura di Kuiper sparsi da pianeti giganti erranti.
I numeri non mentono
Puoi vedere la disconnessione nei dati. Plutone non è un mondo roccioso come Marte. Non è un gigante gassoso come Giove.
- Distanza media dal Sole: 5.910.000.000 km (39,5 UA)
- Raggio: 1.185 km (più piccola della Luna)
- Densità media: Circa 2 g/cm3 (indica un mix di roccia e ghiaccio)
- Periodo di rotazione: 6.3873 giorni terrestri (retrogrado)
- Temperatura media della superficie: 40 K (-387 °F / -233 °C)
Quella bassa densità è la pistola fumante. Un corpo puramente roccioso sarebbe molto più denso. Plutone è un mix. Contiene abbastanza ghiaccio per dargli galleggiabilità e abbastanza roccia per renderlo solido.
Un’esistenza inclinata
Anche l’orbita di Plutone è strana. Non è sul piano dell’eclittica come gli otto pianeti maggiori.
- Eccentricità: 0,251 (altamente ellittico)
- Inclinazione: 17,1° rispetto all’eclittica
Sebbene la sua orbita incroci quella di Nettuno, i due pianeti non si sono mai scontrati a causa della risonanza orbitale. Ma l’inclinazione è più significativa. L’equatore di Plutone è inclinato di 120° rispetto alla sua orbita. Rotola su un fianco mentre viaggia intorno al Sole. Questa inclinazione estrema fa sì che le stagioni durino decenni ed esponga i diversi poli al sole per centinaia di anni terrestri.
Il debole soffio d’aria
per
Gli scienziati avevano un’idea dell’atmosfera di Plutone molto prima di poterlo dimostrare. La scoperta del ghiaccio di metano sulla superficie di Plutone negli anni ’70 portò gli scienziati a credere che il pianeta nano fosse qualcosa di più che semplice roccia morta. Ciò dimostra che il corpo è in grado di trattenere qualcosa di instabile. Ma dimostrare che esisteva quell’atmosfera l’esistenza di quest’atmosfera? Doveva aspettare. L’osservazione diretta fu possibile solo nel decennio successivo.
Questa svolta avvenne nel 1988. Né le lenti del telescopio né i nuovi sensori fecero il lavoro pesante. Questa è la geometria. Plutone che passa direttamente davanti a una stella lontana è un fenomeno noto come occultazione. Gli osservatori sulla Terra hanno osservato il bagliore della stella. Non è andato via rapidamente. Invece, la luce si è gradualmente attenuata e alla fine è scomparsa dietro la sagoma. La lenta dissolvenza era la pistola fumante. Ha dimostrato la presenza di un’atmosfera sottile e molto distesa che filtra la luce della stella.
La fisica qui è brutale. L’atmosfera di Plutone deve essere costituita da vapore in equilibrio con ghiaccio, rendendo questo sistema estremamente fragile. Piccoli cambiamenti di temperatura spostano l’aria. Ciò può causare grandi fluttuazioni nei livelli di gas. L’atmosfera è fondamentalmente un motore a cambiamento di fase. Il ghiaccio solido si trasforma in gas. Il gas si deposita e si trasforma in ghiaccio. È un interruttore a levetta, non un quadrante.
Nel 1989 il pianeta nano si trovava per diversi anni vicino al perielio di Plutone ed era leggermente meno freddo della media. Questo piccolo cambiamento è importante. Altro gas congelato è evaporato. L’atmosfera si espanse e raggiunse il suo stato più denso. Questo rende questo particolare periodo un buon momento per esplorare il corpo. Se vuoi vedere l’aria di Plutone, devi catturarla mentre Plutone cerca di trattenere il respiro.
Avanti veloce fino all’anno 2000. Gli astronomi stimarono che la pressione superficiale variasse da pochi microbar a decine di microbar. Per fare un confronto: 1 microbar corrisponde a un milionesimo della pressione a livello del mare terrestre. Per gli standard della Terra, quello è il vuoto. Un sussurro d’aria.
Ma poi Plutone era molto più vicino al Sole. L’afelio, dove il pianeta nano è più lontano e riceve la minor quantità di luce solare, è freddo. Il gas congela e ritorna in superficie. Lontano, nella fascia di Kuiper, l’atmosfera di Plutone potrebbe non essere affatto rilevabile. Crolla. Scompare nel ghiaccio.
L’atmosfera non è una caratteristica permanente. Questo è il ritmo stagionale. Una marea. Respira mentre il sole si avvicina. Trattenete il respiro quando il sole tramonta. Lo vediamo solo quando Plutone ha il coraggio di lasciarsi andare.
Cosa c’è dove non c’è niente?
Plutone respira principalmente azoto. Lo sappiamo dalle osservazioni effettuate dalla Terra della luce stellare che brilla dietro un pianeta nano durante le occultazioni. Ma New Horizons ha fatto molto di più che controllare le basi. Scaviamo più a fondo. I rilevatori hanno rilevato metano e monossido di carbonio nella miscela. È apparso anche il cianuro di idrogeno. È una piccola somma, ma significa molto. L’azoto non è esclusivo di Plutone. La terra lo respira. La luna più grande di Saturno, Titano, la luna più grande di Saturno, ne è avvolta. Anche Tritone, la luna di Nettuno, ce l’ha. nel sistema solare esterno, un mondo freddo e ricco di azoto sembra essere la norma.
Tuttavia, i numeri raccontano una storia diversa sulla vulnerabilità. La pressione superficiale è di soli 10 microbar. magro. Sottilissimo. La navicella era inoltre etichettata con acetilene, etilene ed etano. Nuovi composti. Nuove reazioni chimiche avvengono nell’oscurità.
Temperatura vicino al suolo? 45 Kelvin. Sono meno 228 gradi Celsius. o meno 379 gradi Fahrenheit. Fa così freddo che la maggior parte delle cose congela. Eppure l’atmosfera non crolla. Si allunga.
Un cielo che rifiuta di finire
Lo strato di nebbia è visibile ad un’altitudine di 200 chilometri. 120 miglia di particelle sospese nell’aria. Ma ciò che è veramente sorprendente è quanto lontano arriva l’atmosfera. Si estende verso l’alto per 1.800 chilometri. 1.100 miglia dal suolo. Sebbene il mondo sia così piccolo, è enorme.
Perché tutto questo non se ne va? L’atmosfera superiore è ancora piuttosto fredda. Le molecole di azoto freddo si muovono lentamente. Non hanno la velocità necessaria per sfuggire alla debole gravità di Plutone. Quindi l’aria resta ferma. Rimane lì, esteso e sottile, sfidando le aspettative di ciò che ci si dovrebbe aspettare da un corpo piccolo e freddo.
Superficie e interni
New Horizons è fortunato. O forse sei sfortunato, a seconda di come guardi le probabilità. Quando la navicella spaziale superò Plutone, vide solo un emisfero. C’è solo una cosa. Questa faccia è abbastanza complessa da riscrivere tutto ciò che pensavamo di sapere sui pianeti nani.
Tombaugh Regio guida questa visione. L’altopiano bianco a forma di cuore è così sorprendente che è diventato l’immagine più iconica della missione. Ma osserva attentamente il lobo occidentale del cuore. Sputnik Planitia. Una pozza di morbido ghiaccio d’azoto.
Crateri a impatto zero.
Questa assenza non è uno spazio vuoto. Questa è una prova. I crateri sono cicatrici lasciate da collisioni cosmiche durate miliardi di anni. La loro levigatezza significava che qualcosa li aveva spazzati via di recente. Attività geologica. Plutone non è una roccia morta. Vive a suo modo ghiacciato.
Questa piscina incontaminata è circondata da un terreno accidentato. Le montagne si sollevavano da terra e sembravano frastagliate e aliene. Non è fatto di roccia come le montagne della Terra. Sono acqua ghiacciata. Il ghiaccio d’acqua antico e duro galleggia in un oceano di ghiaccio d’azoto più morbido. Questa è una contraddizione geologica che ha perfettamente senso nel vuoto ghiacciato della Cintura di Kuiper.
Quindi compaiono macchie scure.
Guarda a nord. Maggiore è la latitudine, più scuro è il colore. Pianure d’Ombra. Ma il vero contrasto è in Occidente. Regione di Cthulhu. Originariamente chiamata “la balena” per la sua forma, ora prende il nome da H.P. L’orrore cosmico di Lovecraft. Questa è la regione più oscura di Plutone. È un mosaico di pianure, pendii ripidi, montagne e crateri.
Perché è così buio? Composti organici. Tolini. Quando gli idrocarburi semplici sono esposti alla luce solare o alle radiazioni, si formano molecole complesse. Hanno colorato il ghiaccio. Danno all’area una profonda tonalità bruno-rossastra.
Non è solo una questione di colore. È tutta una questione di riflessione. Albedo. Plutone ha un’albedo media di 0,72. Riflette il 55% della luce. Confronta questo con quello della Luna di 0,1. Per Tritone è 0,8. Plutone è luminoso.
Tuttavia, questa media nasconde la verità. La gamma è molto ampia. La riflettività della regione di Cthulhu è solo 0,1-0,2. assorbe la maggior parte della luce. Tombaugh Regione? Riflette da 0,8 a 1,0. È quasi uno specchio.
Questa è più di una semplice foto. Questo è un record temporale. Attività. Prodotti chimici. Abbiamo guardato da un lato. L’altra parte rimane un mistero, nascosta nell’oscurità, in attesa di una missione che non arriverà mai. O forse è sufficiente sapere cosa abbiamo visto.
Cosa è congelato su Plutone?
La storia della superficie di Plutone inizia con una prima vista caotica. Nel 1976, gli astronomi effettuarono le prime misurazioni spettroscopiche a infrarossi. Sebbene i dati siano inconcludenti, indicano il fatto innegabile che sulla superficie è presente metano solido. Questa non è una supposizione. È stata una scoperta.
Avanti veloce fino ai primi anni ’90. Gli strumenti a terra sono stati migliorati al punto da annullare il rumore atmosferico. Il quadro diventa più chiaro. Gli osservatori hanno trovato qualcosa di più del semplice metano. Hanno individuato l’acqua ghiacciata. Hanno trovato monossido di carbonio. La prossima è la molecola di azoto.
Rilevare l’azoto è un incubo. Le sue proprietà spettrali sono di natura debole. Si nasconde in bella vista e si rifiuta di gridare la sua presenza. Ma i dati alla fine hanno rivelato un segnale. L’azoto non è solo un oligoelemento. È la sostanza principale che ricopre la superficie.
Il metano non galleggia da solo. Esiste in due forme diverse. A volte si forma ghiaccio di metano puro. Può anche essere congelato come soluzione in ghiaccio di azoto. È una miscela. Una miscela ghiacciata. La superficie è un complesso arazzo di questi ghiacci volatili, per lo più di colore azoto ma metano.
Sebbene la firma spettrale dell’azoto sia intrinsecamente molto debole, è ormai chiaro che questa specie deve essere il principale componente superficiale.
Questa combinazione è importante. Il ghiaccio di azoto è dominante perché è la sostanza volatile più abbondante su un pianeta nano. Il metano si mescola per formare una “soluzione” congelata. Il ghiaccio d’acqua rimane intrappolato a profondità maggiori dove potrebbe essere troppo freddo per spostarsi. Il monossido di carbonio coesiste con l’azoto, ma in piccole quantità.
Uno studio del 1976 ha aperto la porta. Gli strumenti degli anni ’90 lo hanno attraversato. La realtà è più fredda e complessa di quanto suggerissero i primi modelli. La superficie cambia. Nel tempo, il ghiaccio sublima e precipita nuovamente. Ma la struttura centrale rimane, e il ghiaccio di azoto misto a metano ricopre il resto del mondo.
Guarda i numeri. Plutone pesa 1,85 grammi per centimetro cubo. Caronte è una luce 1.7. Questo divario è importante. Questa è più di una semplice statistica. Ti dice cosa c’è in questi mondi morti.
Entrambi gli oggetti sono riempiti con una sostanza più densa dell’acqua ghiacciata. Il ghiaccio galleggia. Le rocce e i composti organici affondano. L’alta densità di Plutone suggerisce che l’interno del pianeta sia un’enorme roccia. Caronte è simile, ma leggermente più leggero. Forse è più poroso. Forse ci sono meno pietre. Non sono sicuro. Matematicamente, tuttavia, è dimostrata una storia comune.
Pensa alle lune ghiacciate di Giove. Di Saturno. Plutone è giusto. Un nucleo roccioso nel cuore. È circondato da uno spesso strato di acqua ghiacciata. Questo è il modello standard per piccoli oggetti nel sistema solare. Ma Plutone ha un bel asso nella manica.
Il mistero del lato oscuro
L’osservazione della superficie ha rivelato azoto congelato. monossido di carbonio. metano. Queste sono sostanze volatili. Sublimano. Se non lo mantieni al fresco, scomparirà nel nulla. Qui formano una pelle sottile. È proprio come gli oceani sulla terra. magro. galleggiante. pesante.
Il prossimo è Sputnik Planitia.
È un bacino gigante. Un cratere. Si è formato in una collisione miliardi di anni fa. O almeno così dice la superficie. Ma la posizione è un problema. Questo non è casuale. Si trova sull’asse delle maree. L’esatto contrario di Caronte.
Perché è importante?
Se il bacino d’urto si trova dall’altra parte di un oggetto bloccato dalle maree, non dovrebbe rimanere lì. Le forze di marea riallineerebbero il pianeta. Lavandini più pesanti. Più è leggero, più galleggia. A meno che qualcosa non esista già. Le cose sono pesanti.
La posizione dello Sputnik Planitia richiede massa aggiuntiva al di sotto di esso.
Il bacino è un buco. Dovrebbe essere leggero. Ma è ancorato. Dall’altra parte c’è la luna. Ciò implica un oceano sotterraneo. C’è acqua liquida sopra il nucleo della roccia. Sotto il guscio di ghiaccio.
Lo strato liquido funge da zavorra. Sposta il centro di massa. Tira il bacino in allineamento. Il mare è molto più di una semplice caratteristica geologica. È uno stabilizzatore.
Quali lune hanno oceani sotterranei?
Sappiamo che Europa ce l’ha. Lo stesso vale per Encelado. Ganimede? Forse. Ma che dire di Plutone? È già così lontano. buio. Freddo. Lì il sole è solo una stella luminosa. Come lo mantieni abbastanza caldo da mantenere il liquido all’interno?
Decadimento radioattivo. Il nucleo della roccia contiene isotopi radioattivi. Decadono. Rilasciano calore. col tempo. lentamente. Abbastanza per mantenere calda l’interfaccia roccia-ghiaccio. Quanto basta per sciogliere la crosta di ghiaccio sul fondo.
Caronte potrebbe non avere questo lusso. Una densità inferiore significa meno pietre. Ci sarà meno materiale radioattivo. Meno calore. Non c’è il mare. Solo rocce e ghiaccio ghiacciati.
Perché Plutone ha un oceano?
Riscaldamento shock? Calore di accrescimento precoce? Oppure l’energia radioattiva viene rilasciata gradualmente?
La presenza del mare ha cambiato tutto. Ciò significa che Plutone è molto più di un semplice pezzo di ghiaccio e terra. È molto attivo. Differenziazione. Stratificato. La pietra affondò. Il ghiaccio galleggia. L’acqua diventa liquida.
Non si tratta solo di Plutone. A proposito della cintura di Kuiper. Quanti di questi pianeti nani hanno oceani nascosti? Quanti
Caronte è più di un semplice satellite. Grande la metà dei suoi genitori, è un compagno gigante che governa il sistema. La maggior parte dei satelliti del sistema solare sono solo accessori. Caronte è un partner.
I due oggetti orbitano attorno a un centro di massa comune a circa 12.200 miglia (19.640 km) di distanza nello spazio aperto tra di loro. Circa 8 diametri da Plutone. Pensa alla scala.
Confrontalo con la Terra e la Luna. La nostra Luna è poco più di un quarto delle dimensioni della Terra. Il suo diametro dalla Terra è di circa 30. Plutone e Caronte sono strettamente allineati. Sono intrappolati nell’abbraccio della gravità che definisce la loro intera esistenza.
Questa vicinanza crea un cielo stranamente silenzioso. Il periodo orbitale di Caronte è esattamente lo stesso del periodo orbitale di Plutone. Sono bloccati in modo mareale. Il risultato è una stretta di mano celeste che non cambia mai.
Se ti trovassi nell’emisfero di Plutone di fronte a Caronte, non lo vedresti mai sorgere o tramontare. Galleggia nello stesso posto nel cielo giorno e notte. È un punto fisso nell’oscurità, proprio come un satellite geostazionario sulla Terra.
Caronte è completamente invisibile dal lato opposto di Plutone. È permanentemente nascosto dalla curvatura del pianeta.
Un volto bloccato nel tempo
Non è solo questione di posizione. Anche Caronte gira a ritmo. Mostra ancora la stessa faccia a Plutone.
Questa è una doppia serratura. I volti di entrambi i corpi sono uno di fronte all’altro. Le loro rotazioni e rotazioni sono completamente e perfettamente sincronizzate.
Perché è importante? Determina la storia termica e geologica di entrambi i mondi. Il lato di Caronte rivolto verso Plutone sperimenta sempre un vento solare e un modello di radiazione diversi rispetto all’altro lato. Ha modellato la composizione della superficie di Caronte per miliardi di anni.
Caronte non può essere pensato solo come una roccia passiva. È un partecipante attivo in un sistema complesso e bloccato. La mancanza di rotazione rispetto a Plutone significa un gradiente di temperatura stabile. Una pendenza stabile significa processi geologici stabili.
Stiamo ancora imparando quali sono questi processi. New Horizons ci ha fornito un’istantanea. Tuttavia, gli effetti a lungo termine di questo blocco binario sono un mistero che sta appena cominciando a essere svelato.
La luna che non si muove mai nel cielo ti fa sentire una compagna o una prigioniera? La risposta dipende se vuoi scappare o restare.
Caronte non ha la personalità appariscente di Plutone. Era buio. La sua albedo si aggira intorno a 0,25, rendendolo meno riflettente del pianeta nano stesso. Il colore è neutro. È quasi monotono. Ma diamo uno sguardo più da vicino allo spettro.
Il ghiaccio d’acqua copre la superficie. Questo è l’ingrediente più importante. Non c’è metano solido qui. Il vicino di Plutone è coperto di rosso brillante? Completamente sparito. Tracce di ammoniaca si trovano invece in profondità all’interno di alcuni crateri da impatto.
La densità racconta una storia più profonda. Caronte è abbastanza denso da contenere silicati e composti organici. Qualcosa di più pesante dell’acqua ghiacciata. Qualcosa che è affondato nel profondo molto tempo fa. Significa un interno come nessun altro. La luna ha strati.
L’altro lato della grande luna
Caronte non è solo. Ma questo è il capo. Le altre quattro lune, Stige, Nix, Kerberos e Idra, sembrano piccole in confronto. Sono allungati. Grumoso. Irregolare.
La loro orbita è lontana dall’orbita di Caronte. La distanza è sorprendente.
Idra dista circa 64.721 chilometri.
Kerberos si avvicina ai 57.750 chilometri.
Le orbite di Nix sono 48.690 chilometri.
Lo Stige è il più interno dei piccoli con una distanza di 42.413 km.
Le loro orbite sono approssimativamente circolari. Anche Caronte. Condividono lo stesso piano orbitale. Questo è un sistema piatto. Ordinato.
Riflessione e rotazione
Quanto sono luminose queste piccole pietre? Stige, Nix e Kerberos riflettono la luce allo stesso modo di Caronte. L’idra è più luminosa. Più riflessivo.
Caronte si blocca nella rotazione sincrona. La sua rotazione coincide con la sua orbita. Un lato è sempre rivolto verso Plutone. Le piccole lune? Il loro tempo di ciclo è un mistero. In effetti, è fonte di confusione.
Styx e Kerberos cadono. Le loro dimensioni radiali variano notevolmente. La portata di Styx è di 10-25 chilometri. Kerberos è lungo 13-34 chilometri. Nix e Hydra sono ancora più grandi, con un raggio rispettivamente di circa 44 km e 36 km.
| Nome | Distanza media (km) | Periodo orbitale (giorni) | Inclinazione (gradi) | Eccentricità | Periodo orbitale (giorni) | Raggio (km) | Massa ($10^{20}$kg) | Densità (g/cm3) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Caronte | 17.536 | 6.387 | 0 | 0,0022 | 0,0022 | Sincronizzazione. | 604 | 15 |
| Stige | 42.000 | 20.2 | 20.2 | 10-25 | 10-25 | |||
| Niente | 48.708 | 24.86 | 0,195 | 0,003 | 0,003 | 44 | 0,0058 | 0,0058 |
| Kerberos | 59.000 | 32.1 | 32.1 | 13–34 | ||||
| Idra |
Danza caotica delle lune di Plutone
I meccanismi orbitali attorno a Plutone sono complicati. Caronte governa la pista da ballo. Per ogni orbita completata da Caronte, l’Idra completava solo circa un sesto della sua orbita. Kerberos svolge circa un quinto del lavoro. Nix prende circa un quarto del totale. Styx arriva a un terzo.
Questo non è casuale. Il rapporto tra le orbite di Idra, Kerberos, Nix e Styx è esattamente 6:5:4:3. Queste relazioni basate su numeri interi piccoli indicano l’esistenza di risonanze dinamiche stabili. Cinque corpi passano regolarmente. La gravità tira e spinge per mantenere la regolarità degli incontri. È un equilibrio delicato.
Tuttavia, il campo è in continua evoluzione. Plutone e Caronte orbitano l’uno attorno all’altro, creando un paesaggio gravitazionale in continua evoluzione. Il risultato? Caos. Nyx e Hydra ruotano in modo caotico. I loro poli si ribaltano. Non è una rotazione costante.
A differenza della maggior parte delle lune del Sistema Solare, le quattro piccole lune di Plutone non ruotano in sincronia. Il loro periodo di rotazione non è fissato in base al loro periodo orbitale. L’idra gira velocemente e completa una rotazione in soli 0,4295 giorni. Kerberos è lento e impiega 5,31 giorni per girare una volta.
Scoperta accidentale di un pianeta
Quando fu scoperto Plutone, era conosciuto come il nono pianeta. Insieme a Urano e Nettuno, è il terzo pianeta scoperto dopo l’antico mondo visibile ad occhio nudo. La logica sembra ragionevole. Gli astronomi hanno ipotizzato l’esistenza di un nono oggetto sin dalla fine del XIX secolo.
Hanno visto Urano. Si osservano disturbi significativi nel suo movimento orbitale. I calcoli suggeriscono che gli oggetti più distanti causano disturbi gravitazionali. La ricerca continua.
Queste confusioni si sono rivelate false. La massa di Plutone è troppo piccola. La sua gravità non è abbastanza forte da causare sospetti disturbi nell’orbita di Urano. Questa scoperta è stata una straordinaria coincidenza. Questa non è una previsione esatta di un ipotetico pianeta, ma piuttosto un’attenta osservazione.
La caccia è guidata dall’Osservatorio Lowell a Flagstaff, in Arizona. Il fondatore Percival Lowell guida questo movimento. Ha guadagnato notorietà per le sue affermazioni pubbliche secondo cui Marte aveva dei canali. Fino alla sua morte nel 1916, la ricerca continuò nonostante due tentativi falliti di trovare il pianeta.
Nel 1929 fu introdotta una macchina fotografica astronomica costruita appositamente per questo scopo. Raccoglie la luce dal vasto cielo. Clyde Tombaugh, un giovane astronomo dilettante, fu assunto per studiare il cielo.
Il 18 febbraio 1930 scoprì Plutone. Era trascorso meno di un anno dall’inizio dei lavori. Lo ha trovato in Gemelli.
L’oggetto appare come una debole “stella” di magnitudine 15. Si muove lentamente su uno sfondo solido di stelle. Ci vogliono 248 anni per fare il giro del sole.
Lowell e i suoi colleghi avevano previsto oggetti più grandi e luminosi. Ciò che Tombaugh trovò era piccolo. Tuttavia, Plutone fu presto identificato come il nono pianeta previsto. Il simbolo ♇ disegnato a questo scopo rappresenta le prime due lettere di Plutone e le iniziali di Percival Lowell.
La storia di Caronte non è iniziata con un telescopio o con un sorvolo del pianeta. Tutto è iniziato con una foto sfocata scattata all’Osservatorio navale statunitense di Flagstaff. La posizione è importante. L’osservatorio si trova a meno di 6 chilometri da dove Plutone fu scoperto decenni fa, una distanza breve e di grande peso storico.
James W. Christy e Robert S. Harrington sono gli uomini dietro la macchina da presa. I loro obiettivi erano banali ma importanti. Erano necessarie informazioni migliori sull’orbita di Plutone. Vogliono precisione. Cercano piccoli cambiamenti e minuscole oscillazioni che possano rivelare anomalie gravitazionali o errori di misurazione nei modelli esistenti.
Invece, hanno trovato un fantasma.
Nel 1978, Christie notò uno strano fenomeno mentre esaminava le lastre fotografiche. Un’immagine mostra un debole rigonfiamento sul bordo di Plutone. Nella seconda foto c’era un nodulo su un lato. Non è colpa del film. Questi non sono raggi cosmici. Era un compagno.
Questo nuovo corpo celeste, la Luna, era nascosto in bella vista. È piccolo. Era buio. Ma è lì.
Perché la mitologia conta meno della meccanica
Conosciamo la luna come Caronte, dal nome del traghettatore che trasportava le anime negli inferi. Questo mito ben si adatta ad un mondo oscuro e lontano. Tuttavia, questo mito non spiega la fisica.
Questa scoperta ha spinto gli astronomi a riconsiderare Plutone. Prima di Caronte, Plutone era visto come un pianeta nano solitario, un punto solitario nella cintura di Kuiper. Dopo Caronte è diventata parte del sistema.
Pensa che differenza fa questo.
Una volta che sappiamo che esiste la Luna, possiamo misurare la massa del sistema. La densità può essere calcolata. comprendere le dinamiche. Senza Caronte, la massa di Plutone sarebbe solo una supposizione. Con Caronte è diventato un calcolo.
La sua influenza si estende anche all’esterno.
- La massa di Plutone è diminuita in modo significativo.
- La densità suggerisce che la maggior parte di Plutone è ghiaccio e non roccia.
- Il periodo orbitale della coppia ha rivelato un blocco di marea.
Il blocco delle maree: una danza, non un’orbita
Ecco la parte strana. Caronte non orbita solo attorno a Plutone. Plutone semplicemente non gira. Bloccato.
Sono strettamente legati l’uno all’altro. Ciò significa che Caronte rimarrà nello stesso posto nel cielo di Plutone. Plutone rimane nella stessa posizione nel cielo di Caronte. Questa è una relazione binaria nel suo vero senso. La rotazione di entrambi gli oggetti rispetto all’altro non modifica i loro volti.
Se ti trovassi sulla superficie di Plutone di fronte a Caronte, la luna sarebbe fissa nel cielo. Non viene mai fuori. Non tramonterebbe mai. Rimarrebbe lì, una presenza costante.
Questo blocco avviene a causa della gravità. In passato, le forze di marea rallentavano la rotazione di Plutone finché non corrispondeva al periodo orbitale di Caronte. Questo è un destino comune per le lune del nostro sistema solare, ma vederla ai margini del mondo conosciuto sembrava diverso. Ciò rende il sistema esterno più intimo. Più connesso.
Perché è importante adesso?
Forse ti starai chiedendo perché un satellite scoperto nel 1978 è importante oggi.
Questo è importante perché Caronte è la chiave per Plutone.
Senza Caronte, potremmo pensare a Plutone come a un pianeta fallito, un errore cosmico. potremmo aver trascurato
La famiglia nascosta di #Plutone: come i telescopi rivelano le vere dimensioni del sistema
Prima che venissimo a conoscenza di Caronte, Plutone era un mistero avvolto in una nebbia di speculazioni. Anche più massiccio. Tuttavia, questi due numeri non possono essere misurati direttamente. Non puoi semplicemente pesare una roccia che galleggia a 3,7 miliardi di miglia di distanza. Devi indovinarlo. E la tua ipotesi era sbagliata.
Anche nella prima immagine che mostra Caronte, non è una palla evidente. È stato un colpo. C’è un piccolo rigonfiamento su un lato di Plutone. Questo mostra due cose. Questi oggetti sono molto vicini tra loro e molto lontani dalla Terra. Poi c’era l’atmosfera. L’atmosfera terrestre oscurava tutto. Distorce la luce. Ammorbidisce gli spigoli vivi.
Questo problema è stato risolto solo alla fine degli anni ’90.
Il telescopio spaziale Hubble è arrivato. Gli strumenti da terra sono dotati di ottica adattiva. Questi sistemi compensano le turbolenze atmosferiche in tempo reale. All’improvviso la sfocatura morì lì. Plutone e Caronte divennero corpi separati. Non due colpi. Due mondi.
Trovare il resto della squadra
Caronte non è l’unico satellite. Ma trovare gli altri richiede un diverso tipo di pazienza.
Nel 2005, un team di nove astronomi ha studiato l’oscurità. Usano le immagini di Hubble. Stanno cercando oggetti piccoli fino a 25 chilometri di diametro. Hanno trovato Hydra e Nix. piccolo. Minuscolo. Difficile da catturare.
Ma non si sono fermati alle nuove foto. Scavano in profondità nei dati d’archivio. In particolare, per mappare la superficie è stata utilizzata l’immagine di Hubble del 2002. C’erano altri due oggetti, deboli ma chiaramente visibili. si muovono. Questi corrispondono ai percorsi orbitali calcolati dai dati del 2005. Conferma.
Questo schema è stato ripetuto.
Nel 2011, sei astronomi hanno scoperto Kerberos nelle immagini di Hubble. Hanno controllato di nuovo. I segni sono visibili nelle foto del 2006 e del 2010. E’ solo una piccola macchia. Ma sono lì.
Il prossimo è Styx. È stato scoperto anche da Hubble nel 2012.
Attualmente sappiamo che Plutone ha cinque lune. Caronte. Idra. Niente. Kerberos. Stige. Devi setacciare il rumore per trovare ogni segnale.
Da dove vengono?
La teoria prevalente prima di Caronte era selvaggia.
Plutone è un satellite di Nettuno. Così pensa la gente. Era scappato. Come? Un incontro intimo. spinta gravitazionale che spinse Plutone fuori dal sistema di Nettuno. Fornisce l’orbita retrograda di Tritone.
La logica sembra ragionevole. Plutone e Tritone hanno più o meno la stessa dimensione. Plutone ruota una volta ogni 6,4 giorni. Tritone impiega 5,9 giorni per completare un’orbita. Questo numero è troppo vicino per essere ignorato.
Tuttavia, i conti non funzionano.
La massa rivista di Plutone è solo la metà di quella di Tritone. metà. Non è abbastanza pesante per invertire l’orbita di Tritone. Non abbastanza forte. La teoria della fuga è morta lì.
Poi c’è la dimensione di Caronte. Plutone ha una luna proporzionalmente enorme. Se Plutone è fuggito da Nettuno, perché ha portato con sé un compagno così grande? Ciò rende uno scenario di fuga non plausibile.
Il modello attuale è più pulito. Violento, ma più pulito.
Plutone e Caronte si sono formati indipendentemente nella nebulosa solare. Una nube gassosa che si è condensata nel nostro sistema solare. si sono scontrati. Il Proto-Caronte entrò in collisione con Plutone. La collisione ha creato un anello di detriti. Quell’anello si è accresciuto. La gravità attira la polvere. Si formò Caronte.
È la stessa storia con la luna terrestre. Un oggetto delle dimensioni di Marte si è schiantato sulla terra. I frammenti formavano un anello. La Luna si è coalizzata.
Guarda la chimica. La luna ha un’origine ad alta temperatura, quindi è priva di elementi volatili. Non c’è metano su Caronte. Plutone e Caronte sono relativamente densi. Questa collisione spiega entrambi. Il calore allontanava le sostanze volatili. La densità rimane la stessa.
Origine dei piccoli satelliti
Che dire di Idra, Nyx, Kerberos e Stige?
Alcuni astronomi credono che siano nati in modo indipendente. Successivamente furono catturati. Le origini sono diverse. diversi tipi di camion.
Ma la meccanica orbitale dice il contrario.
I quattro piccoli satelliti hanno orbite complanari circolari. Danzano sullo stesso aereo. Hanno una risonanza dinamica comune. Questa non è una cattura casuale. Questa è la famiglia.
L’impatto di Caronte ha rilasciato abbastanza detriti da formare il resto. Il materiale del suo anello si è accumulato su tutte e tre le lune. Probabilmente di più. Semplicemente non è stato ancora trovato.
Ciò suggerisce qualcosa che risale al primo sistema solare.
Circa 4,6 miliardi di anni fa, la nebulosa esterna era affollata. Ci sono molti corpi ghiacciati. Ha le stesse dimensioni di Plutone e Caronte. Non erano unici. Sono costruiti da entità più piccole. Oggi li chiamiamo nuclei delle comete.
Tritone è probabilmente uno di quei giganteschi planetesimi ghiacciati. Catturato da Nettuno nella storia antica. Chirone, in orbita tra Saturno e Urano è un altro esempio. Il nucleo di una cometa gigante. È una versione più piccola della luna di Saturno, Febe.
Cerchiamo sopravvissuti. pezzo. Resti dell’era della formazione caotica. Il sistema di Plutone non è un’anomalia. Questa è un’istantanea della struttura del sistema solare esterno.
Stiamo ancora imparando a leggere. Le vaghe tracce dei vecchi dati di Hubble ci ricordano che l’universo nasconde i dettagli finché non siamo pronti a vederli. O finché non costruisci gli strumenti giusti.
La fascia di Kuiper e la nube di Oort
La maggior parte dei planetesimi ghiacciati vengono inghiottiti dai pianeti giganti mentre si formano. Ma non è tutto.
Molti oggetti sono rimasti. Diventano pezzi sciolti della cintura di Kuiper. Questo è il disco spesso e piatto dietro Nettuno. Segue il piano del sistema solare. Nello specifico, include la parte esterna dell’orbita di Plutone.
Miliardi di altri oggetti sono sparsi all’esterno. Ciò è accaduto durante la formazione di Urano e Nettuno. Probabilmente formano la nube di Oort. Un enorme guscio sferico. Si trova ad una distanza di circa 50.000 unità astronomiche.
All’inizio degli anni ’90, gli astronomi scoprirono più di 1.000 oggetti della cintura di Kuiper (KBO). La conclusione è chiara. Plutone e Caronte sono solo grandi membri di questa cintura. Oggetti come Chirone e Tritone, la luna di Nettuno, potrebbero aver avuto origine da oggetti nella fascia di Kuiper. Lo stesso vale per molte altre lune ghiacciate.
Consideriamo le orbite. Alcuni oggetti della cintura di Kuiper hanno percorsi altamente eccentrici. Sono inclinati rispetto al piano del sistema solare. Hanno caratteristiche comuni con Plutone. Risonanza orbitale stabile 3:2 con Nettuno. Gli astronomi li chiamavano Plutini. Piccoli Plutoni
Perché lo stato del pianeta Plutone è cambiato
Prima che Plutone perdesse il titolo di pianeta, non esisteva una definizione rigorosa. Gli astronomi non hanno ancora concordato una massa minima. o raggio. o meccanismo di origine.
La vecchia separazione era istintiva. I grandi corpi celesti sono i pianeti. Più piccoli sono gli asteroidi e le comete. La luna è diversa. Questo approccio funziona se le differenze sembrano significative. Questo funziona quando i piccoli oggetti difficilmente vengono considerati come elementi costitutivi per gli altri.
Questa è una visione precoce e frammentata. Pensa ai ciechi e all’elefante. Ognuno tocca parti diverse. Tutti riconoscono oggetti diversi.
Successivamente ci siamo resi conto che il raggruppamento originale era fallito. I componenti del sistema solare devono essere riclassificati. Richiede definizioni complesse e correlate.
Quando Plutone fu scoperto per la prima volta, gli astronomi pensavano che fosse un vagabondo solitario. Questo senso di isolamento giustificava il suo posto nell’Inner Solar System Club. Se fosse scoperto più tardi e circondato da oggetti nella fascia di Kuiper, nessuno lo chiamerebbe pianeta.
Per decenni, le dimensioni non hanno avuto importanza. La composizione del ghiaccio non ha aiutato. La strana orbita non ha aiutato. Alcuni esperti continuavano a mettere in dubbio il suo status. Poi arrivò l’inizio del 21° secolo.
Eris cambia i conti
Gli astronomi iniziarono a scoprire altri oggetti della cintura di Kuiper. Gli oggetti delle dimensioni di Caronte diventano comuni. Eris è arrivata lì.
Eris è leggermente più grande di Plutone.
All’improvviso Plutone non era più speciale. Era solo uno dei tanti. Gli astronomi si trovavano di fronte a una scelta. Aggiungi pianeti all’elenco o rimuovi Plutone. L’Unione Astronomica Internazionale ha scelto quest’ultima strada nel 2006. Hanno anche creato una nuova categoria: i pianeti nani.
Questa categoria include oggetti di grandi dimensioni con origini e orbite simili. Plutone, Eris e Cerere hanno ottenuto l’etichetta. Cerere si trova nella fascia degli asteroidi. È largo circa 940 chilometri.
Definizione di plutoidi
Un altro aggiornamento è stato effettuato nel giugno 2008. L’Unione Astronomica Internazionale classifica i pianeti nani in diverse sottocategorie. Hanno aggiunto “plutoidi”.
Plutone è un pianeta nano più lontano dal Sole di Nettuno. È fondamentalmente un grande oggetto della cintura di Kuiper.
Plutone è un plutoide. Eris è un plutoide. Cerere è diverso. Vive nella fascia degli asteroidi, troppo vicino al sole.
Da allora l’elenco è diventato sempre più lungo. Makemake e Haumea si unirono al club. Entrambi sono pianeti nani. Entrambi sono plutoidi.