Plutão já foi uma anomalia distante em nosso sistema solar. Ele ocupou o nono planeta por décadas. As coisas mudaram em Agosto de 2006. A União Astronómica Internacional (IAU) retirou Plutão do seu estatuto de planeta. Eles o reclassificaram como um planeta anão. Esta decisão não foi arbitrária. Isto reflete uma compreensão crescente do que Plutão realmente é. É um grande residente do cinturão de Kuiper. Esta região é um anel de gelo e detritos rochosos que sobraram da formação do sistema solar. Encontra-se fora da órbita de Netuno.
A União Astronômica Internacional adota uma linha dura. Os planetas devem limpar seus planetas vizinhos. Plutão compartilha uma órbita com inúmeros outros objetos do cinturão de Kuiper. É por isso que o teste falha. Esta mudança na classificação destaca a diferença entre planetas anões e gigantes. É uma questão de controle. Plutão é importante. Não é o rei do reino.
Sistema duplo no escuro
Plutão é invisível a olho nu. É muito longe. É muito pequeno. Está muito escuro. O seu maior satélite, Caronte, muda completamente esta dinâmica. Caronte é enorme em relação a Plutão. Por terem tamanhos tão próximos, os cientistas muitas vezes os consideram um sistema duplo. Dois objetos orbitam um centro de massa comum. O símbolo de Plutão é ♇. Esta é uma homenagem ao deus romano do submundo. O equivalente grego é Hades. O nome é perfeito. É um lugar frio e escuro.
A luz viaja muito rápido. Cerca de 300.000 quilômetros por segundo. No entanto, leva mais de cinco horas para a luz solar chegar a Plutão. Pense no sol como uma estrela muito brilhante. É isso a partir daí. A intensidade desta luz é cerca de 1/1600 da luz recebida pela Terra. A temperatura cai o suficiente para congelar gases comuns. azoto. monóxido de carbono. Eles aparecem na superfície como gelo sólido. Este é um mundo onde o ar está congelado.
Novos Horizontes quebra o silêncio
Os telescópios na Terra lutam há anos. Mesmo os melhores instrumentos em órbita fornecem poucos detalhes. O básico é incompreensível. Qual é o raio de Plutão? Qual é a sua massa? Os números são vagos. Durante décadas, aprendemos mais sobre a superfície de Marte do que sobre esta distante bola de gelo.
As coisas mudaram em julho de 2015. A espaçonave New Horizons da NASA voou perto de Plutão e Caronte. Esta é a primeira vez na história um olhar de perto na história. A missão respondeu a questões importantes. Ele mapeou o terreno. O complexo mundo de montanhas e planícies é revelado. Até a New Horizons, Plutão era apenas um pixel difuso. Então se tornou um destino.
A estranha órbita do planeta anão
A órbita de Plutão ao redor do Sol é caótica em comparação com outros planetas. A distância média é de cerca de 5,9 bilhões de quilômetros. Isto é 39,5 unidades astronômicas (UA). 1 Unidade astronômica é a distância entre a Terra e o Sol. A órbita de Plutão é alongada. Os astrônomos chamam isso de alta excentricidade. Também está inclinado 17,1 graus em relação ao plano da eclíptica. A maioria dos planetas permanece plana. Plutão se inclina.
Esta excentricidade cria estranhos problemas de proximidade. A distância de Plutão ao Sol varia de 29,7 UA (periélio) em seu ponto mais próximo a 49,5 UA (afélio) em seu ponto mais distante. A órbita de Netuno é quase circular, 30,1 UA. Em algum momento durante cada revolução, Plutão cruza a órbita de Netuno. Está mais perto do Sol do que Netuno.
Isso não causa uma colisão? Não, a gravidade evita o caos aqui. Plutão e Netuno estão em ressonância 3:2. Netuno orbita o Sol três vezes, enquanto Plutão orbita o Sol duas vezes. Esta dança gravitacional os impede de chegar mais perto do que 17 UA. Eles passaram com segurança. A última vez que Plutão atingiu o periélio foi em 1989 e, durante cerca de 10 anos antes e depois, Plutão foi o oitavo planeta a partir do Sol.
Dormindo de Lado
Plutão gira lentamente. O período de rotação é de 6,3873 dias terrestres. Foi aquele dia sideral. Dos principais planetas, apenas Mercúrio e Vênus giram lentamente. No entanto, a inclinação de Plutão é extrema. Seu eixo está inclinado 120 graus da normal ao plano orbital.
Isso significa que Plutão gira de lado. O Pólo Norte aponta 30 graus abaixo do plano orbital. O Pólo Norte da Terra está inclinado para cima em 23,5 graus. A rotação retrógrada de Plutão é ainda mais estranha. Ele gira na direção oposta ao Sol e à maioria dos planetas. Se você estivesse em Plutão, veria o sol nascer no oeste. Seria definido no leste. Um dia no submundo é uma experiência confusa.
Plutão não se encaixa.
Nem em tamanho, nem em densidade, e certamente não em sua composição física. Comparado com os outros planetas, é uma anomalia. Seu raio é menos da metade do raio de Mercúrio. Tem apenas cerca de dois terços do tamanho da lua da Terra. Ao lado dos gigantes de gás e gelo do sistema solar exterior, Júpiter, Saturno, Urano e Netuno, parece uma rocha.
Mas a verdadeira pista não é quão pequeno é. É disso que é feito.
Quando você combina sua pequena pegada com sua baixa densidade e composição, Plutão começa a se parecer menos com um planeta anão e mais com uma lua. Mais especificamente, parece uma grande lua gelada orbitando uma estrela gigante externa.
O caso de uma origem lunar
O gêmeo mais próximo de Plutão em todo o sistema solar não é outro planeta. É a maior lua de Netuno, Tritão.
As semelhanças são impressionantes. Suas densidades são quase idênticas. As suas composições sugerem que ambos os objetos se formaram a partir do mesmo material primordial nas regiões frias do início do Sistema Solar. Isso sugere uma história de origem comum. Provavelmente não começaram a vida como planetas, mas como objetos independentes presos na rede gravitacional de um gigante maior.
Se Plutão é basicamente uma lua em fuga, por que orbita diretamente o Sol? A resposta está em sua história caótica. Tritão orbita Netuno na direção oposta à rotação do planeta. É um objeto capturado. Plutão pode ter sofrido um destino semelhante, ou pode fazer parte de uma população de objetos do cinturão de Kuiper espalhados por planetas gigantes errantes.
Os números não mentem
Você pode ver a desconexão nos dados. Plutão não é um mundo rochoso como Marte. Não é um gigante gasoso como Júpiter.
- Distância média do Sol: 5.910.000.000 km (39,5 UA)
- Raio: 1.185 km (menor que a Lua da Terra)
- Densidade média: Cerca de 2 g/cm3 (indicando uma mistura de rocha e gelo)
- Período de rotação: 6,3873 dias terrestres (retrógrado)
- Temperatura média da superfície: 40 K (-387 °F / -233 °C)
Essa baixa densidade é a arma fumegante. Um corpo puramente rochoso seria muito mais denso. Plutão é uma mistura. Ele contém gelo suficiente para flutuar e rocha suficiente para torná-lo sólido.
Uma existência inclinada
A órbita de Plutão também é estranha. Não está no plano da eclíptica como os oito planetas principais.
- Excentricidade: 0,251 (altamente elíptico)
- Inclinação: 17,1° em relação à eclíptica
Embora sua órbita cruze a de Netuno, os dois planetas nunca colidiram devido à ressonância orbital. Mas a inclinação é mais reveladora. O equador de Plutão está inclinado 120° em relação à sua órbita. Ele rola de lado enquanto viaja ao redor do Sol. Esta inclinação extrema faz com que as estações durem décadas e expõe os diferentes pólos ao Sol ao longo de centenas de anos terrestres.
A fraca respiração do ar
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Os cientistas tiveram uma ideia da atmosfera de Plutão muito antes de poderem prová-la. A descoberta de gelo de metano na superfície de Plutão na década de 1970 levou os cientistas a acreditarem que o planeta anão era mais do que apenas rocha morta. Isso mostra que o corpo é capaz de se agarrar a algo instável. Mas provar que a atmosfera existia é a existência desta atmosfera? Isso teve que esperar. A observação direta só foi possível na década seguinte.
Esta descoberta aconteceu em 1988. Nem as lentes do telescópio nem os novos sensores fizeram o trabalho pesado. Isso é geometria. Plutão passando diretamente na frente de uma estrela distante é um fenômeno conhecido como ocultação. Observadores na Terra observaram o brilho da estrela. Não foi embora rapidamente. Em vez disso, a luz diminuiu gradualmente e finalmente desapareceu atrás da silhueta. O desbotamento lento foi a arma fumegante. Demonstrou a presença de uma atmosfera fina e muito distendida que filtra a luz da estrela.
A física aqui é brutal. A atmosfera de Plutão deve consistir de vapor em equilíbrio com gelo, tornando este sistema extremamente frágil. Pequenas mudanças na temperatura mudam o ar. Isso pode causar grandes flutuações nos níveis de gás. A atmosfera é basicamente um motor de mudança de fase. O gelo sólido se transforma em gás. O gás se acomoda e se transforma em gelo. É uma chave seletora, não um dial.
O planeta anão esteve vários anos perto do periélio de Plutão em 1989 e era ligeiramente menos frio que a média. Esta pequena mudança é importante. Mais gás congelado evaporou. A atmosfera se expandiu e atingiu seu estado mais espesso. Isso torna este período específico um bom momento para explorar o corpo. Se você quiser ver o ar de Plutão, terá que capturá-lo enquanto Plutão tenta prender a respiração.
Avançando para o ano 2000. Os astrônomos estimaram que a pressão superficial variava de alguns microbares a dezenas de microbares. Para efeito de comparação: 1 microbar corresponde a um milionésimo da pressão da Terra ao nível do mar. Pelos padrões da Terra, isso é um vácuo. Um sussurro de ar.
Mas então Plutão estava muito mais próximo do Sol. O afélio, onde o planeta anão está mais distante e recebe menos luz solar, é frio. O gás congela e retorna à superfície. Longe, no Cinturão de Kuiper, a atmosfera de Plutão pode não ser detectável. Ele entra em colapso. Ele desaparece no gelo.
A atmosfera não é uma característica permanente. Este é o pulso sazonal. Uma maré. Respire enquanto o sol se aproxima. Prenda a respiração quando o sol se afastar. Só vemos isso quando Plutão tem coragem de se libertar.
O que há onde não há nada?
Plutão respira principalmente nitrogênio. Sabemos disso a partir de observações baseadas na Terra da luz das estrelas brilhando atrás de um planeta anão durante ocultações. Mas a New Horizons fez mais do que verificar o básico. Vamos cavar mais fundo. Os detectores detectaram metano e monóxido de carbono na mistura. O cianeto de hidrogênio também apareceu. É uma quantia pequena, mas significa muito. O nitrogênio não é exclusivo de Plutão. A terra respira isso. A maior lua de Saturno, Titã, a maior lua de Saturno, está envolvida nela. A lua de Netuno, Tritão, também tem. no sistema solar exterior, um mundo frio e rico em azoto parece ser a norma.
No entanto, os números contam uma história diferente sobre a vulnerabilidade. A pressão superficial é de apenas 10 microbares. afinar. Fino como papel. A espaçonave também foi rotulada com acetileno, etileno e etano. Novos compostos. Novas reações químicas ocorrem no escuro.
Temperatura perto do solo? 45 Kelvin. Isso é menos 228 graus Celsius. ou menos 379 graus Fahrenheit. Está tão frio que a maioria das coisas congela. No entanto, a atmosfera não entra em colapso. Ele se estende.
Um céu que se recusa a acabar
A camada de neblina é visível a uma altitude de 200 quilômetros. 190 quilômetros de partículas transportadas pelo ar. Mas o que é realmente surpreendente é o quão longe vai a atmosfera. Ele se estende para cima por 1.800 quilômetros. 1.100 milhas acima do solo. Embora o mundo seja tão pequeno, ele é enorme.
Por que isso não vai embora? A atmosfera superior ainda está bastante fria. As moléculas frias de nitrogênio se movem lentamente. Eles não têm velocidade para escapar da fraca gravidade de Plutão. Então o ar permanece parado. Ele fica ali, estendido e fino, desafiando as expectativas do que se deveria esperar de um corpo pequeno e frio.
Superfície e interior
A New Horizons tem sorte. Ou talvez você não tenha sorte, dependendo de como você encara as probabilidades. Quando a espaçonave passou por Plutão, ela viu apenas um hemisfério. Só há uma coisa. Esta face é complexa o suficiente para reescrever tudo o que pensávamos saber sobre planetas anões.
Tombaugh Regio lidera essa visão. O planalto branco em forma de coração é tão marcante que se tornou a imagem mais icónica da missão. Mas observe atentamente o lobo ocidental do coração. Sputnik Planícia. Uma piscina de gelo macio de nitrogênio.
Crateras de impacto zero.
Esta ausência não é um espaço vazio. Isto é uma prova. Crateras são cicatrizes deixadas por colisões cósmicas que duram bilhões de anos. Sua suavidade significava que algo os havia apagado recentemente. Atividade geológica. Plutão não é uma rocha morta. Ele vive à sua maneira gelada.
Esta piscina imaculada é cercada por um terreno acidentado. As montanhas erguiam-se do solo e pareciam irregulares e estranhas. Não é feito de rocha como as montanhas da Terra. Eles são água gelada. Água gelada antiga e dura flutua em um oceano de gelo de nitrogênio mais macio. Esta é uma contradição geológica que faz todo o sentido no vácuo congelado do Cinturão de Kuiper.
Depois aparecem manchas escuras.
Olhe para o norte. Quanto maior a latitude, mais escura é a cor. Planícies da Sombra. Mas o verdadeiro contraste está no Ocidente. Cthulhu Região. Originalmente chamada de “baleia” devido ao seu formato, agora recebeu o nome de H.P. O Terror Cósmico de Lovecraft. Esta é a região mais escura de Plutão. É uma colcha de retalhos de planícies, encostas íngremes, montanhas e crateras.
Por que está tão escuro? Compostos orgânicos. Tolins. Quando hidrocarbonetos simples são expostos à luz solar ou à radiação, formam-se moléculas complexas. Eles coloriram o gelo. Eles dão à área uma tonalidade marrom-avermelhada profunda.
Não é apenas uma questão de cor. É tudo uma questão de reflexão. Albedo. Plutão tem um albedo médio de 0,72. Reflete 55% da luz. Compare isso com a Lua de 0,1. Para Tritão é 0,8. Plutão é brilhante.
Contudo, esta média esconde a verdade. O alcance é muito amplo. A refletividade da região de Cthulhu é de apenas 0,1-0,2. absorve a maior parte da luz. Tombaugh Região? Reflete 0,8 a 1,0. É quase um espelho.
Isso é mais do que apenas uma foto bonita. Este é um recorde de tempo. Atividades. Produtos químicos. Olhamos para um lado. O outro lado permanece um mistério, escondido no escuro, à espera de uma missão que nunca chegará. Ou talvez apenas saber o que vimos seja suficiente.
O que está congelado em Plutão?
A história da superfície de Plutão começa com uma primeira visão caótica. Em 1976, os astrônomos fizeram as primeiras medições espectroscópicas infravermelhas brutas. Embora os dados sejam inconclusivos, apontam para o facto inegável de que existe metano sólido na superfície. Isto não é um palpite. Foi uma detecção.
Avancemos para o início da década de 1990. Os instrumentos terrestres foram melhorados a ponto de cancelarem o ruído atmosférico. A imagem fica mais clara. Os observadores encontraram mais do que apenas metano. Eles avistaram água gelada. Eles encontraram monóxido de carbono. A seguir está a molécula de nitrogênio.
Detectar nitrogênio é um pesadelo. Suas propriedades espectrais são de natureza fraca. Ele se esconde à vista de todos e se recusa a gritar sua presença. Mas os dados eventualmente revelaram um sinal. O nitrogênio não é apenas um oligoelemento. É a principal substância que cobre a superfície.
O metano não flutua sozinho. Ele existe em duas formas diferentes. Às vezes, forma-se gelo de metano puro. Também pode ser congelado como uma solução em gelo de nitrogênio. É uma mistura. Uma mistura congelada. A superfície é uma tapeçaria complexa desses gelos voláteis, principalmente nitrogênio, mas de cor metano.
Embora a assinatura espectral do azoto seja inerentemente muito fraca, é agora claro que esta espécie deve ser o principal componente da superfície.
Essa combinação é importante. O gelo de nitrogênio é dominante porque é a substância volátil mais abundante em um planeta anão. O metano se mistura para formar uma “solução” congelada. O gelo de água fica preso em profundidades maiores, onde pode estar frio demais para se mover. O monóxido de carbono coexiste com o nitrogênio, mas em pequenas quantidades.
Um estudo de 1976 abriu a porta. Os instrumentos da década de 1990 passaram por isso. A realidade é mais fria e complexa do que sugeriam os primeiros modelos. A superfície muda. Com o tempo, o gelo sublima e reprecipita. Mas a estrutura central permanece e o gelo de azoto misturado com metano cobre o resto do mundo.
Veja os números. Plutão tem 1,85 gramas por centímetro cúbico. Caronte é um leve 1.7. Essa lacuna é importante. Isso é mais do que apenas uma estatística. Diz a você o que há nesses mundos mortos.
Ambos os objetos estão cheios de uma substância mais densa que a água gelada. O gelo flutua. Rochas e compostos orgânicos afundam. A alta densidade de Plutão sugere que o interior do planeta é uma rocha enorme. Caronte é semelhante, mas um pouco mais leve. Talvez seja mais poroso. Talvez haja menos pedras. Eu não tenho certeza. Matematicamente, porém, uma história comum é demonstrada.
Pense nas luas geladas de Júpiter. De Saturno. Plutão está certo. Um núcleo rochoso no coração. Está rodeado por uma espessa camada de água congelada. Este é o modelo padrão para pequenos objetos no sistema solar. Mas Plutão tem um truque bacana na manga.
O mistério do lado negro
A observação da superfície revelou nitrogênio congelado. monóxido de carbono. metano. Estas são substâncias voláteis. Eles sublimam. Se você não mantê-lo fresco, ele desaparecerá no ar. Aqui eles formam uma pele fina. É exatamente como os oceanos da Terra. afinar. flutuante. pesado.
O próximo é o Sputnik Planitia.
É uma bacia gigante. Uma cratera. Foi formado em uma colisão há bilhões de anos. Ou assim diz a superfície. Mas a localização é um problema. Isso não é aleatório. Está localizado no eixo das marés. O exato oposto de Caronte.
Por que isso é importante?
Se a bacia de choque estiver do outro lado de um objeto travado por maré, ela não deverá permanecer lá. As forças das marés realinhariam o planeta. Pias mais pesadas. Quanto mais leve, mais flutua. A menos que algo já exista. As coisas estão pesadas.
A localização do Sputnik Planitia requer massa adicional abaixo dele.
A bacia é um buraco. Deve ser leve. Mas está ancorado. Do outro lado está a lua. Isto implica um oceano subterrâneo. Existe água líquida acima do núcleo da rocha. Abaixo da camada de gelo.
A camada líquida atua como lastro. Ele muda o centro de massa. Ele puxa a bacia para o alinhamento. O mar é mais do que apenas uma característica geológica. É um estabilizador.
Quais luas têm oceanos subterrâneos?
Sabemos que Europa tem isso. O mesmo vale para Encélado. Ganimedes? talvez. Mas e Plutão? Já está tão longe. escuro. frio. Lá o sol é apenas uma estrela brilhante. Como você o mantém quente o suficiente para manter o líquido dentro?
Decaimento radioativo. O núcleo da rocha contém isótopos radioativos. Eles decaem. Eles liberam calor. ao longo do tempo. devagar. O suficiente para manter a interface rocha-gelo aquecida. Apenas o suficiente para derreter a crosta de gelo do fundo.
Caronte pode não ter esse luxo. Densidade mais baixa significa menos pedras. Haverá menos material radioativo. Menos calor. Não há mar. Apenas pedras congeladas e gelo.
Por que Plutão tem um oceano?
Aquecimento de choque? Calor de acréscimo precoce? Ou a energia radioativa é liberada gradualmente?
A presença do mar mudou tudo. Isso significa que Plutão é mais do que apenas um pedaço de gelo e sujeira. É muito ativo. Diferenciação. Em camadas. A pedra afundou. O gelo flutua. A água se torna líquida.
Não se trata apenas de Plutão. Sobre o Cinturão de Kuiper. Quantos desses planetas anões têm oceanos ocultos? Quantos
Caronte é mais do que apenas um satélite. Com metade do tamanho de seus pais, é um companheiro gigante que governa o sistema. A maioria dos satélites do sistema solar são apenas acessórios. Caronte é um parceiro.
Os dois objetos orbitam um centro de massa comum a cerca de 19.640 km de distância um do outro, no espaço aberto entre eles. Cerca de 8 diâmetros de Plutão. Pense em escala.
Compare-o com a Terra e a Lua. Nossa lua tem pouco mais de um quarto do tamanho da Terra. Seu diâmetro em relação à Terra é de cerca de 30. Plutão e Caronte estão intimamente alinhados. Eles estão presos no abraço da gravidade que define toda a sua existência.
Esta proximidade cria um céu estranhamente silencioso. O período orbital de Caronte é exatamente igual ao período orbital de Plutão. Eles estão bloqueados de forma maré. O resultado é um aperto de mão celestial que nunca muda.
Se você estivesse no hemisfério de Plutão, de frente para Caronte, nunca o veria nascer ou se pôr. Ele flutua no mesmo lugar no céu dia e noite. É um ponto fixo no escuro, tal como um satélite geoestacionário na Terra.
Caronte é completamente invisível do lado oposto de Plutão. Está permanentemente oculto pela curvatura do planeta.
Um rosto preso no tempo
Não se trata apenas da localização. Caronte também gira no ritmo. Ainda mostra a mesma face para Plutão.
Este é um bloqueio duplo. Os rostos de ambos os corpos estão voltados um para o outro. Suas rotações e rotações são completa e perfeitamente sincronizadas.
Por que isso é importante? Determina a história térmica e geológica de ambos os mundos. O lado de Caronte voltado para Plutão sempre experimenta um padrão de vento solar e radiação diferente do outro lado. Moldou a composição da superfície de Caronte durante milhares de milhões de anos.
Caronte não pode ser considerado apenas uma rocha passiva. É um participante ativo num sistema complexo e bloqueado. A falta de rotação em relação a Plutão significa um gradiente de temperatura estável. Uma encosta estável significa processos geológicos estáveis.
Ainda estamos aprendendo o que são esses processos. A New Horizons nos deu um instantâneo. No entanto, os efeitos a longo prazo deste bloqueio binário são um mistério que apenas começa a ser desvendado.
A lua que nunca se move no céu parece uma companheira ou uma prisioneira? A resposta depende se você deseja fugir ou ficar.
Caronte não tem a personalidade vistosa de Plutão. Estava escuro. Seu albedo gira em torno de 0,25, tornando-o menos reflexivo que o próprio planeta anão. A cor é neutra. É quase monótono. Mas vamos dar uma olhada mais de perto no espectro.
O gelo de água cobre a superfície. Este é o ingrediente mais importante. Não há metano sólido aqui. O vizinho de Plutão está coberto de vermelho brilhante? Completamente desaparecido. Em vez disso, vestígios de amônia são encontrados nas profundezas de algumas crateras de impacto.
A densidade conta uma história mais profunda. Caronte é denso o suficiente para conter silicatos e compostos orgânicos. Algo mais pesado que água gelada. Algo que afundou no âmago há muito tempo. Significa um interior como nenhum outro. A lua tem camadas.
O outro lado da grande lua
Caronte não está sozinho. Mas este é o chefe. As outras quatro luas, Styx, Nix, Kerberos e Hydra, parecem pequenas em comparação. Eles são alongados. Grumoso. Irregular.
A órbita deles está longe da órbita de Caronte. A distância é incrível.
Hidra fica a aproximadamente 64.721 quilômetros de distância.
Kerberos está se aproximando de 57.750 quilômetros.
A órbita de Nix é de 48.690 quilômetros.
Styx é o mais interno dos pequenos, a uma distância de 42.413 km.
Suas órbitas são aproximadamente circulares. Caronte também. Eles compartilham o mesmo plano orbital. Este é um sistema plano. Ordenado.
Reflexão e rotação
Quão brilhantes são essas pedrinhas? Styx, Nix e Kerberos refletem a luz da mesma forma que Caronte. Hydra é mais brilhante. Mais reflexivo.
Caronte trava em rotação síncrona. Sua rotação coincide com sua órbita. Um lado sempre enfrenta Plutão. As pequenas luas? O tempo de ciclo deles é um mistério. Na verdade, é confuso.
Estige e Cérbero caem. Suas dimensões radiais variam muito. O alcance do Styx é de 10 a 25 quilômetros. Kerberos tem de 13 a 34 quilômetros de comprimento. Nix e Hydra são ainda maiores, com raios de cerca de 44 km e 36 km, respectivamente.
| Nome | Distância média (km) | Período orbital (dias) | Inclinação (graus) | Excentricidade | Período orbital (dias) | Raio (km) | Massa ($10^{20}$kg) | Densidade (g/cm3) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Caronte | 17.536 | 6.387 | 0 | 0,0022 | 0,0022 | Sincronizar. | 604 | 15 |
| Estige | 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 |
| Cérbero | 59.000 | 32.1 | 32.1 | 13–34 | ||||
| Hidra |
Dança caótica das luas de Plutão
A mecânica orbital em torno de Plutão é complicada. Charon governa a pista de dança. Para cada órbita que Caronte completou, Hydra completou apenas cerca de um sexto de sua órbita. Kerberos faz cerca de um quinto do trabalho. Nix fica com cerca de um quarto do total. Styx atinge um terço.
Isso não é aleatório. A proporção das órbitas de Hydra, Kerberos, Nix e Styx é exatamente 6:5:4:3. Estas relações baseadas em números inteiros pequenos indicam a existência de ressonâncias dinâmicas estáveis. Cinco corpos passam regularmente. A gravidade puxa e empurra para manter a regularidade dos encontros. É um equilíbrio delicado.
No entanto, o campo está em constante mudança. Plutão e Caronte orbitam um ao outro, criando uma paisagem gravitacional em constante mudança. O resultado? Caos. Nyx e Hydra giram caoticamente. Seus pólos giram. Não é um giro constante.
Ao contrário da maioria das luas do Sistema Solar, as quatro pequenas luas de Plutão não giram em sincronia. O seu período de rotação não é fixo de acordo com o seu período orbital. Hydra gira rápido e completa uma rotação em apenas 0,4295 dias. Kerberos é lento e leva 5,31 dias para girar uma vez.
Descoberta de um planeta por acidente
Quando Plutão foi descoberto, era conhecido como o nono planeta. Junto com Urano e Netuno, é o terceiro planeta descoberto depois do antigo mundo a olho nu. A lógica parece razoável. Os astrônomos levantaram a hipótese da existência de um nono objeto desde o final do século XIX.
Eles viram Urano. Distúrbios significativos são observados em seu movimento orbital. A matemática sugere que objetos mais distantes causam perturbações gravitacionais. A busca continua.
Essas confusões revelaram-se falsas. A massa de Plutão é muito pequena. A sua gravidade não é suficientemente forte para causar suspeitas de perturbações na órbita de Urano. Essa descoberta foi uma coincidência incrível. Esta não é uma previsão exata de um planeta hipotético, mas sim uma observação cuidadosa.
A caça é liderada pelo Observatório Lowell em Flagstaff, Arizona. O fundador Percival Lowell impulsiona esse movimento. Ele ganhou notoriedade por suas afirmações públicas de que Marte tinha canais. Até sua morte em 1916, a busca continuou apesar de duas tentativas fracassadas de encontrar o planeta.
Em 1929, foi introduzida uma câmera astronômica construída especialmente para esse fim. Ele coleta luz do vasto céu. Clyde Tombaugh, um jovem astrônomo amador, foi contratado para estudar o céu.
Em 18 de fevereiro de 1930, ele descobriu Plutão. Menos de um ano se passou desde o início da obra. Ele encontrou isso em Gêmeos.
O objeto aparece como uma “estrela” tênue de magnitude 15. Ele se move lentamente sobre um fundo sólido de estrelas. São necessários 248 anos para dar uma volta ao redor do Sol.
Lowell e seus colegas previram objetos maiores e mais brilhantes. O que Tombaugh encontrou foi pequeno. No entanto, Plutão foi logo identificado como o esperado nono planeta. O símbolo ♇ desenhado para este fim representa as duas primeiras letras de Plutão e as iniciais de Percival Lowell.
A história de Caronte não começou com um telescópio ou um sobrevoo do planeta. Tudo começou com uma foto borrada tirada no Observatório Naval dos EUA em Flagstaff. A localização é importante. O observatório fica a menos de 6 quilômetros de onde Plutão foi descoberto há décadas, uma distância curta e com grande peso histórico.
James W. Christy e Robert S. Harrington são os homens por trás das câmeras. Seus objetivos eram mundanos, mas importantes. Eram necessárias melhores informações sobre a órbita de Plutão. Eles querem precisão. Eles procuram pequenas mudanças e pequenas oscilações que possam revelar anomalias gravitacionais ou erros de medição em modelos existentes.
Em vez disso, eles encontraram um fantasma.
Em 1978, Christie notou um fenômeno estranho enquanto revisava chapas fotográficas. Uma imagem mostra uma leve protuberância na borda de Plutão. Na segunda foto, havia um caroço de um lado. Isso não é culpa do filme. Estes não são raios cósmicos. Foi um companheiro.
Este novo corpo celeste, a Lua, estava escondido à vista de todos. É pequeno. Estava escuro. Mas está lá.
Por que a mitologia é menos importante que a mecânica
Conhecemos a lua como Caronte, em homenagem ao barqueiro que transportava almas para o submundo. Este mito é adequado para um mundo escuro e distante. No entanto, este mito não explica a física.
Esta descoberta fez os astrônomos reconsiderarem Plutão. Antes de Caronte, Plutão era visto como um planeta anão solitário, um ponto solitário no Cinturão de Kuiper. Depois de Caronte, tornou-se parte do sistema.
Pense na diferença que isso faz.
Assim que soubermos que a lua existe, podemos medir a massa do sistema. A densidade pode ser calculada. entender a dinâmica. Sem Caronte, a massa de Plutão seria apenas uma suposição. Com Caronte, tornou-se um cálculo.
Sua influência também se estende para fora.
- A massa de Plutão diminuiu significativamente.
- A densidade sugere que a maior parte de Plutão é gelo e não rocha.
- O período orbital do par revelou um bloqueio de maré.
The Tidal Lock: uma dança, não uma órbita
Aqui está a parte estranha. Caronte não orbita apenas Plutão. Plutão simplesmente não gira. Bloqueado.
Eles estão travados um ao outro. Isto significa que Caronte permanecerá no mesmo lugar no céu de Plutão. Plutão permanece na mesma posição no céu de Caronte. Esta é uma relação binária em seu verdadeiro sentido. Girar ambos os objetos em relação ao outro não altera suas faces.
Se você estivesse na superfície de Plutão de frente para Caronte, a lua estaria fixa no céu. Isso nunca aparece. Nunca seria definido. Ficaria ali pendurado, uma presença constante.
Esse bloqueio acontece devido à gravidade. No passado, as forças das marés desaceleraram a rotação de Plutão até coincidir com o período orbital de Caronte. Este é um destino comum para as luas do nosso sistema solar, mas vê-lo no limite do mundo conhecido foi diferente. Isso faz com que o sistema externo pareça mais íntimo. Mais conectado.
Por que isso é importante agora?
Você deve estar se perguntando por que um satélite descoberto em 1978 é importante hoje.
Isto é importante porque Caronte é a chave de Plutão.
Sem Caronte, poderíamos pensar em Plutão como um planeta falido, um erro cósmico. podemos ter esquecido
A família oculta de #Plutão: como os telescópios revelam o verdadeiro tamanho do sistema
Antes de aprendermos sobre Caronte, Plutão era um mistério envolto numa névoa de especulação. Mais massivo também. No entanto, estes dois números não podem ser medidos diretamente. Você não pode simplesmente pesar uma rocha flutuando a 6,7 bilhões de quilômetros de distância. Você tem que adivinhar. E seu palpite estava errado.
Mesmo na primeira imagem que mostra Caronte, não é uma bola óbvia. Foi um solavanco. Há uma pequena protuberância em um lado de Plutão. Isto mostra duas coisas. Esses objetos estão muito próximos uns dos outros e muito distantes da Terra. Depois havia a atmosfera. A atmosfera da Terra obscureceu tudo. Distorce a luz. Suaviza arestas vivas.
Este problema foi resolvido apenas no final da década de 1990.
O Telescópio Espacial Hubble chegou. Os instrumentos terrestres são equipados com óptica adaptativa. Esses sistemas compensam a turbulência atmosférica em tempo real. De repente, o borrão morreu ali. Plutão e Caronte tornaram-se corpos separados. Não dois solavancos. Dois mundos.
Encontrando o resto do time
Caronte não é o único satélite. Mas encontrar os outros requer um tipo diferente de paciência.
Em 2005, uma equipe de nove astrônomos estudou a escuridão. Eles usam imagens do Hubble. Eles procuram objetos com até 25 quilômetros de diâmetro. Eles encontraram Hydra e Nix. pequeno. Pequeno. Difícil de pegar.
Mas eles não pararam nas novas fotos. Eles se aprofundam nos dados de arquivo. Em particular, a imagem do Hubble de 2002 foi usada para mapear a superfície. Havia mais dois objetos, escuros, mas claramente visíveis. eles se movem. Estes correspondem aos caminhos orbitais calculados a partir dos dados de 2005. Confirmação.
Esse padrão foi repetido.
Em 2011, seis astrônomos descobriram Kerberos em imagens do Hubble. Eles verificaram novamente. As marcas são visíveis nas fotos de 2006 e 2010. É apenas uma pequena mancha. Mas eles estão lá.
O próximo é Styx. Também foi descoberto pelo Hubble em 2012.
Atualmente sabemos que Plutão tem cinco luas. Caronte. Hidra. Nix. Cérbero. Estige. Você tem que vasculhar o ruído para encontrar todos os sinais.
De onde eles vêm?
A teoria predominante antes de Caronte era selvagem.
Plutão é um satélite de Netuno. É assim que as pessoas pensam. Ele havia escapado. Como? Um encontro íntimo. empurrão gravitacional que empurrou Plutão para fora do sistema de Netuno. Ele fornece a órbita retrógrada de Tritão.
A lógica parece razoável. Plutão e Tritão têm aproximadamente o mesmo tamanho. Plutão gira uma vez a cada 6,4 dias. Tritão leva 5,9 dias para completar uma órbita. Este número está muito próximo para ser ignorado.
No entanto, a matemática não funciona.
A massa revisada de Plutão é apenas metade da de Tritão. metade. Não é pesado o suficiente para reverter a órbita de Tritão. Não é forte o suficiente. A teoria da fuga morreu aí.
Depois, há o tamanho de Caronte. Plutão tem uma lua proporcionalmente enorme. Se Plutão fugiu de Netuno, por que levou consigo um companheiro tão grande? Isto torna um cenário de fuga implausível.
O modelo atual é mais limpo. Violento, mas mais limpo.
Plutão e Caronte formaram-se independentemente na nebulosa solar. Uma nuvem gasosa que se condensou em nosso sistema solar. eles colidiram. O Proto-Caronte colidiu com Plutão. A colisão criou um anel de destroços. Esse anel foi agregado. A gravidade atrai poeira. Caronte foi formado.
É a mesma história com a lua da Terra. Um objeto do tamanho de Marte caiu na Terra. Os fragmentos formaram um anel. A Lua se uniu.
Veja a química. A lua tem uma origem de alta temperatura, por isso carece de elementos voláteis. Não há metano em Caronte. Plutão e Caronte são relativamente densos. Esta colisão explica ambos. O calor expeliu substâncias voláteis. A densidade permanece a mesma.
Origem dos pequenos satélites
E quanto a Hydra, Nyx, Kerberos e Styx?
Alguns astrônomos acreditam que nasceram de forma independente. Mais tarde, eles foram capturados. As origens são diferentes. diferentes tipos de caminhões.
Mas a mecânica orbital diz o contrário.
Os quatro pequenos satélites têm órbitas coplanares circulares. Eles dançam no mesmo plano. Eles têm uma ressonância dinâmica comum. Esta não é uma captura aleatória. Isto é família.
O impacto de Caronte liberou detritos suficientes para formar o resto. O material de seu anel acumulou-se em todas as três luas. Provavelmente mais. Apenas ainda não foi encontrado.
Isto sugere algo do início do sistema solar.
Há cerca de 4,6 mil milhões de anos, a nebulosa exterior estava lotada. Existem muitos corpos gelados. É do mesmo tamanho de Plutão e Caronte. Eles não eram únicos. Eles são construídos a partir de entidades menores. Hoje chamamos isso de núcleos de cometas.
Tritão é provavelmente um daqueles planetesimais gigantes gelados. Capturado por Netuno no início da história. Quíron, orbitando entre Saturno e Urano é outro exemplo. O núcleo de um cometa gigante. É uma versão menor da lua de Saturno, Febe.
Estamos à procura de sobreviventes. pedaço. Resquícios da Era da Formação Caótica. O sistema de Plutão não é uma anomalia. Este é um instantâneo da estrutura do sistema solar exterior.
Ainda estamos aprendendo a ler. Os traços obscuros dos dados antigos do Hubble nos lembram que o universo esconde detalhes até que estejamos prontos para vê-los. Ou até que você construa as ferramentas certas.
O cinturão de Kuiper e a nuvem de Oort
A maioria dos planetesimais gelados são engolidos por planetas gigantes à medida que se formam. Mas isso não é tudo.
Muitos objetos ficaram. Tornam-se pedaços soltos do cinturão de Kuiper. Este é o disco grosso e plano atrás de Netuno. Segue o plano do sistema solar. Especificamente, inclui a parte externa da órbita de Plutão.
Bilhões de outros objetos estão espalhados lá fora. Isso aconteceu durante a formação de Urano e Netuno. Provavelmente formam a nuvem de Oort. Uma enorme concha esférica. Ele está localizado a uma distância de cerca de 50.000 unidades astronômicas.
No início da década de 1990, os astrônomos descobriram mais de 1.000 objetos do Cinturão de Kuiper (KBOs). A conclusão é clara. Plutão e Caronte são apenas grandes membros deste cinturão. Objetos como Quíron e a lua de Netuno, Tritão, podem ter se originado de objetos no cinturão de Kuiper. O mesmo se aplica a muitas outras luas geladas.
Considere as órbitas. Alguns objetos do cinturão de Kuiper possuem trajetórias altamente excêntricas. Eles estão inclinados em relação ao plano do sistema solar. Eles têm características comuns com Plutão. Ressonância orbital 3:2 estável com Netuno. Os astrônomos os chamavam de Plutinos. Pequeno Plutão
Por que o status do planeta Plutão mudou
Antes de Plutão perder o título de planeta, não havia uma definição estrita. Os astrónomos ainda não chegaram a acordo sobre uma massa mínima. ou raio. ou mecanismo de origem.
A antiga separação foi instintiva. Os grandes corpos celestes são os planetas. Menores são asteróides e cometas. A lua é diferente. Essa abordagem funciona se as diferenças parecerem significativas. Isto funciona quando pequenos objetos dificilmente são entendidos como blocos de construção para outros.
Esta é uma visão inicial e fragmentada. Pense nos cegos e no elefante. Cada um toca partes diferentes. Todo mundo reconhece objetos diferentes.
Mais tarde, percebemos que o agrupamento original falhou. Os componentes do sistema solar devem ser reclassificados. Requer definições complexas e inter-relacionadas.
Quando Plutão foi descoberto pela primeira vez, os astrônomos pensaram que era um andarilho solitário. Esta sensação de isolamento justificou a sua vaga no Inner Solar System Club. Se fosse descoberto mais tarde e rodeado por objetos no cinturão de Kuiper, ninguém o chamaria de planeta.
Durante décadas, o tamanho não importou. A composição do gelo não ajudou. A órbita estranha não ajudou. Alguns especialistas continuaram questionando seu status. Então veio o início do século XXI.
Eris muda a matemática
Os astrônomos começaram a descobrir outros objetos do cinturão de Kuiper. Objetos do tamanho de Caronte tornam-se comuns. Éris foi lá.
Éris é um pouco maior que Plutão.
De repente, Plutão não era mais especial. Foi apenas um entre muitos. Os astrônomos enfrentaram uma escolha. Adicione planetas à lista ou remova Plutão. A União Astronômica Internacional escolheu o último caminho em 2006. Eles também criaram uma nova categoria: planetas anões.
Esta categoria inclui objetos grandes com origens e órbitas semelhantes. Plutão, Eris e Ceres receberam o rótulo. Ceres está localizada no cinturão de asteróides. Tem cerca de 940 quilômetros de largura.
Definindo plutóides
Outra atualização foi feita em junho de 2008. A União Astronômica Internacional classifica os planetas anões em várias subcategorias. Eles adicionaram “plutóides”.
Plutão é um planeta anão que está mais longe do Sol que Netuno. É basicamente um grande objeto do cinturão de Kuiper.
Plutão é um plutóide. Eris é um plutóide. Ceres é diferente. Ele vive no cinturão de asteróides, muito perto do sol.
Desde então, a lista tem crescido cada vez mais. Makemake e Haumea se juntaram ao clube. Ambos são planetas anões. Ambos são plutóides.