Nykštukinė planeta Plutonas: faktai apie buvusią ledinę planetą

Plutonas 2015 m. Liepos mėn

Platus Plutono vaizdas, kurį 2015 m. Liepą padarė „New Horizons“ zondas. (Vaizdo kreditas: NASA/APL/SwRI)



Plutonas, kadaise laikomas devinta ir tolimiausia nuo saulės planeta, dabar yra didžiausia žinoma nykštukinė planeta Saulės sistemoje. Tai taip pat yra viena didžiausių žinomų Kuiperio juostos narių, šešėlinė zona už Neptūno orbitos, kuri, kaip manoma, yra apgyvendinta šimtų tūkstančių uolėtų, ledinių kūnų, kurių kiekvienas yra didesnis nei 62 mylių (100 kilometrų) skersmens, kartu su 1 trilijonu ar daugiau kometų.



2006 m. Plutonas buvo perklasifikuotas į nykštukinę planetą, o tai plačiai laikoma pažeminimu. Plutono planetos statuso klausimas sukėlė ginčų ir aštrios diskusijos mokslo bendruomenėje ir tarp plačioji visuomenė , nuo tada. 2017 m. Mokslo grupė (įskaitant „New Horizon“ misijos narius) pasiūlė naują planetos apibrėžimą, pagrįstą „apvaliais objektais, mažesniais už žvaigždes erdvėje“, todėl mūsų Saulės sistemos planetų skaičius padidėtų nuo 8 iki maždaug 100 .

Amerikiečių astronomas Percival Lowell pirmą kartą užuominas apie Plutono egzistavimą pastebėjo 1905 m. Iš keistų nukrypimų, kuriuos jis pastebėjo Neptūno ir Urano orbitose, o tai rodo, kad kito pasaulio gravitacija traukia šias dvi planetas iš toliau. Lowellas prognozavo paslaptingos planetos vietą 1915 m., Tačiau mirė jos neradęs. Plutoną pagaliau atrado 1930 m Clyde Tombaugh Lowello observatorijoje, remiantis Lowelio ir kitų astronomų prognozėmis.



Plutonas gavo savo vardą iš 11 metų Venetijos Burney iš Oksfordo, Anglijos, kuri pasiūlė savo seneliui, kad naujasis pasaulis gautų savo vardą iš romėnų požemio dievo. Tada jos senelis perdavė vardą Lowelio observatorijai. Pavadinimas taip pat pagerbia Percivalą Lowellą, kurio inicialai yra pirmosios dvi Plutono raidės.

Fizinės savybės

Kadangi Plutonas yra taip toli nuo Žemės, mažai žinoma apie nykštukinės planetos dydį ar paviršiaus sąlygas iki 2015 m., Kai NASA kosminis zondas „New Horizons“ artimai nuskrido Plutoną. „New Horizons“ parodė, kad Plutono skersmuo yra 1 473 mylių (2370 km), mažiau nei penktadalis Žemės skersmens ir tik maždaug du trečdaliai tokio pločio kaip Žemės mėnulis.

„New Horizons“ erdvėlaivio stebėjimai apie Plutono paviršių atskleidė įvairias paviršiaus savybes, įskaitant kalnus, kurių aukštis siekia net 11 000 pėdų (3500 metrų), panašius į Uolinius kalnus Žemėje. Nors metano ir azoto ledas dengia didžiąją dalį Plutono paviršiaus, šios medžiagos nėra pakankamai stiprios, kad galėtų išlaikyti tokias milžiniškas viršūnes, todėl mokslininkai įtaria, kad kalnai yra suformuoti ant vandens ledo pamato. [Plutono ir jo mėnulių nuotraukos]



Plutono paviršius taip pat yra padengtas metano ledo gausa, tačiau „New Horizons“ mokslininkai pastebėjo, kad ledas atspindi šviesą per nykštukinės planetos paviršių. Nykštukinė planeta taip pat turi ledo kalnagūbrio reljefas atrodo kaip gyvatės oda; astronomai pastebėjo panašius į Žemės penitentus bruožus arba erozijos suformuotus bruožus kalnuotoje vietovėje. Plutono ypatybės yra daug didesnės; manoma, kad jie yra 500 metrų aukščio, o Žemės bruožai yra tik kelių metrų dydžio.

Kitas išskirtinis Plutono paviršiaus bruožas yra didelis širdies formos regionas, neoficialiai žinomas kaip Tombaugh Regio (po Clyde Tombaugh;regioneregionas yra lotyniškas). Kairioji regiono pusė (sritis, įgaunanti ledų kūgio formą) yra padengta anglies monoksido ledu. Kiti paviršiaus medžiagų sudėties skirtumai buvo nustatyti Plutono „širdyje“.

„Tombaugh Regio“ centre kairėje yra labai lygus regionas, kurį „New Horizons“ komanda neoficialiai vadina „Sputnik Planum“ po pirmojo dirbtinio Žemės palydovo „Sputnik“. Šiame Plutono paviršiaus regione nėra kraterių, kuriuos sukėlė meteorito smūgiai, o tai rodo, kad vietovė geologiniu požiūriu yra labai jauna - ne daugiau kaip 100 milijonų metų. Gali būti, kad šį regioną vis dar formuoja ir keičia geologiniai procesai.



Šiose ledinėse lygumose taip pat yra tamsios juostos, kurios yra kelių mylių ilgio ir išlygintos ta pačia kryptimi. Gali būti, kad linijas sukuria atšiaurus vėjas, pučiantis nykštukinės planetos paviršiumi.

NASA Hablo kosminis teleskopas taip pat atskleidė įrodymų, kad Plutono plutoje gali būti sudėtingos organinės molekulės .

Plutono paviršius yra viena šalčiausių Saulės sistemos vietų, maždaug 375 laipsnių pagal Celsijų (minus 225 laipsniai Celsijaus). Palyginus su ankstesniais vaizdais, Hablo kosminiu teleskopu padarytos Plutono nuotraukos atskleidė, kad nykštukinė planeta ilgainiui tapo raudona, matyt, dėl sezoninių pokyčių.

Plutonas gali turėti (arba galėjo turėti) požeminį vandenyną, nors šios išvados įrodymų vis dar nėra. Jei egzistuotų požeminis vandenynas, tai galėjo labai paveikti Plutono istoriją. Pavyzdžiui, mokslininkai nustatė, kad „Sputnik Planitia“ zona nukreipė Plutono orientaciją dėl toje teritorijoje esančio ledo kiekio, kuris buvo toks sunkus, kad apskritai paveikė Plutoną; „New Horizons“ apskaičiavo, kad ledas yra maždaug 6 mylių (10 km storio). Mokslininkai pridūrė, kad požeminis vandenynas yra geriausias įrodymų paaiškinimas, nors žvelgiant į mažiau tikėtinus scenarijus, už judėjimą gali būti atsakingas storesnis ledo sluoksnis ar uolienos judesiai. Jei Plutonas turėjo skystą vandenyną ir pakankamai energijos, kai kurie mokslininkai mano, kad Plutonas gali turėti gyvybę.

Orbitos charakteristikos

Labai elipsinė Plutono orbita gali nukeliauti daugiau nei 49 kartus toliau nuo saulės nei Žemė. Kadangi nykštukinės planetos orbita yra tokia ekscentriška arba toli gražu ne apskrito formos, Plutono atstumas nuo saulės gali labai skirtis. Nykštukinė planeta iš tikrųjų priartėja prie saulės nei Neptūnas 20 metų iš 248 Žemės metų Plutono orbitos, suteikdama astronomams retą galimybę ištirti šį mažą, šaltą, tolimą pasaulį.

Dėl šios orbitos, praėjus 20 metų kaip aštuntoji planeta (norėdama išeiti iš saulės), 1999 m. Plutonas kirto Neptūno orbitą ir tapo tolimiausia planeta nuo saulės (kol ji buvo pažeminta iki nykštukinės planetos statuso) ).

Kai Plutonas yra arčiau saulės, jo paviršiaus ledai atšyla ir laikinai sudaro ploną atmosferą, kurią daugiausia sudaro azotas ir šiek tiek metano. Dėl mažos Plutono gravitacijos, kuri yra šiek tiek daugiau nei viena dvidešimtoji Žemės gravitacija, ši atmosfera pakyla daug aukščiau nei Žemė. Keliaujant toliau nuo saulės, manoma, kad didžioji dalis Plutono atmosferos užšąla ir išnyksta. Vis dėlto tuo metu, kai jame yra atmosfera, Plutonas, matyt, gali patirti stiprų vėją. Atmosfera taip pat turi ryškumo pokyčių, kuriuos galima paaiškinti gravitacinėmis bangomis arba oru, tekančiu virš kalnų.

Nors Plutono atmosfera yra per plona, ​​kad šiandien galėtų tekėti skysčiai, jie galėjo tekėti išilgai paviršiaus senovėje. „New Horizons“ vaizdavo užšalusį ežerą Tombaugh Regio, kuriame netoliese buvo senovinių kanalų. Kažkada senovėje planetos atmosfera galėjo būti maždaug 40 kartų storesnė nei Marse.

2016 metais mokslininkai paskelbė, kad galėjo pastebėti debesis Plutono atmosferoje, naudodamiesi „New Horizons“ duomenimis. Tyrėjai pamatė septynis ryškius bruožus, esančius netoli terminatoriaus (riba tarp dienos šviesos ir tamsos), paprastai ten, kur susidaro debesys. Visos funkcijos yra nedidelio aukščio ir maždaug tokio paties dydžio, o tai rodo, kad tai yra atskiros funkcijos. Šių debesų sudėtis, jei jie iš tikrųjų yra debesys, greičiausiai būtų acetilenas, etanas ir vandenilio cianidas.

2015 m. Liepos mėn. „New Horizons“ zondo nufotografuotas Plutono paviršiaus vaizdas iš arti parodė, kad nykštukinėje planetoje yra ledinių kalnų

2015 m. Liepos mėn. „New Horizons“ zondo nufotografuotas Plutono paviršiaus vaizdas iš arti parodė, kad nykštukinės planetos paviršiuje yra ledinių kalnų.(Vaizdo kreditas: NASA-JHUAPL-SwRI)

Sudėtis ir struktūra

Kai kurie Plutono parametrai, pasak NASA:

Atmosferos kompozicija: Metanas, azotas. „New Horizons“ stebėjimai rodo, kad Plutono atmosfera tęsiasi iki 1 000 mylių (1600 km) virš nykštukinės planetos paviršiaus.

Magnetinis laukas: Nežinoma, ar Plutonas turi magnetinį lauką, tačiau dėl mažo nykštukinės planetos dydžio ir lėto sukimosi galima teigti, kad tokio lauko yra mažai arba visai nėra.

Cheminė sudėtis: Plutoną tikriausiai sudaro 70 procentų uolienų ir 30 procentų vandens ledo mišinys.

Vidinė struktūra: Nykštukinėje planetoje tikriausiai yra uolėtas branduolys apsupta vandens ledo mantijos, kurios paviršių dengia egzotiškesni ledai, tokie kaip metanas, anglies monoksidas ir azoto ledas.

(Vaizdo kreditas: Karl Tate, guesswhozoo.com)

Orbita ir sukimasis

Plutono sukimasis yra atgalinis, palyginti su kitais Saulės sistemų pasauliais; jis sukasi atgal, iš rytų į vakarus.

Vidutinis atstumas nuo saulės: 3 670 050 000 mylių (5 906 380 000 km) - 39,482 karto daugiau nei Žemėje

Perihelionas (arčiausiai saulės): 2 756 902 000 mylių (4 436 820 000 km) - 30,171 karto daugiau nei Žemėje

Aphelion (tolimiausias atstumas nuo saulės): 4 583 190 000 mylių (7 375 930 000 km) - 48,481 karto daugiau nei Žemėje

Plutono mėnuliai

Plutonas turi penkis mėnulius: Charoną, Stiksą, Niksą, Kerberosą ir Hidrą, o Charonas yra arčiausiai Plutono, o Hydra - tolimiausias.

1978 metais astronomai atrado, kad Plutonas turėjo labai didelį mėnulį beveik pusė nykštukinės planetos dydžio. Šis mėnulis buvo pavadintas Charonu, pagal mitologinį demoną, kuris graikų mitologijoje nusinešė sielas į požemį.

Kadangi Charonas ir Plutonas yra labai panašaus dydžio, jų orbita nepanaši į daugumos planetų ir jų mėnulių orbitą. Tiek Plutonas, tiek Charonas skrieja aplink erdvės tašką, kuris yra tarp jų, panašus į dvejetainių žvaigždžių sistemų orbitą , Dėl šios priežasties mokslininkai Plutoną ir Charoną vadina dviguba nykštukinė planeta, dviguba planeta ar dvejetainė sistema.

Plutoną ir Charoną skiria tik 12 200 mylių (19 640 km), mažiau nei atstumas skrydžiu tarp Londono ir Sidnėjaus. Charono orbita aplink Plutoną trunka 6,4 Žemės dienos, o vienas Plutono apsisukimas-Plutono diena-taip pat trunka 6,4 Žemės dienos. Taip yra todėl, kad Charonas sklando virš tos pačios Plutono paviršiaus vietos, o ta pati Charono pusė visada susiduria su Plutonu - reiškiniu, vadinamu potvynio fiksavimu.

Nors Plutonas turi rausvą atspalvį, Charonas atrodo labiau pilkas. Ankstyvosiomis dienomis Mėnulyje galėjo būti požeminis vandenynas, nors palydovas tikriausiai šiandien jo nepalaiko.

Palyginti su dauguma Saulės sistemos planetų ir mėnulių, Plutono-Charono sistema yra pakreipta į šoną saulės atžvilgiu.

„New Horizons“ atliktas „Charon“ stebėjimas atskleidė kanjonų buvimą Mėnulio paviršiuje. Giliausias iš tų kanjonų nusileidžia žemyn 6 mylių (9,7 km). Palydovo viduryje 600 mylių (970 km) driekiasi ilgas uolų ir lovų plotas. Mėnulio paviršiaus dalis, esanti netoli vieno poliaus, yra padengta daug tamsesne medžiaga nei likusi planeta. Panašiai kaip ir Plutono regionuose, didžiojoje Charono paviršiaus dalyje nėra kraterių - tai rodo, kad paviršius yra gana jaunas ir geologiškai aktyvus. Mokslininkai pamatė nuošliaužų požymius jos paviršiuje, pirmą kartą tokios savybės pastebėtos Kuiperio juostoje. Mėnulis taip pat galėjo turėti savo plokščių tektonikos versiją, kuri sukelia geologinius pokyčius Žemėje.

2005 m., Ruošdamiesi „New Horizons“ misijai, mokslininkai fotografavo Plutoną su Hablo kosminiu teleskopu ir atrado dar dvi mažas Plutono mėnuliai , dabar pavadintas Nix ir Hydra. Šie palydovai yra du ir tris kartus toliau nuo Plutono nei Charonas. Remiantis „New Horizons“ matavimais, „Nix“ yra 26 mylių (42 km) ilgio ir 36 mylių (36 km) pločio, o „Hydra“ - 34 mylių (55 km) ilgio ir 25 mylių (40 km) pločio. Tikėtina, kad „Hydra“ paviršius pirmiausia yra padengtas vandens ledu.

Mokslininkai, naudodamiesi Hablu, 2011 m. Atrado ketvirtąjį mėnulį Kerberosą. Manoma, kad šio mėnulio skersmuo yra nuo 8 iki 21 mylių (13–34 km). 2012 m. Liepos 11 d. penktas mėnulis , Styx, buvo aptiktas (apytikslis plotis 6 mylios arba 10 km), o tai dar labiau paskatino diskusijas apie Plutono, kaip planetos, statusą.

Keturi naujai pastebėti mėnuliai galėjo susidaryti dėl susidūrimo, sukūrusio Charoną. Nustatyta, kad jų orbitos yra labai chaotiškos.

Tyrimai ir tyrinėjimai

NASA „New Horizons“ misija yra pirmasis zondas, iš arti tyręs Plutoną, jo mėnulius ir kitus Kuiperio juostos pasaulius. Jis buvo paleistas 2006 m. Sausio mėn. Ir sėkmingai priartėjo prie Plutono 2015 m. Liepos 14 d. Paskutiniai duomenys buvo atsisiųsti į Žemę 2016 m. „New Horizons“ dabar pakeliui į Kuiperio juostos objektą 2014 MU69, skris 2019 m. sausio 1 d.

„New Horizons“ zondas atlieka kai kuriuos Plutono atradėjo pelenai , Clyde Tombaugh.

Ribotos žinios apie Plutono sistemą sukėlė precedento neturintį pavojų zondui „New Horizons“. Prieš misijos pradžią mokslininkai žinojo, kad aplink Plutoną egzistuoja tik trys mėnuliai. Kerberoso ir Stykso atradimas kosminio laivo kelionės metu paskatino mintį, kad aplink nykštukinę planetą galėtų skristi daugiau palydovų, nematomas iš Žemės . Susidūrimai su nematytais mėnuliais ar net mažos nuolaužos galėjo rimtai sugadinti erdvėlaivį. Tačiau „New Horizons“ dizaino komanda aprūpino kosminį zondą įrankiais, apsaugančiais jį kelionės metu.

Plutono atsiradimas ir kilmė

Pagrindinė hipotezė Plutono susidarymas o Charonas yra tas, kad besiformuojantį Plutoną žvilgsniu smogė kitas Plutono dydžio objektas. Ši idėja rodo, kad dauguma junginių tapo Plutonu, o likusieji - Charonu. [ Infografika: Plutonas: nykštukinės planetos keistenybė ]

Papildomos personalo rašytojos Calla Cofield ir „guesswhozoo.com“ bendradarbių Elizabeth Howell ir Nola Taylor Redd ataskaitos.