PLUTON NOWY HORYZONT

NAJWAŻNIEJSZE FAKTY

Pluton to planeta karłowata położona za orbitą Neptuna w Pasie Kuipera. Znajduje się w średniej odległości 39,5 jednostki astronomicznej od Słońca. Obiega Słońce w czasie 249 lat z prędkością około 5,56 km/s. Jego okres rotacyjny (czas do wykonania obrotu wokół własnej osi) wynosi 153,3 godzin. Jego masa wynosi około 1,303×1022 kg, a promień 1186 km. Został odkryty 18 lutego 1930 roku przez Clyde’a Tombaugha. Średnia gęstość jego powierzchni wynosi 1,87 g/cm3. Posiada on 5 naturalnych satelitów, z czego promień największego z nich - Charona - jest równy połowie jego promienia. Orbitę Plutona, jako jeden z pierwszych, obliczył polski astronom Tadeusz Banachiewicz opracowaną przez siebie metodą.

2

PLANETA KARŁOWATA… ALE DLACZEGO NIE PLANETA?

Pluton został wymazany z rejestru planet 24 sierpnia 2006.

Aby obiekt został uznany za planetę musi spełniać kryteria:

• Musi krążyć wokół Słońca (nie może więc być księżycem)

• Musi mieć kulisty kształt

• Musi oczyścić swoją orbitę

Ponieważ Pluton nie spełnia ostatniego warunku musiał zyskać miano planety karłowatej (w Pasie Kuipera krąży wiele podobnych ciał niebieskich, np. Ceres która wraz z innymi obiektami mogłaby ubiegać się o tytuł planety).

3

DLACZEGO PLUTON NAZYWA SIĘ WŁAŚNIE PLUTON?

Zgodnie z tradycją, planeta miała mieć nazwę pochodzącą od imion mitologicznych postaci. Propozycje padały różne, jednak ostatecznie ciało niebieskie nazwano imieniem rzymskiego boga Plutona. Co ciekawe, tę nazwę zaproponowała 11-letnia wtedy Venetia Burney. Swoją propozycję nazwy tłumaczyła tym, że skoro znajduje się on bardzo daleko i panuje tam bardzo duży mróz, to niech przyjmie imię od rzymskiego boga zaświatów – Plutona. Oficjalnie została ona zaakceptowana i ogłoszona 1 maja 1930.

4

POWIERZCHNIA PLUTONA

Jego powierzchnię pokrywa głównie lód metanowy i azotowy. Jej temperatura (po stronie oświetlonej przez Słońce) wynosi około 44° K.

Dużym zaskoczeniem okazało się odkrycie aktywności geologicznej na planecie karłowatej, o której wcześniej sądzono że jej glob pokrywa wymarła, zamrożona powierzchnia usiana licznymi kraterami. Tymczasem jego powierzchnia jest bogata w ogromnie zróżnicowane obszary obfitujące w najrozmaitsze struktury lodowcowe, formacje tektoniczne, a także wulkaniczne i pochodzenia uderzeniowego.

O wnętrzu Plutona nie da się wiele powiedzieć, ale warto podkreślić, że pojawiają się głosy o możliwości istnienia pod powierzchnią oceanu mieszaniny wody i lodu

5

ATMOSFERA PLUTONA

Na Plutonie odkryto śladową atmosferę, która tworzy się na krótko, gdy znajduje się on najbliżej Słońca (ogrzanie jego powierzchni powoduje sublimację pokrywających go lodów azotowo-metanowych). Dzięki wnikliwym obserwacjom zakrycia jasnej gwiazdy przez planetę karłowatą potwierdzono obecność przy jego powierzchni cienkiej i rzadkiej warstwy gazów (głównie azotu, metanu i tlenku węgla)

Wstępne wyniki badań jego atmosfery wskazują na to, że sięga ona znacznie dalej od powierzchni, niż się spodziewano. Jest ona setki tysięcy razy rzadsza od otaczającej naszą planetę (ciśnienie przy jego powierzchni wynosi zaledwie 0,00001 bara). Przyrządy sondy New Horizons pozwoliły zaważyć wyraźną zależność jej składu od wysokości nad powierzchnią: wyżej dominuje azot, niżej metan i tlenek węgla.

6

NAJWIĘKSZY TOWARZYSZ PLUTONA - CHARON

W 1970 r. amerykański astronom James W. Christy odkrył satelitę Plutona, któremu nadano nazwę Charon (w mitologii greckiej jest to imię przewoźnika dusz zmarłych przez rzekę Styks). Jego kulisty glob o promieniu 606 kilometrów jest dwukrotnie mniejszy od Plutona, ma średnią gęstość 1,7 g/cm3 i powierzchnię pokrytą prawdopodobnie lodem wodnym. Jego masa wynosi 1,586×1021 kilogramów. Odległość między obu ciałami wynosi 19,6 tysiąca kilometrów. Obiegają one wspólny środek masy w okresie 6,4 dnia w ten sposób, że są zwrócone do siebie stale tą samą stroną (jest to jedyny znany tego typu przypadek w układzie słonecznym). Pluton i Charon tworzą więc razem układ podwójny niemający dotychczas żadnego znanego odpowiednika w świecie planet.

7

POWIERZCHNIA CHARONA

Największego satelitę Plutona pokrywa lodowa powierzchnia, ale - w przeciwieństwie do macierzystej planety – złożona przede wszystkim z lodu wodnego i w mniejszych ilościach z lodów azotu, metanu i tlenku węgla.

Inną osobliwością Charona jest też ogromny kanion w obszarze równikowym o długości ponad 1000 km i głębokości dochodzącej miejscami nawet do 10 km. Rozkład dostrzeżonych kraterów uderzeniowych wskazuje na zróżnicowany wiek powierzchni: od młodych rejonów bliskich ciemnej plamy, po uformowane zapewne wkrótce po powstaniu księżyca obszary równikowe.

8

POMALOWANY PRZEZ PLUTONA?

Jak możemy zauważyć największy księżyc Plutona posiada charakterystyczną i łatwo dostrzegalną rdzawo czerwoną plamę na swej powierzchni. Naukowcy twierdzą, że czerwona czapka Charona powstała z metanu, który uciekł z atmosfery swego towarzysza. Część podkradzionego Plutonowi metanu została uwięziona w lodowatych okolicach bieguna Charona. Jest tam wystarczająco zimno, by metan zamarzł, choć dzieje się to dopiero w temperaturze –248°C. Sam metan nie ma koloru rdzy, ale pod wpływem promieniowania ultrafioletowego powstają z niego duże organiczne cząsteczki węglowe – tholiny.

9

NIX, HYDRA, KERBEROS I STYX – BRACIA CHARONA

Na zdjęciach Plutona wykonanych w czerwcu 2005 roku za pomocą teleskopu kosmicznego Hubble’a dostrzeżono 2 inne księżyce Plutona, które okrążają go po kołowych orbitach, w tej samej płaszczyźnie co Charon, w odległościach 48,7 tys. i 64,7 tys. kilometrów; nazwano je odpowiednio Nix i Hydra, a ich rozmiary, według najnowszych danych, wynoszą odpowiednio 50x35x33 km i 65x45x25 km. Na zdjęciach wykonanych przez sondę New Horizons możemy nieco dokładniej przyjrzeć się ich powierzchniom. Możemy na nich dostrzec struktury przypominające kratery uderzeniowe. W przypadku Hydry udało się wysunąć nawet założenie, że jest ona zlepkiem dwóch mniejszych obiektów.

W 2011 r. odkryto czwartego satelitę Plutona, a 2012 piątego; oba są znacznie mniejsze od już znanych i poruszają się od Plutona w odległościach odpowiednio 57,8 tys. km i 42,7 tys. km; ich nazwy to Kerberos i Styx.

10

MISJA NEW HORIZONS – NOWY OBRAZ PLUTONA

Sonda została wyniesiona w przestrzeń kosmiczną z Przylądka Canaveral na Florydzie za pomocą rakiety Atlas V, która nadała jej prędkość 16,3 km/s (jest to najszybsza prędkość z jaką dzieło ludzkich rąk opuściło planetę) 19 stycznia 2006. Jej celem było zbadanie Plutona i jego księżyców, w szczególności Charona, oraz bardziej odległych obiektów Pasa Kuipera. Potrwa ona do 11 czerwca 2022.

Dzięki tej misji dowiedzieliśmy się już bardzo dużo na temat geologii, atmosfery, powierzchni Plutona. Uzyskaliśmy dokładniejsze zdjęcia, które swoją jakością przewyższyły fotografie z teleskopu kosmicznego Hubbla.

Sondę wyposażono w aparaturę, która składa się z zestawu kamer dalekiego zasięgu o dużej rozdzielczości, spektrometrów promieniowania widzialnego oraz bliskiej podczerwieni i nadfioletu, detektorów i analizatorów cząstek naładowanych, a także detektora pyłu.

11

DLACZEGO WŁAŚNIE PLUTON?

Pluton, pomimo tego, że znajduje się średnio około 38,5 jednostki astronomicznej od nas, a obustronna komunikacja z nim zajęła by 8-9 godzin, tak naprawdę jest w naszym kosmicznym sąsiedztwie. Przy całym ogromie wszechświata ta z pozoru duża odległość niknie w oczach. Świetnie podsumował to Carl Sagan w swej książce „Błękitna Kropka”:

„Spójrz ponownie na tą kropkę. To Nasz dom. To my. Na niej wszyscy, których kochasz, których znasz. O których kiedykolwiek słyszałeś. Każdy człowiek, który kiedykolwiek istniał, przeżył tam swoje życie. To suma naszych radości i smutków. To tysiące pewnych swego religii, ideologii i doktryn ekonomicznych. To każdy myśliwy i zbieracz. Każdy bohater i tchórz. Każdy twórca i niszczyciel cywilizacji. Każdy król i chłop. Każda zakochana para. Każda matka, ojciec i każde pełne nadziei dziecko. Każdy wynalazca i odkrywca. Każdy moralista. Każdy skorumpowany polityk. Każdy wielki przywódca i wielka gwiazda. Każdy święty i każdy grzesznik w historii naszego gatunku, żył tam. Na drobinie kurzu zawieszonej w promieniach Słońca. Pomyśl o rzekach krwi przelewanych przez tych wszystkich imperatorów, którzy w chwale i zwycięstwie mogli stać się chwilowymi władcami fragmentu tej kropki. Naszym pozą. Naszemu urojonemu poczuciu własnej ważności, naszej iluzji posiadania jakiejś uprzywilejowanej pozycji we wszechświecie, rzuca wyzwanie ta oto kropka bladego światła.”

12

DLACZEGO WŁAŚNIE PLUTON?

Poznanie naszego układu gwiezdnego jest podstawą dalszego rozwoju. Jeżeli mamy myśleć o podróżach do innych gwiazd to najpierw powinniśmy poznać nasze podwórko.

Zrozumienie tej planety karłowatej da odpowiedzi związane z naszą historią ,np.: Cząsteczki górnych warstw atmosfery Plutona mogą mieć energię termiczną wystarczającą do pokonania przyciągania grawitacyjnego planety karłowatej, co może powodować ich ucieczkę w przestrzeń międzyplanetarną. Zbadanie zjawiska takiego ulatniania się atmosfery może pomóc w zrozumieniu przyczyn gwałtownej utraty wodoru z atmosfery ziemi we wczesnych etapach jej ewolucji (co między innymi uczyniło naszą planetę miejscem nadającym się do rozwoju życia).

Poza tym wszystkim Pluton wydał nam się nieco zapomnianym i niedocenionym globem, ze zmarnowanym potencjałem, który utracił po tym, jak stracił status planety. W przeciwieństwie do np. Marsa, o którym ciągle jest mowa, o Plutonie niewiele się mówi w na co dzień. Sytuację tę poprawiła nieco wspomniana wcześniej misja New Horizons. Najwyższy czas, aby Pluton znów stał się nieco bardziej znany i aby stał się nie tylko naszym ulubieńcem.

13

CO DALEJ? – PROPOZYCJA I

Pomimo tego, że dysponujemy już bardzo dokładnymi zdjęciami Plutona to nadal nie jest do końca znana cała jego powierzchnia. Na tych nieznanych terenach mogą czekać na odkrycie nowe, niespotykane struktury, których możemy nie spotkać na innych planetach.

Aby tego dokonać moglibyśmy wysłać specjalnie przystosowaną do tego celu sondę, która dzięki świetnej jakości obiektywom, !!!! do obserwacji Plutona. Musiałaby ona jednak zostać wprowadzona na stabilną orbitę lub zostać umieszczona w punktach równowagi grawitacyjnej, stale monitorując wybrany obszar.

14

CO DALEJ? – PROPOZYCJA II

Zdołaliśmy już umieścić łazik na Marsie i Księżycu – teraz pora na Plutona!

Pluton posiada przewagę nad np. Jowiszem czy Saturnem – posiada on stałą powierzchnię, na której można wylądować. Powinniśmy wykorzystać ten fakt, ponieważ zawsze warto dowiedzieć się więcej. Jeżeli nawet nie przydałoby się to do określenia składu powierzchni, to moglibyśmy poznać lepiej jego ukształtowanie powierzchni.

Do tego celu moglibyśmy użyć łazika podobnego do Curiosity. Naturalnie należałoby go przystosować do warunków panujących na Plutonie – niska temperatura, duża odległość do Słońca (brak możliwości zastosowania ogniw słonecznych tak jak w przypadku Opportunity). Polscy naukowcy opracowali mechanizm umożliwiający „wbicie się” w głąb Czerwonej Planety (Kret HP3). Został on wysłany na Marsa wraz z lądownikiem InSight. Podobny mechanizm mógłby zostać zastosowany na Plutonie.

15

CO DALEJ? – PROPOZYCJA III

Nie do końca jest również wyjaśniona kwestia znikającej atmosfery Plutona oraz jej skład zależny od wysokości.

Aby tego dokonać moglibyśmy – tak jak w propozycji II – wysłać lądownik lub łazik ze specjalistyczną aparaturą.

Dzięki sądzie New Horizons wiemy, że atmosfera nie jest grubsza niż 1 kilometr.

Pomimo tego, że 1 km to nie jest dużo, to znacznie przekracza kompetencję łazików. Również umieszczenie orbitera na tak niskiej wysokości prawdopodobnie skończyłoby się jego rozbiciem o powierzchnię Plutona. Rozwiązaniem tego problemu mogło by być zbudowanie „platformy”, na której umieszczono by sprzęt badawczy. Wysłanie takiej konstrukcji w całości nie wchodzi jednak w grę. Jej wysokość sprawiłaby, że całość byłaby dość niestabilna.

Dzięki misji New Horizons dowiedzieliśmy się nieco o ukształtowaniu powierzchni Plutona. Wiemy, że najwyższe szczyty wznoszą się na wysokość 3 tyś. metrów. Należało by więc znaleźć dogodne miejsce i wysłać odpowiednio przystosowany do tego łazik z odpowiednim sprzętem. Gdybyśmy dysponowali odpowiednimi środkami to moglibyśmy wysłać kilka łazików o podobnej budowie na różne wysokości. W ten sposób moglibyśmy stale monitorować atmosferę Plutona. 16

CO DALEJ? - PODSUMOWANIE

Tak naprawdę każda misja wysyłana na jakąkolwiek planetę, planetę karłowatą, kometę lub dowolny inny obiekt jest na wagę złota. Nie ważne, co tak naprawdę chcemy odkryć, zbadać czy odszukać. Pluton wydał nam się szczególnie ciekawym obiektem, ze względu na swą odległość od słońca, czy kwestię jego bardzo ciekawego księżyca – Charona, który również zasługuje na osobną misję badawczą np. ze względu na znajdujący się tam lód wodny. Zbadanie każdego zakątka jest bardzo ważnym krokiem dla naszego rozwoju. Powinniśmy dbać o rozwój tej najstarszej nauki na świecie- astronomii. Dzięki postępowi nauki może się ona rozwijać szybciej, niż kiedykolwiek wcześniej.

17

DZIĘKUJEMY ZA UWAGĘ!

Mamy nadzieję, że nasza prezentacja zdołała przekonać wszystkich co do wyjątkowości naszej ulubionej planety karłowatej oraz sensu dalszego zgłębiania jej tajemnic.

Dziękujemy za uwagę!

Aleksandra Klejna

Magdalena Skok

18

Źródła zdjęć:

Slajd 2,3,5,7,8,10,11 (wizja artystyczna sondy), 14,15,16,17: https://www.nasa.gov/mission_pages/newhorizons/images/index.html

Slajd 4: https://en.wikipedia.org/wiki/Venetia_Burney#/media/File:Photo_of_Venetia_Burney,_aged_11,_c._1929.jpg

Slajd 9: https://nt.interia.pl/raporty/raport-kosmos/astronomia/news-charon-wykradl-czesc-atmosfery-plutona,nId,2275684

Slajd 11 (porównanie zdjęć Plutona): https://tech.wp.pl/pierwsze-i-ostatnie-zdjecie-plutona-zapieraja-dech-pokazuja-jak-ogromny-postep-zrobila-nauka-6225883234936449a

Slajd 12: http://polimaty.pl/2014/11/slynna-blekitna-kropka/

Prezentacja zawiera fragmenty książki Krzysztofa Ziołkowskiego „Poza ziemię… historia lotów planetarnych”.

19