Læringsmål
ved slutten Av denne delen vil du kunne:
- Sammenligne baneegenskapene Til Pluto med planetene
- Beskriv informasjon Om Plutos overflate utledet Fra New Horizons-bildene
- Merk noen kjennetegn ved Plutos store måne Charon
Pluto er ikke en månen, Men Vi Diskuterer det her fordi størrelsen Og sammensetningen ligner mange måner i det ytre solsystemet. Vår forståelse Av Pluto (Og dens store måne Charon) har endret seg dramatisk som følge Av New Horizons flyby i 2015.
Er Pluto En Planet?
Pluto ble oppdaget gjennom et forsiktig, systematisk søk, i motsetning Til Neptun, hvis posisjon ble beregnet ut fra gravitasjonsteori. Likevel begynte historien om søket Etter Pluto med indikasjoner på At Uranus hadde små avganger fra sin forventede bane, avganger som kunne skyldes gravitasjonen av en uoppdaget » Planet X.»Tidlig i det tjuende århundre ble flere astronomer, spesielt Percival Lowell, da på toppen av sin berømmelse som talsmann for intelligent liv på Mars, interessert i å søke etter denne niende planeten.Lowell og hans samtidige baserte sine beregninger primært på små uforklarlige uregelmessigheter i uranus ‘ bevegelse. Lowells beregninger indikerte to mulige steder for en perturberende Planet X; den mer sannsynlige av De to var I konstellasjonen Gemini. Han forutslo en masse for planeten mellom mellom jordens og Neptunens masser(hans beregninger ga ca 6 Jordmasser). Andre astronomer har imidlertid fått andre løsninger fra de små banearjevnhetene, inkludert en modell som indikerte to planeter utenfor Neptun.Ved Sitt Arizona observatory lette Lowell uten suksess etter den ukjente planeten fra 1906 til sin død i 1916, og letingen ble ikke fornyet før i 1929. I februar 1930, en ung observatør Ved navn Clyde Tombaugh (se Clyde Tombaugh: Fra Gården til Berømmelse nedenfor), sammenlignet fotografier han gjorde 23. og 29. januar det året, fant et svakt objekt hvis bevegelse syntes å være omtrent riktig for en planet langt utover Neptuns bane (Figur 1). Den nye planeten Ble oppkalt Etter Pluto, Den Romerske guden for underverdenen, som bodde i fjerntliggende mørke, akkurat som den nye planeten. Valget av dette navnet, blant hundrevis foreslått, ble hjulpet av det faktum at De to første bokstavene Var percival Lowells initialer.
Figur 1: Plutos Bevegelse. Deler av de to fotografiene Hvor Clyde Tombaugh oppdaget Pluto i 1930. Den venstre ble tatt 23. januar og den høyre 29. januar. Merk At Pluto, indikert med en pil, har beveget seg blant stjernene i løpet av de seks nettene. Hvis vi ikke hadde satt en pil ved siden av den, ville du sannsynligvis aldri ha sett prikken som flyttet. (kreditt: selv om oppdagelsen av Pluto først syntes å være en bekreftelse på gravitasjonsteori som ligner På Adams og Le Verriers tidligere triumf for å forutsi Neptuns posisjon, vet Vi nå At Lowells beregninger var feil. Da massen og størrelsen endelig ble målt, ble Det funnet At Pluto ikke kunne ha utøvd noe målbart trekk på Enten Uranus eller Neptun. Astronomer er nå overbevist om at de rapporterte små anomaliene I bevegelsene Til Uranus ikke er, og aldri var, ekte.Fra oppdagelsestidspunktet var Det klart At Pluto ikke var en kjempe som de andre fire ytre solsystemplanetene. I lang tid ble Det antatt at Plutos masse var lik Jordens, slik at Den ble klassifisert som en femte terrestrisk planet, på en eller annen måte feilplassert i solsystemets ytre ytre rekkevidde. Det var imidlertid andre anomalier da plutos bane var mer eksentrisk og tilbøyelig til planet av vårt solsystem enn noen annen planet. Først etter oppdagelsen Av månen Charon i 1978 kunne massen Av Pluto måles, og Det viste seg å være langt mindre Enn Jordens masse.
I tillegg Til Charon Har Pluto fire små måner. Etterfølgende observasjoner av Charon viste at denne månen er i en retrograd bane og har en diameter på ca 1200 kilometer, mer enn halvparten Av Pluto selv (Figur 2). Dette gjør Charon til månen hvis størrelse er den største brøkdel av sin overordnede planet. Vi kan til Og med tenke På Pluto og Charon som en dobbel verden. Sett Fra Pluto vil Charon være så stor som åtte fullmåner på Jorden.For mange astronomer virket Pluto som den merkelige fetteren som alle håper ikke vil dukke opp ved neste familiegjenforening. Verken banen rundt Solen eller størrelsen ligner verken de gigantiske planetene eller de terrestriske planetene. På 1990-tallet begynte astronomer å oppdage flere små objekter i det ytre solsystemet, noe Som viste At Pluto ikke var unik. Vi vil diskutere disse transneptunske objektene senere med andre små kropper, i kapitlet Om Kometer Og Asteroider: Rusk Av Solsystemet. En Av Dem (kalt Eris) er nesten like stor Som Pluto, og en Annen (Makemake) er vesentlig mindre. Det ble klart for astronomer At Pluto var så forskjellig fra de andre planetene at Den trengte en ny klassifisering. Derfor ble det kalt en dvergplan, noe som betyr en planet som er mye mindre enn de jordiske planetene. Vi vet nå om mange små objekter i Nærheten Av Pluto, og vi har klassifisert flere som dvergplaneter.
en lignende historie var knyttet til oppdagelsen av asteroider. Da den første asteroiden (Ceres) ble oppdaget i begynnelsen av det nittende århundre, ble den hyllet som en ny planet. I de følgende årene ble det imidlertid funnet andre objekter med lignende baner Til Ceres. Astronomer bestemte at disse ikke alle skulle betraktes som planeter, så de oppfant en ny klasse objekter, kalt småplaneter eller asteroider. I Dag Kalles Ceres også en dvergplanet. Både småplaneter og dvergplaneter er en del av et helt belte eller soner av lignende objekter (som vi vil diskutere I Kometer Og Asteroider: Rusk Av Solsystemet).
Så, Er Pluto en planet? Vårt svar er ja, men det er en dvergplanet, tydeligvis ikke i samme liga med de åtte store planeter (fire giganter og fire terrestrialer). Mens Noen mennesker var opprørt da Pluto ble omklassifisert, kan Vi påpeke at et dvergtre fortsatt er en type tre og (som vi skal se) en dverggalakse fortsatt er en type galakse.
Clyde Tombaugh: Fra Gården til Berømmelse
clyde Tombaugh oppdaget Pluto da han var 24 år gammel, og hans stilling som stabsassistent ved Lowell Observatory var hans første betalende jobb. Tombaugh hadde blitt født på en gård I Illinois, men da han var 16, hans familie flyttet til Kansas. Der, med sin onkels oppmuntring, observerte han himmelen gjennom et teleskop familien hadde bestilt fra sears-katalogen. Tombaugh konstruerte senere et større teleskop alene og viet sine netter (da han ikke var for trøtt fra gårdsarbeid) til å lage detaljerte skisser av planetene (Figur 3).
Figur 3: Clyde Tombaugh (1906-1997). Tombaugh er avbildet på sin familiegård i 1928 med et 9-tommers teleskop han bygde. (B) Her Ser Tombaugh gjennom et okular på Lowell Observatory. I 1928, etter at en haglstorm ødela avlingen, bestemte Tombaugh at Han trengte en jobb for å støtte familien sin. Selv om han bare hadde en videregående utdanning, tenkte han på å bli teleskopbygger. Han sendte sine planet skisser Til Lowell Observatory, søker råd om hvorvidt et slikt karrierevalg var realistisk. Ved en fantastisk vridning av skjebnen kom hans spørring akkurat da Lowell-astronomene innså at et fornyet søk etter en niende planet ville kreve en veldig tålmodig og dedikert observatør.De store fotografiske platene (glassstykker med fotografisk emulsjon på Dem) Som Tombaugh ble leid inn for å ta om natten og søke i løpet av dagen, inneholdt i gjennomsnitt rundt 160 000 stjernebilder hver. Hvordan finne Pluto blant dem? Teknikken innebar å ta to bilder om en uke fra hverandre. I løpet av den uken, en planet ville flytte en liten bit, mens stjernene forble på samme sted i forhold til hverandre. Et nytt instrument kalt en «blink komparator» kan raskt skifte de to bildene i et okular. Stjernene, å være i samme posisjon på de to platene, ville ikke synes å endre som de to bildene ble » blunket.»Men et bevegelige objekt ser ut til å vri frem og tilbake når platene ble vekslet.Etter å ha undersøkt mer enn 2 millioner stjerner (og mange falske alarmer), Fant Tombaugh sin planet 18. februar 1930. Astronomene ved observatoriet sjekket resultatene nøye, og funnet ble annonsert 13. Mars, 149-årsdagen for oppdagelsen Av Uranus. Gratulasjoner og forespørsler om intervjuer strømmet inn fra hele verden. Besøkende kom ned på observatoriet i score, og ønsket å se stedet der den første nye planeten i nesten et århundre hadde blitt oppdaget, så vel som personen som hadde oppdaget den.I 1932 tok Tombaugh permisjon fra Lowell, hvor Han fortsatte å søke og blinke for å få en høyskole grad. I 1955, etter å ha jobbet med å utvikle et rakettsporingsteleskop, ble han professor Ved New Mexico State University, hvor han hjalp til med å grunnlegge astronomiavdelingen. Han døde i 1997; noen av hans aske ble plassert inne I New Horizons romfartøy Til Pluto.
Plutos Natur
ved hjelp av Data Fra new Horizons-sonden har astronomer målt diameteren Til Pluto som 2370 kilometer, bare 60 prosent så stor som Vår Måne. Fra diameter og masse finner Vi en tetthet på 1,9 g/cm3, noe Som tyder På At Pluto er en blanding av steinete materialer og vannis i omtrent samme proporsjoner som mange ytre planetmåner.Deler Av plutos overflate er svært reflekterende, og spekteret demonstrerer tilstedeværelsen på overflaten av frossen metan, karbonmonoksid og nitrogen. Den maksimale overflatetemperaturen varierer fra ca 50 K Når Pluto er lengst Fra Solen til 60 K når Den er nærmest. Selv denne lille forskjellen er nok til å forårsake en delvis sublimering (går fra fast til gass) av metan og nitrogenis. Dette genererer en atmosfære Når Pluto er nær Solen, og det fryser ut Når Pluto er lenger unna. Observasjoner av fjerne stjerner sett gjennom denne tynne atmosfæren indikerer at overflatetrykket er omtrent en ti tusendel Av Jordens. Fordi Pluto er noen grader varmere Enn Triton, er atmosfæretrykket omtrent ti ganger større. Denne atmosfæren inneholder flere distinkte dis lag, antagelig forårsaket av fotokjemiske reaksjoner, som De I Titans atmosfære (Figur 4).
Figur 4: Dis Lag i Atmosfæren Av Pluto. Dette Er Et Av De høyeste oppløsningsfotoene Av Pluto, tatt Av New Horizons-romfartøyet 15 minutter etter nærmeste tilnærming. Det viser 12 lag av dis. Legg også merke til fjellkjeden med høyder opp til 3500 meter. Å Nå Pluto med et romfartøy var en stor utfordring, spesielt i en tid da reduserte NASA-budsjetter ikke kunne støtte store, dyre oppdrag som Galileo og Cassini. Likevel, Som Galileo Og Cassini, ville Et Pluto-oppdrag kreve et kjernefysisk elektrisk system som brukte varmen fra plutonium til å generere energien til å drive instrumentene og holde dem i drift langt fra solens varme. NASA gjorde tilgjengelig en av de siste av sine atomgeneratorer for et slikt oppdrag. Forutsatt at et rimelig, men svært dyktig romfartøy kunne bygges, var det fortsatt problemet med Å komme Til Pluto, nesten 5 milliarder kilometer Fra Jorden, uten å vente i flere tiår. Svaret var å bruke Jupiters tyngdekraft til å sprettert romfartøyet mot Pluto.2006 lanseringen Av New Horizons startet oppdraget med høy hastighet, Og Jupiter flyby bare et år senere ga det den nødvendige ekstra boost. New Horizons romfartøy ankom Pluto i juli 2015, og reiste med en relativ hastighet på 14 kilometer per sekund (eller ca 50.000 kilometer i timen). Med denne høye hastigheten ble hele flyby-sekvensen komprimert til bare en dag. De fleste dataene som ble registrert nær nærmeste tilnærming, kunne ikke overføres til Jorden før mange måneder senere, men da det endelig kom, ble astronomer belønnet med en skattekiste av bilder og data.
Første Nærbilder Av Pluto
Figur 5: Globalt Fargebilde Av Pluto. Dette New Horizons-bildet viser tydelig mangfoldet av terreng På Pluto. Det mørke området nederst til venstre er dekket av nedslagskratere, mens det store lysområdet i midten og nederst til høyre er et flatt basseng uten kratere. Fargene du ser er noe forbedret for å få frem subtile forskjeller. (kreditt: modifikasjon av arbeid AV NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute)
Pluto Er ikke den geologisk døde verden som mange forventet for et så lite objekt—langt fra Det. Inndelingen av overflaten i områder med forskjellig sammensetning og overflatestruktur er tydelig i det globale fargebildet vist i Figur 5. Den rødlige fargen er forbedret i dette bildet for å få frem forskjeller i farge tydeligere. De mørkere delene av overflaten ser ut til å være kratre, men ved siden av dem er et nesten særpregfritt lysområde i nedre høyre kvadrant av dette bildet. De mørke områdene viser fargene til fotokjemisk tåke eller smog som ligner Den I Titans atmosfære. Det mørke materialet som farger disse gamle overflatene, kan komme fra plutos atmosfæriske tåke eller fra kjemiske reaksjoner som finner sted på overflaten på grunn av virkningen av sollys.
de lyse områdene i bildet er lavlandsbassenger. Disse er tilsynelatende hav av frosset nitrogen, kanskje mange kilometer dypt. Både nitrogen og metangass er i stand til å flykte fra Pluto når Den er i sin bane nær Solen, men bare veldig sakte, så det er ingen grunn til at en stor bolle med frosset nitrogen ikke kunne vare lenge.
Figur 6 viser noe av det bemerkelsesverdige mangfoldet av overflatefunksjoner New Horizons avdekket. Til høyre for dette bildet ser vi «strandlinjen» av den store bolle med nitrogenis vi så som den glatte regionen i Figur 5. Midlertidig kallenavnet «Sputnik-Slettene», etter det første menneskelige objektet som kommer inn i rommet, er denne runde regionen omtrent tusen kilometer bred og viser spennende celler eller polygoner som har en gjennomsnittlig bredde på mer enn 30 kilometer. Fjellene i midten er flotte blokker med frossen vannis, noen når høyder på 2 til 3 kilometer.
Figur 6: Mangfold Av Terreng På Pluto. Dette forbedrede fargebildet av En Stripe Av Plutos overflate ca 80 kilometer lang viser en rekke forskjellige overflateformasjoner. Fra venstre til høyre krysser vi først en region med «badlands» med noen kratere som viser, og beveger oss deretter over et bredt spekter av fjell laget av vannis og belagt med det røde materialet vi så i forrige bilde. Så, til høyre, kommer vi til » strandlinjen «av det store hav av frosset nitrogen som oppdragsforskerne har kalt navnet» Sputnik-Slettene.»Dette nitrogenhavet er delt inn i mystiske celler eller segmenter som er mange kilometer over. (kreditt: modifikasjon av ARBEID AV NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute)
Figur 7 viser et annet syn på grensen mellom ulike typer geologi. Bredden på dette bildet er 250 kilometer, og det viser mørkt, gammelt, tungt kratert terreng; mørkt, ukratert terreng med en kupert overflate; glatt, geologisk ungt terreng; og en liten klynge av fjell mer enn 3000 meter høyt. I de beste bildene synes de lyse områdene av nitrogenis å ha flommet mye som isbreer på Jorden, som dekker noe av det eldre terrenget under dem.de isolerte fjellene midt i de glatte nitrogenslettene er sannsynligvis også laget av vannis, som er svært vanskelig ved temperaturene På Pluto og kan flyte på frosset nitrogen. Ytterligere fjell, og noe kupert terreng som minnet oppdragsforskerne til slangeskinn, er synlige delvis (b) I Figur 7. Dette er foreløpige tolkninger fra bare De første dataene som kommer tilbake Fra New Horizons i 2015 og tidlig 2016. Etter hvert som tiden går, vil forskere få en bedre forståelse Av Plutos unike geologi.
Figur 7: Mangfold Av Terreng På Pluto. (a) i dette bildet, ca 250 kilometer over, kan vi se mange forskjellige typer terreng. Nederst er eldre, kratre høylandet; En V-formet region av åser uten kratre peker mot bunnen av bildet. Rundt Den v-formede mørke regionen er den glatte, lysere frosne nitrogensletten, som fungerer som isbreer på Jorden gjør. Noen isolerte fjell, laget av frossen vannis, flyter i nitrogenet nær toppen av bildet. (b) denne scenen er ca 390 kilometer over. De avrundede fjellene, ganske forskjellige fra De vi kjenner på Jorden, heter Tartarus Dorsa. Mønstrene, laget av gjentatte rygger med det mer rødlige terrenget mellom dem, er ennå ikke forstått. (kreditt a, b: endring av arbeid AV NASA / Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory / Southwest Research Institute)
En Rask Titt På Charon
for å legge Til plutos mysterier, viser Vi i Figur 8 en Av De beste New Horizons-bildene Av Plutos store måne Charon. Husker fra tidligere At Charon er omtrent halvparten Plutos størrelse (dens diameter er omtrent På størrelse Med Texas). Charon holder samme Side mot Pluto, akkurat Som Vår Måne holder samme side mot Jorden. Det som er unikt Med Pluto-Charon-systemet, Er Imidlertid At Pluto også holder sitt samme ansikt mot Charon. Som to dansere omfavner, møter disse to stadig hverandre når de spinner over det himmelske dansegulvet. Astronomer kaller dette en dobbel tidevannslås.
Hva New Horizons viste var en annen kompleks verden. Det er spredte kratere i den nedre delen av bildet, men mye av resten av overflaten ser glatt ut. Krysset midten av bildet er et belte av ulendt terreng, inkludert det som synes å være tektoniske daler, som om noen krefter hadde forsøkt å splitte Charon fra hverandre. På toppen av dette merkelige bildet er en tydelig rød polarhette, av ukjent sammensetning. Mange funksjoner På Charon er ennå ikke forstått, inkludert det som synes å være et fjell midt i en lav høyde region.
Nøkkelbegreper og Sammendrag
pluto og Charon har blitt avslørt Av new Horizons-romfartøyet som to av de mest fascinerende objektene i det ytre solsystemet. Pluto er liten (en dvergplanet), men også overraskende aktiv, med kontrasterende områder av mørkt kratert terreng, lyse bassenger av nitrogenis og fjell med frosset vann som kan flyte i nitrogenisen. Selv Plutos største måne Charon viser tegn på geologisk aktivitet. Både Pluto og Charon viser seg å være langt mer dynamiske og interessante enn man kunne ha forestilt Seg før New Horizons-oppdraget.