Astronomia

Plutão não é uma lua, mas temos de discutir isso aqui, pois o seu tamanho e composição são semelhantes a muitas luas do sistema solar exterior. A nossa compreensão de Plutão (e da sua grande lua, Caronte) mudou dramaticamente como resultado do sobrevoo dos novos horizontes em 2015.Plutão é um planeta?Plutão foi descoberto através de uma busca cuidadosa e sistemática, ao contrário de Netuno, cuja posição foi calculada a partir da teoria gravitacional. No entanto, a história da busca por Plutão começou com indicações de que Urano tinha pequenas saídas de sua órbita prevista, saídas que poderiam ser devido à gravitação de um ” Planeta X. No início do século XX, vários astrônomos, mais notavelmente Percival Lowell, então no auge de sua fama como um defensor da vida inteligente em Marte, tornaram-se interessados em procurar este nono planeta.

Lowell e seus contemporâneos basearam seus cálculos principalmente em pequenas irregularidades inexplicáveis no movimento de Urano. Os cálculos de Lowell indicaram dois locais possíveis para um planeta Turbing X; o mais provável dos dois estava na constelação Gemini. Ele previu uma massa para o planeta intermediário entre as massas da terra e Netuno (seus cálculos deram cerca de 6 massas da Terra). Outros astrônomos, no entanto, obtiveram outras soluções das pequenas irregularidades orbitais, incluindo um modelo que indicava dois planetas além de Netuno.

no seu observatório do Arizona, Lowell procurou sem sucesso o planeta desconhecido de 1906 até à sua morte em 1916, e a busca não foi renovada até 1929. Em fevereiro de 1930, um jovem assistente de observação chamado Clyde Tombaugh (veja Clyde Tombaugh): A partir da fazenda para a fama abaixo), comparando fotografias que ele fez em 23 e 29 de janeiro daquele ano, encontrou um objeto fraco cujo movimento parecia ser aproximadamente o certo para um planeta muito além da órbita de Netuno (Figura 1). O novo planeta recebeu o nome de Plutão, o deus romano do submundo, que habitava na escuridão Remota, assim como o novo planeta. A escolha deste nome, entre centenas sugeridas, foi ajudado pelo fato de que as duas primeiras letras eram iniciais de Percival Lowell.

Embora a descoberta de Plutão apareceu inicialmente para ser uma defesa da teoria gravitacional semelhante à anterior triunfo de Adams e Le Verrier em predizer a posição de Netuno, sabemos agora que Lowell os cálculos estavam errados. Quando sua massa e tamanho foram finalmente medidos, descobriu-se que Plutão não poderia ter exercido qualquer influência mensurável sobre Urano ou Netuno. Os astrônomos estão agora convencidos de que as pequenas anomalias relatadas nos movimentos de Urano não são, e nunca foram, reais.desde a sua descoberta, ficou claro que Plutão não era um gigante como os outros quatro planetas do sistema solar. Por um longo tempo, pensou-se que a massa de Plutão era semelhante à da terra, de modo que foi classificado como um quinto planeta terrestre, de alguma forma deslocado nos confins do sistema solar. Havia outras anomalias, no entanto, como a órbita de Plutão era mais excêntrica e inclinada para o plano do nosso sistema solar do que a de qualquer outro planeta. Somente após a descoberta de sua lua Caronte, em 1978, a massa de Plutão pôde ser medida, e acabou por ser muito menor que a massa da Terra.

Figura 2: comparação dos tamanhos de Plutão e sua lua Caronte com a Terra. Este gráfico mostra claramente como Plutão é pequeno em relação a um planeta terrestre como a Terra. Essa é a principal justificação para colocar Plutão na classe dos planetas anões ao invés de planetas terrestres. (credit: modification of work by NASA)

In addition to Charon, Plutão has four small moons. Observações subsequentes de Caronte mostraram que esta lua está em uma órbita retrógrada e tem um diâmetro de cerca de 1200 quilômetros, mais da metade do tamanho de Plutão em si (Figura 2). Isso faz de Caronte a lua cujo tamanho é a maior fração de seu planeta-mãe. Poderíamos até pensar em Plutão e Caronte como um mundo duplo. Visto de Plutão, Caronte seria tão grande quanto oito luas cheias na Terra.para muitos astrônomos, Plutão parecia ser o primo estranho que todos esperam não aparecer na próxima reunião familiar. Nem o seu caminho em torno do sol nem o seu tamanho se assemelham aos planetas gigantes ou aos planetas terrestres. Na década de 1990, astrônomos começaram a descobrir pequenos objetos adicionais no sistema solar exterior distante, mostrando que Plutão não era único. Discutiremos esses objetos transnetunianos mais tarde com outros pequenos corpos, no capítulo sobre cometas e asteroides: detritos do Sistema Solar. Um deles (chamado Eris) é quase do mesmo tamanho que Plutão, e outro (Makemake) é substancialmente menor. Tornou-se claro para os astrônomos que Plutão era tão diferente dos outros planetas que precisava de uma nova classificação. Portanto, foi chamado de planeta anão, significando um planeta muito menor que os planetas terrestres. Sabemos agora de muitos objetos pequenos nas proximidades de Plutão e temos Classificado vários como planetas anões.

Uma história semelhante foi associada com a descoberta dos asteroides. Quando o primeiro asteroide (Ceres) foi descoberto no início do século XIX, foi aclamado como um novo planeta. Nos anos seguintes, no entanto, outros objetos foram encontrados com órbitas semelhantes a Ceres. Os astrônomos decidiram que estes não deveriam ser todos considerados planetas, então eles inventaram uma nova classe de objetos, chamados planetas menores ou asteroides. Hoje, Ceres também é chamado de planeta anão. Tanto planetas menores quanto planetas anões são parte de um cinturão inteiro ou zonas de objetos similares (como discutiremos em cometas e asteroides: detritos do Sistema Solar).então, Plutão é um planeta? Nossa resposta é sim, mas é um planeta anão, claramente não na mesma liga com os oito maiores planetas (quatro gigantes e quatro terrestres). Enquanto algumas pessoas ficaram chateadas quando Plutão foi reclassificado, podemos apontar que uma árvore anã ainda é um tipo de árvore e (como veremos) uma galáxia anã ainda é um tipo de galáxia.Clyde Tombaugh: da fazenda para a fama Clyde Tombaugh descobriu Plutão quando ele tinha 24 anos, e sua posição como assistente no Observatório Lowell foi seu primeiro trabalho remunerado. Tombaugh tinha nascido em uma fazenda em Illinois, mas quando ele tinha 16 anos, sua família se mudou para Kansas. Lá, com o incentivo de seu tio, ele observou o céu através de um telescópio que a família tinha encomendado do catálogo Sears. Tombaugh mais tarde construiu um telescópio maior por conta própria e dedicou suas noites (quando ele não estava muito cansado do trabalho na fazenda) para fazer esboços detalhados dos planetas (Figura 3).

Figura 3: Clyde Tombaugh (1906-1997). (a) Tombaugh é retratado em sua fazenda familiar em 1928 com um telescópio de 9 polegadas que ele construiu. (b) Aqui Tombaugh está olhando através de uma ocular no Observatório Lowell. (credit b: modification of work by NASA)

em 1928, depois de uma tempestade de granizo ter arruinado a colheita, Tombaugh decidiu que precisava de um emprego para ajudar a sustentar sua família. Apesar de ter tido apenas um ensino médio, ele pensou em se tornar um construtor de telescópios. Ele enviou seus esboços do planeta para o Observatório Lowell, procurando conselhos sobre se tal escolha de carreira era realista. Por uma maravilhosa reviravolta do Destino, sua consulta chegou justamente quando os astrônomos Lowell perceberam que uma busca renovada por um nono planeta exigiria um observador muito paciente e dedicado.as grandes placas fotográficas (pedaços de vidro com emulsão fotográfica sobre eles) que Tombaugh foi contratado para levar à noite e procurar durante o dia continha uma média de cerca de 160.000 imagens de estrelas cada. Como encontrar Plutão entre eles? A técnica envolvia tirar duas fotografias com uma semana de intervalo. Durante essa semana, um planeta se moveria um pouco, enquanto as estrelas permaneciam no mesmo lugar em relação umas às outras. Um novo instrumento chamado “blink comparator” poderia alternar rapidamente as duas imagens em uma ocular. As estrelas, estando na mesma posição nas duas placas, não parecem mudar porque as duas imagens foram “piscadas”.”Mas um objecto em movimento parece mover-se para trás e para a frente à medida que as placas eram alternadas.depois de examinar mais de 2 milhões de estrelas (e muitos alarmes falsos), Tombaugh encontrou seu planeta em 18 de fevereiro de 1930. Os astrônomos do Observatório verificaram seus resultados cuidadosamente, e a descoberta foi anunciada em 13 de Março, o 149º aniversário da descoberta de Urano. Parabéns e pedidos de entrevistas vieram de todo o mundo. Os visitantes desceram no observatório em pontuações, querendo ver o lugar onde o primeiro novo planeta em quase um século tinha sido descoberto, bem como a pessoa que o tinha descoberto.

em 1932, Tombaugh saiu de Lowell, onde ele continuou a procurar e piscar, para obter um diploma universitário. Em 1955, depois de trabalhar para desenvolver um telescópio de rastreamento de foguetes, tornou-se professor na Universidade do Estado do Novo México, onde ajudou a fundar o departamento de Astronomia. Ele morreu em 1997; algumas de suas cinzas foram colocadas dentro da nave espacial New Horizons para Plutão.

aqui está um vídeo comovente sobre a vida de Tombaugh, como descrito por seus filhos.

a natureza de Plutão

Usando dados da sonda New Horizons, astrônomos mediram o diâmetro de Plutão em 2370 quilômetros, apenas 60 perentes tão grandes quanto a nossa lua. A partir do diâmetro e massa, encontramos uma densidade de 1,9 g/cm3, sugerindo que Plutão é uma mistura de materiais rochosos e gelo de água em aproximadamente as mesmas proporções que muitas luas do planeta exterior.partes da superfície de Plutão são altamente refletivas, e seu espectro demonstra a presença em sua superfície de metano, monóxido de carbono e nitrogênio congelados. A temperatura máxima da superfície varia de cerca de 50 K quando Plutão está mais longe do sol a 60 K quando está mais próximo. Mesmo esta pequena diferença é suficiente para causar uma sublimação parcial (indo do sólido ao gás) do Gelo de metano e nitrogênio. Isso gera uma atmosfera quando Plutão está perto do sol, e congela quando Plutão está mais longe. Observações de estrelas distantes vistas através desta fina atmosfera indicam que a pressão da superfície é cerca de dez mil vezes maior do que a da terra. como Plutão é alguns graus mais quente do que Tritão, sua pressão atmosférica é cerca de dez vezes maior. Esta atmosfera contém várias camadas de neblina distintas, presumivelmente causadas por reações fotoquímicas, como as da atmosfera de Titã (Figura 4).

alcançar Plutão com uma nave espacial foi um grande desafio, especialmente em uma era em que os orçamentos reduzidos da NASA não podiam suportar missões grandes e caras como Galileu e Cassini. No entanto, como Galileu e Cassini, uma missão em Plutão exigiria um sistema nuclear elétrico que usou o calor do plutônio para gerar a energia para alimentar os instrumentos e mantê-los operando longe do calor do sol. A NASA disponibilizou um dos seus últimos geradores nucleares para tal missão. Assumindo que uma espaçonave acessível mas altamente capaz poderia ser construída, ainda havia o problema de chegar a Plutão, a quase 5 bilhões de quilômetros da terra, sem esperar décadas. A resposta era usar a gravidade de Júpiter para lançar a nave espacial em direção a Plutão.

o lançamento de novos horizontes de 2006 iniciou a missão com uma alta velocidade, e o sobrevoo de Júpiter apenas um ano depois deu-lhe o impulso adicional necessário. A sonda New Horizons chegou a Plutão em julho de 2015, viajando a uma velocidade relativa de 14 quilômetros por segundo (ou cerca de 50.000 quilômetros por hora). Com esta alta velocidade, toda a sequência de sobrevoo foi comprimida em apenas um dia. A maioria dos dados gravados perto da aproximação mais próxima não poderia ser transmitida à terra até muitos meses mais tarde, mas quando finalmente chegou, os astrônomos foram recompensados com um tesouro de imagens e dados.

o Primeiro Close-up Vista de Plutão

Figura 5: imagem global de Plutão. Esta imagem New Horizons mostra claramente a variedade de terrenos em Plutão. A área escura na parte inferior esquerda é coberta com crateras de impacto, enquanto a grande área de luz no centro e na parte inferior direita é uma bacia plana sem crateras. As cores que você vê são um pouco melhoradas para trazer diferenças sutis. (crédito: modificação de trabalho pela NASA/Johns Hopkins University Aplicada Laboratório de Física/Southwest Research Institute)

Plutão não é o geologicamente morto mundo que muitos previsto para um objecto tão pequeno, longe disso. A divisão da superfície em áreas com composição e textura diferentes é aparente na foto de cor Global mostrada na Figura 5. A cor avermelhada é melhorada nesta imagem para trazer as diferenças de cor mais claramente. As partes mais escuras da superfície parecem estar crateras, mas adjacentes a elas é uma área de luz quase sem características no quadrante inferior direito desta imagem. As áreas escuras mostram as cores da névoa fotoquímica ou smog semelhantes às da atmosfera de Titã. O material escuro que está manchando essas antigas superfícies pode vir da névoa atmosférica de Plutão ou de reações químicas que ocorrem na superfície devido à ação da luz solar.

as áreas de luz na foto são bacias de baixa altitude. Estes são aparentemente mares de nitrogênio congelado, talvez muitos quilômetros de profundidade. Tanto o nitrogênio e gás metano são capazes de escapar de Plutão, quando ele está na parte de sua órbita perto do Sol, mas só muito lentamente, então não há razão para que uma grande tigela de congelados em azoto não poderia persistir por um longo tempo.a Figura 6 mostra algumas das notáveis características da superfície reveladas por novos horizontes. À direita desta imagem vemos a” linha da costa ” da vasta bacia de gelo de nitrogênio que vimos como a região lisa na Figura 5. Temporariamente apelidado de “planícies Sputnik”, após o primeiro objeto humano a entrar no espaço, esta região redonda tem cerca de mil quilômetros de largura e mostra células intrigantes ou polígonos que têm uma largura média de mais de 30 quilômetros. As montanhas no meio são grandes blocos de gelo de água congelada, alguns alcançando alturas de 2 a 3 km.

Figura 6: Diversidade do Terreno em Plutão. Esta visão colorida de uma faixa da superfície de Plutão com cerca de 80 quilômetros de comprimento mostra uma variedade de diferentes características da superfície. Da esquerda para a direita, primeiro atravessar uma região de “badlands” com algumas crateras mostrando, e, em seguida, mover-se através de uma ampla gama de montanhas feitas de gelo de água e revestido com as mais avermelhada do material vimos na imagem anterior. Então, à direita, chegamos à” costa “do grande mar de nitrogênio congelado que os cientistas da missão apelidaram de “planícies Sputnik”.”Este mar de nitrogênio é dividido em células misteriosas ou segmentos que têm muitos quilômetros de diâmetro. (credit: modification of work by NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute)

Figura 7 mostra outra visão da fronteira entre diferentes tipos de Geologia. A largura desta imagem é de 250 km, e ela mostra terreno escuro, antigo, fortemente craterizado; terreno escuro, não craterizado com uma superfície montanhosa; terreno suave, geologicamente jovem; e um pequeno aglomerado de montanhas com mais de 3000 metros de altura. Nas melhores imagens, as áreas de luz do Gelo de nitrogênio parecem ter fluido muito como geleiras na terra, cobrindo alguns dos terrenos mais antigos sob eles.

As montanhas isoladas no meio das planícies de nitrogênio lisas provavelmente também são feitas de gelo de água, que é muito duro às temperaturas em Plutão e pode flutuar em nitrogênio congelado. Montanhas adicionais, e algum terreno montanhoso que lembrou os cientistas da missão de pele de cobra, são visíveis na Parte b) da Figura 7. Estas são interpretações preliminares de apenas os primeiros dados que voltam da New Horizons em 2015 e no início de 2016. Com o passar do tempo, os cientistas terão uma melhor compreensão da geologia única de Plutão.

A Quick Look at Charon

To add to the mysteries of Plutão, we show in Figure 8 one of the best New Horizons images of Pluto’s large moon Charon. Lembre-se de antes que Caronte tem aproximadamente metade do tamanho de Plutão (seu diâmetro é aproximadamente o tamanho do Texas). Caronte mantém o mesmo lado em direção a Plutão, assim como nossa lua mantém o mesmo lado em direção à Terra. O que é único sobre o sistema Plutão-Caronte, no entanto, é que Plutão também mantém seu mesmo rosto em direção a Caronte. Como dois dançarinos abraçando, estes dois constantemente se enfrentam enquanto eles giram através da pista de dança celestial. Os astrónomos chamam a isto um duplo bloqueio de maré.

o que novos horizontes mostraram foi outro mundo complexo. Há crateras dispersas na parte inferior da imagem, mas grande parte do resto da superfície parece lisa. Cruzar o centro da imagem é um cinturão de terreno acidentado, incluindo o que parecem ser vales tectônicos, como se algumas forças tivessem tentado separar Caronte. A cobertura desta estranha imagem é uma cápsula polar vermelha distintamente, de composição desconhecida. Muitas características em Caronte ainda não são compreendidas, incluindo o que parece ser uma montanha no meio de uma região de baixa altitude.Plutão e Caronte foram revelados pela sonda New Horizons como dois dos objetos mais fascinantes do sistema solar exterior. Plutão é pequeno (um planeta anão), mas também surpreendentemente ativo, com áreas contrastantes de terreno craterizado escuro, bacias de gelo de nitrogênio e montanhas de água congelada que podem estar flutuando no gelo de nitrogênio. Mesmo a maior lua de Plutão, Caronte, mostra evidências de atividade geológica. Tanto Plutão quanto Caronte acabam por ser muito mais dinâmicos e interessantes do que poderiam ter imaginado antes da Missão New Horizons.