مشخصات پلوتو

زمين شناسي پلوتو

سطح

دشت های سطح پلوتو بیش از 98 درصد یخ نیتروژن تشکیل شده است که ردی از متان و مونوکسید کربن دارد . نیتروژن فراوان است ، در حالی که متان در نزدیکی - Tombaugh Regio 300 درجه شرقی بیشترین فراوانی را دارد. و مونوکسید کربن در جبهه ضد شارون پلوتو حدود 180 درجه طول جغرافیایی، جایی که لوب غربی ، Sputnik Planitia ، قرار دارد کوه ها از یخ آب ساخته شده اند. سطح پلوتو کاملاً متنوع است و تفاوت‌های زیادی هم در روشنایی و هم رنگ دارد. پلوتون یکی از متضادترین اجرام در منظومه شمسی است که به اندازه یاپتوس قمر زحل تضاد دارد . رنگ آن از سیاه زغالی تا نارنجی تیره و سفید متغیر است. رنگ پلوتون شباهت بیشتری به رنگ Io دارد که کمی نارنجی بیشتر و قرمزتر از مریخ است . ویژگی های جغرافیایی قابل توجه عبارتند از Tombaugh Regio یا "Heart" منطقه روشن بزرگ در سمت مقابل شارون ، Belton Regio ، یا "نهنگ" (یک ناحیه تاریک بزرگ در نیمکره دنباله دار ، و " بندهای برنجی " (مجموعه ای از مناطق تاریک استوایی در نیمکره پیشرو است).

اسپوتنیک پلانیتیا با «سلول‌های» یخی نیتروژنی پوشیده شده است که از نظر زمین‌شناسی جوان هستند و به دلیل همرفت واژگون می‌شوند.

اسپوتنیک پلانیتیا، لوب غربی "قلب"، حوضه ای به وسعت 1000 کیلومتر از یخ های نیتروژن منجمد و مونوکسید کربن است که به سلول های چند ضلعی تقسیم می شود که به عنوان سلول های همرفتی تفسیر می شوند که بلوک های شناور پوسته یخی آب و گودال های تصعید را به سمت خود حمل می کنند. در حاشیه های آنها؛ نشانه های آشکاری از جریان های یخبندان به داخل و خارج حوضه وجود دارد.

پلوتو طیف گسترده‌ای از لندفرم‌های زمین‌شناختی، از جمله آن‌هایی که ناشی از فعل و انفعالات یخ‌شناختی و سطح-جو و همچنین فرآیندهای ضربه‌ای، تکتونیکی احتمالی ، سرمای آتشفشانی و اتلاف جرم هستند را نشان می‌دهد.

در بخش‌های غربی اسپوتنیک پلانیتیا، میدان‌هایی از تپه‌های شنی عرضی وجود دارد که توسط بادهایی که از مرکز اسپوتنیک پلانیتیا در جهت کوه‌های اطراف می‌وزند، تشکیل شده‌اند. طول موج تپه در محدوده 0.4-1 کیلومتر است و احتمالاً از ذرات متان به اندازه 200-300 میکرومتر تشکیل شده است.

ساختار داخلی

مدل ساختار داخلی پلوتون

پوسته یخی آب

اقیانوس آب مایع

هسته سیلیکات

چگالی پلوتون 1.853 گرم در سانتی متر مکعب است . از آنجایی که فروپاشی عناصر رادیواکتیو در نهایت یخ‌ها را به اندازه‌ای گرم می‌کند که سنگ از آنها جدا شود، دانشمندان انتظار دارند که ساختار داخلی پلوتو متمایز شود و مواد سنگی در هسته‌ای متراکم که توسط گوشته‌ای از یخ آب احاطه شده است، مستقر شود. تخمین قبل از نیوهورایزنز برای قطر هسته 1700 کیلومتر است که 70 درصد قطر پلوتو است. ممکن است چنین گرمایی ادامه یابد و اقیانوسی از آب مایع به ضخامت 100 تا 180 کیلومتر در مرز هسته و گوشته ایجاد کند. امکان دارد یک اقیانوس زیرسطحی در عمق حداقل 100 کیلومتری وجود داشته باشد. در ژوئن 2020، اخترشناسان شواهدی را گزارش کردند که نشان می‌دهد پلوتو ممکن است اقیانوسی زیرسطحی قابل سکونت داشته است. در مارس 2022، تیمی از محققان پیشنهاد کردند که کوه‌های رایت مونس و پیکارد مونس از گنبدهای سرمایشی کوچک‌تر هستند، که نشان می‌دهد منبع گرمایی روی بدن در سطوحی که قبلاً تصور می‌شد غیرممکن است وجود داشته باشد.

جرم و اندازه

پلوتون (پایین سمت چپ) از نظر اندازه با زمین و ماه مقایسه شده است .

قطر پلوتو 2376.6 کیلومتر است و کمی بزرگتر از روسیه یا قطب جنوب. گرانش سطحی آن 0.063 گرم است (در مقایسه با 1 گرم برای زمین و 0.17 گرم برای ماه). این به پلوتو سرعت فرار 4363.2 کیلومتر در ساعت (در مقایسه با سرعت زمین 40270 کیلومتر در ساعت) می دهد. پلوتون بیش از دو برابر قطر سرس ، بزرگترین جرم کمربند سیارکی است . جرم آن کمتر از سیاره کوتوله اریس است ، یک جرم فرا نپتونی که در سال 2005 کشف شد، اگرچه پلوتون دارای قطر بزرگتر 2376.6 کیلومتر است. در مقایسه با قطر تقریبی اریس 2326 کیلومتر.

جرم پلوتون با جرم کمتر از 0.2 ماه بسیار کمتر از سیارات زمینی است و همچنین جرم کمتری از هفت قمر دارد : گانیمد ، تیتان ، کالیستو ، آیو ، ماه ، اروپا و تریتون دارد . این جرم بسیار کمتر از آن چیزی است که قبل از کشف شارون تصور می شد.

کشف ماهواره پلوتو شارون در سال 1978 امکان تعیین جرم سیستم پلوتون-شارون را با استفاده از فرمول قانون سوم کپلر نیوتن فراهم کرد . مشاهدات پلوتون در غیبت با شارون به دانشمندان اجازه داد تا قطر پلوتون را با دقت بیشتری تعیین کنند، در حالی که اختراع اپتیک تطبیقی به آنها اجازه داد تا شکل آن را با دقت بیشتری تعیین کنند.

دما

پلوتو از گازهایی مانند نیتروژن و کربن دياکسید به صورت یخ ساخته شده است. بیشترین دماي سطحی پلوتو ° 223 - سانتیگراد و کمترین دماي سطحی آن ° 233 – سانتیگراد است. شمار ماه هاي پلوتو 5 است. این پنج ماه عبارتند از: شارون، اس/ 2012 پی 1، نیکس، اس/ 2011 پی 1 و هیدرا است. شارون یک ماه بزرگ است و حجم آن بیش از نصف حجم پلوتو است و در حقیقت پلوتو و شارون تشکیل سیاره ي دوگانه را می دهند. فاصله ی میان پلوتو و شارون 19٬640 کیلومتر 12٬200 مایل) و کمتر از فاصله ی پرواز میان لندن و سیدنی است. تناوب مداري این ماه به دور پلوتو ) 6٫4 روز به طول می انجامد.

جو

تصویری تقریباً با رنگ واقعی که توسط New Horizons پس از پرواز گرفته شده است. لایه های متعددی از مه آبی در جو پلوتون شناور است. در امتداد و نزدیک اندام، کوه ها و سایه های آنها نمایان است.

پلوتون دارای اتمسفر ضعیفی است که از نیتروژن (N 2 )، متان (CH 4 ) و مونوکسید کربن (CO) تشکیل شده است که با یخ های خود در سطح پلوتو در تعادل هستند. با توجه به اندازه گیری های نیوهورایزنز ، فشار سطحی حدود 1 Pa (10 میکروبار ) است. تقریباً یک میلیون تا 100000 برابر کمتر از فشار اتمسفر زمین است. در ابتدا تصور می شد که با دور شدن پلوتو از خورشید، جو آن باید به تدریج روی سطح منجمد شود. مطالعات داده‌های نیوهورایزنز و اختفای‌های زمینی نشان می‌دهد که چگالی جوی پلوتو افزایش می‌یابد و احتمالاً در سراسر مدار پلوتون گازی باقی می‌ماند. مشاهدات New Horizons نشان داد که فرار اتمسفر نیتروژن 10000 برابر کمتر از حد انتظار است. از 18 hPa تا 280 hPa (سه برابر مریخ تا یک چهارم زمین). در چنین چگالی‌هایی، نیتروژن می‌تواند به صورت مایع در سراسر سطح جریان یابد. درست همانطور که عرق بدن هنگام تبخیر پوست را خنک می کند، تصعید جو پلوتون باعث خنک شدن سطح آن می شود. پلوتون تروپوسفر ندارد یا تقریباً فاقد آن است. مشاهدات نیوهورایزنز فقط یک لایه مرزی نازک تروپوسفر را نشان می دهد. ضخامت آن در محل اندازه گیری 4 کیلومتر و دما 37 کلوین بود. لایه پیوسته نیست.

وجود متان، یک گاز گلخانه‌ای قدرتمند ، در جو پلوتو یک وارونگی دمایی ایجاد می‌کند ، به طوری که میانگین دمای جو آن ده‌ها درجه گرمتر از سطح آن است. اگرچه مشاهدات نیوهورایزنز نشان داده است که جو بالای پلوتو بسیار سردتر از حد انتظار است (70 کلوین، در مقابل حدود 100 کلوین). اتمسفر پلوتو تقریباً به 20 لایه مه با فاصله منظم تا ارتفاع 150 کیلومتر تقسیم شده است. تصور می شود که نتیجه امواج فشار ایجاد شده توسط جریان هوا در سراسر کوه های پلوتو باشد.

ماهواره های طبیعی

پلوتون دارای پنج ماهواره طبیعی شناخته شده است . بزرگترین و نزدیکترین آنها به پلوتون شارون است . شارون که اولین بار در سال 1978 توسط ستاره شناس جیمز کریستی شناسایی شد ، تنها قمر پلوتو است که ممکن است در تعادل هیدرواستاتیکی باشد . جرم شارون به اندازه ای است که باعث می شود مرکز سیستم پلوتون- شارون خارج از پلوتون باشد. فراتر از شارون چهار قمر دور بسیار کوچکتر وجود دارد. به ترتیب فاصله از پلوتون عبارتند از Styx، Nix، Kerberosو Hydra . Nix و Hydra هر دو در سال 2005 کشف شدند. Kerberos در سال 2011 کشف شد و Styx در سال 2012 کشف شد. مدارهای ماهواره‌ها دایره‌ای (برون‌مرکزی < 0.006) و همسطح با استوای پلوتو (شیب کمتر از 1 درجه) است. و بنابراین تقریباً 120 درجه نسبت به مدار پلوتون کج شد. سیستم پلوتونی بسیار فشرده است: پنج ماهواره شناخته شده در 3 درصد داخلی منطقه که در آن مدارهای پیشروی پایدار خواهند بود در مدار قرار می گیرند.

پنج قمر شناخته شده پلوتون به مقیاس

دوره های مداری تمام قمرهای پلوتو در سیستمی از تشدید مداری و تشدید نزدیک به هم مرتبط هستند . وقتی تقدم محاسبه می شود، دوره های مداری استیکس، نیکس و هیدرا دقیقاً به نسبت 18:22:33 هستند. دنباله ای از نسبت های تقریبی، 3:4:5:6، بین دوره های Styx، Nix، Kerberos، و Hydra با دوره شارون وجود دارد. هر چه قمرها دورتر باشند، نسبت ها به دقیق بودن نزدیکتر می شوند.

منظومه پلوتون-شارون یکی از معدود ماهواره های منظومه شمسی است که مرکز آن در خارج از جسم اولیه قرار دارد. منظومه Patroclus -Menoetius یک نمونه کوچکتر است و منظومه خورشید-مشتری تنها سیستم بزرگتر است. شباهت در اندازه شارون و پلوتون باعث شده است که برخی از ستاره شناسان آن را یک سیاره کوتوله دوگانه بنامند. این منظومه همچنین در میان منظومه‌های سیاره‌ای غیرمعمول است، زیرا هر کدام به صورت جزر و مدی به دیگری قفل می‌شوند ، به این معنی که پلوتون و شارون همیشه یک نیمکره رو به روی یکدیگر دارند - خاصیتی که فقط در یک سیستم شناخته شده دیگر مشترک است، اریس و دیسنومیا . دوره چرخش هر یک برابر با زمانی است که کل سیستم به دور مرکز خود بچرخد.

فرض بر این است که قمرهای پلوتون در اوایل تاریخ منظومه شمسی در اثر برخورد بین پلوتون و جسمی هم اندازه به وجود آمده اند. این برخورد موادی را آزاد کرد که در قمرهای اطراف پلوتون جمع شدند.

شبه ماهواره - Quasi-satellite

نام موقت 1994 JR1 - 15810 Arawn

در سال 2012، محاسبه شد که 15810 آراون می‌تواند شبه ماهواره پلوتون باشد، یک نوع خاص از پیکربندی هم مداری. بر اساس محاسبات، این جرم از هر دوره دو میلیون ساله برای حدود 350000 سال یک شبه ماهواره پلوتو خواهد بود. اندازه گیری های انجام شده توسط فضاپیمای نیوهورایزنز در سال 2015 امکان محاسبه دقیق تر مدار آرون را فراهم کرد. و موارد قبلی را تایید کرد. با این حال، بین ستاره شناسان بر سر این که آیا آراون 15810 Arawn

باید بر اساس دینامیک مداری پلوتون به عنوان شبه ماهواره طبقه بندی شود، اتفاق نظر وجود ندارد، زیرا مدار آن عمدتاً توسط نپتون کنترل می شود و فقط گاهی اوقات آشفتگی های پلوتون وجود دارد.

15810 Arawn یک شیء فرا نپتونی (TNO) از نواحی داخلی کمربند کویپر است که تقریباً 133 کیلومتر (83 مایل) قطر دارد. متعلق به پلوتینوها ، پرجمعیت ترین کلاس TNOهای رزونانسی است . به نام آراون ، فرمانروای جهان اموات در اساطیر ولز نامگذاری شد.

آراون در مداری نسبتاً غیرعادی کاملاً فراتر از مدار نپتون در حال حرکت است . با محور نیمه اصلی 39.4 AU ، هر 247 سال و 6 ماه (90409 روز) یک بار به دور خورشید می گردد.

قطر آن تقریباً 133 کیلومتر (83 مایل) است. بر اساس قدر مطلق 7.6 و آلبدوی تخمینی 0.1. مشاهدات تلسکوپ فضایی هابل نشان می دهد که آراون سطح بسیار قرمزی دارد. در آوریل 2016، دوره چرخش آن 5.47 ساعت تعیین شد.

در سال 2012 فرض شد که آراون در یک حلقه شبه ماهواره ای در اطراف پلوتو قرار دارد، به عنوان بخشی از یک الگوی تکرارشونده، هر 2 Myr تبدیل به یک شبه ماهواره پلوتونی می شود و برای نزدیک به 350000 سال در آن فاز باقی می ماند. اندازه گیری های انجام شده توسط کاوشگر نیوهورایزنز در سال 2015 امکان محاسبه حرکت آراون را بسیار دقیق تر کرد. این محاسبات پویایی کلی شرح داده شده در فرضیه ها را تایید می کند. با این حال، بین اخترشناسان توافقی وجود ندارد که آیا آراون باید بر اساس این حرکت به عنوان شبه ماهواره پلوتون طبقه بندی شود، زیرا مدار آن عمدتاً توسط نپتون کنترل می شود و تنها گاهی اوقات آشفتگی های کوچکتر ناشی از پلوتو ایجاد می شود.

اصل و نسب

منشأ و هویت پلوتون مدتهاست که ستاره شناسان را متحیر کرده بود. یک فرضیه اولیه این بود که پلوتون قمر فراری از نپتون است توسط بزرگترین قمر نپتون، تریتون، از مدار خارج شد. این ایده در نهایت پس از مطالعات دینامیکی که نشان داد غیرممکن است رد شد زیرا پلوتون هرگز در مدار خود به نپتون نزدیک نمی شود.

طرح اجرام شناخته شده کمربند کویپر، در برابر چهار سیاره غول پیکر

مکان واقعی پلوتون در منظومه شمسی تنها در سال 1992 آشکار شد، زمانی که اخترشناسان شروع به یافتن اجرام یخی کوچکی فراتر از نپتون کردند که نه تنها از نظر مدار بلکه از نظر اندازه و ترکیب مشابه پلوتون بودند. تصور می شود که این جمعیت فرا نپتونی منشأ بسیاری از دنباله دارهای دوره کوتاه باشد . پلوتون بزرگترین عضو کمربند کویپر است ، کمربند ثابتی از اجرام که بین 30 تا 50 واحد نجومی از خورشید قرار دارند. تا سال 2011، بررسی‌های کمربند کویپر تا قدر 21 تقریباً کامل شده بود و انتظار می‌رود که فاصله اجرام به اندازه پلوتو باقی‌مانده بیش از 100 واحد نجومی از خورشید باشد. مانند سایر اجرام کمربند کویپر (KBOs)، پلوتون ویژگی‌های مشترکی با دنباله‌دارها دارد . برای مثال، باد خورشیدی به تدریج سطح پلوتو را به فضا می‌برد. ادعا شده است که اگر پلوتو به اندازه زمین به خورشید نزدیک شود، مانند دنباله دارها دم ایجاد می کند. این ادعا با این استدلال که سرعت فرار پلوتو خیلی زیاد است که چنین اتفاقی بیفتد، مورد مناقشه قرار گرفته است. پیشنهاد شده است که پلوتون ممکن است در نتیجه تجمع دنباله دارهای متعدد و اجرام کمربند کویپر شکل گرفته باشد.

اگرچه پلوتون بزرگترین جرم کمربند کویپر کشف شده است، قمر نپتون، تریتون ، که از پلوتون بزرگتر است، هم از نظر زمین شناسی و هم از نظر جوی شبیه به آن است و تصور می شود که یک جرم شکار شده در کمربند کویپر باشد. اریس تقریباً به اندازه پلوتون است (اگرچه پرجرم تر است) اما به طور دقیق عضوی از جمعیت کمربند کویپر محسوب نمی شود. بلکه عضوی از یک جمعیت مرتبط به نام دیسک پراکنده در نظر گرفته می شود .

تصور میشود که پلوتون مانند سایر اعضای کمربند کویپر یک سیاره کوچک باقیمانده است . یکی از اجزای دیسک پیش سیاره ای اولیه در اطراف خورشید که نتوانست به طور کامل در یک سیاره کامل ادغام شود. اکثر ستاره شناسان موافق هستند که پلوتون موقعیت خود را مدیون مهاجرت ناگهانی نپتون در اوایل شکل گیری منظومه شمسی است. هنگامی که نپتون به سمت بیرون مهاجرت کرد، به اجسام موجود در کمربند پروتو-کویپر نزدیک شد، یکی را در مدار خود قرار داد (تریتون)، دیگران را در رزونانس ها قفل کرد، و دیگران را در مدارهای پر هرج و مرج گرفت. تصور می‌شود که اجرام در دیسک پراکنده ، یک ناحیه پویا ناپایدار که روی کمربند کویپر همپوشانی دارد، در موقعیت‌های خود با برهم‌کنش با رزونانس‌های مهاجرتی نپتون قرار گرفته‌اند. یک مدل کامپیوتری که در سال 2004 توسط الساندرو موربیدلی از رصدخانه کوت دازور در نیس ایجاد شد ، نشان داد که مهاجرت نپتون به کمربند کویپر ممکن است با تشکیل تشدید 1:2 بین مشتری و زحل انجام شده باشد. یک فشار گرانشی که هم اورانوس و هم نپتون را به مدارهای بالاتر سوق داد و باعث شد مکانشان عوض شود و در نهایت فاصله نپتون از خورشید را دو برابر کرد. بیرون راندن اجسام از کمربند اولیه کویپر همچنین می‌تواند بمباران سنگین اواخر 600 میلیون سال پس از شکل‌گیری منظومه شمسی و منشأ تروجان‌های مشتری را توضیح دهد. این احتمال وجود دارد که پلوتو قبل از مهاجرت نپتون، مداری نزدیک به دایره در فاصله 33 واحد نجومی از خورشید داشته باشد. مدل نیس مستلزم آن است که در قرص سیاره کوچک اصلی که شامل تریتون و اریس می شود، حدود هزار جرم به اندازه پلوتو وجود داشته باشد.

رصد و اکتشاف

قدر ظاهری بصری پلوتون به طور متوسط 15.1 است که در حضیض تا 13.65 روشن می شود. برای دیدن آن، تلسکوپ لازم است. دیافراگم حدود 30 سانتی متر (12 اینچ) مطلوب است. حتی در تلسکوپ‌های بزرگ مانند ستاره و بدون صفحه قابل مشاهده به نظر می‌رسد. زیرا قطر زاویه ای آن حداکثر 0.11 اینچ است.

اولین نقشه‌های پلوتو که در اواخر دهه 1980 ساخته شدند، نقشه‌های روشنایی بودند که از مشاهدات نزدیک از کسوف‌های بزرگ‌ترین قمر آن، شارون، ایجاد شدند. مشاهداتی از تغییر در میانگین کل روشنایی منظومه پلوتون-شارون در طول کسوف انجام شد. برای مثال، گرفتگی یک نقطه روشن در پلوتون، تغییر روشنایی کل بیشتری نسبت به گرفتگی یک نقطه تاریک ایجاد می‌کند. پردازش کامپیوتری بسیاری از این مشاهدات می تواند برای ایجاد یک نقشه روشنایی استفاده شود. این روش همچنین می تواند تغییرات روشنایی را در طول زمان ردیابی کند.

نقشه های بهتری از تصاویر گرفته شده توسط تلسکوپ فضایی هابل (HST) تهیه شد که وضوح بالاتری ارائه می داد و جزئیات بسیار بیشتری را نشان می داد. حل تغییرات چند صد کیلومتری، از جمله مناطق قطبی و نقاط روشن بزرگ. این نقشه ها توسط پردازش کامپیوتری پیچیده تولید شده اند که بهترین نقشه های پیش بینی شده را برای چند پیکسل از تصاویر هابل پیدا می کند.

نمایی پانوراما از کوه‌های یخی پلوتو و دشت‌های یخی مسطح، که توسط New Horizons 15 دقیقه پس از نزدیک‌ترین نزدیک شدن به پلوتون به تصویر کشیده شده است. لایه های مه متمایز در جو پلوتو را می توان با نور پس زمینه خورشید دید.

در سال ۱۸۹۴ در آریزونای آمریکا اخترشناسی به نام پرسیوال لاول، رصدخانه لاول را بنا نهاد و در آن جست وجو برای یافتن سیاره جدید آغاز کرد. او محل پلوتو را بامحاسبه اثر جاذبه اش بر روی نپتون و اورانوس پیدا کرد ولی بدون یافتن سیاره جدید در سال ۱۹۱۶ درگذشت. جوانی با نام کلاید تومباو که در رصدخانه لاول کار می کرد جستجو برای یافتن این سیاره را ادامه داد. تومباو در ۱۸ فوریه ۱۹۳۰ با مقایسه دو عکس متوجه تغییر مکان منبع نوری در این دو عکس شد که همان سیاره پلوتو بود.

فضاپیمای نیوهورایزنز که در جولای 2015 به سوی پلوتون پرواز کرد، اولین و تاکنون تنها تلاش برای اکتشاف مستقیم پلوتون است. این دوربین که در سال 2006 به فضا پرتاب شد، اولین تصاویر (دور) خود را از پلوتون در اواخر سپتامبر 2006 طی آزمایش تصویربرداری شناسایی برد بلند گرفت. این تصاویر که از فاصله تقریبی 4.2 میلیارد کیلومتری گرفته شده است، توانایی فضاپیما برای ردیابی اهداف دوردست را تایید می کند که برای مانور دادن به سمت پلوتو و سایر اجرام کمربند کویپر ضروری است. در اوایل سال 2007 این فضاپیما از کمک گرانشی مشتری استفاده کرد.

نیوهورایزنز پس از یک سفر 3462 روزه در سراسر منظومه شمسی، در 14 ژوئیه 2015 نزدیکترین مشاهدات خود را به پلوتون انجام داد. مشاهدات علمی پلوتو پنج ماه قبل از نزدیکترین فاصله آغاز شد و حداقل یک ماه پس از برخورد ادامه یافت. سنجش از راه دور مشاهدات با استفاده از یک بسته که شامل ابزارهای تصویربرداری و یک ابزار تحقیق علوم رادیویی و همچنین طیف‌سنجی و آزمایش‌های دیگر بود، انجام شد. اهداف علمی نیوهورایزنز توصیف زمین شناسی و مورفولوژی جهانی پلوتون و قمر آن شارون، نقشه ترکیب سطحی آنها و تجزیه و تحلیل جو خنثی پلوتو و سرعت فرار آن بود. در 25 اکتبر 2016، در ساعت 05:48 عصر به وقت شرقی، آخرین بیت داده (از مجموع 50 میلیارد بیت داده؛ یا 6.25 گیگابایت) از نیوهورایزنز از رویارویی نزدیک آن با پلوتو دریافت شد.

از زمان پرواز نیوهورایزنز ، دانشمندان از مأموریت مدارگردی دفاع کرده‌اند که برای تحقق اهداف علمی جدید به پلوتون بازمی‌گردد. آنها شامل نقشه برداری از سطح با سرعت 9.1 متر (30 فوت) در هر پیکسل، مشاهدات ماهواره های کوچکتر پلوتو، مشاهدات چگونگی تغییر پلوتون در حین چرخش بر محور خود، بررسی های احتمالی اقیانوس زیرسطحی، و نقشه برداری توپوگرافی از مناطق پلوتو که تحت پوشش قرار دارند. تاریکی طولانی مدت به دلیل شیب محوری آن. آخرین هدف را می توان با استفاده از پالس های لیزری برای ایجاد یک نقشه توپوگرافی کامل از پلوتون انجام داد. نیوهورایزنز محقق اصلی ، آلن استرن، از مدارگردی به سبک کاسینی حمایت کرده است که در حدود سال 2030 (صدمین سالگرد کشف پلوتون) به فضا پرتاب می شود و از گرانش شارون برای تنظیم مدار خود در صورت لزوم برای تحقق اهداف علمی پس از رسیدن به منظومه پلوتون استفاده می کند. سپس مدارگرد می تواند از گرانش شارون برای خروج از منظومه پلوتون استفاده کند و پس از تکمیل تمام اهداف علمی پلوتون، KBOهای بیشتری را مطالعه کند. یک مطالعه مفهومی که توسط برنامه مفاهیم پیشرفته نوآورانه ناسا ( NIAC ) تامین شده است، مدارگرد و فرودگر پلوتو مجهز به همجوشی را بر اساس راکتور پیکربندی معکوس میدانی پرینستون توصیف می کند .

نیوهورایزنز تمام نیمکره شمالی پلوتو و مناطق استوایی را تا حدود 30 درجه جنوبی تصویر کرد. عرض های جغرافیایی جنوبی بالاتر تنها با وضوح بسیار پایین از زمین مشاهده شده است. تصاویر تلسکوپ فضایی هابل در سال 1996، 85 درصد از پلوتو را پوشش می‌دهد و ویژگی‌های بزرگ آلبیدو را تا حدود 75 درجه جنوبی نشان می‌دهد. این برای نشان دادن وسعت ماکولاهای ناحیه معتدل کافی است. تصاویر بعدی به دلیل بهبود جزئی در ابزار دقیق هابل، وضوح کمی بهتر داشتند. منطقه استوایی نیمکره زیر شارون پلوتو تنها با وضوح پایین تصویربرداری شده است، زیرا نیوهورایزنز نزدیکترین رویکرد خود را به نیمکره ضد شارون انجام داده است.

برخی از تغییرات آلبیدو در عرض های جغرافیایی جنوبی بالاتر را می توان توسط افق های جدید با استفاده از شارون-درخشش (نور منعکس شده از شارون) تشخیص داد. به نظر می‌رسد که ناحیه قطب جنوب تیره‌تر از ناحیه قطب شمال باشد، اما منطقه‌ای با آلبدوی بالا در نیمکره جنوبی وجود دارد که ممکن است ذخایر یخی نیتروژن یا متان باشد.

پلوتو 134340 Pluto ویژگی های مداری و فیزیکی

پلوتو 134340 Pluto

Pluton Az:

Minor planet category

Dwarf planet

Trans-Neptunian object

Kuiper belt object

Plutino

پلوتو ( نام سیاره فرعی : 134340 پلوتو ) یک سیاره کوتوله در کمربند کویپر و حلقه ای از اجسام فراتر از مدار نپتون است . پلوتو نهمین جرم بزرگ و دهمین جرم شناخته شده است که مستقیماً به دور خورشید می چرخد . این جرم بزرگ‌ترین جرم فرا نپتونی شناخته شده از نظر حجم است، اما از اریس جرم کمتری دارد . مانند سایر اجرام کمربند کویپر، پلوتو عمدتاً از یخ و سنگ ساخته شده است و بسیار کوچکتر از سیارات درونی است . جرم پلوتون تقریباً یک ششم ماه زمین و یک سوم حجم آن است.

پلوتو مداری نسبتاً غیرعادی و شیبدار دارد که از 30 تا 49 واحد نجومی (4.5 تا 7.3 میلیارد کیلومتر) از خورشید فاصله دارد. نور خورشید 5.5 ساعت طول می کشد تا به پلوتون در فاصله مداری 39.5 AU (5.91 میلیارد کیلومتر) برسد. مدار خارج از مرکز پلوتون به طور متناوب آن را نسبت به نپتون به خورشید نزدیک‌تر می‌کند ، اما یک تشدید مداری پایدار مانع از برخورد آنها می‌شود.

پلوتون دارای پنج قمر شناخته شده است : شارون ، بزرگترین قمر پلوتو ، که قطر آن کمی بیش از نصف قطر پلوتو است. استیکس نیکس کربروس و هیدرا دیگر قمرهای پلوتو هستند. پلوتون و شارون گاهی اوقات یک منظومه دوتایی در نظر گرفته می شوند ، زیرا مرکز مدارهای آنها در داخل هر دو جسم قرار ندارد و به طور جزر و مدی قفل شده اند . مأموریت نیوهورایزنز اولین فضاپیمایی بود که در 14 جولای 2015 پرواز کرد و از پلوتون و قمرهای آن بازدید کرد و اندازه گیری ها و مشاهدات دقیقی انجام داد.

یک سال پلوتونی معادل 247.94 سال زمینی است. بنابراین، در سال 2178، پلوتون اولین چرخش خود را از زمان کشف کامل خواهد کرد.

نام و نماد

نام پلوتون از خدای رومی عالم اموات گرفته شده است . و همچنین لقبی برای هادس (معادل یونانی پلوتون) است.

پلوتو از خداي رومي پلوتون نامگذاري شده است . اسم پلوتو توسط ونتيا برني از انگلستان پيشنهاد شده بود کسي که در آن زمان 11 ساله بود . او نام پدر بزرگش را که آزاديخواه در آکسفورد بود پيشنهاد دارد . او نظرش را به فضانوردي که سعي مي کرد سياره کشف شده جديد را نامگذاري کند اظهار کرده بود .

پس از اعلام این کشف، رصدخانه لاول بیش از هزار پیشنهاد برای نام دریافت کرد. سه نام در صدر فهرست قرار گرفتند: مینروا ، پلوتون و کرونوس . "مینروا" اولین انتخاب کارکنان لاول بود اما رد شد زیرا قبلاً برای یک سیارک استفاده شده بود. کرونوس مورد رضایت قرار نگرفت زیرا توسط یک ستاره شناس نامحبوب و خودمحور، توماس جفرسون جکسون سی، تبلیغ شد . سپس رأی گیری صورت گرفت و «پلوتو» به اتفاق آرا انتخاب شد. رصدخانه لاول برای اطمینان از ماندگاری نام و اینکه سیاره مانند اورانوس در نام خود تغییری نکند، این نام را به انجمن نجوم آمریکا و انجمن سلطنتی نجوم پیشنهاد کرد . هر دو به اتفاق آرا آن را تایید کردند. این نام در 1 می 1930 منتشر شد.

نام پلوتون از یک دختر مدرسه ای یازده ساله در آکسفورد ، انگلستان بود که به اساطیر کلاسیک علاقه مند بود . وقتی پدربزرگش فالکونر مدان خبر کشف پلوتو را برای خانواده اش در هنگام صبحانه خواند، آن را به او پیشنهاد داده بود. مادان این پیشنهاد را به پروفسور نجوم هربرت هال ترنر داد و او آن را در 16 مارس، سه روز پس از اعلام، به همکارانش در لاول ارسال کرد.

نام پلوتون از نظر اساطیری مناسب بود: خدای پلوتون یکی از شش فرزند بازمانده زحل بود و بقیه قبلاً همگی به عنوان نام سیارات اصلی یا کوچک انتخاب شده بودند (برادران او مشتری و نپتون و خواهرانش سرس ، جونو و وستا ). هم خدا و هم سیاره در مناطق "تاریک" ساکن بودند و خدا توانست خود را نامرئی کند، همانطور که سیاره برای مدت طولانی نامرئی بود. این حقیقت بیشتر به این انتخاب کمک کرد که دو حرف اول پلوتون حروف اول پرسیوال لوول بود. در واقع، پرسیوال یکی از محبوب‌ترین پیشنهادها برای نام سیاره جدید بود. پلوتو نماد سیاره 〈 سپس 〉 ایجاد شد . به عنوان یک مونوگرام از حروف "PL" . این نماد دیگر به ندرت در نجوم استفاده می شود.

از سال 1992 به بعد، اجسام زیادی کشف شدند که به دور پلوتون می چرخند، که نشان می دهد پلوتون بخشی از جمعیتی از اجرام به نام کمربند کویپر است . این موضوع وضعیت رسمی آن را به عنوان یک سیاره بحث برانگیز کرد، و بسیاری این سوال را مطرح کردند که آیا پلوتو باید همراه یا جدا از جمعیت اطرافش در نظر گرفته شود. مدیران موزه‌ها و سیاره‌ نماها گهگاه با حذف پلوتو از مدل‌های سیاره‌ای منظومه شمسی ، جنجال‌هایی ایجاد می‌کردند . در فوریه سال 2000، سیاره ‌نمای هیدن در شهر نیویورک، مدلی از منظومه شمسی از هشت سیاره را به نمایش گذاشت که تقریباً یک سال بعد خبرساز شد.

سرس ، پالاس ، جونو و وستا پس از کشف بسیاری از سیارک‌های دیگر در دهه 1840، جایگاه سیاره خود را در میان اکثر ستاره‌شناسان از دست دادند. از سوی دیگر، زمین‌شناسان سیاره‌ای اغلب سرس و کمتر پالاس و وستا را متفاوت از سیارک‌های کوچکتر می‌دانستند، زیرا آن‌قدر بزرگ بودند که تحت تکامل زمین‌شناختی قرار گرفتند. اگرچه اولین اجرام کمربند کویپر کشف شده بسیار کوچک بودند، اجرامی که به طور فزاینده‌ای از نظر اندازه به پلوتون نزدیک‌تر بودند، به زودی کشف شدند، برخی به اندازه کافی (مانند خود پلوتون) بزرگ بودند.

طبقه بندی IAU

تعریف IAU از سیاره به اوج رسید این بحث در اوت 2006 با قطعنامه IAU که تعریفی رسمی برای اصطلاح "سیاره" ایجاد کرد، . بر اساس این قطعنامه، سه شرط وجود دارد که یک جسم در منظومه شمسی سیاره محسوب شود:

جسم باید در مداری به دور خورشید باشد .

جسم باید به اندازه کافی بزرگ باشد که توسط گرانش خود گرد شود. به طور خاص، گرانش خود باید آن را به شکلی که توسط تعادل هیدرواستاتیکی تعریف شده است بکشد .

باید محله اطراف مدارش را پاکسازی کرده باشد.

پلوتون نمی تواند شرط سوم را برآورده کند. جرم آن به طور قابل ملاحظه ای کمتر از مجموع جرم سایر اجرام در مدارش است: 0.07 برابر، برخلاف زمین، که 1.7 میلیون برابر جرم باقی مانده در مدارش (به استثنای ماه) است. IAU همچنین تصمیم گرفت که اجسامی که مانند پلوتون معیارهای 1 و 2 را دارند، اما معیار 3 را برآورده نمی کنند، سیارات کوتوله نامیده شوند. در سپتامبر 2006، IAU پلوتون و اریس و قمر آن Dysnomia را در فهرست سیاره‌های کوچک خود گنجاند و نام‌های رسمی سیاره‌های کوچک (134340) پلوتون، (136199) اریس را به آنها داد.

مدار

مدار پلوتو بطور واضح با مسیر خورشید زاویه دارد و این زاویه بیش از ۱۷ درجه است. پلوتو مداری غیرعادی دارد به طوری که در مدتی مدارش از نپتون به خورشید نزدیکتر می‌شود.

تنها قمر پلوتو شارون نام دارد که بیشتر شبیه یک جفت برای پلوتو است تا یک قمر. از این رو به آنها سیستم «پلوتو-شارون» نیز گفته می‌شود.

دوره مداری پلوتون حدود 248 سال است. ویژگی‌های مداری آن با سیاراتی که مدارهای تقریباً دایره‌ای به دور خورشید را در نزدیکی صفحه مرجع تخت به نام دایره البروج دنبال می‌کنند، متفاوت است . در مقابل، مدار پلوتو تمایل نسبت به دایره البروج (بیش از 17 درجه) تمایل متوسطی دارد و نسبتاً خارج از مرکز (بیضوی) است. این خروج از مرکز به این معنی است که ناحیه کوچکی از مدار پلوتو نسبت به مدار نپتون به خورشید نزدیک‌تر است. خلاصه مرکز پلوتو-شارون در 5 سپتامبر 1989به حضیض رسید. و آخرین بار بین 7 فوریه 1979 و 11 فوریه 1999 از نپتون به خورشید نزدیکتر بود. گاهی اوقات مدار نپتون در واقع بیرون از پلوتو است. آن به دلیل مدار بسیار غیر عادی پلوتو می باشد . در طول این مدت ( 20سال از هر 248 سال زمین ) نپتون در واقع دورترین سیاره از خورشید است . از حالا تا سپتامبر 2226 ، پلوتو بیرون مدار نپتون قرار دارد.

اگرچه رزونانس 3:2 با نپتون حفظ می شود ، تمایل و گریز از مرکز پلوتون به شیوه ای آشفته رفتار می کند . شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای می‌توانند برای پیش‌بینی موقعیت آن برای چندین میلیون سال (هم به جلو و هم به عقب در زمان) استفاده شوند، اما پس از فواصل بسیار طولانی‌تر از زمان لیاپانوف 10 تا 20 میلیون ساله، محاسبات غیرقابل اعتماد می‌شوند: پلوتو به جزئیات بسیار کوچک حساس است. منظومه شمسی، عواملی که به سختی قابل پیش بینی هستند، موقعیت پلوتون را در مدارش به تدریج تغییر می دهد.

محور نیمه اصلی مدار پلوتو بین 39.3 تا 39.6 واحد نجومی با دوره ای حدود 19951 سال متغیر است که مربوط به دوره مداری بین 246 تا 249 سال است. محور و دوره نیمه اصلی در حال حاضر طولانی تر می شود.

رابطه با نپتون

علیرغم اینکه مدار پلوتون از شمال یا جنوب منظومه شمسی به نظر می رسد که از مدار نپتون عبور می کند، مدار این دو جرم قطع نمی شود. وقتی پلوتون در نزدیکترین فاصله به خورشید و نزدیک به مدار نپتون در چنین موقعیتی است، همچنین دورترین شمال مسیر نپتون است. مدار پلوتون حدود 8 واحد نجومی از شمال مدار نپتون می گذرد و از برخورد جلوگیری می کند.

این به تنهایی برای محافظت از پلوتون کافی نیست. اغتشاشات سیارات (به ویژه نپتون) می تواند مدار پلوتون (مانند تقدم مداری آن ) را در طی میلیون ها سال تغییر دهد به طوری که ممکن است یک برخورد رخ دهد. با این حال، پلوتون با رزونانس مداری 2:3 با نپتون نیز محافظت می‌شود : به ازای هر دو دوری که پلوتون به دور خورشید می‌گردد، نپتون سه مدار می‌گردد. حداقل جدایی پلوتون و نپتون بیش از 17 واحد نجومی است که از حداقل جدایی پلوتون از اورانوس (11 AU) بیشتر است. حداقل جدایی بین پلوتون و نپتون در واقع نزدیک به زمان آفلیون پلوتون رخ می دهد.

طول دایره البروجی نپتون منهای طول پلوتون (آبی) و سرعت تغییر فاصله پلوتون از خورشید (قرمز). منحنی قرمز در حضیض و آفلیون از صفر عبور می کند.

رزونانس 2:3 بین دو بدن بسیار پایدار است و در طول میلیون ها سال حفظ شده است. این مانع از تغییر مدار آنها نسبت به یکدیگر می شود، بنابراین این دو جسم هرگز نمی توانند از نزدیک یکدیگر عبور کنند. حتی اگر مدار پلوتو متمایل نبود، این دو جسم هرگز نمی توانستند با هم برخورد کنند. زمانی که دوره پلوتون کمی با 3/2 دوره نپتون متفاوت باشد، الگوی فاصله آن از نپتون تغییر خواهد کرد. نزدیک به حضیض پلوتون به سمت مدار نپتون حرکت می‌کند و بنابراین سریع‌تر حرکت می‌کند، بنابراین در اولین چرخش از دو مدار در چرخه 495 ساله، از پشت به نپتون نزدیک می‌شود. در حال حاضر به مدت 100 سال بین 50 تا 65 درجه پشت نپتون باقی می ماند (مثلاً 1937-2036). کشش گرانشی بین این دو باعث می شود تکانه زاویه ای به پلوتون منتقل شود. این وضعیت پلوتو را در مدار کمی دورتر می برد، جایی که طبق قانون سوم کپلر دوره کمی طولانی تری دارد . پس از چندین بار تکرار، پلوتون به قدری تاخیر دارد که در دومین حضیض هر چرخه از نپتون که پشت سرش می آید جلوتر نباشد و نپتون دوباره شروع به کاهش دوره پلوتون کند. کل چرخه حدود 20000 سال طول می کشد تا کامل شود.

عوامل دیگر

مطالعات عددی نشان داده‌اند که طی میلیون‌ها سال، ماهیت کلی هم‌ترازی بین مدارهای پلوتون و نپتون تغییر نمی‌کند. چندین رزونانس و فعل و انفعال دیگر وجود دارد که ثبات پلوتو را افزایش می دهد. اینها اساساً از دو مکانیسم اضافی (علاوه بر رزونانس حرکت میانگین 2:3) ناشی می شوند.

در برهان اول حضیض پلوتون ، زاویه بین نقطه ای که از دایره البروج (یا صفحه ثابت ) عبور می کند و نقطه ای که نزدیک ترین نقطه به خورشید است، را نشان می دهد . حدود 90 درجه این بدان معناست که وقتی پلوتون به خورشید نزدیکتر است، در شمال صفحه منظومه شمسی قرار دارد و از برخورد با نپتون جلوگیری می کند. این نتیجه مکانیسم کوزای است . گریز از مرکز یک مدار را به تمایل آن به یک جسم مزاحم بزرگتر مرتبط می کند - در این مورد، نسبت به نپتون، دامنه انقباض 38 درجه است و بنابراین جدایی زاویه ای حضیض پلوتون از مدار نپتون همیشه بیشتر از 52 درجه (90 درجه تا 38 درجه) است . نزدیک ترین حالت چنین جدایی زاویه ای هر 10000 سال اتفاق می افتد.

دوم، طول گره‌های صعودی دو جسم - نقاطی که آنها از صفحه ثابت عبور می‌کنند - در رزونانس نزدیک با کتب بالا هستند. هنگامی که دو طول جغرافیایی یکسان هستند - یعنی زمانی که می توان یک خط مستقیم را از طریق هر دو گره و خورشید ترسیم کرد - حضیض پلوتون دقیقاً در 90 درجه قرار دارد و از این رو زمانی که در شمال مدار نپتون قرار دارد به نزدیکترین فاصله به خورشید می رسد. این به عنوان ابررزونانس 1:1 شناخته می شود . تمام سیارات جوویان (مشتری، زحل، اورانوس و نپتون) در ایجاد ابررزونانس نقش دارند.

ارکوس

دومین پلوتین بزرگ شناخته شده است ، اورکوس ، قطری در حدود 900 کیلومتر دارد و در مداری بسیار شبیه به مدار پلوتون قرار دارد. با این حال، مدار پلوتون و اورکوس خارج از فاز هستند، به طوری که این دو هرگز به یکدیگر نزدیک نمی شوند. آن را "ضد پلوتون" نامیده اند و به خاطر همتای اتروسکی خدای پلوتون نامگذاری شده است .

چرخش

دوره چرخش پلوتون ، برابر با 6.387 روز زمینی است. مانند روز اورانوس و 2 پالاس ، پلوتون در صفحه مداری خود با شیب محوری 120 درجه در "سمت" خود می چرخد و بنابراین تغییرات فصلی آن بسیار زیاد است. در انقلاب خود ، یک چهارم سطح آن در روشنایی مداوم روز است، در حالی که یک چهارم دیگر در تاریکی مداوم است. این می تواند ناشی از تجمع توده های نیتروژن منجمد در مناطق سایه دار سیاره کوتوله باشد. این توده‌ها باعث می‌شوند بدن به سمت خود تغییر جهت دهد و به شیب غیرمعمول محوری آن 120 درجه منجر شود. تجمع نیتروژن به دلیل فاصله زیاد پلوتو از خورشید است. در خط استوا، دما می تواند به منفی 240 درجه سانتیگراد ؛ 33.1 K کاهش یابد و باعث یخ زدن نیتروژن همانطور که آب روی زمین یخ می زند. باشد، همان اثر سرگردان قطبی که روی پلوتو مشاهده می شود، روی زمین نیز مشاهده می شود .