Pluto (kääpiöplaneetta)

Pluton löytämisen historia

Clyde Tombaugh löysi Pluton järjestelmällisesti valokuvista etsimällä 18. helmikuuta 1930 Lowellin observatoriossa, Arizonassa — tosin valokuva kohteesta oli otettu jo 19. maaliskuuta 1915. Tombaugh etsi 'Planeetta X:ää' Neptunuksen kiertoradassa havaittujen poikkeamien perusteella. Käytännössä Pluto löytyi täysin sattumalta, sillä sen massa on liian pieni aiheuttaakseen häiriöitä suurten planeettojen ratoihin. Pluto on nimetty roomalaisenlaisen manalan jumalan Pluton mukaan, ja se on elämälle erittäin epäedullinen paikka.

Kiertorata

Pluto poikkeaa planeetoista muutenkin kuin kokonsa puolesta. Sen rata on huomattavan kallellaan (17°) Maan ratatasoon eli ekliptikaan nähden. Rata on myös varsin elliptinen (eksentrisyys 0,25), ja Pluto tuleekin lähimmillään Aurinkoa Neptunuksen radan sisäpuolelle (esimerkiksi vuosina 1979–1999). Neptunus ja Pluto eivät silti voi törmätä toisiinsa, koska niiden kiertoaikojen suhde on lukkiutunut arvoon 2:3. Plutoa pidetään tyypillisenä Kuiperin vyöhykkeen kohteena.

Pluton pinta ja rakenne

Vaikka Pluton pinnasta ei tiedetä paljonkaan, muutamia Plutoa kuvaavia lukuja voidaan luetella. Ohut kaasukehä koostuu pääasiassa metaanista ja typestä, ja sen paine on hyvin alhainen, mikrobaarin luokkaa. Pinnan lähellä on ohutta utua. Pluton pakonopeus on 1,2 km/s. Pluton pinnalla arvioidaan olevan metaanijäätä. Pluton väri on punaisempinn kuin Kharonin. Plutosta ei ole olemassa tarkkaa kuvaa, mutta parhaimmista kuvista on havaittavissa tummien ja vaaleiden alueiden vaihtelua. Päiväntasaaja tienoilla on pitkulainen tummahko alue.

Plutosta ja Charonista mitatun infrapuna-absorptiospektrin perusteella Pluton pinta muodostuu enimmäkseen metaanijäästä. Samat mittaukset myös osoittavat, että Pluton pinnalla puhtaan metaanijään suhde typpipitoiseen metaanijäähän on suurempi kuin Neptunuksen kuu Tritonilla. Plutolla ei myöskään esiinny yhtä paljon puhdasta typpeä. Pluton (ja Tritonin) spektrissä on myös nähtävissä kapea, mutta syvä 4,0 µm:n absorptioviiva, jonka aiheuttajaa ei tunneta. Se kuitenkin liittyy mahdollisesti hiilimonoksidijäähän. ESO Messenger 129 s. 58–60

Pluton kaasukehä on typpeä ja häkänä, joita tiivistyy aika-ajoin Pluton pinnalle. Pluton kaasukehä paineeksi mitattiin vuonna 1988 tähdenpeittohavainnon perusteella 0,15 Pa, noin 1/700 000 maan ilmakehän paineesta. Pluton kaasukehän arvellaan tihentyneen kaksinkertaiseksi seuranneiden parin vuosikymmenen aikana. Ehkä Pluton napalakki on kääntynyt Aurinkoon päin ja alkanut sulaa. Pluto on melko kirkas, sen Bondin albedo on 0,4–0,6 ja geometrinen albedo 0,5–0,7. Pluton pinnasta on kiinteää typpeä 98 prosenttia, hieman metaania ja jälkiä hiilimonoksidista. Kirkkailla alueilla on typpeä, metaania, etaania ja hiilimonoksidia. Tummilla alueilla on orgaanista materiaalia, joka on syntynyt eri yhdisteiden reagoidessa kosmisten säteiden vaikutuksesta.

Plutosta katsottuna Aurinko näyttää kirkkaalta tähdeltä, ja sen säteilystä saapuu vain 0,89 W/m². Plutossa onkin todella kylmä, lämpötila on vain noin 43 kelviniä (−230 °C). Lämpötila vaihtelee Pluton kierron mukana −228–−238 °C. Ilmakehän paksuutta kuvaava skaalakorkeus on 60 km, ja keskimääräinen molekyylipaino 16–25 g/mol.

Pluto saattaa muistuttaa Tritonia, jossa tulivuorista purkautuu nestemäistä typpeä.

Pluto on 50–70-prosenttisesti kiveä, ja loput massasta on lähinnä jäätä. Pluton tiheys on 1 750 kg/m3. Niinpä Plutossa olisi jäätä noin 30–50 prosenttia. Jään alhainen osuus viittaa siihen, että Aurinkokunnan synnyssä alueella olevasta hapesta suuri osa tiivistyi alhaisessa lämpötilassa hiilimonoksidiksi CO eikä vedeksi niin kuin lähempänä Aurinkoa.

Vuoden 2006 alussa Plutoa tarkkailtiin Keck- ja Hubble-teleskoopeilla. Sen pinnan lämpötilaksi mitattiin 43 K eli kymmenen astetta alhaisempi kuin Kharonilla. Viileyden syynä on välillisesti auringonsäteily, joka höyrystää pinnan typpijäätä kaasuksi. Vaikutus on sama kuin iholta haihtuvalla hiellä.

Pluton kuut

Kharon

Pluton suurin kuu Kharon löytyi vuonna 1978. Se on 1 200 kilometrin läpimittaisena samaa kokoluokkaa 2 250 kilometrisen Pluton kanssa. Kappaleiden pyörähdysajat ja kiertoajat toistensa ympäri ovat täsmälleen samat (6,39 vuorokautta), joten niistä näkyy aina sama puoli toisiinsa. Plutoa ja Kharonia voidaan pitää kaksoisplaneettana, sillä tosiasiassa ne kiertävät yhteistä massakeskipistettä, joka sijaitsee Pluton ulkopuolella. [1] Järjestelmän yhteinen massa on vain 0,2 prosenttia maan massasta eli noin 1,36 × 10²² kg. Pluton ja Kharonin välinen etäisyys on noin 20 000 kilometriä. Kharon koostuu enimmäkseen jäästä, toisin kuin Pluto. Sen tiheys on vain 1,2–1,3 g/cm³. Kharonin pinnalla on paljon vesijäätä, mikä hallitsee myös sen absorptiospektriä. Charonin spektrissä on tuntematon absorptioviiva 3,7 µm kohdalla. ESO Messenger 129 s. 58–60

Kesällä 2005 sattuneen tähdenpeiton aikana tehdyistä havainnoista ESOssa on mitattu Kharonin halkaisijaksi 604 km ja tiheydeksi 1,71 g/cm³. Lisäksi voitiin päätellä, että Kharonilla ei ole kaasukehää ja että sen paine voi olla korkeintaan miljoonasosan Maan ilmakehän paineesta.

Hydra ja Nix

Pluton järjestelmä

Toukokuussa 2005 Plutolta löydettiin kaksi kuuta, S/2005 P 1 ja S/2005 P 2, joille annettiin kesäkuussa 2006 pysyvät nimet Hydra ja Nix. Nämä kuut sijaitsevat suunnilleen samalla ratatasolla kuin Kharon ja kiertävät Plutoa noin kahdesta kolmeen kertaa kauempana. Kumpikin on läpimitaltaan arviolta 44—130 km, mutta niiden kokoa ei ole mitattu vielä tarkkaan.

Hydra ja Nix eivät suoranaisesti kierrä Plutoa, vaan koko järjestelmän yhteistä massakeskipistettä, joka on Pluton ja Kharonin välissä. Eli ne ovat yhtä lailla kuita myös Kharonille.

Pluton rataelementit

Keskimääräiset rataelementit epookin J2000.0 suhteen. Kaavoissa t on epookista J2000.0 kulunut aika vuorokausina ja T sama vuosisatoina. Siis kun juliaaninen päivämäärä on J, on t = J - 2451545.0 ja T = t/36525.

isoakselin puolikas a = 39,48168677 + 0,00076912 T [AU]
eksentrisyys e = 0,24880766 + 0,00006465 T
inklinaatio i = 17,14175° + 11,07' T
nousevan solmun pituus Ω = 110,30347° - 37,33' T
perihelin pituus ω = 224,06676° - 132,25' T
keskilongitudi L = 238,92881° + 0,00397557° t

Luotaimet

Plutoa ei vielä ole tutkittu luotaimilla. 19. tammikuuta 2006 NASA lähetti New Horizons -ohilentoluotaimen kohti Plutoa. Luotain ohitti Jupiterin käyttäen planeettaa painovoimalinkona helmikuussa 2007, ja sen on määrä saapua kohteeseensa heinäkuussa 2015.