حقایقی درباره سیاره کوتوله پلوتو

MacTavish · 1/3/20

پلوتو که زمانی بعنوان نهمین و دورترین سیاره از خورشید طبقه‌بندی شده بود، حالا بزرگترین سیاره کوتوله در منظومه شمسی شناخته می‌شود. این سیاره همچنین یکی از بزرگترین اعضای کمربند کویپر نیز می‌باشد؛ این کمربند یک ناحیه در آن سوی مدار نپتون است که گفته می‌شود صدها هزار جرم یخی و سنگی در آن حضور دارند و اندازۀ هر کدام بیش از ۱۰۰ کیلومتر است؛ همچنین یک تریلیون دنباله‌دار در این کمربند وجود دارد.

نمایی دیدنی از پلوتو که کاوشگر فضایی «افق‌های نو» در جولای ۲۰۱۵ ثبت کرد.

به گزارش بیگ بنگ، در سال ۲۰۰۶، پلوتو بعنوان یک سیاره کوتوله طبقه‌بندی شد. خیلی‌ها با قرار گرفتن پلوتو در زمره سیاره‌های منظومه شمسی مخالفت نمودند و بحث‌های داغی پیرامون جایگاه آن در محافل علمی مطرح شد. عموم مردم هم به اجماع نرسیده و خیلی‌ها پلوتو را به عنوان یک سیاره به رسمیت نمی‌شناسند. در سال ۲۰۱۷، یک گروه علمی (از جمله اعضای ماموریت افق نو) تعریف جدیدی از سیاره ارائه دادند که مبتنی بر اجرام گِرد در فضایی کوچکتر از ستاره‌ها بود. این تعریف باعث می‌شد تعداد سیاره‌های موجود در منظومه شمسی از ۸ به حدود ۱۰۰ عدد افزایش پیدا کند.

«پرسیوال لوئل» اخترشناس آمریکایی در سال ۱۹۰۵ با مشاهدۀ انحرافات عجیبی که در مدارهای نپتون و اورانوس دید، موفق به دستیابی به اولین نشانه‌ها از وجود پلوتو شد و این اتفاق به سال ۱۹۰۵ باز می‌گردد. او به این نتیجه رسید که جرم سماوی دیگری به این دو سیاره نیرو وارد می‌کند. لوئل موقعیت مکانیِ این سیاره رازآلود را در سال ۱۹۱۵ پیش‌بینی کرد، اما هیچوقت موفق به یافتن آن نشد.

سرانجام «کلاید تامبا» در رصدخانه لوئل توانست این سیاره را در سال ۱۹۳۰ کشف نماید. او در این راستا از پیش‌بینی‌های لوئل و سایر اخترشناسان استفاده کرد. نام پلوتو برگرفته از «ونتیا برنیِ» ۱۱ ساله از آکسفورد می‌باشد؛ شخصی که این پیشنهاد را به پدربزرگش داد که سیاره جدید باید نامی از میان خدایان روم داشته باشد. پدربزرگش این نام را در رصدخانه لوئل مطرح ساخت. رصدخانه لوئل هم به پاس قدردانی از زحمات پرسیوال لوئل به این نام برگزیده شده است. دو حرفِ اولِ نام پرسیوال لوئل در سیاره «پلوتو» به کار رفته است.

خصوصیات فیزیکی

از آنجا که پلوتو فاصلۀ بسیار زیادی با زمین دارد، تا همین سال ۲۰۱۵ اطلاعات اندکی درباره اندازه یا سطح این سیاره کوتوله در دست نبود. تا اینکه کاوشگر فضایی «افق‌های نو» توانست در سال ۲۰۱۵ خود را به فاصله نزدیکی از پلوتو برساند. این فضاپیما نشان داد که قطر پلوتو برابر با ۲۳۷۰ کیلومتر است؛ یعنی کمتر از یک‌پنجم قطر زمین.

مشاهدۀ سطح پلوتو توسط کاوشگر فضایی «افق‌های نو» باعث شد تا چندین ویژگی سطح آن برملا شود؛ مثلا کوه‌هایی که ارتفاع‌شان به ۳۵۰۰ متر می‌رسد. اگرچه یخ نیتروژن و متان بخش اعظمی از سطح پلوتو را می‌پوشانند، اما این مواد از قدرت کافی برای پشتیبانی از چنین قله‌های بزرگی بی‌بهره هستند. بنابراین، دانشمندان این گمانه‌زنی را مطرح ساختند که کوه‌ها در سنگ بسـ*ـتر یخ‌های آبی تشکیل می‌یابند.

سطح پلوتو از مقدار فراوانی یخ متان پوشیده شده، اما دانشمندان کاوشگر «افق‌های نو» تفاوت‌های چشمگیری در شیوۀ بازتاب نور توسط یخ در سطح این سیاره کوتوله پیدا کرده‌اند. پلوتو از اراضی یخی خاصی هم برخوردار است که شباهت زیادی به پوست مار دارند. اخترشناسان مناطق مشابهی را در بخش‌های کوهی فرسایش‌یافته مشاهده کرده بودند. این نوع ساختارهای پلوتو بسیار زیاد هستند و ارتفاع‌شان تا ۵۰۰ متر تخمین زده می‌شود، در حالیکه ساختارهای مشابه در زمین فقط چند متر اندازه دارند.

یکی دیگر از ویژگی‌های متمایز در سطح پلوتو، منطقه بزرگ قلب‌شکلی موسوم به منطقه تامبا(Tombaugh Regio) است. سمت چپ این منطقه (جایی که به شکلِ قیف بستنی است)، با یخ کربن مونو اکسید پوشیده شده است. تغییرات و ویژگی‌های دیگری هم در ترکیب مواد سطحی در این منطقه یافت شده است. در مرکز و سمت چپ منطقه تامبو، ناحیه بسیار مسطحی تحت عنوان «اسپوتنیک پلانیتیا» وجود دارد که فاقد گودال است؛ انتظار می‌رفت برخورد شهاب سنگ‌های باستانی گودال‌هایی را در آن ناحیه به وجود آورده باشد. پس از دید ساختار سطحی می‌توان به این نتیجه رسید که این منطقه خیلی جوان است و اصولاً نباید بیشتر از ۱۰۰ میلیون سال قدمت داشته باشد. احتمالا این منطقه هنوز در حال شکل‌گیری و تغییر در اثر فرایندهای داخلی می‌باشد.

crop p color enhanced release superenhanced k dc ir zld

این دشت‌های یخی نشان از لایه‌های تاریکی دارند که طول‌شان فقط به چند متر می‌رسد. احتمال می‌رود این خطوط در اثر بادهای شدیدی به وجود آمده باشد که در سرتاسر سطح این سیاره کوتوله به وزش در می‌آیند. شواهد تلسکوپ فضایی هابل ناسا نشان می‌دهد که پوسته پلوتو می‌تواند حاوی مولکول‌های آلی پیچیده باشد. سطح پلوتو یکی از سردترین مکان‌های منظومه شمسی برشمرده می‎شود که درجۀ حرارات در آنجا به منهای ۲۲۵ درجه سلسیوس می‌رسد. وقتی تصاویرِ تهیه شده توسط تلسکوپ هابل را با تصاویر گذشته مورد مقایسه قرار می‌دهیم، این نتیجه حاصل می‌شود که این سیاره کوتوله در طی زمان سُرخ‌تر شده است که دانشمندان دلیل آن را به تغییرات فصلی نسبت می‌دهند.

شاید پلوتو یک اقیانوس زیرسطحی هم داشته باشد، اگرچه دانشمندان هنوز به داده‌های بیشتری برای تایید این ادعا احتیاج دارند. اگر اقیانوس زیرسطحی وجود داشت، می‌توانست تاثیر شگرفی بر تاریخچه پلوتو بگذارد. برای مثال، دانشمندان دریافتند که منطقه اسپوتنیک پلانیتیا منجر به تغییر جهت پلوتو شد و دلیل آن، میزان یخی بود که در آن ناحیه وجود داشت. این یخ به قدری سنگین بود که تاثیر کلی بر پلوتو گذاشت. بر اساس برآورد کاوشگر افق‌های نو، ضخامت این یخ تقریباً ۱۰ کیلومتر است. دانشمندان اقیانوس زیرسطحی را بهترین توضیح برای شواهد قلمداد می‌کنند؛ اگرچه سناریوی بسیار بعیدی به نظر می‌رسد، اما لایه یخی ضخیم یا حرکاتی که در سنگ‌ها رخ می‌دهد، می‌تواند نقش اصلی را در این پروسه داشته باشد. اگر پلوتو واقعاً اقیانوس مایع و انرژی کافی داشت، برخی دانشمندان فکر می‌کنند می‌توانست به راحتی از حیات پشتیبانی کند.

خصوصیات مداری

مدار کاملاً بیضی‌شکل پلوتو باعث می‌شود این سیاره در مقایسه با زمین، بیش از ۴۹ برابر دورتر از خورشید باشد. چون مدار پلوتو خیلی خارج از مرکز است، فاصله آن از خورشید می‌تواند به طرز قابل توجهی متغیر باشد. به دلیل فاصله زیادی که این سیاره از زمین دارد، دانشمندان فرصت ناچیزی برای مطالعه آن دارند. پلوتو بعنوان نهمین سیاره منظومه شمسی پس از ۲۰ سال گردش، در سال ۱۹۹۹ از مدار نپتون گذر کرد تا به دورترین سیاره از خورشید تبدیل گردد؛ تا اینکه آن را از جایگاه سیاره عزل کرده و در زمره سیاره کوتوله طبقه‌بندی کردند.

سطح پلوتو به طور موقت یک اتمسفر نازک پدید می‌آورد که عمدتاً از نیتروژن و اندکی متان تشکیل یافته است. جاذبه کم پلوتو که قدری بیشتر از یک‌ بیستمِ جاذبه زمین است، باعث می‌شود این اتمسفر در مقایسه با اتمسفر زمین، ارتفاع زیادی داشته باشد. این سیاره وقتی در فاصله بسیار زیادی از خورشید حرکت کند، انتظار می‌رود اتمسفرش انجماد یابد. اما پلوتو تا زمانی که اتمسفر داشته باشد، می‌تواند بادهای بسیار شدیدی را تجربه نماید. درخشندگی این سیاره هم خیلی متغیر است و گویا امواج گرانشی در آن تاثیرگذار هستند یا هوایی که بر فراز کوه‌ها مشغول وزیدن است.

اگرچه امروزه اتمسفر پلوتو آنقدر نازک است که امکان جریانِ مایع در آن وجود ندارد، اما شاید در گذشته‌ای دور مقداری مایع در بخش سطح جریان داشته است. کاوشگر فضایی «افق‌های نو» از یک دریاچه منجمد در منطقه تامبا عکس‌برداری کرد. گویا این منطقه دارای یک سری کانال‌ها یا مجاری باستانی می‌باشد. در گذشته‌ای بسیار دور، احتمالاً این سیاره کوتوله اتمسفری داشته که تقریباً ۴۰ برابر ضخیم‌تر از اتمسفر مریخ بود. دانشمندان در سال ۲۰۱۶ اعلام کردند که موفق به یافتن ابرهایی در اتمسفر پلوتو شده‌اند. آنها در این راستا از داده‌های کاوشگر فضایی «افق‌های نو» استفاده نمودند. اخترشناسان هفت منطقه را شناسایی کردند که ابرها عمدتاً در آن نواحی شکل می‌گیرند. ترکیب ابرهای شناسایی شده به احتمال زیاد متشکل از استیلن، اتان و هیدروژن سیانید می‌باشد.

ترکیب و ساختار

بر اساس اعلام ناسا، برخی از پارامترهای پلوتو به شرح زیر هستند:

ترکیب اتمسفر: متان، نیتروژن. مشاهدات کاوشگر فضایی «افق‌های نو» گویای آن است که اتمسفر پلوتو در ۱۶۰۰ کیلومتری بالای سطح این سیاره کوتوله امتداد یافته است.

میدان مغناطیسی: دانشمندان هنوز نمی‌دانند که پلوتو میدان مغناطیسی دارد یا خیر، اما اندازه کوچک سیاره پلوتو و چرخش آهسته آن نشان می‌دهد که پلوتو فاقد میدان مغناطیسی است.

ترکیب شیمیایی: احتمالاً پلوتو از ۷۰ درصد سنگ و ۳۰ درصد یخ آبی تشکیل یافته است.

ساختار درونی: احتمالاً این سیاره کوتوله یک هسته سنگی- سیلیکاتی دارد که گوشته‌ای از یخ آن را احاطه کرده است و یخ متان، کربن مونو اکسید و نیتروژن سطح آن را پوشانده‌اند.

مدار و چرخش

در مقایسه با سایر سیاره‌های منظومه شمسی، چرخش پلوتو رو به عقب است؛ یعنی از شرق به غرب.

میانگین فاصله از خورشید: ۵,۹۰۶,۳۸۰,۰۰۰ کیلومتر – ۳۹.۴۸۲ برابرِ فاصله زمین تا خورشید.

نزدیکترین فاصله از خورشید: ۴,۴۳۶,۸۲۰,۰۰۰ کیلومتر – ۳۰.۱۷۱ برابر فاصله زمین تا خورشید.

دورترین فاصله از خورشید: ۷,۳۷۵,۹۳۰,۰۰۰ کیلومتر – ۴۸.۴۸۱ برابر فاصله زمین تا خورشید.

قمرهای پلوتو

پلوتو ۵ قمر دارد: شارون، استیکس، نیکس، کربروس و هیدرا. هیدرا و شارون به ترتیب دورترین و نزدیکترین قمر به پلوتو هستند. اخترشناسان در سال ۱۹۷۸ دریافتند که پلوتو قمر بسیار بزرگی دارد که تقریباً نصف اندازۀ خود پلوتو است. محققان نام «شارون» را برای این قمر برگزیدند؛ شارون یک ابلیس در اساطیر یونان است که مردگان را با قایق به جهان اسفل می‌برد. چون شارون و پلوتو به لحاظ اندازه شباهت خیلی زیادی به هم دارند، چرخش آنها با شیوه چرخش اکثر سیاره‌ها و اقمارشان فرق دارد.

پلوتو و شارون به دور نقطه‌ای در فضا گردش می‌کنند که بین آنها قرار دارد؛ یعنی شبیه به مدار گردش سامانه‌های ستاره‌ای دوتایی. به همین دلیل، دانشمندان از پلوتو و شارون به عنوان سیاره دوقلو یا سامانه دوتایی یاد می‌کنند. پلوتو و شارون فقط ۱۹۶۴۰ کیلومتر از یکدیگر فاصله دارند؛ یعنی کمتر از فاصله میان لندن و سیدنی با هواپیما. گردش شارون به دور پلوتو ۶.۴ روزِ زمین طول می‌کشد و یک گردش کامل پلوتو تقریبا ۶.۴ روز زمینی به طول می‌انجامد.

پلوتو به صورت سرخ دیده می‌شود، اما شارون بیشتر به رنگ خاکستری است. این قمر در دوران نخست پیدایش، شاید از یک اقیانوس زیرسطحی برخوردار بوده؛ البته کاوشگرهای کنونی نمی‌توانند از این ادعا پشتیبانی کنند. در مقایسه با اکثر سیاره‌ها و اقمار منظومه شمسی، سامانه پلوتو – شارون روی کناره‌اش نسبت به خورشید واقع است. مشاهده قمر شارون با کاوشگر فضایی «افق‌های نو» از وجود دره‌های ژرفی در سطح این قمر حکایت دارد.

عمقِ ژرف‌ترین دره به ۹.۷ کیلومتر می‌رسد. دانشمندان در سال ۲۰۰۵ با استفاده از تلسکوپ فضایی هابل از پلوتو عکس‌برداری کرده و دو قمر کوچک پلوتو را به نام‌های نیکس و هیدرا کشف کردند. این اقمار در مقایسه با قمر شارون، به ترتیب دو و سه برابر دورتر از پلوتو هستند. بر اساس اندازه‌گیری‌های کاوشگر فضایی «افق‌های نو»، تخمین زده شده که نیکس ۴۲ کیلومتر طول و ۳۶ کیلومتر عرض داشته باشد. اما براساس برآوردها، هیدرا ۵۵ کیلومتر طول و ۴۰ کیلومتر عرض دارد. این احتمال وجود دارد که سطح هیدرا عمدتاً با یخ پوشیده شده باشد.

دانشمندان با بهره‌گیری از تلسکوپ فضایی هابل در سال ۲۰۱۱ موفق شدند قمر دیگری به نام کربروس را کشف نمایند. آنها تخمین زده‌اند که این قمر ۱۳ تا ۳۴ کیلومتر قطر داشته باشد. همین عامل دوباره بحث‌های زیادی در خصوص طبقه‌بندی آن به عنوان یک سیاره مطرح کرده است. کاوشگر فضایی «افق‌های نو» اولین کاوشگری محسوب می‌شود که پلوتو، اقمار آن و سایر سیاره‌های موجود در کمربند کویپر را مطالعه کرده است.

این فضاپیما در ماه ژانویه ۲۰۰۶ پرتاب شد و در ۱۴ جولای ۲۰۱۵ موفق شد از نزدیکترین فاصلۀ پلوتو عبور کند. آخرین داده‌های این کاوشگر در سال ۲۰۱۶ در زمین دانلود شد. اطلاعات اندک درباره سامانه پلوتو باعث شد خطرات بی‌سابقه‌ای کاوشگر فضایی «افق‌های نو» را تهدید کند. دانشمندان قبل از پرتاب این کاوشگر، فکر می‌کردند پلوتو فقط سه قمر دارد که به دور آن می‌چرخند. کشف اقمار کربوراس و استیکس در طی ماموریت این کاوشگر باعث شد، این ایده‌ بر سر زبان‌ها بیفتد اقمار بیشتری می‌تواند به دور پلوتو گردش کند. دانشمندان ابراز امیداواری کردند که در سال‌های آتی اطلاعات بیشتری دربارۀ این سیاره کوتوله کشف کرده و بینش خود را ارتقا ببخشند.