Pluton

Otkriće

Za više informacija pogledajte članak Trans-neptunski objekt

1840-ih, Urbain Le Verrier je koristio klasičnu mehaniku kako bi predvidio položaj tada neoktrivenog planeta Neptuna nakon analiza peturbacija u putanji oko Urana.^[23] Daljnja promatranja Neptuna u kasnom 19. stoljeću su dovele astronome da razmatraju da je Uranovu putanju ometao još jedan planet izuzev Neptuna.

1906., Percival Lowell—bogataš iz Bostona koji je osnovao zvjezdarnicu Lowell u Flagstaffu, Arizoni, 1894.—je započeo opsežan projekt potrage za mogućim devetim planetom Sunčeva sustava, kojeg je nazvao "Planet X".^[24] Do 1909., Lowell i William H. Pickering su predložili nekoliko koordinata za taj planet.^[25] Lowell i njegova zvjezdarnica su provodili istraživanja sve do njegove smrti 1916., ali bez uspjeha. Nepoznato Lowellu, njegova istraživanja su snimila dvije slabe fotografije Plutona 19.3. i 7.4. 1915., ali ih nisu prepoznali.^[25][26] Postoje 14 drugih zapažanja prije otkrića, od kojih je najstarija ona zvjezdarnice Yerkes Observatory 20. 8. 1909.^[27]

Zbog 10-godišnjeg pravnog spora sa Constance Lowell, Percivaline udovice, koja je htjela oduzeti 1 milijun $ zvjezdarnice i dati tu svotu sebi, potraga za planetom X nije nastavljena sve do 1929.,^[28] kada je upravitelj Vesto Melvin Slipher predao zadatak potrage za planetom X Clydeu Tombaughu, 23-godišnjem mladiću iz Kanzasa koji je upravo stigao u zvjezdarnicu nakon što je zadivio Sliphera uzorkom astronomskih crteža.^[28]

Tombaughov zadatak je bio sustavno fotografirati noćno nebo u paru fotografija, potom istražiti svaki par i vidjeti da li se pojavila promjena položaja. Uz pomoć treptajnog uspoređivača, brzo je mijenjao poglede svake slike kako bi stvorio iluziju pokreta bilo kakvog objekta između fotografija. 18.2. 1930., nakon gotovo godinu dana potrage, Tombaugh je otkrio mogući pokretni objekt na fotografijama snimljenih između 23. i 29.1. Slika slabije kvalitete, snimljena 21.1., pomogla je potvrditi nalaz. ^[29] Nakon daljnjih fotografija koje su potvrdile otkriće, vijesti o novom planetu su su poslane zvjezdarnici sveučilišta Harvard 13.3. 1930.^[25]

Ime

Vijest o otkriću se brzo proširilo diljem svijeta. zvjezdarnica Lowell, koja je imala pravo nazvati novi objekt, je dobila preko 1.000 sugestija o imenu diljem svijeta, a među predloženim nazivima su bili Atlas i Zimal.^[30] Tombaugh je predložio Sliphera da brzo smisli ime objektu prije nego ga netko preduhitri.^[30] Constance Lowell je predložila Zeusa, potom Percival i na kraju Constance. Sugestije nisu prošle.^[31]

Naziv Pluton, prema bogu podzemnog svijeta, prva je predložila Venetia Burney (1918–2009), tada 12-godišnja djevojčica iz Oxforda, Engleske, koju je zanimala klasična mitologija.^[32] U razgovoru je to predložila svojem djedu, Falconeru Madanu, bivšem knjižničaru u Harvardu, koji je to pak proslijedio profesoru Hervertu Hallu Turneru.^[32]

Objekt je službeno dobio naziv 24. 3. 1930.^[33][34] Svaki član zvjezdarnice Lowell je imao pravo glasovati o tri prijedloga: Minerva (što je već bilo ime asteroida), Kron (predložio ga je nepopularni astronom Thomas Jefferson Jackson See), i Pluton. Pluton je dobio sve glasove.^[35] Ime je objavljeno 1. 5. 1930.^[32] Kada je to čuo, Madan je Venetiji dao £5 kao oblik nagrade.^[32]

Izbor za to ime leži u tome da su prva dva slova Plutona inicijali Percivala Lowella, a Plutonov planetarni simbol, (Unicode U+2647 ♇),^[36] je monogram sastavljen od slova 'PL'.^[37] Drugi simbol, (U+2BD3 ⯓),^[38] podsjeća na Neptunov ( ), ali ima krug umjesto središnjeg zupca.

Ime je prihvatila popularna kultura. 1930., Walt Disney je navodno dobio nadahnuće od toga planeta da uz Mickey Mousea stvori i lik psa zvanog Pluto, iako animator Ben Sharpsteen tvrdi da ne može to potvrditi.^[39] 1941., Glenn T. Seaborg je novo stvoren kemijski element plutonij nazvao prema Plutonu, prema tradiciji da se elementi nazivaju prema novo oktrivenim planetima (uranij, neptunij.^[40]

Većina jezika koristi naziv "Pluto" u raznim transliteracijama.^{[α 4]} U japanskom, Houei Nojiri je predložio prijevod Meiōsei (冥王星^?, "Zvijezda boga podzemlja"), a to je posuđeno i na kineskom, korejskom i vijetnamskom.^[41][42][43] Neki jezici u Indiji koriste naziv Pluton, dok drugi, poput hindi jezika, koriste naziv Yama, čuvara pakla u hinduističkoj i budističkoj mitologiji, kao i vijetnamski.^[42] Polinezijski jezici isto koriste domaće nazive za bogove podzemlja, poput Whiro na maorskom .^[42]

Planet X diskreditiran

Jednom otkriven, Plutonova udaljenost je dovela do sumnji da se radi o Lowellovom planetu X.^[24] Procjene u Plutonovoj masi su revidirane prema niže tijekom 20. stoljeća- ^[44]

Astronomi su isprva smatrali da je njegova masa dovoljna da ima učinak na Neputun i Uran. 1931. smatralo se da Pluton ima istu masu kao i Zemlja, no već 1948. je to revidirano te mu je masa smanjena na onu od Marsa.^[46][48] 1976., Dale Cruikshank, Carl Pilcher i David Morrison sa sveučilišta Havaji su po prvi put izračunali Plutonov albedo, i utvrdili da se poklapa sa onim za metanov led; to je značilo da bi Pluton morao biti izvanredno svjetao za svoju veličinu te stoga nije mogao imati više od 1% mase Zemlje.^[49] (Plutonov albedo je 1.3–2.0 puta veći od Zemljinog.^[7])

1978., oktriće Plutonova satelita Harona je dozvolila mjerenje Plutonova mase po prvi put: otprilike 0,2% Zemljine mase, što je premalo da opravda odstupanje Uranove putanje. Dalnja istraživanja za planetom X, koje je između ostalog vodio i Robert Sutton Harrington,^[51] nisu dovela do rezultata. 1992., Myles Standish je iskoristio podatke Voyagera 2' koji je preletio pokraj Neptuna 1989., a koja su smanjila Neptunovu masu za 0,5%—količina usporediva sa Marsom—kako bi izračunao njegov gravitacijski učinak na Uran. Sa novim podacima, odstupanja su nestala, a time i potreba za planetom X.^[52] Danas se većina znanstvenika slaže da planet X ne postoji.^[53] Lowell je previdio putanju planeta X 1915. što je bilo vrlo blizu Plutonovoj putanji tog vremena; Ernest W. Brown je ubrzo nakon otkrića Plutona zaključio da je to bila slučajnost,^[54] sa čime se mnogi slažu.^[52]

Klasifikacija

Od 1992. nadalje, otkriveni su mnogi objekti oko Plutona, a koji ukazuju da je Pluton dio populacije objekata koji se zove Kuiperov pojas. Ovo je njegov status planeta učinilo spornim. Ravnatelji muzeja i planetarija su povremena stvarali kontroverze kada su uklonili Pluton iz svojih modela Sunčeva sustava. Planetarij Hayden je ponovno otvoren u februaru 2000. nakon obnove, te prikazao model od samo osam planeta, što je dovršilo do naslovnica novina.^[55]

Kako su u tom području otkriveni objekti iste veličine Plutona, smatralo se da bi Pluton trebalo ponovno klasificirati kao jedan od objekata Kuiperova pojasa, kao što su i 1 Ceres, Pallas, Juno i Vesta s vremenom izgubili svoj status planeta nakon otkrića raznih asteroida. 29. 7. 2005., otkriće novog trans-neptunskog objekta, Erisa, je dovelo do toga da mnogi shvate da je isti veći od Plutona. To je bio tada najveći objekt otkriven u Sunčevu sustavu od Tritona 1846. Njegovo otkriće i mediji su ga isprva nazvali "desetim planetom", iako tada nije bilo dogovora akademičara oko toga.^[56] Drugi su otkriće Erisa smatrali najsnažnijim astronomskim dokazom da se Pluton mora nanovo klasificirati kao patuljasti planet.^[57]

Klasifikacija MAU-a

Rasprava je dovela do toga da je Međunarodna astronomska unija (MAU) 2006. predstavila novu definiciju planeta. Prema toj rezoluciji, postoje tri uvjeta da bi objekt postao planet:

1. objekt mora biti u putanji oko Sunca
2. objekt mora biti dovoljno masivan da ga zaobli vlastita gravitacija. Odnosno, vlastita gravitacija ga mora dovesti u hidrostatičku ravnotežu
3. mora pomesti susjedstvo oko svoje putanje^[58][59]

Pluton nije udovoljio trećem uvjetu, pošto je njegova masa tek 0,07 puta mase drugih objekata u putanji (Zemljina masa je primjerice 1,7 milijuna puta preostale mase u svojoj vlastitoj orbiti).^[57][59] MAU je isto tako odlučio da se tijela poput Plutona nazovu patuljasti planet. 13. 9. 2006., MAU je uključila Pluton i Eris, kao i njegov mjesec Dysnomija, u svoj katalog patuljastih planeta, dajući im službene oznake "(134340) Pluto", "(136199) Eris" i "(136199) Eris I Dysnomia".^[60] Da je Pluton tako kasificiran prilikom otkrića, vjerojatno bi dobio oznaku 1164, prema asteroidu 1163 Saga koji je otkriven mjesec dana ranije.^[61]

Pojavio se otpor u astronomskoj zajednici zbog te odluke.^[62][63][64] Alan Stern, glavni istraživač NASINE misije New Horizons za Pluton, je javno osudio rezoluciju MAU-a, i izjavio da "defincija smrdi, zbog tehničkih razloga".^[65] Stern je smatrao da bi prema toj novoj definiciji i Zemlja, Mars, Jupiter i Neptun bili isključeni, pošto dijele putanju sa asteroidima.^[66] Smatrao je da bi se svi veći sferični sateliti, pa i mjesec, trebali smatrati planetama.^[16] Drugi njegov argument je bio da, pošto je manje od 5% astronoma glasovalo za tu odluku, one ne predstavlja cijelu astronomsku zajednicu.^[66] Marc W. Buie, tada u zvjezdarnici Lowell, je pokrenuo peticiju protiv te defincije.^[67] Drugi su podržali MAU. Mike Brown, koji je otkrio Eris, je izjavio: "tijekom cijele ove lude, cirkusantske procedure, nekako se došlo do ispravnog odgovora. Dugo vremena se nadziralo. Znanost samu sebe ispravlja, čak i kada su u pitanju jake emocije".^[68]

Odjek javnosti na odluku MAU-a bio je podvojen. Iako su mnogi prihvatili ovu drugačiju klasifikaciju, neki su htjeli poništiti tu odluku uz pomoć online peticija koje su trebale pritisnuti MAU da razmisli još jednom o odluci. Rezolucija nekih članova Državne skupštine Kalifornije je odluku MAU-a prozvalo "znanstvenom herezom".^[69] Predstavnici doma savezne države Novi Meksiko su usvojili rezoluciju u čast Tombaughu, dugotrajnom stanovniku te savezne države, koja je navodila da će "Pluton uvijek biti smatran planetom iznad neba Novog Meksika te da je 13. 3. 2007. dan planeta Plutona."^[70][71] Senat Illinoisa usvojio je sličnu rezoluciju 2009., na temelju toga da je Clyde Tombaugh rođen u Illinoisu. Rezolucija je navela da je Pluton "nepravedno unazađen u patuljasti planet" od MAU-a.^[72] Drugi su izrazili nesuglasje sa odlukom zbog emotivnih razloga te da će i dalje smatrati Pluton planetom.^[73]

2006, prilikom 17. glasovanja za riječ godine, Američko društvo dijalekta je to čast dalo riječi "plutoniziran", što znači "sniziti, unazaditi nekoga ili nešto".^[74]

Istraživači na obje strane rasprave su se okupili 14–16. 8. 2008., na sveučilištu Johns Hopkins radi konferencije o definiciji planeta.^[75] Nazvana "Velika rasprava o planetima",^[76] konferencija je objavila priopćenje za medije gdje navodi da nema dogovora o definiciji planeta.^[77] Mau je 11.6. 2008. objavila da će termin "plutoid" označavati Pluton i druge objekte koje imaju veliku poluos koja je veća od Neptuna i dovoljno mase da budu gotovo sferičnog oblika.^[78][79][80]

Orbita Plutona (crveno) koja prikazuje njegovu veliku inklinaciju u odnosu na ravnu orbitu drugih planeta.

Orbita Plutona (crveno) gledano odozgo, u odnosu na orbitu Neptuna (plavo), te kako je zbog ekscentriciteta Pluton stoga povremeno bliži Suncu.

Slike Harona koji kruži oko Plutona, koje je snimio New Horizons 2015.

Plutonu treba 248 Zemljinih godina da jednom obiđe oko Sunca. Njegove orbitalne karakteristike su značajno drugačije u odnosu na druge planete, koje imaju putanje u obliku kruga koji je ravan u odnosu na ekliptiku. U usporedbi s njima, Pluton ima veliku inklinaciju putanje (preko 17°) i umjeren ekscentricitet orbite. Ovaj ekscentricitet znači da manja regija Plutonove putanje leži bliže Suncu od Neputuna. Težište Pluton-Haron došao je do apside 5.9. 1989.,^{[1][α 5]} te je bio zadnji put bliže Suncu od Neptuna između 7.2. 1979. i 11.2. 1999.^[81]Dugoročno, Plutonova orbita je kaotična. Iako komjuterske simulacije mogu predvidjeti njegov položaj i po nekoliko milijuna godina, nakon intervala dužih od 10–20 milijuna godina, proračuni postaju spekulativni: Pluton je osjetljiv na nemjerljive male detalje Sunčeva sustava, teško predvidivih faktora koji bi mogli poremetiti njegovu orbitu.^[82][83]

Odnos sa Neptunom

Iako se orbita Plutona naizgled kosi sa Neputonovom, ta dva objekta putuju tako da se nikada ne mogu sudariti ili čak približiti. Postoji nekoliko razloga tome.

Prvo, njihove orbite se ne križaju. Kada je Pluton najbliže Suncu, gledano odozgo, također je najdalje od Neptunova puta. Pluton prolazi oko 8 AJ od Neptuna, čime se psriječava sudaranje.^[84][85][86] Plutonova orbitalna pozicija je odvojena od Neptunove za preko 21°.^[87]

Ovo je već dovoljno da zaštiti Pluton; perturbacija planeta (osobito Neptuna) mogla bi poremetiti Plutonovu putanju (npr. zakret perihela) tijekom milijuna godina, čime bi sudar postao moguć. Pluton leži u orbitalnoj rezonanci od 2:3 u odnosu na Neptun; za svake dvije orbite koje Pluton napravi oko Sunca, Neptun ih napravi tri. Dva objekta se potom vrate na prvotne pozicije i ciklus se ponavlja, a to traje svakih 500 godina. Kad je god Pluton bliži perihelu, Neptun je preko 50° iza Plutona. Kada Pluton dođe u drugi perihel, Neptun će dovršiti jedan i pol oko vlastite orbite, te će biti na sličnoj udaljenosti ispred Plutona. Minimalna udaljenost Plutona i Neptuna je preko 17 AJ, što je više i od Plutonove udaljenosti od Urana (11 AJ).^[86]

Ovaj omjer od 2:3 je vrlo stabilan, te traje već milijunima godina.^[88] Stoga, čak i da Plutonova putanja nije nagnuta, opet se ne bi mogli sudariti.^[86]

Drugi čimbenici

Razna istraživanja ukazuju da tijekom milijuna godina, odnos Plutona i Neputuna se ne mijenja.^[84][89] Postoje i drugi čimbenici stabilnosti.

Prvo, Plutonov argument perihela, kut između točke gdje križa ekliptiku i točka kada je najbliže Suncu, librarira oko 90°.^[89] To znači da kada je najbliže Suncu, isto je tako najdalje iznad ravnine Sunčeva sustava, čime se spriječava sudar sa Neptunom.^[84] U odnosu na Neptun, amplituda libracije je 38°, te je tako kutno odvajanje Plutonova perihela u odnosu na Neptunovu uvijek veće od 52° (90°–38°). Najbliža takva kutna odvojenost događa se svakih 10.000 godina.^[88]

Drugo, longituda rastućeg čvora između dva tijela—točke gdje križaju ekliptiku—je u praktičkom skladu sa gornjom libracijom. Kada su dvije longitude iste, Plutonov perihel leži točno 90°, te je najbliže Suncu kada je najviše iznad Neptunove orbite. ovo je poznato kao 1:1 super-rezonanca. Svi plinoviti planeti, osobito Jupiter, igraju ulogu u stvaranju te super-rezonance.^[84]

Kako mu se mijenja orbita, Pluton dovoljno usporava, a Neptun dovoljno ubrzava, tako da Neptun počinje sustizati Pluton na suprotnoj strani orbite (u blizini suprotne pozicije). Proces potom ulazi u suprotnost, i Pluton gubi moment impulsa prema Neptunu, sve dok se Pluton dovoljno ne ubrza da opet počne sustizati Neputonovu izvornu poziciju. Cijelom procesu treba oko 20.000 godina da se dovrši.^[86][88]

Rotacija

Plutonov period rotacije, odnosno njegov dan, traje 6,39 Zemljinih dana.^[90] Poput Urana, i Pluton rotira sa strane orbitalne ravnine, pošto mu je osni nagib 120°, pa su njegove godišnja doba ekstremna; prilikom solsticija, 1/4 njegove površine je u stalnom danu, dok je druga 1/4 u stalnoj noći.^[91] Danje svjetlo na Plutonu je slabo, i slično Zemljinom sumraku; NASA je objavila izračun "Plutonovo vrijeme" koji utvrđuje kada je svjetlo na Zemlji ekvivalent onom na Plutonu po danu. Primjerice, 13.7. 2015. to je bilo u 20:38,^[92][93] četiri minute nakon zalaska sunca u 20:34.^[94]

Kvazisatelit

Najmanje jedno tijelo, (15810) 1994 JR₁, je kvazisatelit Plutona, specifičan tip orbitalne konfiguracije.^[95] Bio je kvazisatelit Plutona gotovo 100.000 godina te će ostati tako još 250.000. Ovo kvazisatelitsko ponašanje je periodično u vremenskom rasponu od 2 milijuna godina^[95][96] Moguće je da ih Pluton ima još.

New Horizons je napravio kartu Plutonove površine

Hubbleova karta Plutonove površine

Teoretska struktura Plutona^[97]

• 1. smrznuti dušik^[98]
• 2. led
• 3. stijene

Zbog velike udaljenosti od Zemlje, istraživanje Plutona je otežano. 14. 7. 2015., NASINA svemirska letjelica New Horizons je preletjela iznad Plutona čime je dala vrijedne informacije o istome.^[99]

Površina

Plutonova površina se sastoji od 98% dušikovog leda, sa tragovima metana i ugljičnog dioksida.^[98] Strana Plutona okrenuta Haronu sadrži više metanovog leda, dok suprotna strana sadrži više dušika i ugljičnog dioksida.^[100] Plutonova površina je različita i po bojama i po svjetlini.^[101] Pluton je jedan od najkontrastnijih tijela Sunčeva sustava, sa toliko kontrasta koliko i Saturnov mjesec Japet.^[102] Boje sežu od crne, tamno narančaste i bijele.^[103] Plutonova boja sliči Iju uz malo više narančaste boje, te je znatno manje crvenkast od Marsa.^[104] Značajna regija je blijeda te je dobila naziv "Srce".

Unutarnja struktura

Plutonova gustoča je 2,03±0,06 g/cm³.^[4] Zbog toga što bi raspad radioaktivnih elemenata zagrijalo led dovoljnom količinom da se stijene izdvoje od njega, znanstvenici su očekivali da će Plutonova unutarnja struktura biti diferencirana, sa stijenama smještenim u gustoj jezgri okruženoj mantlom leda. Promjer jezgre se procjenjuje na oko 1.700 km, 70% Plutonova promjera.^[97] Moguće je da takvo zagrijavanje traje i danas, stvarajući oceane tekuće vode nekih 100 do 180 km debelog ispod granice jezgre i mantla.^[97][105]

Plutonova masa je 1,31×10²² kg, manje od 0,24 % one Zemlje,^[112] a njegov promjer je 2.370 km.^[3] Njegova površina tla je 16.650.000 km²,^{[α 6]} otprilike malo manje od zajedničke površine SAD-a i Kanade. Njegova gravitacija na površini je 0,063g (usporedbe radi, Zemljina je 1g).

Otkriće Plutonova satelita Harona 1978. omogućilo je utvrđivanje mase sustava Pluton–Haron uz pomoć trećeg Keplerova zakona. To je omogućilo znanstvenicima da pobliže izračunaju promjer Pluton uz pomoć adaptivne optike.^[113]Pošto ima manje od 0,2 mjesečeva mase, Pluton je manje masivan od terestričkih planeta, te je manje masivan od sedam satelita Sunčeva sustava, mjeseca, Ioa, Europe, Ganimeda, Kalista, Titana i Tritona. Masa je puno manja prije nego se otkrio Haron.

Pluton ipak ima dvostruko veći promjer te je 12 puta masivniji od patuljastog planeta 1 Ceresa, najvećeg poznatog objekta asteroidnog pojasa. Manji je po masi od patuljastog planeta Erisa, trans-neptunskog objekta otkrivenog 2005., iako Pluton ima veći promjer od 2.370 km (Eris ima tek 2.326 km).^[3]

Utvrđivanje Plutonova veličine dugo je vremena bilo problematično zbog njegove atmosfere,^[109] i moguće magle od ugljikovodika.^[107] Marta 2014., Lellouch, de Bergh et al. su objavili znanstvenu publikaciju u svezi omjera metana u Plutonovoj atmosferi, što je bilo dosljedno sa prethodnom pretpostavkom da je njegov promjer veći od 2.360 km, a "najbolja procjena" bila je 2.368 km.^[111] 13.7. 2015., New Horizons je napokon utvrdio da je Plutonov promjer 2.370 km.^[3]

Plutonova tanka atmosfera se sastoji od dušika (N₂), metana (CH₄) i ugljičnog monoksida (CO), koji su u ravnoteži napona pare na površini.^[114] Pritisak na površini seže od 6,5 do 24 μbar (0,65 do 2,4 Pa),^[115] što je otprilike 1.000.000 do 100.000 manje od pritiska Zemljine atmosfere. Plutonova eliptična orbita vjerojatno je imala velik utjecaj na atmosferu: kako se Pluton udaljuje od Sunca, njegova atmosfera se polagano smrzava. Kako se približava, temperatura na površini mu se povećava, čime uzrokuje sublimaciju leda.^[116]

Prisutnost metana, snažnog stakleničkog plina, stvara toplotnu inverziju, pri čemu je prosječna temperatura 36 K toplija 10 km iznad površine.^[117] Niža atmosfera sadrži višu koncentraciju metana nego donja atmosfera.^[117]

Iako se Pluton udaljava od Sunca, 2002. pritisak atmosfere (0,3 Pa) bio je viši nego 1988., jer je 1987. Plutonov južni pol izašao iz sjene nakon 120 godina, čime je izazvao dodatni izvor dušika da sublimira sa polarne regije. Trebati će desetljećima da se taj dušik kondenzira iz atmosfere, pošto se neprekidno smrzava na sada tamnoj strani sjevernog pola.^[118]

Pluton ima pet poznatih prirodnih satelita: Haron, kojeg je prvi put 1978. otkrio James Christy; Nix i Hidra, otkriveni 2005.;^[119] Kerberos, otkriven 2011.;^[120] i Stiks, otkriven 2012.^[121][122] Orbite satelita su kružne (ekscentricitet je < 0.006) i komplementarne Plutonovom ekvatoru (inklinacija je < 1°),^[123][124] te su stoga nagnuti oko 120° u odnosu na Plutonovu orbitu. Plutonov sustav je vrlo kompaktan: pet satelita putuje unutar 3% unutrašnje regije gdje bi retrogradno gibanje bilo stabilno.^[125] Najbliži Plutonu je Haron, koji je dovoljno blizu da tvori hidrostatičku ravnotežu i da težište sustava bude izvan Plutona.

Period orbite satelita je povezan u sustav orbitalne rezonance i bliske rezonance.^[124][126] Kada je zakret perihela objašnjen, period orbita Stiksa, Niksa i Hidre su u točnom omjeru od 18:22:33.^[124] Tu je i 3:4:5:6 sekvenca procijenjenih omjera između perioda Stiksa, Niksa, Kerberosa i Hidre sa onim Harona, koje postaje bliže preciznom gibanju prema van.^[124][127]

Sustav Pluton-Haron je jedan od rijetkih u Sunčevu sustavu čije je težište izvan glavne površine (617 Patroclus je manji primjer, a Sunce i Jupiter su veći).^[128] Ovo, kao i velik promjer Harona u odnosu na Pluton, dovelo je neke astronome da ih proglase dvojnim planetima.^[129] Sustav je neobičan i po tome da su sinkrono vezani jedno za drugo; Haron i Pluton uvijek su okrenuti jedno prema drugom na istoj strani. Sa bilo kojeg položaja na ta dva tijela, drugo je uvijek na istoj poziciji na nebu, ili ga nikada nema.^[130] To znači i da period rotacije je jednak vremenu da cijeli sustav rotira oko istog centra gravitacije.^[90] 2007, opservatorija Gemini je uočila komadiće amonijevih hidrata i vodenih kristala na površini Harona, što sugerira aktivne krio-gejzire.^[131]

Plutonovi mjeseci su vjerojatno nastali sudarom Plutona sa tijelom slične veličine tijekom ranog razdoblja Sunčeva sustava. Sudar je doveo do oslobađanja materijala koji su konsolidirani u mjesece.^[132] Ipak, Kerberos ima puno manji albedo od ostalih satelita,^[133] što je teško objasniti velikim sudarom.^[134]

(lijevo): Plutonov sustav: Pluton, Haron, Stiks, Niks, Kerberos i Hidra, snimljeni teleskopom Hubble 2012. (sredina): Haron snimljen 2015. uz pomoć New Horizonsa. (desno): Usporedba veličine i sjaja Plutonovih mjeseca (umjetnički prikaz).^[135]

Plutonovo porijeklo i identitet su dugo vremena zbunjivali astronome. Jedna rana hipoteza je bila da je Pluton zapravo odbjegli Neptunov mjesec, kojega ga je iz orbite izbacio Triton. Ova ideja je ipak odbačena nakon dinamičkog proučavanja tih dvaju objekta, tako da su orbite ukazale da je to izgleda nemoguće.^[136][137]

Plutonovo pravo mjesto u Sunčevu sustavo je počelo biti otkrivano 1992., kada su astronomi počeli pronalaziti malene ledene objekte iza Neptunove orbite, koji su bili vrlo slični Plutonu, i po veličini i po putanji. Ovi trans-neptunski objekti su izvor mnogih kratkoročnih kometa. Astronomi sada vjeruju da je Pluton najveći član Kupierova pojasa,^{[α 7]} stabilnog pojasa objekata koji se nalaze između 30 i 50 AJ od Sunca. Do 2011., svi objekti su identificirani, a jedino je preostalo istražiti ima li ih i u području udaljenjijem od 100 AJ od Sunca.^[138] Poput i drugih objekata Kuiperova pojasa, i Pluton dijeli neke sličnosti s kometima; primjerice, sunčev vjetar postepeno puše Plutonovu površinu u svemir, poput kometa.^[139] Pretpostavlja se da bi Pluton razvio rep poput kometa da se stavi na istoj lokaciji kao i Zemlja.^[140] Ipak, ovu tvdrnja je osporavana argumentom da je Plutonova brzina oslobađanja previsoka da bi se ovo dogodilo.^[141]

Iako je najveći objekt Kuiperova pojasa,^[107] Neptunov mjesec Triton, koji je malo veći od Plutona, je sličan i geološki i atmosferski, te se smatra da je zarobljeni objekt Kuiperova pojasa.^[142] Eris je manji od Plutona (iako je masivniji) ali se ne smatra strogo dijelom populacija Kuiperova pojasa. Smatra se da je dio rasejanog diska.

Velik dio objekata Kuiperova pojasa, poput Plutona, su u 2:3 orbitalnoj rezonanci sa Neptunom, te se stoga zovu "plutino", prema Plutonu.^[143]

Poput ostalih članova Kuiperova pojasa, smatra se da je Pluton planetezimal; sastojak izvornog protoplanetarnog diska oko Sunca koji se nije uspio potpuno formirati u pravi planet. Većina astronoma se slaže da Pluton duguje svoje trenutnu poziciju iznenadnoj migraciji Neptuna rano u stvaranju Sunčeva sustava. Kako je Neptun migrirao prema van, približavao se objektima proto-Kuiperova pojasa, te jednog i zarobio (Triton), a druge stavio u rezonancu, dok je druge odbacio u kaotične orbite. Objekti u rasejanom disku, nestabilnoj regiji koja se poklapa sa Kuiperovim pojasom, su stavljeni u trenutni položaj zbog interakcije sa migracijskom rezonancom Neptuna.^[144] Alessandro Morbidelli je 2004. napravio kompjuterski moded za zvjezdarnicu Côte d'Azur u Nici, a prema kojoj je migracija Neptuna možda potaknuta 1:2 rezonancom između Jupitera i Saturna, koja je pak stvorila gravitacijski val koji je odgurnuo Uran i Neptun i dalje orbite od Sunca. Ovo izbacivanje objekata iz proto-Kuiperova pojasa bi objašnjavalo i kasno veliko bombardiranje oko 600 milijuna godinanakon stvaranja Sunčeva sustava i Jupiterova trojana.^[145] Moguće je da je Pluton isprva imao kružno putanju od 33 AJ oko Sunca prije izbacivanja od Neptuna.^[146] Ovaj model zahtijeva da je bilo 1.000 objekata veličine Plutona u izvornom pojasu planetezimala, a među njima i Triton i Eris.^[145]

Plutonova udaljenost čini njegovo istraživanje otežanim. 14. 7. 2015., NASIN New Horizons je preletio Pluton, čime je dobio vrijedne podatke o istome.^[99]

Promatranja

Plutonova prividna magnituda je u prosjeku 15,1, te doseže 13,65 prilikom perihela.^[7] Kako bi bio uočljiv, potreban je teleskop sa lećom od najmanje 30 cm.^[147] Izgleda poput zvijezde i bez vidljivog pojasa čak i velikim teleskopima, jer mu je kutni promjer samo 0.11".

Najranije karte Plutona, napravljene kasnih 1980-ih, su bile karte sjaja stvorene bliskim promatranjima njavećeg mjeseca, Harona. Zapažanja su uzimala u obzir promjene ukupnog sjaja sustava Pluton–Haron tijekom pomrčine. Primjerice, pomračenje sjajne točke na Plutonu stvara veću promjenu ukupnog sjaja od pomračenja mračne točke. Kompjutersko procesuiranje mnogih takvih zapažanja se koriste radi stvaranja karte sjaja.^[148][149]

Bolje karte su napravljene pojavom teleskopa Hubble, koje su ponudile rezoluciju, i pokazale puno više detalja,^[102] čime su riješene varijacije od nekoliko stotina kilometara, uključujući polarne regije i velike sjajne točke.^[104] Ove karte je stvorilo kompleksno proceiranje računala, koje su našle najbolja rješenja karte u tih nekoliko piksela slika Hubblea.^[150] Ostale su najdetaljnije karte Plutona sve do pojave New Horizons jula 2015., kada su dostavljene kvalitetne fotografije Plutona izbliza.^[150]

Istraživanje

Za više informacija pogledajte članak New Horizons

New Horizons, lansiran 19. 1. 2006.

putovanje New Horizonsa od 3.462 dana do Plutona

Pluton predstavlja značajan izazov svemirskim letjelicama zbog svoje malene mase i ogromne udaljenosti od Zemlje. Voyager 1 je mogao posjetiti Pluton, ali su upravljači radije izabrali da preleti pokraj Saturnova mjeseca Titana, zbog čega nije mogao nastaviti do Plutona. Voyager 2 nikada nije imao mogući put do Plutona.^[151] Nije bilo ozbiljnih pokušaja istraživanja Plutona sve do 1990-ih. Augusta 1992., znanstvenik JPL-a Robert Staehle je kontaktirao čovjeka koji je otkrio Pluton, Clydea Tombaugha, i zatražio dozvolu da posjeti njegov planet. "Rekao sam mu da je dobro došao", Tombaugh je izjavio, "iako će morati ići na dugo, hladno putovanje".^[152] Usprkos ovome, 2000. je NASA otkazala misiju Pluto Kuiper Express, navodeći velike troškove i kašnjenje lansiranja vozila.^[153]

Nakon intenzivne rasprave, revidirana misija prema Plutonu, nazvana New Horizons, je dobila financijska sredstva od američke vlade 2003.^[154] New Horizons je na kraju lansiran 19.1. 2006. Voditelj misije, S. Alan Stern, je potvrdio da je dio pepela Tombaugha, koji je umro 1997., stavljen u tu svemirsku letjelicu.^[155]

New Horizons je snimio prve (udaljene) fotografije Plutona u septembru 2006., tijekom testiranja fotoaparata.^[156] Fotografije, snimljene sa udaljenosti od oko 4,2 milijardi km, potvrdile su da svemirska letjelica može pratiti udaljene objekte, koje su ključne za manevriranje prema Plutonu i Kuiperovu pojasu. Rane 2007. letjelica je dobila gravitacijski zamah zahvaljujući Jupiteru.

4. 2. 2015., NASA je objavila nove slike Plutona (snimljene 25. i 27. 1.) snimljene putem ove letjelice.^[157] New Horizons je bio više od 203.000.000 km udaljen od Plutona kada je počeo snimati fotografije, na kojima se vidio satelit Haron. 20. 3. 2015., NASA je pozvala javnost da sugerira imena za regije površine koje će biti otkrivene na Plutonu i Haronu.^[158] 15.4. 2015., na Plutonu je snimljena polarna kapa.^[159] Između aprila i juna 2015., New Horizons je počeo slati slike koje su nadvisile kvalitetu koje je snimio svemirski teleskop Hubble.^[160][161]

Plutonovi maleni sateliti, otkriveni već ranije, su smatrani potencijalno štetnima, pošto su krhotine od sudara njih i drugih objekta Kuiperova pojasa mogli stvoriti štetan pojas prašine. Da je New Horizons prošao kroz taj pojas, povećala bi se opasnost od potencijalne štete i kvara uređaja.^[162]

Letjelica je najbliže bila Plutonu 14.7. 2015., nakon 3.462 dana putovanja od Zemlje. Znanstvena promatranja Plutona počela su pet mjeseci ranije. New Horizons je koristio razne instrumente prilikom tog preleta, te je izveo razne spektroskopske eksperimente, kako bi snimio globalnu geologiju i morfologiju Plutona i Harona, te mapirao sastav površine kao i sastav atmosfere. New Horizons je isto tako fotografirao površine Plutona i Harona. Fotografije su stizale na Zemlju i mjesecima nakon preleta iznad Plutona. NASA je izjavila da su to najbolje fotografije Plutona koje će ljudi vjerojatno moći imati priliku vidjeti i narednih nekoliko desetljeća.^[163]

Na temelju podataka sa letjelice, znanstvenici smatraju da Plutonove planine, glečerski tokovi, rotirani ledeni blokovi, vulkanski nasipi i druga obilježja konkuriraju geologiji puno većih, toplijih planeta, poput Marsa. Fizički i kemijski uvjeti na Plutonu, koji je 40 puta udaljeniji od Sunca nego Zemlja, su se razvili na vrlo neobičan način. Dušik, ugljikov monoksid i metan ispravaju u Plutonovoj atmosferi. Unutarnje zagrijavanje Plutona, čiji su izvor prirodni raspad radiokativnih elemenata stijena i drugih izvora, vjerojatno sadrže ocean vode bogate amonijakom ispod smrznute površine planetoida.^[164]

Predložena istraživanja

2003. je predloženo lansiranje landera i rovera koji bi sletili na Pluton i uzeli uzorke sa njega. Plan je predviđao 12-godišnji put od Zemlje do Plutona, mapiranje iz orbite, razna slijetanja, uzorak tla, kao i povratak Zemlji nakon 12 godina sa uzorcima. Energija i pogon bi dolazili od bimodalnog MITEE nuklearnog sustava reaktora.^[165] Međutim, to nikada nije ostvareno.

Pluton na Wikimedijinoj ostavi

• Astronomska sekcija Fizikalnog društva Split - Pluton Arhivirano 2005-06-30 na Wayback Machine-u
• New Horizons službena stranica
• Plutonov profil Arhivirano 2012-07-29 na Wayback Machine-u na websiteu NASE
• Što smo otkrili do sad o Plutonu?
• New Horizons stigla do Plutona Guardian, 13.7. 2015.

---

Sunčev sistem

Zvijezda: Sunce Planete: Merkur | Venera | Zemlja (Mjesec) | Mars | Jupiter | Saturn | Uran | Neptun Patuljasta planeta: Cerera | Pluton | Erida

Pojas asteroida | Kajperov pojas | Ortov oblak