Plwton mewn Astudiaethau Seryddiaeth Planedau
Mae Plwton yn un o'r gwrthrychau mwyaf diddorol yn hanes seryddiaeth fodern. Ar un adeg fe'i hystyriwyd yn nawfed blaned yn y System Solar, yna cafodd ei "ddiraddio" i statws planed gorrach. Fodd bynnag, ni wnaeth y newid hwn mewn diffiniad leihau gwerth gwyddonol Plwton. Yn hollol groes i hynny: daeth Plwton yn bwynt mynediad hanfodol i ddeall rhanbarthau allanol y System Solar, dynameg cyrff bach, a sut mae gwyddoniaeth yn datblygu trwy arsylwi, data, a dadl gysyniadol.
Darganfyddiad Plwton a'i gyd-destun hanesyddol
Darganfuwyd Plwton ar Chwefror 18, 1930, gan Clyde Tombaugh yn Arsyllfa Lowell, Arizona. Ysgogwyd ei chwiliad gan fodolaeth amheus "Planet X," planed y credir ei bod yn achosi aflonyddwch bach yn orbitau Wranws a Neifion. Drwy gymharu ffotograffau nefol (gan ddefnyddio'r dull cymharydd blincio), darganfu Tombaugh fan symudol a gydnabuwyd yn ddiweddarach fel gwrthrych newydd. Croesawodd y cyhoedd a'r gymuned wyddonol ef fel y nawfed blaned, yn enwedig gan fod rhanbarthau allanol Cysawd yr Haul yn dal yn ddirgel iawn ar y pryd.
Dros amser, dangosodd cyfrifiadau mwy cywir fod yr “aflonyddwch” orbitol a oedd wedi sbarduno’r chwiliad am Plwton yn deillio’n bennaf o ansicrwydd mewn data blaenorol, nid o atyniad planed fawr, heb ei darganfod. Ar ben hynny, trodd màs Plwton allan i fod mor fach—llawer llai na màs y planedau anferth—fel nad oedd yn debygol o fod yn achos sylweddol o aflonyddwch orbitol planedau eraill. Agorodd y darganfyddiad hwn bennod newydd: nid Plwton oedd y “blaned fawr” yr oeddem yn chwilio amdani, ond yn hytrach aelod nodweddiadol o’r boblogaeth o gyrff rhewllyd ar ymyl Cysawd yr Haul.
Nodweddion ffisegol a chylchdro Plwton
Mae Plwton ar bellter cyfartalog o tua 39,5 uned seryddol (AU) o'r Haul, sydd ar gyfartaledd 39,5 gwaith y pellter rhwng y Ddaear a'r Haul. Mae ei orbit yn unigryw: mae'n eliptig iawn (ecsentrig iawn) ac wedi'i ogwyddo i'r plân ecliptig (gogwydd o tua 17 gradd). Ar adegau, mae Plwton hyd yn oed yn agosach at yr Haul na Neifion, fel yr oedd rhwng 1979 a 1999. Fodd bynnag, nid yw Plwton erioed wedi gwrthdaro â Neifion oherwydd eu bod mewn cyseiniant orbitol 3:2; mae Plwton yn cylchdroi'r Haul ddwywaith am bob tro y mae Neifion yn cylchdroi'r Haul dair gwaith. Mae'r cyseiniant hwn yn cadw ei ddeinameg orbitol yn sefydlog dros amserlenni hir iawn.
Mae Plwton tua 2.377 km (1,377 milltir) mewn diamedr, llawer llai na'r Lleuad (tua 3.474 km) ac yn llai na rhai o'r lloerennau mwy yn y System Solar. Mae ei fàs tua 0,2% o fàs y Ddaear. Mae Plwton wedi'i gyfansoddi'n bennaf o rew a chraig, gydag arwyneb wedi'i ddominyddu gan rew nitrogen (N₂), methan (CH₄), a charbon monocsid (CO). Mae tymheredd ei arwyneb yn isel iawn, tua degau o Kelvin, gan ganiatáu i anweddolion fel nitrogen rewi a sychu, yn dilyn tymhorau Plwton.
System lloeren Charon a Pluto
Daeth unigrywiaeth Plwton hyd yn oed yn fwy amlwg ym 1978 pan ddarganfuwyd ei lleuad fwyaf, Charon. Mae diamedr Charon tua hanner diamedr Plwton, gan wneud eu cymhareb maint yn anarferol ar gyfer system blaned-lloeren. Mae canolbwynt màs (barycenter) system Plwton-Charon hyd yn oed y tu allan i gorff Plwton, gan arwain at ei chyfeirir ato'n aml fel system blanedau "deuaidd". Yn ogystal â Charon, mae gan Plwton bedair lleuad fach: Nix, Hydra, Kerberos, a Styx. Mae darganfod y lleuadau hyn wedi helpu gwyddonwyr i fesur màs Plwton yn fwy cywir ac astudio deinameg disgyrchiant cymhleth systemau yng Ngwregys Kuiper.
Credir bod tarddiad Charon yn gysylltiedig â digwyddiad effaith enfawr, yn debyg i'r ddamcaniaeth am ffurfio'r Lleuad. Efallai bod gwrthdrawiad rhwng Plwton cyntefig a gwrthrych arall yng Ngwregys Kuiper wedi rhyddhau deunydd a ffurfiodd Charon a lleuadau bach eraill yn ddiweddarach. Os yw'n wir, byddai Plwton yn enghraifft bwysig i brofi'r ddamcaniaeth am ffurfio lloerennau trwy effaith yng Nghysawd yr Haul allanol.
Plwton a Gwregys Kuiper: newid persbectif
Digwyddodd newid mawr yn astudiaeth seryddiaeth blanedol yn y 1990au pan ddechreuodd seryddwyr ddarganfod nifer o wrthrychau y tu hwnt i Neifion, a elwir bellach yn Gwregys Kuiper. Mae'r boblogaeth hon yn cynnwys cyrff rhewllyd a chreigiog, a adawyd o ffurfio System yr Haul, o wahanol feintiau ac orbitau. Mae'n ymddangos nad anomaledd unigol yw Plwton, ond yn hytrach aelod mawr o gymuned y gwrthrychau traws-Neffionaidd (TNOs).
Roedd darganfod Eris yn 2005—gwrthrych tebyg o ran màs i neu hyd yn oed ychydig yn fwy na Plwton—yn gatalydd arwyddocaol. Pe bai Plwton yn parhau i fod yn blaned, yna byddai Eris a sawl gwrthrych arall hefyd yn cael eu hystyried yn blanedau o bosibl. Tynnodd hyn sylw'r gymuned seryddol at yr angen am ddiffiniad mwy trylwyr.
Diffiniad o blaned a statws “planed gorrach”
Yn 2006, sefydlodd yr Undeb Seryddol Rhyngwladol (IAU) ddiffiniad ffurfiol o blaned. Yn ôl y diffiniad hwn, rhaid i blaned: (1) orbitio o amgylch yr Haul, (2) bod â digon o fàs i gynnal siâp bron yn sfferig (ecwilibriwm hydrostatig), a (3) “clirio ei gymdogaeth orbitol” o wrthrychau cymharol. Mae Plwton yn bodloni meini prawf (1) a (2), ond nid yw'n bodloni maen prawf (3) oherwydd bod ei orbit yn rhannu gofod â llawer o wrthrychau Gwregys Kuiper. Felly, mae Plwton wedi'i ddosbarthu fel “blaned gorrach”.
Mewn seryddiaeth blanedol, mae'r penderfyniad hwn yn fwy na label yn unig. Mae'n adlewyrchu sut mae gwyddonwyr yn gwahaniaethu rhwng gwrthrychau sy'n drech o ran disgyrchiant (planedau) ac aelodau mwy "cyfunol" poblogaeth y gwregys (planedau corrach a chyrff bach). Fodd bynnag, mae diffiniad yr IAU hefyd wedi sbarduno dadl: mae rhai seryddwyr yn credu bod "clirio orbit" yn dibynnu gormod ar leoliad corff a'i hanes deinamig, yn hytrach na'i briodweddau cynhenid. Mae'r ddadl hon yn parhau i fod yn drafodaeth academaidd barhaus, gan ddangos y gall dosbarthiadau gwyddonol esblygu wrth i ddata a fframweithiau damcaniaethol esblygu.
Cenhadaeth Gorwelion Newydd a'r chwyldro data
Cymerodd dealltwriaeth ddynol o Plwton gam mawr ymlaen gyda chenhadaeth New Horizons NASA. Wedi'i lansio yn 2006, hedfanodd y chwiliedydd heibio Plwton ar Orffennaf 14, 2015, gan ddychwelyd delweddau a data a newidiodd gredoau hirhoedlog. Trodd Plwton allan i fod yn fyd daearegol weithredol.
Darganfu New Horizons wastadedd iâ nitrogen enfawr, siâp calon, o'r enw Tombaugh Regio, gan gynnwys Sputnik Planitia—basn mawr y credir ei fod yn safle darfudiad iâ, yn debyg i ferw daearegol, ond gyda iâ nitrogen fel y deunydd. Darganfu hefyd fynyddoedd sy'n cynnwys iâ dŵr, sydd ar dymheredd Plwton yn gweithredu fel craig solet. Mae arwyddion o brosesau ifanc ar yr wyneb, gyda diffyg craterau effaith mewn rhai ardaloedd, sy'n awgrymu ail-wynebu mewn amser daearegol cymharol ddiweddar.
Astudiodd y daith awyrgylch tenau Plwton hefyd, sy'n cynnwys nitrogen yn bennaf gydag olion o fethan. Mae rhyngweithio'r awyrgylch ag ymbelydredd solar a'r gwynt solar yn cynhyrchu niwl cymhleth, haenog. Gan fod gan Plwton dymhorau eithafol oherwydd ei echelin ogwyddog a'i orbit eliptig, credir bod ei awyrgylch yn "anadlu": ehangu pan fydd yn agos at yr Haul a chrebachu neu rewi pan fydd ymhellach i ffwrdd.
Perthnasedd Plwton i seryddiaeth blanedol fodern
Mae Plwton yn bwysig nid oherwydd ei statws planedol blaenorol, ond oherwydd ei fod yn cynrychioli dosbarth o fydoedd rhewllyd ar ymyl Cysawd yr Haul. Wrth astudio seryddiaeth blanedol, mae Plwton yn helpu i ateb cwestiynau pwysig: sut y ffurfiodd planedau a chyrff bach mewn disgiau protoblanedol, sut y lluniodd mudo planedau anferth strwythur Gwregys Kuiper, a sut y gall prosesau daearegol ddatblygu ar gyrff bach, rhewllyd.
Ar ben hynny, mae Plwton yn gwasanaethu fel analog (cymhariaeth) ar gyfer bydoedd rhewllyd eraill fel Triton (lloeren Neifion), sawl lleuad Sadwrn, a hyd yn oed TNOs heb eu darganfod. Os yw Plwton yn dal i arddangos deinameg ddaearegol mewn amgylchedd mor oer, yna mae'r posibilrwydd o "weithgaredd" ar fydoedd rhewllyd eraill yn dod yn fwyfwy credadwy, gan gynnwys bodolaeth bosibl is-wyneb a oedd, neu sy'n dal i fod, yn hylif.
Cau
Mae Plwton yn enghraifft berffaith o sut nad yw gwyddoniaeth yn statig. Fe'i darganfuwyd fel y "nawfed blaned," yna'i ddeall fel aelod mawr o Wregys Kuiper, ac yn y pen draw fe'i hailddosbarthwyd fel planed gorrach yn y system ddosbarthu fodern. Fodd bynnag, mae pwysigrwydd Plwton wedi cynyddu oherwydd ei fod wedi gorfodi seryddwyr i ddatblygu diffiniadau mwy cyson, datblygu damcaniaethau o ddeinameg allanol y System Solar, ac anfon teithiau sydd wedi datgelu cymhlethdod bydoedd bach a oedd gynt yn bwyntiau golau yn unig.
Wrth astudio seryddiaeth blanedol, mae Plwton yn dysgu gwers bwysig: gall hyd yn oed gwrthrychau pell, bach ac oer ddal yr allwedd i ddeall hanes helaeth Cysawd yr Haul. Nid troednodyn yn unig yn y dosbarthiad ydyw, ond labordy naturiol ar gyfer astudio esblygiad orbitol, cyfansoddiad iâ, awyrgylch tenau, a'r ddaeareg unigryw ar ymyl ein system blanedol.
