Плутон во студиите за планетарна астрономија
Плутон е еден од најфасцинантните објекти во историјата на модерната астрономија. Некогаш се сметаше за деветта планета во Сончевиот систем, а потоа беше „деградиран“ во статус на џуџеста планета. Сепак, оваа промена во дефиницијата не ја намали научната вредност на Плутон. Напротив: Плутон стана клучна почетна точка во разбирањето на надворешните региони на Сончевиот систем, динамиката на малите тела и како науката напредува преку набљудување, податоци и концептуална дебата.
Откривањето на Плутон и неговиот историски контекст
Плутон бил откриен на 18 февруари 1930 година од страна на Клајд Томбо во опсерваторијата Лоуел, Аризона. Неговото пребарување било поттикнато од сомневањето за постоење на „Планета X“, планета за која се сметало дека предизвикува мали нарушувања во орбитите на Уран и Нептун. Со споредување на небесните фотографии (користејќи го методот на компаратор на трепкање), Томбо открил подвижна точка која подоцна била препознаена како нов објект. Јавноста и научната заедница ја поздравиле како деветта планета, особено затоа што надворешните региони на Сончевиот систем во тоа време биле сè уште многу мистериозни.
Со текот на времето, попрецизните пресметки покажаа дека орбиталните „нарушувања“ што го поттикнале пребарувањето на Плутон во голема мера произлегувале од неизвесностите во претходните податоци, а не од привлечноста на голема, неоткриена планета. Понатаму, масата на Плутон се покажала толку мала - многу помала од онаа на џиновските планети - што било малку веројатно дека ќе биде значајна причина за орбиталните пертурбации на другите планети. Ова откритие отвори ново поглавје: Плутон не беше „големата планета“ што ја баравме, туку типичен член на популацијата на ледени тела на работ на Сончевиот систем.
Физички карактеристики и орбита на Плутон
Плутон е на просечно растојание од околу 39,5 астрономски единици (AU) од Сонцето, што е во просек 39,5 пати поголемо од растојанието Земја-Сонце. Неговата орбита е единствена: е многу елиптична (многу ексцентрична) и наклонета кон еклиптичната рамнина (наклон од околу 17 степени). Понекогаш, Плутон е дури и поблиску до Сонцето отколку Нептун, како што беше помеѓу 1979 и 1999 година. Сепак, Плутон никогаш не се судрил со Нептун бидејќи се во орбитална резонанца 3:2; Плутон орбитира околу Сонцето двапати за секој пат кога Нептун орбитира околу Сонцето три пати. Оваа резонанца ја одржува неговата орбитална динамика стабилна во многу долги временски рамки.
Плутон има дијаметар од околу 2.377 км (1.377 милји), многу помал од Месечината (околу 3.474 км) и помал од некои од поголемите сателити во Сончевиот систем. Неговата маса е околу 0,2% од онаа на Земјата. Плутон е составен првенствено од мраз и карпи, со површина доминирана од азотен мраз (N₂), метан (CH₄) и јаглерод моноксид (CO). Неговата површинска температура е многу ниска, околу десетици Келвини, што им овозможува на испарливите материи како што е азотот да замрзнуваат и сублимираат, следејќи ги годишните времиња на Плутон.
Сателитски систем на Харон и Плутон
Уникатноста на Плутон стана уште поочигледна во 1978 година кога беше откриена неговата најголема месечина, Харон. Дијаметарот на Харон е околу половина од оној на Плутон, што го прави нивниот сооднос на големината невообичаен за систем планета-сателит. Барицентарот (центарот на масата) на системот Плутон-Харон е дури и надвор од телото на Плутон, што доведува до тоа тој често да се нарекува „бинарен“ систем на планети. Покрај Харон, Плутон има четири мали месечини: Никс, Хидра, Кербер и Стикс. Откривањето на овие месечини им помогна на научниците попрецизно да ја измерат масата на Плутон и да ја проучат сложената гравитациона динамика на системите во Кајперовиот појас.
Се смета дека потеклото на Харон е поврзано со џиновски судир, сличен на хипотезата за формирањето на Месечината. Судирот помеѓу исконскиот Плутон и друг објект во Кајперовиот појас можеби ослободил материјал што подоцна го формирал Харон и други мали месечини. Доколку е вистина, Плутон би бил важен пример за тестирање на теоријата за формирање на сателити преку судири во надворешниот Сончев Систем.
Плутон и Кајперовиот појас: промена на перспективата
Голем пресврт во проучувањето на планетарната астрономија се случи во 1990-тите, кога астрономите почнаа да откриваат бројни објекти зад Нептун, сега наречен Кајперов појас. Оваа популација се состои од ледени и карпести тела, остатоци од формирањето на Сончевиот систем, со различни големини и орбити. Плутон, се испоставува, не е осамена аномалија, туку голем член на заедницата на транс-нептунски објекти (ТНО).
Откривањето на Ерида во 2005 година - објект споредлив по маса или дури и малку поголем од Плутон - беше значаен катализатор. Доколку Плутон остане планета, тогаш Ерида и неколку други објекти потенцијално би се сметале за планети. Ова ја предупреди астрономската заедница за потребата од поригорозна дефиниција.
Дефиниција на планета и статус на „џуџеста планета“
Во 2006 година, Меѓународната астрономска унија (IAU) воспостави формална дефиниција за планета. Според оваа дефиниција, планетата мора: (1) да орбитира околу Сонцето, (2) да има доволна маса за да одржува речиси сферична форма (хидростатска рамнотежа) и (3) да „ја исчисти својата орбитална околина“ од споредливи објекти. Плутон ги исполнува критериумите (1) и (2), но не го исполнува критериумот (3) бидејќи неговата орбита го дели просторот со многу објекти од Кајперовиот појас. Затоа, Плутон е класифициран како „џуџеста планета“.
Во планетарната астрономија, оваа одлука е повеќе од само етикета. Таа одразува како научниците ги разликуваат гравитационо доминантните објекти (планети) од по„колективните“ членови на популацијата на појасот (џуџести планети и мали тела). Сепак, дефиницијата на IAU, исто така, предизвика дебата: некои астрономи веруваат дека „чистењето на орбитата“ премногу се потпира на локацијата и динамичката историја на телото, отколку на неговите суштински својства. Оваа дебата останува тековна академска дискусија, покажувајќи дека научните класификации можат да еволуираат како што еволуираат податоците и теоретските рамки.
Мисијата „Нови хоризонти“ и револуцијата на податоците
Човечкото разбирање за Плутон направи голем скок напред со мисијата „Нови хоризонти“ на НАСА. Лансирана во 2006 година, сондата прелета покрај Плутон на 14 јули 2015 година, враќајќи слики и податоци што ги променија долгогодишните верувања. Се покажа дека Плутон е геолошки активен свет.
„Нови хоризонти“ откри џиновска, срцево обликувана, азотна рамнина позната како регионот Томбо, вклучувајќи ја и Спутник Планитија - голем басен за кој се смета дека е место на конвекција на мраз, слично на геолошко вриење, но со азотен мраз како материјал. Исто така, откри планини составени од воден мраз, кој на температурите на Плутон се однесува како цврста карпа. Постојат индикации за млади процеси на површината, со недостаток на ударни кратери во некои области, што укажува на повторно појавување во релативно неодамнешно геолошко време.
Мисијата, исто така, ја проучуваше ретката атмосфера на Плутон, составена првенствено од азот со траги од метан. Интеракцијата на атмосферата со сончевото зрачење и сончевиот ветер создава сложена, слоевита магла. Бидејќи Плутон има екстремни сезони поради неговата навалена оска и елиптична орбита, се верува дека неговата атмосфера „дише“: се шири кога е блиску до Сонцето и се собира или замрзнува кога е подалеку.
Релевантноста на Плутон за модерната планетарна астрономија
Плутон е важен не поради неговиот поранешен планетарен статус, туку затоа што претставува класа на ледени светови на работ на Сончевиот систем. Во проучувањето на планетарната астрономија, Плутон помага да се одговорат главните прашања: како планетите и малите тела се формирале во протопланетарни дискови, како миграцијата на џиновските планети ја обликувала структурата на Кајперовиот појас и како геолошките процеси можат да се развијат на мали, ледени тела.
Понатаму, Плутон служи како аналог (споредба) за други ледени светови како што се Тритон (сателит на Нептун), неколку месечини на Сатурн, па дури и неоткриени ТНО. Ако Плутон сè уште покажува геолошка динамика во толку ладна средина, тогаш можноста за „активност“ на други ледени светови станува сè поверодостојна, вклучувајќи го и потенцијалното постоење на подземје кое било или сè уште е течно.
Затворање
Плутон е совршен пример за тоа како науката не е статична. Откриен е како „деветта планета“, потоа се смета за голем член на Кајперовиот појас, а конечно е прекласифициран како џуџеста планета во современиот систем за класификација. Сепак, важноста на Плутон се зголеми бидејќи ги принуди астрономите да развијат поконзистентни дефиниции, да развијат теории за динамиката на надворешниот Сончев систем и да испраќаат мисии што ја откриле сложеноста на малите светови кои претходно биле само точки светлина.
Во проучувањето на планетарната астрономија, Плутон учи важна лекција: дури и далечните, мали и ладни објекти можат да го содржат клучот за разбирање на огромната историја на Сончевиот систем. Тој не е само фуснота во класификацијата, туку природна лабораторија за проучување на орбиталната еволуција, составот на мразот, тенката атмосфера и единствената геологија на работ на нашиот планетарен систем.
