Οι Εκπλήξεις Ενός Νάνου: Πλούτωνας


ης Αστροφυσικού Ελένης Χατζηχρήστου

Ο φασματογράφος τελευταίας γενιάς του διαστημικού τηλεσκοπίου Hubble ανίχνευσε έναν ισχυρό απορροφητή υπεριωδών ακτίνων στην επιφάνεια του Πλούτωνα. Αυτό για τους επιστήμονες αποτελεί σημαντική ένδειξη για την ύπαρξη σύνθετων υδρογονανθράκων στο νάνο πλανήτη, που δημιουργήθηκαν από την αλληλεπίδραση του ηλιακού φωτός με τους επιφανειακούς πάγους μεθανίου, μονοξειδίου του άνθρακα και αζώτου. Αυτό που είναι ακόμη πιο ενδιαφέρον είναι ότι το υπεριώδες φάσμα του Πλούτωνα έχει αλλάξει σε σχέση με εκείνο που καταγράφηκε στα 1990, κάτι που ενδεχομένως οφείλεται σε διαφορές της ατμοσφαιρικής πίεσης του Πλούτωνα ή στο ότι τώρα βλέπουμε διαφορετικά σημεία της επιφάνειάς του από εκείνα που ήταν ορατά πριν 20 χρόνια.  Η αποστολή της NASA Νέοι Ορίζοντες που θα φτάσει στον Πλούτωνα το 2015 είναι σίγουρο ότι θα φέρει στο φως εξαιρετικά ενδιαφέροντα στοιχεία για τη σύνθεση και την εξέλιξη του νάνου πλανήτη.


Εικ.1_1: Η αποστολή της NASA Νέοι Ορίζοντες, με προορισμό τα εξώτερα σώματα του Ηλιακού μας συστήματος, της ζώνης Kuiper, θα περάσει από τον Πλούτωνα το 2015.

Ο νάνος (ή ελάσσων) πλανήτης Πλούτωνας έχει το 1/5 του μεγέθους της Γης, και  είναι πετρώδης με παγωμένη επιφάνεια. Βρίσκεται περίπου 40 φορές μακρύτερα από τον Ήλιο σε σχέση με τη Γη, επομένως είναι ένας εξαιρετικά κρύος «κόσμος» με επιφανειακή θερμοκρασία -220ο C. Ήδη από τη δεκαετία του 1980 γνωρίζουμε ότι έχει μια λεπτή ατμόσφαιρα (100.000 φορές πιο αραιή από τη γήινη) που αποτελείται κυρίως από άζωτο, μεθάνιο και μονοξείδιο του άνθρακα. Ο Πλούτωνας χρειάζεται 248 χρόνια για να συμπληρώσει μια πλήρη περιφορά γύρω από τον Ήλιο. Καθώς απομακρύνεται θα έλεγε κανείς ότι η ατμόσφαιρά του παγώνει, στερεοποιείται  και «πέφτει» στο έδαφος. Αντίθετα όταν πλησιάζει στον Ήλιο (όπως συμβαίνει αυτή την εποχή) η επιφάνειά του θερμαίνεται και ο πάγος εξαερώνεται, αυξάνοντας δραματικά την μάζα της ατμόσφαιρας του Πλούτωνα.


Εικ 2_2: Καλλιτεχνική αναπαράσταση της επιφάνειας του Πλούτωνα, που σύμφωνα με ένα πιθανό μοντέλο του νάνου πλανήτη, σκεπάζεται από περιοχές καθαρού μεθανίου. Από τον Πλούτωνα, ο Ήλιος φαίνεται 1000 αμυδρότερος από ότι στη Γη (Credit: ESO).

Το Πολύ Μεγάλο Τηλεσκόπιο (VLT) του Νότιου Ευρωπαϊκού Αστεροσκοπείου (ESO) έχει ήδη βρει ενδείξεις για μεγάλες ποσότητες μεθανίου στην ατμόσφαιρα του Πλούτωνα, η οποία μάλιστα είναι θερμότερη από την επιφάνειά του κατά 40ο C (αν και παρ’ όλα αυτά εξαιρετικά ψυχρή, θερμοκρασίας μόλις -180ο C). Ίσως μάλιστα όλη η επιφάνεια του Πλούτωνα να καλύπτεται πλήρως ή τμηματικά από ένα στρώμα μεθανίου. Μέχρι πρόσφατα μπορούσαμε να μελετήσουμε μόνο τις ανώτερες περιοχές της πλουτώνειας ατμόσφαιρας. Χάρη στο φαινόμενο της απόκρυψης μακρινών άστρων από τον κατά πολύ κοντινότερο Πλούτωνα (όταν ευθυγραμμιστούν ως προς τον γήινο παρατηρητή), οι αστρονόμοι μπόρεσαν να βρουν την διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ ανώτερης ατμόσφαιρας και επιφάνειας του νάνου πλανήτη. Κατόπιν, ο Κρυογενικός Υπέρυθρος Φασματογράφος CRIRES του ESO έδωσε πληροφορίες όχι μόνο για την ανώτερη αλλά για το σύνολο της πλουτώνειας ατμόσφαιρας.  Σε αντίθεση με την γήινη ατμόσφαιρα (τροπόσφαιρα) όπου η θερμοκρασία ελαττώνεται όσο αυξάνει το υψόμετρο (κατά 6ο C ανά χιλιόμετρο), στον Πλούτωνα η θερμοκρασία αυξάνεται κατά 3 ως 15ο C ανά χιλιόμετρο υψόμετρου.


Εικ.2_3: Μια από τις λεπτομερέστερες εικόνες της συνολικής επιφάνειας του Πλούτωνα, από φωτογραφίες του διαστημικού τηλεσκοπίου Hubble την περίοδο 2002-2003, όπου διακρίνεται και η μυστηριώδης φωτεινή κηλίδα (Credit: NASA, ESA, and M. Buie (Southwest Research Institute)).

Σύμφωνα με τις λεπτομερείς εικόνες του διαστημικού τηλεσκοπίου Hubble, ο νάνος πλανήτης αλλάζει χρώμα (μεταξύ λευκού, σκούρου πορτοκαλί και γκρι μαύρου) και λαμπρότητα, ανάλογα με τις εποχές του πλουτώνειου έτους. Έτσι, πρόσφατα έγινε πιο κόκκινος λόγω της υπεριώδους ακτινοβολίας του Ήλιου που αλληλεπιδρά με το μεθάνιο αφήνοντας ένα σκουρόχρωμο κόκκινο κατάλοιπο πλούσιο σε άνθρακα. Ταυτόχρονα, το βόρειο ημισφαίριό του έγινε λαμπρότερο  καθώς ο επιφανειακός πάγος εξαερώνεται για να εναποτεθεί στο νότιο ημισφαίριο που έτσι φαίνεται πιο σκοτεινό. Η εναλλαγή εποχών στον Πλούτωνα είναι ασύμμετρη λόγω της ελλειπτικότητας της τροχιάς του και της μεγάλης κλίσης της ως προς το επίπεδο της εκλειπτικής.

Τέλος οι αστρονόμοι, χάρη στο διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble ανακάλυψαν και έναν τέταρτο δορυφόρο του Πλούτωνα, που πήρε το προσωρινό όνομα P4.  Είναι ο μικρότερος από τους τέσσερις δορυφόρους του με διάμετρο 13-34 χλμ. Για σύγκριση ο Χάρων, ο μεγαλύτερος δορυφόρος του νάνου πλανήτη που ανακαλύφθηκε το 1978, έχει διάμετρο 1043 χλμ. και οι δύο επόμενοι δορυφόροι του Νυξ και Ύδρα, που ανακαλύφθηκαν το 2005, έχουν διαμέτρους από 32 ως 113 χλμ. Θεωρείται ότι το σύστημα δορυφόρων του Πλούτωνα δημιουργήθηκε από την πρώιμη σύγκρουσή του με ένα πλανητικό σώμα που οδήγησε στον εκσφενδονισμό υλικού που αργότερα σχημάτισε τους πλουτώνειους δορυφόρους.


Εικ.2_4:  Οι δύο αυτές εικόνες του διαστημικού τηλεσκοπίου Hubble διαφέρουν κατά μία εβδομάδα, και δείχνουν τους τέσσερις δορυφόρους του Πλούτωνα. Σε πράσινο κύκλο ο νεοανακαλυφθείς δορυφόρος P4 (Credit: NASA, ESA, and M. Showalter (SETI Institute)).

Όλα δείχνουν λοιπόν ότι ο Πλούτωνας δεν είναι απλώς μια παγωμένη μπάλα χωρίς κανένα  ενδιαφέρον, αλλά ένας δυναμικός κόσμος με δραματικές εναλλαγές. Αυτό δημιουργεί τις καλύτερες προϋποθέσεις για εξαιρετικά ενδιαφέρουσες ανακαλύψεις από την αποστολή Νέοι Ορίζοντες που θα φτάσει στον μυστηριώδη νάνο πλανήτη σε 3 μόλις χρόνια. Το διαστημόπλοιο θα περάσει σχετικά γρήγορα φωτογραφίζοντας με κάθε λεπτομέρεια μόνο ένα από τα ημισφαίρια του Πλούτωνα, επικεντρώνοντας μάλιστα σε μια φωτεινή κηλίδα ασυνήθιστα πλούσια σε μονοξείδιο του άνθρακα που προς το παρόν αποτελεί μυστήριο για τους επιστήμονες.

Advertisements

Σχολιάστε

Εισάγετε τα παρακάτω στοιχεία ή επιλέξτε ένα εικονίδιο για να συνδεθείτε:

Λογότυπο WordPress.com

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό WordPress.com. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Φωτογραφία Google

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Google. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Φωτογραφία Twitter

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Twitter. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Φωτογραφία Facebook

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Facebook. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Σύνδεση με %s

Αρέσει σε %d bloggers: