***
Štefánikova hvězdárna
observatory.cz > Novinky z astronomie > Pluto čerstvý jako nikdy dříve

Pluto čerstvý jako nikdy dříve

Sluneční soustava 6.11.2015 Ivan Havlíček

Americká sonda New Horizons letos 14. července prolétla kolem Pluta ve vzdálenosti 31,8 au od Země a v současné době je již od nás vzdálena 34,19 au. Od Slunce se dnes sonda vzdaluje rychlostí přes 14 km s–1. První souhrnné výsledky týkající se soustavy Pluto – Charon byly publikovány 15. října. Prozatím jde jen o opatrný a strohý popis bez příliš komplikovaných spekulací. Na kauzální interpretace získaných dat si budeme muset ještě nějakou dobu počkat. Už první snímky zveřejněné těsně po průletu však ukázaly rozmanitý terén, jaký si dokázal do té doby na tak vzdáleném tělese představit málokdo.

 

New Horizons

Sonda New Horizons. Kresba autor.

Pluto – spolu s Charonem tvoří trpasličí dvojplanetu v Kuiperově pásu, která patří do rodiny plutoidů. Do roku 2006 byl Pluto řazen konvenčně mezi planety. V blízkosti jsou čtyři menší měsíce Nix, Hydra, Kerberos a Styx. Pluto oběhne Slunce jednou za 248 pozemských let po protáhlé, eliptické dráze. Kolem vlastní osy se otáčí v opačném smyslu, než obíhá. Jeho povrch, patrně složený z metanového ledu, dobře odráží světlo. Dráha Pluta je mimořádně excentrická, v některých obdobích je blíže ke Slunci než Neptun (1979–1999). Sklon dráhy k rovině ekliptiky je 17,1°. Sklon rotační osy od kolmice na rovinu dráhy je 122,5°. Pluto se, podobně jako Uran, odvaluje v rovině dráhy.

New Horizons – americká sonda, která se vydala na cestu k Plutu v lednu 2006. Sonda byla vynesena raketou Atlas V551. Opuštění Zeměkoule bylo propočteno tak, aby sonda letěla nejprve k Jupiteru, který ji urychlil na cestu k Plutu. Po průletu kolem Pluta a Charónu v červenci 2015 mise pokračuje do oblasti dalších transneptunických těles v Kuiperově pásu.

Trpasličí planeta – nebeské těleso, které: 1) obíhá okolo Slunce. 2) má dostatečnou hmotnost, aby jeho gravitace překonala vnitřní síly pevného tělesa (dosáhne přibližně kulatého tvaru odpovídajícího hydrostatické rovnováze). 3) není satelitem jiného tělesa. 4) nevyčistí okolí své dráhy od drobných těles (na rozdíl od planety). K typickým trpasličím planetám patří velká tělesa Kuiperova pásu, z nichž nejznámější je Pluto.

Kuiperův pás – jedná se o oblast malých těles za drahou Neptunu. Vnitřní okraj pásu se nachází ve vzdálenosti asi 30 AU a vnější asi ve vzdálenosti 50 AU od Slunce. Je „položen“; do roviny ekliptiky. Odhaduje se, že obsahuje až 6×108 těles o průměru d > 1 km. V dnešní době jich známe více než 1 400. Průměry těles nepřesahují (až na ojedinělé výjimky) 100÷300 km. Celková hmotnost všech těles je 0,1 hmotnosti Země. Nejznámějším tělesem Kuiperova pásu je Pluto.

Povrch Pluta a Charonu

Povrch Pluta je barevný – od vysoce odrazivé bílé, přes modravou, různé valéry žlutí, okru a odstínů hnědé až po tmavě červenou. Původ tak rozmanité barevnosti nalezneme nejspíše v tholinech, jimiž jsou hojně pokryty povrchové útvary. Tholiny jsou organické sloučeniny vznikající za přispění ultrafialového záření ze směsi dusíku a jednoduchých uhlovodíků. Tholiny byly v hojné míře pozorovány na Titanu, kde byl detekován například polypropylén. Při nedostatku kyslíku zde nedochází k jejich rozkladu. Směs často polymerních molekul vznikajících vysoko v řídké atmosféře pak klesá ve formě aerosolu a ukládá se na povrchu tělesa. Na Plutu byly zaznamenány oblasti s rozdílnou absorpcí metanu a oxidu uhelnatého. Tento jev nejspíše také přispívá k odlišné barevnosti jednotlivých oblastí.

Ve snaze hovořit o Plutu a podrobněji jej popisovat byly některé zobrazené oblasti pojmenovány. Názvy útvarů jsou jen neoficiální, Mezinárodní astronomická unie tuto nomenklaturu prozatím neschválila, ale v odborné literatuře a při popisu snímků se už tyto názvy začaly používat. Největší a nejzářivější světlá oblast byla nazvána po Clydu Tombaughovi, který Pluto v roce 1930 objevil. Její součástí je Sputnik Planum – Rovina Sputniku – rozsáhlá ledová pláň pojmenovaná po první umělé družici Země. Následují oblasti – Země (Terra) – se jmény významných objevitelských sond. Dostalo se také na některé zasloužilé astronomy, namátkou – jeden velký kráter je pojmenován po Janu Hendrickovi Oortovi.

 

Mapa orientačních názvů jednotlivých povrchových útvarů na Plutu

Mapa orientačních názvů jednotlivých povrchových útvarů na Plutu. Prvé mapy s navrhovaným názvoslovím byly zveřejněny již 28. července. Podrobný popis názvosloví si můžete stáhnout jako soubor pdf. Sonda prolétala kolem Pluta poměrně vysokou rychlostí téměř 14 km s–1 a jejich vzájemná vzdálenost se velmi rychle měnila řádově v hodinách. Jelikož se Pluto otočí kolem své osy jedenkráte za 6,4 dne, tak se rychle měnily podmínky pro podrobné zobrazení některých částí povrchu. Nejpodrobněji zobrazené plochy jsou na straně přivrácené k sondě v době největšího přiblížení. Zdroj: JHU.

 

Vzájemná poloha jednotlivých těles při průletu sondy

Vzájemná poloha jednotlivých těles při průletu sondy New Horizons v blízkosti Pluta. Na grafu jsou uvedeny časy v UTC a nejmenší vzdálenosti od Pluta a Charonu v době největšího přiblížení sondy. Z tohoto zobrazení jsou zřejmé možnosti zobrazení jednotlivých těles Plutova systému. Zdroj: JHU.

 

Vzájemná poloha jednotlivých těles při průletu sondy

Na mapě složené z nejpodrobnějších snímků měsíce Charonu v pojmenování zaujme nejenom Temnota Mordoru, ale také například hory pojmenované po Arthuru C. Clarkovi a Stanleym Kubrickovi a krátery nesoucí jména kapitána Nema a Carrollovy Alenky. Zdroj: JHU.

 

Základní charakteristiky

Pluto je trpasličí planeta s poloměrem R = 1 187 km, hmotností M = 1,305×1022 kg a střední hustotou 1 860 kg m−3. Na povrchu byly pozorovány kopce vysoké 2 až 3 km oproti okolnímu terénu, jsou zde dopadové krátery až do velikosti 260 km v průměru. Současně se zde ale nacházejí také rozsáhlé rovinaté ledové pláně bez výraznějších terénních nerovností, Tombaugh Regio měří ve směru od východu k západu 1 800 km a 1 500 km od severu k jihu. Povrchová teplota byla naměřena v rozmezí 35÷55 K. V takových podmínkách jsou povrchové útvary, ať už jsou tvořeny čímkoli, pokryty ledem vymrzlým z atmosféry. Atmosféru tvoří převážně dusík s příměsí uhlovodíků, zejména metanu, jenž tvoří čtvrtinu atmosféry. Atmosférický tlak při povrchu dosahuje jen ~10 µbar, i když atmosférická absorpce byla při zákrytu Slunce Plutem zaznamenána až ve výšce 1 670 km. Hranice neprostupné mlhy byla při tomto měření určena ve výšce 150 km nad povrchem. Povrch je tedy na mnoha místech pokryt dusíkovým ledem a zmrzlou tholinovou směsí a také ledovým oxidem uhelnatým. Rozmanitost povrchových útvarů přirozeně vyvolává otázky po jejich původu. Nelze vyloučit, že oproti dřívějším odhadům může mít Pluto železné jádro a kamenný plášť skrytý pod silnou ledovou slupkou. Povrchová skaliska a ledové pláně jsou pak různými druhy barevného ledu jen „zaprášena“. Pokud by byl plášť pokryt dostatečně silnou ledovou kůrou o mocnosti alespoň 320 km, bylo by možné uvnitř Pluta očekávat železné jádro o poloměru až 368 km. Za určitých podmínek by tlak uvnitř tělesa dokázal udržet takové jádro poměrně dlouho plastické. Nerovnoměrné chladnutí a postupné tuhnutí složek rozdílné hustoty tvořících Pluto by mohly být, při smršťování vychládajícího tělesa, příčinou poklesu tak rozsáhlé oblasti jako je Sputnik Planum (s plochou okolo 540 000 km2) až o 7 km, a tedy jejího pozdějšího vyhlazení oproti okolním pahorkatinám. Ve prospěch železného jádra uvnitř měsíce Charonu v podobném duchu hovoří přítomnost rozsáhlého systému hlubokých rýh a kaňonů, které by mohly být pozůstatkem po smršťování chladnoucího tělesa.

 

Severní část oblasti Sputnik Planum

Severní část oblasti Sputnik Planum na hranici s pohořím, jímž začíná Voyager Terra. Rovina je rozdělena do jakýchsi ledových ker obtékaných úzkými proudy připomínajícími ledovcové toky či zlomy v čerstvém tenkém ještě nesouvislém ledovém pokryvu při střídavém zamrzání a rozmrzání. Zlomy a i některé jimi vydělené připojené kry jsou výrazně tmavší než okolní bílé pláně. Struktura ker je patrná i na celkově světlém terénu, který se zdá být již v pravé dolní části snímku stabilizován. Povrch pláně je tvořen dusíkovým ledem. Zdroj: JHU.

 

Hornatá Viking Terra a oblast al-Idrisi Montes přecházející do Sputnik Planum

Hornatá Viking Terra a oblast al-Idrisi Montes přecházející do Sputnik Planum. Na detailním snímku, jehož nejmenší podrobnosti jsou veliké jen 250 metrů, je patrný ostrý přechod pahorkatiny do pravděpodobně mladšího rovného terénu pokrytého dusíkovým ledem bohatým na metan. Rovinaté pláně vykazují vysokou absorpci metanu oproti sousední kopcovité krajině. Je možné, že to souvisí s nějakými podpovrchovými ději a rozdílnou propustností povrchové krusty tvořené vymrzlými těkavými plyny z atmosféry. Barvy odpovídají přirozenému celkovému zbarvení Pluta. Snímek zabírá oblast širokou 530 km. Zdroj: JHU.

 

Zvrásněný terén Tartarus Dorsa

Modrošedý zvrásněný terén Tartarus Dorsa – Hřbety Tartaru – s hlubokými rýhami vyplněnými červenavým materiálem zobrazený poblíž terminátoru. Snímek byl pořízen aparaturou Ralph/MVIC (Multispectral Visible Imaging Camera) v modré, červené a infračervené oblasti dne 14. července a nejmenší podrobnosti jsou veliké 1,3 km. Struktura terénu, která dostala přízvisko Hadí kůže, by snad mohla být výsledkem počasí, tedy vlivu dějů probíhajících v atmosféře nad povrchem Pluta. Zdroj: JHU.

 

Ledový a hornatý terén na okraji Sputnik Planum

Pouhých 15 minut po těsném průletu zachytily kamery na New Horizons tento ledový a hornatý terén na okraji Sputnik Planum (vpravo) v protisvětle. Na snímku se dole v temnotě ztrácí Pandemonium Dorsa. Vysoké pohoří v popředí na snímku vlevo je Norgay Montes. Na obzoru se vypínají Hillary Montes. Některé hory dosahují až do výše 3 500 metrů nad okolní terén. Snímek byl pořízen ze vzdálenosti 18 000 km od Pluta a zobrazená oblast měří napříč 380 km. Zřetelné je také rozvrstvení atmosféry, která je dle zjasnění zřetelně vrstevnatá a hustší při povrchu Pluta. Zdroj: JHU.

 

Závěr

Sonda New Horizons získala také četné snímky a změřila mnoho charakteristik měsíce Charonu a podařilo se jí nasnímat i portréty dalších čtyř měsíců. Zájemci o další nové poznatky mohou nalézt další informace v souhrnných článcích a internetových stránkách v odkazech na konci bulletinu. Prozatím jde jen o první informace, které tým New Horizons zveřejnil. Závěrečná konference slibující seznámit nejen vědeckou veřejnost s výsledky, jichž se podařilo dosáhnout, je plánována na listopad 2017. Do té doby se jistě dočkáme ještě mnoha nových informací a doufejme, že i jejich smysluplných interpretací, které nám svět Pluta a jeho měsíců ještě více přiblíží.

Odkazy

  1. S. A. Stern et al.: The Pluto system: Initial results from its exploration by New Horizons; arXiv:1510.07704 [astro-ph.EP], 26 Oct 2015
  2. A. Aitta: Internal structure of Pluto and Charon with an iron core; arXiv:1510.06604 [astro-ph.EP], 22 Oct 2015
  3. V. Lorenzi et al.: The Spectrum of Pluto, 0.40 - 0.93 μm I. Secular and longitudinal distribution of ices and complex organics; arXiv:1509.00417 [astro-ph.EP], 1 Sep 2015
  4. T. T. Koskinen, J. T. Erwin, R. V. Yelle: On the escape of CH4 from Pluto's atmosphere; arXiv:1508.02672 [astro-ph.EP], 11 Aug 2015
  5. Erez Michaely, Hagai B. Perets, Evgeni Grishin: On the existence of regular and irregular outer moons orbiting the Pluto-Charon system; arXiv:1506.08818 [astro-ph.EP], 29 Jun 2015
  6. John Hopkins University APL: New Horizons, NASA's Mission to Pluto
  7. NASA: New Horizons
  8. SETI Institute: Our Pluto – Maps – Informal Names for the Features on Pluto and Charon
  9. Jakub Rozehnal: Překvapení z Pluta; AB 26/2015
Sluneční soustava 6.11.2015 Ivan Havlíček