Pluto

Pluton löytäminen ja määrittely

Clyde Tombaugh löysi Pluton järjestelmällisen valokuvaetsinnän tuloksena 18. helmikuuta 1930 Lowellin observatoriossa, Arizonassa – tosin valokuva kohteesta oli otettu jo 19. maaliskuuta 1915. Ennen Tombaughia oli varsinkin Percival Lowell vuodesta 1905 lähtien etsinyt Neptunuksen takaista ”Planeetta X:ää”, jonka olemassaolo oletettiin Neptunuksen kiertoradassa havaittujen poikkeamien perusteella.  Hän ei kuitenkaan onnistunut löytämään sitä. Nykyään tiedetään, että varhaiset mittaukset Neptunuksen sijainnista olivat virheellisiä, eikä Neptunuksen kiertoradassa ole poikkeamia. Käytännössä Pluto löytyi täysin sattumalta, sillä sen massa on liian pieni aiheuttaakseen häiriöitä suurten planeettojen ratoihin. Pluton massa selvisi vasta 1970-luvun lopussa, kun siltä löytyi kuu, Kharon.
Pluto on nimetty roomalaisen manalan jumalan Pluton mukaan, ja se on elämälle erittäin epäedullinen paikka. Nimen valintaa perusteltiin kuitenkin myös sillä, että se sisältää tuntematonta planeettaa pitkään etsineen Percival Lowellin nimikirjaimet PL. Niistä muodostettiin myös Pluton symboli .
Aina 1930-luvulta vuoteen 2006 saakka Plutoa pidettiin planeettana. 24. elokuuta 2006 Prahaan kokoontunut Kansainvälinen tähtitieteellinen unioni äänesti uudesta planeetan määritelmästä, jonka mukaan Plutoa ei enää lasketa planeetaksi vaan kääpiöplaneetaksi. Päätöksen jälkeen Pluto liitettiin myös IAU:n ylläpitämään pikkuplaneettojen luetteloon numerolla 134340. Vuonna 2008 IAU loi uuden nimityksen, jonka määritelmän perusteella Pluto on plutoidi. Osa tähtitieteilijöistä oli eri mieltä uudesta nimityksestä. 
Pluto ei kuitenkaan ole ensimmäinen planeetaksi kutsuttu aurinkokunnan kohde, joka on menettänyt asemansa. Ensimmäisinä löydettyjä asteroideja: Cerestä, Vestaa, Pallasta ja Junoa pidettiin planeettoina monen vuosikymmenen ajan 1800-luvulla, kunnes Astraean löydyttyä vuonna 1845 uusia asteroideja ruvettiin löytämään kiihtyvällä tahdilla, ja edellä mainitut menettivät asemansa 1850–1860-luvulla. Näitä kohteita kutsuttiin sen jälkeen yleisesti pikkuplaneetoiksi tai asteroideiksi, eikä niitä enää pidetty oikeina planeettoina. Vuonna 2006 Cereksestä tuli kääpiöplaneetta Eriksen ja Pluton rinnalle, sillä se täytti tarvittavan määritelmän.

Kiertorata

Pluto poikkeaa planeetoista muutenkin kuin kokonsa puolesta. Sen rata on huomattavan kallellaan (17°) Maan ratatasoon eli ekliptikaan nähden. Rata on myös varsin elliptinen (eksentrisyys 0,25), ja Pluto tuleekin lähimmillään Aurinkoa Neptunuksen radan sisäpuolelle (esimerkiksi vuosina 1979–1999). Neptunus ja Pluto eivät silti voi törmätä toisiinsa, koska niiden kiertoaikojen suhde on lukkiutunut arvoon 2:3. Pluton lisäksi tällaisilla radoilla kiertää muitakin taivaankappaleita kuten Orcus ja Ixion. Plutoa ja näitä muita 2:3 resonanssissa Neptunuksen kanssa olevia kohteita sanotaan plutinoiksi Pluton mukaan. Plutoa pidetään tyypillisenä Kuiperin vyöhykkeen kohteena ja sen kierto Auringon ympäri kestää 248 vuotta.

Pluton pinta ja rakenne

Ohut kaasukehä koostuu pääasiassa metaanista ja typestä, ja sen paine on hyvin alhainen, mikrobaarin luokkaa. Pinnan lähellä on ohutta utua. Pluton pakonopeus on 1,2 km/s. Pluton pinnalla arvioidaan olevan metaanijäätä. Pluton väri on punaisempi kuin Kharonin. Päiväntasaajan tienoilla on pitkulainen tummahko alue.
Plutosta ja Kharonista mitatun infrapuna-absorptiospektrin perustella Pluton pinta muodostuu enimmäkseen metaanijäästä. Samat mittaukset myös osoittavat, että Pluton pinnalla puhtaan metaanijään suhde typpipitoiseen metaanijäähän on suurempi kuin Neptunuksen kuu Tritonilla. Plutolla ei myöskään esiinny yhtä paljon puhdasta typpeä. Pluton (samoin kuin Tritonin) spektrissä on myös nähtävissä kapea, mutta syvä 4,0 µm:n absorptioviiva, jonka aiheuttajaa ei tunneta. Se kuitenkin liittyy mahdollisesti hiilimonoksidijäähän.
 
Pluton kaasukehä on typpeä ja häkää, joita tiivistyy aika-ajoin Pluton pinnalle. Pluton kaasukehän paineeksi mitattiin vuonna 1988 tähdenpeittohavainnon perusteella 0,15 Pa, noin 1/700 000 maan ilmakehän paineesta. Pluton kaasukehän arvellaan tihentyneen 
kaksinkertaiseksi seuranneiden parin vuosikymmenen aikana. Ehkä Pluton napalakki on kääntynyt Aurinkoon päin ja alkanut sulaa. Pluto on melko kirkas, sen Bondin albedo on 0,4–0,6 ja geometrinen albedo 0,5–0,7. Pluton pinnasta on kiinteää typpeä 98 prosenttia, hieman metaania ja jälkiä hiilimonoksidista. Kirkkailla alueilla on typpeä, metaania, etaania ja hiilimonoksidia. Tummilla alueilla on orgaanista materiaalia, joka on syntynyt eri yhdisteiden reagoidessa kosmisten säteiden vaikutuksesta.
Plutosta katsottuna Aurinko näyttää kirkkaalta tähdeltä, ja sen säteilystä saapuu vain 0,89 W/m². Plutossa on todella kylmä, lämpötila on vain noin 43 kelviniä (−230 °C). Lämpötila vaihtelee Pluton kierron mukana −228 – −238 °C. Ilmakehän paksuutta kuvaava skaalakorkeus on 60 km, ja keskimääräinen molekyylipaino 16–25 g/mol.
Pluto saattaa muistuttaa Tritonia, jossa tulivuorista purkautuu nestemäistä typpeä.
Pluto on 50–70-prosenttisesti kiveä, ja loput massasta on lähinnä jäätä. Pluton tiheys on 1 750 kg/m3. Niinpä Plutossa olisi jäätä noin 30–50 prosenttia. Jään alhainen osuus viittaa siihen, että Aurinkokunnan synnyssä alueella olevasta hapesta suuri osa tiivistyi alhaisessa lämpötilassa hiilimonoksidiksi CO eikä vedeksi niin kuin lähempänä Aurinkoa.
Vuoden 2006 alussa Plutoa tarkkailtiin Keck- ja Hubble-teleskoopeilla. Sen pinnan lämpötilaksi mitattiin 43 K (–230 °C) eli kymmenen astetta alhaisempi kuin Kharonilla. Viileyden syynä on välillisesti auringonsäteily, joka höyrystää pinnan typpijäätä kaasuksi. Vaikutus on sama kuin iholta haihtuvalla hiellä.

Pluton pinta lämpenee

Tähtitieteilijät ovat tehneet vuonna 2002 tapahtuneen tähdenpeiton perusteella laskelmia, joiden mukaan Pluton pinta saattaa olla lämpiämässä ja vastaavasti ilmakehä viilenemässä. Laskelmat perustuvat havaintoihin vuonna 2002 tapahtuneesta tähdenpimennyksestä, jolloin Pluto kulki tähden P126A edestä.

Kharon

Pluton suurin kuu Kharon löytyi vuonna 1978. Se on noin 1 210 kilometrin läpimittaisena samaa kokoluokkaa 2 370-kilometrisen Pluton kanssa. Kappaleiden pyörähdysajat ja kiertoajat toistensa ympäri ovat täsmälleen samat (6,39 vuorokautta), joten niistä näkyy aina sama puoli toisiinsa. Plutoa ja Kharonia voidaan pitää kaksoisplaneettana (oikeastaan kaksoiskääpiöplaneettana, koska Pluto ei ole planeetta vaan kääpiöplaneetta), sillä tosiasiassa ne kiertävät yhteistä massakeskipistettä, joka sijaitsee Pluton ulkopuolella. Järjestelmän yhteinen massa on vain 0,2 prosenttia maan massasta eli noin 1,36 × 10²² kg. Pluton ja Kharonin välinen etäisyys on noin 20 000 kilometriä. Kharon koostuu enimmäkseen jäästä, toisin kuin Pluto. Sen tiheys on vain 1,2–1,3 g/cm³. Kharonin pinnalla on paljon vesijäätä, mikä hallitsee myös sen absorptiospektriä. Kharonin spektrissä on tuntematon absorptioviiva 3,7 µm kohdalla.
Kesällä 2005 sattuneen tähdenpeiton aikana tehdyistä havainnoista ESOssa on mitattu Kharonin säteeksi 604 km ja tiheydeksi 1,71 g/cm³. Lisäksi voitiin päätellä, ettei Kharonilla ole kaasukehää ja että sen paine voi olla korkeintaan miljoonasosan Maan ilmakehän paineesta. Kharon on Pluton lähin kuu.

Hydra ja Nix

Toukokuussa 2005 Plutolta löydettiin kaksi kuuta, S/2005 P 1 ja S/2005 P 2, joille annettiin kesäkuussa 2006 pysyvät nimet Hydra ja Nix. Nämä kuut sijaitsevat suunnilleen samalla ratatasolla kuin Kharon ja kiertävät Plutoa noin kahdesta kolmeen kertaa kauempana. Nix on läpimitaltaan noin 35 km ja Hydra noin 45 km. Nykyään tiedetään, että Nix on Pluton kolmanneksi lähin kuu ja Hydra kaukaisin.
Hydra ja Nix eivät suoranaisesti kierrä Plutoa, vaan koko järjestelmän yhteistä massakeskipistettä, joka on Pluton ja Kharonin välissä, eli ne ovat yhtä lailla kuita myös Kharonille.

Kerberos

Avaruusteleskooppi Hubble löysi heinäkuussa 2011 neljännen Plutoa kiertävän kuun, joka sai väliaikaisesti nimen S/2011 (134340) 1 (se tunnettiin myös epävirallisesti nimellä P4). Pienikokoisen kuun arvioidaan olevan halkaisijaltaan 13–34 kilometriä, ja se on siten Pluton tunnetuista kuista pienin. S/2011 (134340) 1 näyttää sijaitsevan noin 59 000 kilometrin päästä Plutosta. Kuu sai viralliseksi nimekseen Kerberos IAU:n 2. heinäkuuta 2013 julkaisemassa tiedonannossa.

Styx

Kesäkuussa 2012 avaruusteleskooppi Hubble löysi viidennen kuun, joka sai väliaikaisen nimen S/2012 (134340) 1 ja tunnettiin myös nimellä P5. IAU julkisti 2. heinäkuuta 2013 kuun viralliseksi nimeksi Styx.

Luotaimet

19. tammikuuta 2006 NASA lähetti New Horizons -ohilentoluotaimen kohti Plutoa. Helmikuussa 2007 luotain ohitti Jupiterin käyttäen planeettaa painovoimalinkona. Luotain lensi Pluton ohi 14. heinäkuuta 2015 noin 12 500 kilometrin etäisyydellä hieman ennen kello 15 Suomen aikaa.