Pluto

Pluto (symbolit: tai ; virallisesti 134340 Pluto) on plutoidi ja kääpiöplaneetta, joka kiertää Aurinkoa pääosin Neptunusta kauempana Kuiperin vyöhykkeellä. Se on varsinaisen vyöhykkeen kappaleista suurin, mutta vasta toiseksi massiivisin kaikista transneptunisista kohteista: Massiivisin on hajanaisen kiekon Eris, joka on suunnilleen saman kokoinen kuin Pluto.
Pluto on jäästä ja kivestä koostuva pienehkö ulkoplaneettojen kuita muistuttava kappale, jonka läpimitta on vajaat , joten se on paljon pienempi kuin Maapallon Kuu. Pluto on Auringosta niin kaukana, että sieltä katsoen Aurinko näyttäisi vain hyvin kirkkaalta tähdeltä. Pluto saattaa olla samankaltainen kuin Neptunuksen kuu Triton. Plutolla on viisi tunnettua kuuta: Kharon, Hydra, Kerberos, Nix ja Styx.
Pluto löytyi vuonna 1930, ja sitä pidettiin pitkään aurinkokunnan yhdeksäntenä planeettana. Vuoden 1992 jälkeen Neptunuksen takaa kuitenkin löytyi lisää jäisiä taivaankappaleita, joista osa oli vain vähän Plutoa pienempiä ja yksi jopa Pluton kokoinen. Koska silloin ei ollut enää selvyyttä siitä, kuinka monta planeettaa Aurinkokunnassa oli, Kansainvälinen tähtitieteellinen unioni (IAU) loi vuonna 2006 uuden planeetan määritelmän. Tämän määritelmän mukaan Kuiperin vyöhykkeen kappaleet eivät ole planeettoja, ja siten Pluto menetti asemansa planeettana.
Pluton löytäminen ja määrittely.
Pluton löysi Clyde Tombaugh järjestelmällisen valokuvaetsinnän tuloksena 18. helmikuuta 1930 Lowellin observatoriossa Arizonassa. Tosin valokuva kohteesta oli otettu jo 19. maaliskuuta 1915. Ennen Tombaughia varsinkin Percival Lowell etsi vuodesta 1905 lähtien Neptunuksen takaista ”Planeetta X:ää”. Uuden planeetan olemassaolo pääteltiin Neptunuksen kiertoradassa havaittujen poikkeamien perusteella. Lowell ei kuitenkaan onnistunut löytämään Planeetta X:ää. Nykyään tiedetään että varhaiset mittaukset Neptunuksen sijainnista olivat virheellisiä, eikä Neptunuksen kiertoradassa ole poikkeamia. Käytännössä Pluto löytyi siis sattumalta. Sen massa on niin pieni, ettei se aiheuta häiriöitä suurten planeettojen ratoihin. Pluton massa selvisi vasta 1970-luvun lopussa, kun löytyi sen kuu Kharon.
Pluto on nimetty roomalaisen manalan jumalan Pluton mukaan, ja se on elämälle 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 se on kääpiöplaneetta. Päätöksen jälkeen Pluto liitettiin myös IAU:n ylläpitämään pikkuplaneettojen luetteloon numerolla 134340. Vuonna 2008 IAU määritteli uuden nimityksen, jonka perusteella Pluto on plutoidi. Osa tähtitieteilijöistä oli eri mieltä uudesta nimityksestä. 
Pluto ei kuitenkaan ole ensimmäinen asemansa menettänyt planeetaksi kutsuttu aurinkokunnan kohde. Ensimmäisinä löydettyjä asteroideja: Cerestä, 4 Vestaa, 2 Pallasta ja 3 Junoa pidettiin planeettoina monen vuosikymmenen ajan 1800-luvulla. Vuonna 1845 löytyi vielä 5 Astraea, ja sen jälkeen uusia asteroideja alettiin löytää yhä nopeammin. Tästä johtuen edellä mainitut asteroidit menettivät planeetta-asemansa 1850–1860-luvulla. Näitä kohteita kutsuttiin siitä pitäen yleisesti pikkuplaneetoiksi tai asteroideiksi, eikä niitä enää pidetty oikeina planeettoina. Vuonna 2006 Cereksestä tuli kääpiöplaneetta Eriksen ja Pluton rinnalle, sillä se täytti kääpiöplaneetta-statukseen vaadittavan 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 Pluton mukaan plutinoiksi. 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 kuulla 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 Pluton pinnalle aika ajoin tiivistyy. 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 Plutoon vain 0,89 W/m². Valaistusvoimakkuus Pluton pinnalla on noin 130 luksia, paljon kirkkaampi kuin täysikuun valaistus Maan pinnalla, ja se vastaa karkeasti tyypillistä sisätilojen keinovalaistusta. Plutossa on hyvin kylmä, sillä 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.
Plutosta on 50–70 prosenttia kiveä, ja loput massasta on lähinnä jäätä. Pluton tiheys on 1 750 kg/m3. Niinpä Plutossa olisi jäätä noin 30–50 prosenttia. Jään pieni 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. Kylmyyden syynä on välillisesti auringonsäteily, joka höyrystää pinnan typpijäätä kaasuksi. Vaikutus on sama kuin iholta haihtuvalla hiellä.
New Horizon -luotaimen lähettämää dataa on analysoitu. Pluton pinnan vaaleissa osissa havaittiin kuviomuodostelmia, joista pääteltiin että ne aiheutuvat konvektiovirtauksista. Kuvissa voitiin havaita myös noin viiden kilometrin korkuinen jäätulivuori, kryovulkaani. Kumpikin ilmiö vaatisi kuitenkin plutoidin sisältä kumpuavaa lämpöä, vaikka Plutoa on pidetty jääplaneettana. Ei myöskään ole uskottu, että massaltaan pieni Pluto pystyisi säilyttämään lämpöä. Selittävä tekijä voisi olla metaaniklatraatti, lumenkaltainen aine, joka pystyisi eristämään Pluton sisäisen lämmönlähteen niin ettei lämpö karkaa. Pluton pinnan punainen aine on paitsi pinnalle ”satavan” savusumun partikkeleita, myös ammoniakkia. Pluton jään lämpötila on noin –230 °C. Ammoniakki alentaa veden jäätymispistettä, sillä se fyysisesti estää veden molekyylejä liittymästä yhteen. Siinä missä pelkkä vesi muuttuu nestemäisessä typessä (–200 °C) kovaksi kuin graniitti, veden ja ammoniakin seos muodostaa paksun tahnamaisen nesteen.
Pluton pinta lämpenee.
Tähtitieteilijät ovat tehneet vuonna 2002 tapahtuneen tähdenpeiton perusteella laskelmia, joiden mukaan Pluton pinta saattaa olla lämpeämässä ja vastaavasti ilmakehä viilenemässä. Laskelmat perustuvat havaintoihin vuonna 2002 tapahtuneesta tähdenpimennyksestä, jolloin Pluto kulki tähden P126A edestä.
Pluton kuut.
Kharon.
Pluton suurin kuu Kharon löytyi vuonna 1978. Se on noin 1 210 kilometrin läpimittainen ja samaa kokoluokkaa kuin 2 370-kilometrinen Pluto. Kappaleiden pyörähdysajat ja kiertoajat toistensa ympäri ovat täsmälleen samat (6,39 vuorokautta), joten niistä näkyy toisiinsa aina sama puoli. 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 . 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:n kohdalla.
Kesällä 2005 sattuneen tähdenpeiton aikana tehdyistä havainnoista ESO:ssa 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.
Plutolta löydettiin toukokuussa 2005 kaksi kuuta, S/2005 P 1 ja S/2005 P 2, joille annettiin kesäkuussa 2006 pysyvät nimet Hydra ja Nix. Kuut sijaitsevat suunnilleen samalla ratatasolla kuin Kharon ja kiertävät Plutoa noin kaksi kolme 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 myös Kharonin kuita.
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.
Pluton rataelementit.
Keskimääräiset rataelementit epookin J2000.0 suhteen. Kaavoissa "t" on epookista J2000.0 kulunut aika vuorokausina ja "T" sama vuosisatoina. Siis kun juliaaninen päivämäärä on "J", on "t = J - 2451545.0 " ja "T = t/36525".
Luotaimet.
Nasa lähetti 19. tammikuuta 2006 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.
Kaunokirjallisuudessa.
Kauhukirjailija H. P. Lovecraft oli kiinnostunut tähtitieteestä ja ehdotti vastalöydetylle Plutolle nimeksi Yuggoth. Samanniminen planeetta esiintyy hänen novellissaan ”Kuiskaus pimeässä” (1930). Yuggothista on sittemmin tullut osa Cthulhu-tarustoa ja joissakin tarinoissa se samaistetaan Plutoon.