Felfedi titkait a Plútó ismeretlen rendszere

A New Horizons a Plútó rendszerének feltérképezése után tovább folytatja a Kuiper-öv kutatását

Nemrég a Plútó csupán egy ismeretlen égitest volt számunkra a távcsövek felvételein, azonban a New Horizons küldetés és eredményei teljesen átformálták képünket a törpebolygóról és kísérőiről. A tudományos eredményeket a héten publikálták a NASA kutatói, amelyekből egy izgalmas, új világ képe rajzolódik ki.

A New Horizons küldetése

A 9,5 éves és mintegy 5 milliárd km hosszú kozmikus utazás után a New Horizons 2015. július 14-én érte el a Plútót. A szonda hét tudományos műszere mintegy 50 gigabitnyi tudományos adatot rögzített, és ezek legnagyobb részét a megérkezést követő kilenc nap során gyűjtötte össze.

A Plútó kutatásában űttörő felfedezéseket tett New Horizons bolygóközi-szonda Forrás: NASA

Már az első felvételek egyértelműen megerősítették, hogy

a Kuiper-öv objektumai sokkal izgalmasabbak és aktívabbak lehetnek,

mint ahogyan azt a tudósok korábban sejtették.

A Plútó felszínéről először a New Horizons bolygóközi szonda készített közeli felvételeket, 2015-ben Forrás: NASA/ESA

A korábbi tudományos elméletek azt feltételezték, hogy a Kuiper-öv nagyobb objektumai meglehetősen jól megőrizték a keletkezésük állapotát, azonban a New Horizons eredményei megmutatták, hogy sokkal jelentősebb geológiai aktivitásokra számíthatunk a Naprendszernek ebben a távoli régiójában, mint azt korábban feltételeztük.

Közelebb a Plútó, mint valaha

A New Horizons számtalan jelentős felfedezést tett a Plútóról és holdjairól. A Plútó felszínén található kráterek és felszíni formák vizsgálatából az következik, hogy

a Plútónak geológiailag aktívnak kellett lennie az elmúlt mintegy 4 milliárd év során.

Mindez azért meglepő a tudósok számára, mert ilyen távol a Naptól feltehetőleg belső energiaforrásra volt szükség az aktív geológiai folyamatok működtetéséhez.

A nem hivatalosan al-Idríszi nevű hegységrendszer és a Szputnyik-síkság (Sputnik Planum) "találkozása" Forrás: NASA/JHUAPL/SwRI

Ráadásul a Plútó felszínén található Sputnik Planum (jelenleg még nem hivatalos elnevezés) jeges, sík területe teljesen mentes a kráterektől, így feltehetően geológiailag nagyon fiatal, megközelítőleg mindössze 10 millió éves lehet. A Plútó felszíni anyagösszetétele váratlan változatosságot mutatott, amelyet korábban nem tapasztaltak a Naprendszerben.

A jéggel borított Szputnyik-síkság felszínéről készített közeli felvétel Forrás: NASA/JHUAPL

A felszínen egyaránt találunk nitrogénben, metánban, szén-monoxidban és vízben gazdag területeket (fagyott állapotban), amelyek eloszlásából a Plútó klimatikus és geológiai történetére lehet következtetni.

Az irányító központban a New Horizons sikerét ünneplik Forrás: Wikimedia Commons

A Földön a víz különböző halmazállapotokban jelenik meg a légkörben valamint a felszínen, és vesz részt a klimatikus folyamatokban.

A Plútó esetében azonban ehhez társul még a nitrogén, metán és szén-monoxid is

egy összetett körforgási rendszert eredményezve, amelyet jelenleg még nem is értünk meg teljes egészében.

Művészi felvétel a Plútó északi sarkáról Forrás: NASA

Első alkalommal sikerült részletes információkat szerezni a Plútó légköri összetételéről a felszínétől mért magasság függvényében, többek között a molekuláris nitrogén, metán, acetilén, etilén és etán eloszlását illetően).

A Plútó felszíne sokkal változatosabb, mintsem azt feltételezték. A változatos felszíni formációk aktív geológiai múltról tanúskodnak Forrás: NASA/JHUAPL

Az atmoszférával kapcsolatos érdekesség, hogy a Plútó felső légköri hőmérséklete meglehetősen hidegnek adódott, sokkal hűvösebbnek, mint ahogyan azt a földi modellek alapján várták, és jelenleg is kérdéses, hogy vajon miért ennyire alacsony a felső légkör hőmérséklete?

A New Horizons felvétele azt mutatja, hogy a Pluto atmoszférája kék Forrás: NASA

E kérdés összefüggésben áll a Plútó légköri veszteségeivel, hiszen az előzetes várakozások alapján úgy vélték, hogy a légkör folyamatos szökésének mértéke nagyjából hasonló lehet egy üstökös légköri veszteségi folyamataihoz. A legnagyobb meglepetésre azonban, a Plútó a vártnál jóval kisebb mértékben veszíti el légkörét; ez a folyamata sokkal jobban hasonlít a földi légkör veszteségeihez, mint egy üstököséhez.

A New Horizons 4,8 milliárd kilométert tett meg a Plútó rendszeréig Forrás: NASA/JHU APL/SwRI/Steve Gribben

A Plútó kisebb kísérőinek létezése alapján a küldetés irányítói azt feltételezték, hogy a törpebolygó rendszerében magas részecskekoncentráció lesz tapasztalható,

esetleg kisebb törmelékek várhatnak a szondára.

A mérések azonban éppen az ellenkezőjét erősítették meg, amely szerint a részecskekoncentráció teljesen egyenértékű volt azzal, amit a bolygóközi térben tapasztalhatunk.

A legnagyobb hold, a Charon

Számos izgalmas felfedezést tettek a tudósok a Plútó legnagyobb holdját, a Charont illetően is.

A hold mindenképpen különleges a Naprendszerben, hiszen átmérője közel fele a Plútóénak,

így a Naprendszerben ez számít relatíve a legnagyobb holdnak.

A Charon - arányait tekintve - a naprendszer legnagyobb holdjának számít Forrás: NASA/JPL

A Charon felszínének vizsgálata arra enged következtetni, hogy a felszíni formák meglehetősen idősek, mintegy milliárd évesek lehetnek. Egyértelműen sikerült azonosítani olyan vulkanikus területeket (Vulcan Planum), amelyek nagyjából 4 milliárd évvel ezelőtt voltak aktívak és azóta őrzik a hold korai korszakának nyomait.

A Plútó és a Charon átmérőjét összehasonlító méretarányos felvétel a két égitestről Forrás: NASA/JHUAPL

A felszíni geológiai formákból pedig egy múltbéli, felszín alatti óceán létezésének lehetősége rajzolódik ki, elképesztő távolságban a Napunktól.

A Plútó rendszer keletkezése

Különösen érdekes a Plútó kisebb kísérőinek részletes vizsgálata. Ezeket 2005 és 2012 között fedezték fel, és a Styx, Nix, Kerberos és Hydra neveket kapták. Az átmérőjük a 10-40 km-es tartományban mozog, vagyis meglehetősen kicsik.

A Plútó rendszeréhez tartozó Nix nevű törpehold Forrás: NASA/JHUAPL

A kísérők albedó vizsgálata kiemelten érdekes eredményeket hozott.

Az albedó tulajdonképpen a felszín fényvisszaverő képességét adja meg.

A kísérők albedója meglehetősen magasnak adódott, mintegy 50-80% körüli értéket mértek, amely jelentősen nagyobb, mint amit a tipikus Kuiper-övbeli objektumoknál várunk (5-20 %). Ráadásul ezek az apróbb kísérők szokatlan pólus irányítottságot és anomáliás forgási periódust is mutatnak.

A Föld, a Plútó, és legnagyobb holdja, a Charon méretarányát szemléltető fotómontázs Forrás: NASA

Ezek az eredmények a Plútó rendszerének keletkezési folyamataira is magyarázatot adhatnak.

A kísérőket a Plútó nem a Kuiper-övbeli objektumok közül foghatta be,

hanem a Plútó-Charon kettős rendszer egy gigantikus ütközésben keletkezett és az ebből kiszakadó anyagdarabokból jöhettek létre a kisebb kísérők.

A küldetés folytatódik

Az eredmények pedig még korántsem véglegesek, hiszen a New Horizons által rögzített adatoknak eddig csak mintegy a felét sikerült hazaküldeni.

A New Horizons által a törpebolygó pereméről készített felvételen kiválóan látszik a Plútó légköre Forrás: NASA/JHUAPL/Gonzales

A fénysebességgel utazó üzeneteknek közel öt órára van szükségük, hogy elérjék a Földet.

A várakozások szerint 2016 végéig az összes adat beérkezhet az irányító központba, miközben a New Horizons folytatja útját a Kuiper-öv felfedezésére.

A New Horizons a Plútó rendszerének feltérképezése után tovább folytatja a Kuiper-öv kutatását Forrás: NASA

A szonda következő célja a 2014MU69 jelzésű Kuiper-övbeli objektum, amelyet várhatóan 2019 elején érhet majd el. Ezt az objektumot nemrégen fedezték fel a Hubble űrtávcső segítségével, átmérőjét mintegy 25 és 45 km közöttire feltételezik.

(A szerző asztrofizikus, az MTA kutatója)