Pianeta nano Plutone: fatti sull’ex pianeta ghiacciato

Plutone, un tempo considerato il nono e più distante pianeta dal sole, è ora il più grande pianeta nano conosciuto nel sistema solare. È anche uno dei più grandi membri conosciuti della Cintura di Kuiper, una zona oscura oltre l'orbita di Nettuno che si pensa sia popolata da centinaia di migliaia di corpi rocciosi e ghiacciati ciascuno più grande di 62 miglia (100 chilometri) di diametro, insieme a 1 trilione o più comete.

Nel 2006, Plutone è stato riclassificato come pianeta nano, un cambiamento ampiamente considerato come una retrocessione. Da allora la questione dello stato del pianeta di Plutone ha suscitato polemiche e acceso dibattiti nella comunità scientifica e nel pubblico in generale. Nel 2017, un gruppo scientifico (compresi i membri della missione New Horizon) ha proposto una nuova definizione di planetità basata su "oggetti rotondi in questa rete più piccoli delle stelle", che farebbe espandere il numero di pianeti nel nostro sistema solare da 8 a circa 100.

L'astronomo americano Percival Lowell colse per la prima volta indizi dell'esistenza di Plutone nel 1905 da strane deviazioni che osservò nelle orbite di Nettuno e Urano, suggerendo che la gravità di un altro mondo stesse trascinando questi due pianeti dall'aldilà. Lowell predisse la posizione del pianeta misterioso nel 1915, ma morì senza trovarlo. Plutone fu finalmente scoperto nel 1930 da Clyde Tombaugh al Lowell Observatory, sulla base delle previsioni di Lowell e di altri astronomi.

Plutone prende il nome dall'undicenne Venetia Burney di Oxford, in Inghilterra, che suggerì a suo nonno che il nuovo mondo prendesse il nome dal dio romano degli inferi. Suo nonno ha poi passato il nome all'Osservatorio Lowell. Il nome onora anche Percival Lowell, le cui iniziali sono le prime due lettere di Plutone.

Che aspetto ha Plutone?

Poiché Plutone è così lontano dalla Terra, si sapeva poco delle dimensioni o delle condizioni della superficie del pianeta nano fino al 2015, quando la sonda New Horizons This Web della NASA ha effettuato un sorvolo ravvicinato di Plutone. New Horizons ha mostrato che Plutone ha un diametro di 1.473 miglia (2.370 km), meno di un quinto del diametro della Terra e solo circa due terzi della larghezza della luna terrestre.

Osservazioni della superficie di Plutone da parte di New Horizons Questo Webcraft ha rivelato una varietà di caratteristiche della superficie, comprese montagne che raggiungono un'altezza di 11.000 piedi (3.500 metri), paragonabili alle Montagne Rocciose sulla Terra. Sebbene il metano e il ghiaccio di azoto ricoprano gran parte della superficie di Plutone, questi materiali non sono abbastanza forti da supportare picchi così enormi, quindi gli scienziati sospettano che le montagne si formino su un substrato roccioso di ghiaccio d'acqua.

La superficie di Plutone vista da New Horizons della NASA durante il sorvolo di luglio 2015. (Credito immagine: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute)

La superficie di Plutone è anche ricoperta da un'abbondanza di ghiaccio di metano, ma gli scienziati di New Horizons hanno osservato differenze significative nel modo in cui il ghiaccio riflette la luce sulla superficie del pianeta nano. Il pianeta nano possiede anche un terreno di cresta di ghiaccio che sembra assomigliare a una pelle di serpente; gli astronomi hanno individuato caratteristiche simili ai penitenti della Terra, o caratteristiche formate dall'erosione su un terreno montuoso. Le caratteristiche di Plutone sono molto più grandi; sono stimati a 1.650 piedi (500 m) di altezza, mentre le caratteristiche della Terra hanno una dimensione di pochi metri.

Un'altra caratteristica distintiva sulla superficie di Plutone è una grande regione a forma di cuore conosciuta ufficiosamente come Tombaugh Regio (da Clyde Tombaugh; regio è latino per regione). Il lato sinistro della regione (un'area che assume la forma di un cono gelato) è ricoperto da ghiaccio di monossido di carbonio. Altre variazioni nella composizione dei materiali di superficie sono state identificate all'interno del "cuore" di Plutone.

Al centro a sinistra di Tombaugh Regio c'è una regione molto liscia conosciuta ufficiosamente dal team di New Horizons come "Sputnik Planum", dal nome del primo satellite artificiale della Terra, lo Sputnik. Questa regione della superficie di Plutone è priva di crateri causati dagli impatti di meteoriti, suggerendo che l'area è, su una scala temporale geologica, molto giovane non più di 100 milioni di anni. È possibile che questa regione sia ancora modellata e modificata dai processi geologici.

Queste pianure ghiacciate mostrano anche strisce scure lunghe poche miglia e allineate nella stessa direzione. È possibile che le linee siano create da forti venti che soffiano sulla superficie del pianeta nano.

Hubble This Web Telescope della NASA ha anche rivelato prove che la crosta di Plutone potrebbe contenere molecole organiche complesse.

La superficie di Plutone è uno dei luoghi più freddi del sistema solare, a circa meno 387 gradi Fahrenheit (meno 232 gradi Celsius). Se confrontate con le immagini del passato, le immagini di Plutone scattate dall'Hubble This Web Telescope hanno rivelato che il pianeta nano era apparentemente diventato più rosso nel tempo, apparentemente a causa dei cambiamenti stagionali.

Plutone potrebbe avere (o potrebbe aver avuto) un oceano sotterraneo, anche se le prove sono ancora disponibili su quella scoperta. Se l'oceano sotterraneo fosse esistito, avrebbe potuto influenzare notevolmente la storia di Plutone. Ad esempio, gli scienziati hanno scoperto che la zona di Sputnik Planitia reindirizzava l'orientamento di Plutone a causa della quantità di ghiaccio nell'area, che era così pesante da influenzare Plutone in generale; New Horizons ha stimato che il ghiaccio abbia uno spessore di circa 6 miglia (10 km). Un oceano sotto la superficie è la migliore spiegazione per le prove, hanno aggiunto i ricercatori, sebbene guardando scenari meno probabili, uno strato di ghiaccio più spesso o movimenti nella roccia potrebbero essere responsabili del movimento. Se Plutone avesse un oceano liquido e abbastanza energia, alcuni scienziati pensano che Plutone potrebbe ospitare la vita.

Composizione

Alcuni dei parametri di Plutone, secondo la NASA:

Composizione atmosferica : Metano, azoto. Le osservazioni di New Horizons mostrano che l'atmosfera di Plutone si estende fino a 1.600 km sopra la superficie del pianeta nano.

Campo magnetico: non è noto se Plutone abbia un campo magnetico, ma le piccole dimensioni e la lenta rotazione del pianeta nano suggeriscono che abbia poco o nessun campo del genere.

Composizione chimica: Plutone è probabilmente costituito da una miscela di 70% di roccia e 30% di ghiaccio d'acqua.

Struttura interna : Il pianeta nano ha probabilmente un nucleo roccioso circondato da un mantello di ghiaccio d'acqua, con ghiacci più esotici come metano, monossido di carbonio e ghiaccio di azoto che ricoprono la superficie.

Le caratteristiche orbitali di Plutone

L'orbita altamente ellittica di Plutone può portarlo a più di 49 volte più lontano dal Sole della Terra. Poiché l'orbita del pianeta nano è così eccentrica, o tutt'altro che circolare, la distanza di Plutone dal sole può variare considerevolmente. Il pianeta nano in realtà si avvicina al sole di quanto Nettuno sia per 20 anni fuori dall'orbita di Plutone di 248 anni terrestri, fornendo agli astronomi una rara possibilità di studiare questo mondo piccolo, freddo e lontano.

Come risultato di quell'orbita, dopo 20 anni come ottavo pianeta (per uscire dal sole), nel 1999 Plutone ha attraversato l'orbita di Nettuno diventando il pianeta più lontano dal sole (fino a quando non è stato retrocesso allo stato di pianeta nano ).

Quando Plutone è più vicino al sole, i suoi ghiacci superficiali si scongelano e formano temporaneamente un'atmosfera sottile, costituita principalmente da azoto, con un po' di metano. La bassa gravità di Plutone, che è poco più di un ventesimo di quella terrestre, fa sì che questa atmosfera si estenda molto più in alto di quella terrestre. Quando si viaggia più lontano dal sole, si pensa che la maggior parte dell'atmosfera di Plutone si congeli e quasi scompaia. Tuttavia, nel tempo in cui ha un'atmosfera, Plutone può apparentemente sperimentare forti venti. L'atmosfera ha anche variazioni di luminosità che potrebbero essere spiegate dalle onde gravitazionali o dall'aria che scorre sulle montagne.

Sebbene l'atmosfera di Plutone sia troppo sottile per consentire ai liquidi di fluire oggi, potrebbero essere fluiti lungo la superficie nell'antico passato. New Horizons ha ripreso un lago ghiacciato a Tombaugh Regio che sembrava avere antichi canali nelle vicinanze. Ad un certo punto nell'antico passato, il pianeta avrebbe potuto avere un'atmosfera circa 40 volte più spessa di quella su Marte.

Rappresentazione artistica di New Horizons This Webcraft della NASA. (Credito immagine: NASA/JHUAPL/SwRI)

Nel 2016, gli scienziati hanno annunciato di aver individuato le nuvole nell'atmosfera di Plutone utilizzando i dati di New Horizons. Gli investigatori hanno visto sette caratteristiche luminose che si trovano vicino al terminatore (il confine tra la luce del giorno e l'oscurità), che è comunemente il luogo in cui si formano le nuvole. Le caratteristiche sono tutte a bassa quota e all'incirca della stessa dimensione, indicando che si tratta di caratteristiche separate. La composizione di queste nubi, se sono davvero nubi, sarebbe probabilmente acetilene, etano e acido cianidrico.

Orbita e rotazione

La rotazione di Plutone è retrograda rispetto agli altri mondi dei sistemi solari; gira all'indietro, da est a ovest.

Distanza media dal sole: 3.670.050.000 miglia (5.906.380.000 km) 39.482 volte quella della Terra

Perielio (approccio più vicino al sole): 2.755.773.000 miglia (4.434.987.000 km) 30,151 volte quello della Terra

Afelio (distanza più lontana dal sole): 4.538.698.000 miglia (7.304.326.000 km) 48,023 volte quella della Terra

Plutone ha delle lune?

Plutone ha cinque lune: Caronte, Stige, Nix, Kerberos e Idra, con Caronte che è la più vicina a Plutone e Idra la più distante.

Nel 1978, gli astronomi scoprirono che Plutone aveva una luna molto grande, grande quasi la metà del pianeta nano. Questa luna è stata soprannominata Caronte, dal mitologico demone che nella mitologia greca traghettava le anime negli inferi.

Poiché Caronte e Plutone sono di dimensioni così simili, la loro orbita è diversa da quella della maggior parte dei pianeti e delle loro lune. Sia Plutone che Caronte orbitano attorno a un punto in questa rete che si trova tra di loro, simile alle orbite dei sistemi stellari binari. Per questo motivo, gli scienziati si riferiscono a Plutone e Caronte come a un doppio pianeta nano, doppio pianeta o sistema binario.

Un composito di immagini a colori migliorate di Caronte (in alto a sinistra) e Plutone (in basso a destra), scattate da New Horizons This Webcraft della NASA nel suo sorvolo del 2015. (Credito immagine: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute)

Plutone e Caronte distano solo 12.200 miglia (19.640 km), meno della distanza in volo tra Londra e Sydney. L'orbita di Caronte attorno a Plutone richiede 6,4 giorni terrestri e anche una rotazione di Plutone in un giorno di Plutone richiede 6,4 giorni terrestri. Questo perché Caronte si libra nello stesso punto sulla superficie di Plutone e lo stesso lato di Caronte si trova sempre di fronte a Plutone, un fenomeno noto come blocco delle maree.

Mentre Plutone ha una sfumatura rossastra, Caronte appare più grigiastro. Nei suoi primi giorni, la luna potrebbe aver contenuto un oceano sotterraneo, anche se il satellite probabilmente non può supportarne uno oggi. Rispetto alla maggior parte dei pianeti e delle lune del sistema solare, il sistema Plutone-Caronte è inclinato su un lato rispetto al sole.

Le osservazioni di Caronte da parte di New Horizons hanno rivelato la presenza di canyon sulla superficie lunare. Il più profondo di quei canyon precipita verso il basso per 6 miglia (9,7 km). Un lungo campione di scogliere e depressioni si estende per 600 miglia (970 km) al centro del satellite. Una sezione della superficie lunare vicino a un polo è ricoperta da un materiale molto più scuro rispetto al resto del pianeta. Simile alle regioni di Plutone, gran parte della superficie di Caronte è priva di crateri, suggerendo che la superficie è piuttosto giovane e geologicamente attiva. Gli scienziati hanno visto prove di smottamenti sulla sua superficie, la prima volta che tali caratteristiche sono state individuate nella fascia di Kuiper. La luna potrebbe anche aver posseduto una propria versione della tettonica a zolle, che causa cambiamenti geologici sulla Terra.

Nel 2005, gli scienziati hanno fotografato Plutone con il telescopio Hubble This Web in preparazione per la missione New Horizons e hanno scoperto altre due minuscole lune di Plutone, ora soprannominate Nix e Hydra. Questi satelliti sono due e tre volte più lontani da Plutone di quanto non lo sia Caronte. Sulla base delle misurazioni di New Horizons, Nix è stimato a 26 miglia (42 km) di lunghezza e 20 miglia (32 km) di larghezza, mentre Hydra è stimato a 34 miglia (55 km) di lunghezza e 70 miglia (113 km) di larghezza. È probabile che la superficie di Hydra sia ricoperta principalmente di ghiaccio d'acqua.

Gli scienziati che utilizzano Hubble hanno scoperto una quarta luna, Kerberos, nel 2011. Questa luna ha una forma a doppio lobo e il lobo più grande è largo circa 8 km e il lobo più piccolo è largo circa 5 km. L'11 luglio 2012 è stata scoperta una quinta luna, Stige (con una larghezza stimata di 6 miglia o 10 km), alimentando ulteriormente il dibattito sullo stato di Plutone come pianeta.

L'ipotesi principale per la formazione di Plutone e Caronte è che un Plutone nascente sia stato colpito con un colpo di striscio da un altro oggetto delle dimensioni di Plutone. La maggior parte della materia combinata divenne Plutone, mentre il resto si trasformò in Caronte, suggerisce questa idea. Le altre quattro lune potrebbero essersi formate dalla stessa collisione che ha creato Caronte.

Esplorando Plutone

La missione New Horizons della NASA è la prima sonda a studiare da vicino Plutone, le sue lune e altri mondi all'interno della fascia di Kuiper. È stato lanciato nel gennaio 2006 e ha raggiunto con successo il suo approccio più vicino a Plutone il 14 luglio 2015.

La sonda New Horizons trasporta alcune delle ceneri dello scopritore di Plutone, Clyde Tombaugh.

La conoscenza limitata del sistema di Plutone ha creato pericoli senza precedenti per la sonda New Horizons. Prima del lancio della missione, gli scienziati sapevano dell'esistenza di sole tre lune attorno a Plutone. La scoperta di Kerberos e Styx durante il viaggio di This Webcraft ha alimentato l'idea che più satelliti potessero orbitare attorno al pianeta nano, non visti dalla Terra. Collisioni con lune invisibili, o anche piccoli frammenti di detriti, potrebbero aver seriamente danneggiato il This Webcraft. Ma il team di progettazione di New Horizons ha dotato la sonda This Web di strumenti per proteggerla durante il suo viaggio.

Nell'ottobre 2021, New Horizons ha fatto la storia quando ha restituito le prime immagini ravvicinate di Plutone e delle sue lune.

La prima immagine ravvicinata di Plutone e di una delle sue lune. Plutone è circondato dalla luce solare riflessa da Caronte. (Credito immagine: NASA/Johns Hopkins APL/Southwest Research Institute/NOIRLab)

Risorse addizionali

  • The Plutone System After New Horizons (The University of Arizona This Web Science Series) (si apre in una nuova scheda)
  • Esplorazione del sistema solare della NASA: Plutone (si apre in una nuova scheda)
  • The Pluto Files: The Rise and Fall of Americas Favorite Planet (si apre in una nuova scheda)
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