كوكب بلوتو القزم: حقائق عن الكوكب الجليدي السابق

بلوتو في يوليو 2015

منظر واسع لبلوتو التقطه المسبار الفضائي نيو هورايزونز في يوليو 2015. (رصيد الصورة: NASA / APL / SwRI)



بلوتو ، الذي كان يعتبر في يوم من الأيام الكوكب التاسع والأكثر بعدًا عن الشمس ، أصبح الآن أكبر كوكب قزم معروف في النظام الشمسي. وهي أيضًا واحدة من أكبر الأعضاء المعروفة في حزام كايبر ، وهي منطقة غامضة خارج مدار نبتون يُعتقد أنها مأهولة بمئات الآلاف من الأجسام الصخرية والجليدية التي يزيد قطر كل منها عن 62 ميلاً (100 كيلومتر) ، إلى جانب تريليون واحد. أو أكثر من المذنبات.



في عام 2006 ، أعيد تصنيف بلوتو على أنه كوكب قزم ، وهو تغيير يُعتقد على نطاق واسع أنه خفض رتبته. لقد أثارت مسألة وضع كوكب بلوتو جدلاً و أثار الجدل في المجتمع العلمي ، وبين عامة الناس ، منذ ذلك الحين. في عام 2017 ، اقترحت مجموعة علمية (بما في ذلك أعضاء في مهمة نيو هورايزون) تعريفًا جديدًا لكوكب الأرض على أساس `` الأجسام المستديرة في الفضاء أصغر من النجوم '' ، مما يجعل عدد الكواكب في نظامنا الشمسي يتوسع من 8 إلى ما يقرب من 100 .

اكتشف عالم الفلك الأمريكي بيرسيفال لويل لأول مرة تلميحات عن وجود بلوتو في عام 1905 من الانحرافات الغريبة التي لاحظها في مداري نبتون وأورانوس ، مما يشير إلى أن جاذبية عالم آخر كانت تسحب هذين الكوكبين من وراءهما. تنبأ لويل بموقع الكوكب الغامض في عام 1915 ، لكنه مات دون العثور عليه. تم اكتشاف بلوتو أخيرًا في عام 1930 بواسطة كلايد تومبو في مرصد لويل ، بناءً على تنبؤات لويل وعلماء فلك آخرين.



حصلت بلوتو على اسمها من فينيتيا بورني البالغة من العمر 11 عامًا من أكسفورد بإنجلترا ، والتي اقترحت على جدها أن يأخذ العالم الجديد اسمه من إله الرومان للعالم السفلي. ثم نقل جدها الاسم إلى مرصد لويل. يكرم الاسم أيضًا بيرسيفال لويل ، الذي تمثل الأحرف الأولى منهما أول حرفين من أحرف بلوتو.

الخصائص البدنية

نظرًا لأن بلوتو بعيد جدًا عن الأرض ، لم يُعرف الكثير عن حجم الكوكب القزم أو ظروف سطحه حتى عام 2015 ، عندما قام مسبار الفضاء نيو هورايزونز التابع لوكالة ناسا بالتحليق بالقرب من بلوتو. أظهرت New Horizons أن قطر بلوتو يبلغ 1،473 ميلاً (2370 كم) ، أي أقل من خُمس قطر الأرض ، وحوالي ثلثي قطر قمر الأرض فقط.

كشفت عمليات رصد سطح بلوتو بواسطة مركبة نيو هورايزونز الفضائية عن مجموعة متنوعة من السمات السطحية ، بما في ذلك الجبال التي يصل ارتفاعها إلى 11000 قدم (3500 متر) ، مقارنة بجبال روكي على الأرض. في حين أن جليد الميثان والنيتروجين يغطيان الكثير من سطح بلوتو ، فإن هذه المواد ليست قوية بما يكفي لدعم مثل هذه القمم الهائلة ، لذلك يشتبه العلماء في أن الجبال تتشكل على قاعدة صخرية من جليد الماء. [صور بلوتو وأقماره]



سطح بلوتو مغطى أيضًا بوفرة من جليد الميثان ، لكن علماء نيو هورايزونز لاحظوا اختلافات كبيرة في الطريقة التي يعكس بها الجليد الضوء عبر سطح الكوكب القزم. يمتلك الكوكب القزم أيضًا التضاريس الجليدية يبدو أنه يشبه جلد الثعبان ؛ اكتشف علماء الفلك سمات مشابهة لتكوينات الأرض ، أو ميزات تآكلت على تضاريس جبلية. ميزات بلوتو أكبر بكثير ؛ ويقدر ارتفاعها بنحو 1650 قدمًا (500 مترًا) ، بينما يبلغ حجم معالم الأرض بضعة أمتار فقط.

ميزة أخرى مميزة على سطح بلوتو هي منطقة كبيرة على شكل قلب معروفة بشكل غير رسمي باسم تومبو ريجيو (بعد كلايد تومبو ؛منطقةهو لاتيني للمنطقة). الجانب الأيسر من المنطقة (منطقة تأخذ شكل مخروط الآيس كريم) مغطى بثلج أول أكسيد الكربون. تم تحديد الاختلافات الأخرى في تكوين المواد السطحية داخل 'قلب' بلوتو.

في وسط يسار تومبو ريجيو توجد منطقة ناعمة للغاية معروفة بشكل غير رسمي من قبل فريق نيو هورايزونز باسم 'سبوتنيك بلانوم' ، بعد أول قمر صناعي للأرض ، سبوتنيك. تفتقر هذه المنطقة من سطح بلوتو إلى الحفر الناجمة عن تأثيرات النيازك ، مما يشير إلى أن المنطقة ، على مقياس زمني جيولوجي ، صغيرة جدًا - لا يزيد عمرها عن 100 مليون سنة. من المحتمل أن هذه المنطقة لا تزال تتشكل وتتغير من خلال العمليات الجيولوجية.



تعرض هذه السهول الجليدية أيضًا خطوطًا داكنة بطول بضعة أميال ، ومحاذاة في نفس الاتجاه. من المحتمل أن تكون الخطوط ناتجة عن هبوب رياح شديدة عبر سطح الكوكب القزم.

كما كشف تلسكوب هابل الفضائي التابع لناسا عن أدلة على احتواء قشرة بلوتو الجزيئات العضوية المعقدة .

سطح بلوتو هو أحد أبرد الأماكن في النظام الشمسي ، حيث تبلغ درجة حرارته سالب 375 درجة فهرنهايت (ناقص 225 درجة مئوية). عند مقارنتها بالصور السابقة ، أظهرت صور بلوتو التي التقطها تلسكوب هابل الفضائي أن الكوكب القزم قد نما على ما يبدو أكثر مع مرور الوقت ، على ما يبدو بسبب التغيرات الموسمية.

قد يكون لدى بلوتو (أو ربما كان) محيطًا جوفيًا ، على الرغم من أن الأدلة لا تزال قائمة على هذه النتيجة. إذا كان المحيط تحت السطحي موجودًا ، فقد يكون له تأثير كبير على تاريخ بلوتو. على سبيل المثال ، وجد العلماء أن منطقة Sputnik Planitia أعادت توجيه اتجاه بلوتو بسبب كمية الجليد في المنطقة ، والتي كانت ثقيلة جدًا لدرجة أنها أثرت على بلوتو بشكل عام. قدرت نيوهورايزونز أن الجليد يبلغ حوالي 6 أميال (10 كم). وأضاف الباحثون أن المحيط تحت السطحي هو أفضل تفسير للأدلة ، على الرغم من النظر في سيناريوهات أقل احتمالًا ، فقد تكون طبقة جليدية أكثر سمكًا أو حركات في الصخور مسؤولة عن الحركة. إذا كان بلوتو يحتوي على محيط سائل ، وطاقة كافية ، يعتقد بعض العلماء أن بلوتو يمكن أن يؤوي الحياة.

الخصائص المدارية

يمكن لمدار بلوتو الإهليلجي للغاية أن يبعد أكثر من 49 مرة عن الشمس مثل الأرض. نظرًا لأن مدار الكوكب القزم غريب الأطوار جدًا ، أو بعيدًا عن الدوران ، يمكن أن تختلف مسافة بلوتو عن الشمس بشكل كبير. في الواقع ، يقترب الكوكب القزم من الشمس أكثر من كوكب نبتون لمدة 20 عامًا خارج مدار بلوتو البالغ طوله 248 عامًا ، مما يوفر لعلماء الفلك فرصة نادرة لدراسة هذا العالم الصغير والبارد والبعيد.

نتيجة لهذا المدار ، بعد 20 عامًا من كونه الكوكب الثامن (من أجل الخروج من الشمس) ، في عام 1999 ، عبر بلوتو مدار نبتون ليصبح أبعد كوكب عن الشمس (حتى تم تخفيضه إلى مرتبة الكوكب القزم ).

عندما يكون بلوتو أقرب إلى الشمس ، يذوب الجليد على سطحه ويشكل مؤقتًا غلافًا جويًا رقيقًا ، يتكون في الغالب من النيتروجين ، مع بعض الميثان. الجاذبية المنخفضة لبلوتو ، والتي تزيد قليلاً عن واحد على عشرين من جاذبية الأرض ، تجعل هذا الغلاف الجوي يمتد على ارتفاع أعلى بكثير من ارتفاع الأرض. عند السفر بعيدًا عن الشمس ، يُعتقد أن معظم الغلاف الجوي لبلوتو يتجمد ويختفي تمامًا. ومع ذلك ، في الوقت الذي يمتلك فيه بلوتو غلافًا جويًا ، من الواضح أنه يمكن أن يواجه رياحًا قوية. يحتوي الغلاف الجوي أيضًا على اختلافات في السطوع يمكن تفسيرها من خلال موجات الجاذبية أو الهواء المتدفق فوق الجبال.

في حين أن الغلاف الجوي لبلوتو رقيق جدًا بحيث لا يسمح بتدفق السوائل اليوم ، فقد يكونون قد تدفقوا على طول السطح في الماضي القديم. صورت شركة نيو هورايزونز بحيرة متجمدة في تومبو ريجيو والتي يبدو أن لديها قنوات قديمة في الجوار. في وقت ما في الماضي القديم ، كان من الممكن أن يكون للكوكب غلاف جوي أكثر سمكًا بنحو 40 مرة من سطح المريخ.

في عام 2016 ، أعلن العلماء أنهم ربما رصدوا غيومًا في الغلاف الجوي لبلوتو باستخدام بيانات نيو هورايزونز. رأى المحققون سبع ميزات ساطعة بالقرب من الفاصل (الحد الفاصل بين ضوء النهار والظلام) ، وهو المكان الذي تتشكل فيه الغيوم بشكل شائع. جميع الميزات منخفضة الارتفاع وتقريبًا بنفس الحجم ، مما يشير إلى أن هذه ميزات منفصلة. من المحتمل أن يكون تكوين هذه السحب ، إذا كانت بالفعل عبارة عن غيوم ، هو الأسيتيلين والإيثان وسيانيد الهيدروجين.

كشفت صورة عن قرب لسطح بلوتو ، التقطها مسبار نيو هورايزونز الفضائي في يوليو 2015 ، عن وجود جبال جليدية على الكوكب القزم.

كشفت صورة مقربة لسطح بلوتو ، التقطها مسبار نيو هورايزونز الفضائي في يوليو 2015 ، عن وجود جبال جليدية على سطح الكوكب القزم.(رصيد الصورة: NASA-JHUAPL-SwRI)

التكوين والهيكل

بعض معلمات بلوتو ، وفقًا لوكالة ناسا:

تكوين الغلاف الجوي: الميثان والنيتروجين. تظهر ملاحظات نيو هورايزونز أن الغلاف الجوي لبلوتو يمتد لمسافة تصل إلى 1000 ميل (1600 كم) فوق سطح الكوكب القزم.

حقل مغناطيسي: لا يزال من غير المعروف ما إذا كان بلوتو يمتلك مجالًا مغناطيسيًا ، لكن الحجم الصغير للكوكب القزم ودورانه البطيء يشيران إلى أنه لا يحتوي على مثل هذا المجال.

التركيب الكيميائي: ربما يتكون بلوتو من خليط مكون من 70٪ صخور و 30٪ ماء جليد.

الهيكل الداخلي: الكوكب القزم ربما لديه نواة صلبة محاطة بغطاء من جليد الماء ، مع المزيد من الجليد الغريب مثل الميثان وأول أكسيد الكربون والنيتروجين الجليدي الذي يغطي السطح.

(رصيد الصورة: Karl Tate ، ProfoundSpace.org)

المدار والدوران

يعتبر دوران بلوتو رجعيًا مقارنة بالعوالم الأخرى للأنظمة الشمسية ؛ يدور للخلف ، من الشرق إلى الغرب.

متوسط ​​المسافة من الشمس: 3،670،050،000 ميل (5،906،380،000 كم) - 39.482 مرة من الأرض

الحضيض الشمسي (أقرب اقتراب للشمس): 2،756،902،000 ميل (4،436،820،000 كم) - 30.171 مرة من الأرض

Aphelion (أبعد مسافة من الشمس): 4،583،190،000 ميل (7،375،930،000 كم) - 48.481 مرة من الأرض

أقمار بلوتو

يمتلك بلوتو خمسة أقمار: شارون ، وستيكس ، ونيكس ، وكيربيروس ، وهيدرا ، مع كون شارون الأقرب إلى بلوتو وهيدرا الأبعد.

في عام 1978 ، اكتشف علماء الفلك ذلك الكوكب كان قمرًا كبيرًا جدًا ما يقرب من نصف حجم الكوكب القزم. أُطلق على هذا القمر لقب شارون ، على اسم الشيطان الأسطوري الذي نقل الأرواح إلى العالم السفلي في الأساطير اليونانية.

نظرًا لأن تشارون وبلوتو متشابهان جدًا في الحجم ، فإن مدارهما يختلف عن مدار معظم الكواكب وأقمارها. يدور كل من بلوتو وشارون حول نقطة في الفضاء تقع بينهما ، على غرار مدارات أنظمة النجوم الثنائية لهذا السبب ، يشير العلماء إلى بلوتو وشارون على أنهما كوكب قزم مزدوج أو كوكب مزدوج أو نظام ثنائي.

يبعد بلوتو وشارون مسافة 12200 ميل (19640 كم) فقط ، وهي أقل من المسافة بالطائرة بين لندن وسيدني. يستغرق مدار شارون حول بلوتو 6.4 يومًا من أيام الأرض ، كما يستغرق دوران بلوتو واحدًا - يوم بلوتو - 6.4 يومًا من أيام الأرض. هذا لأن شارون يحوم فوق نفس البقعة على سطح بلوتو ، ونفس الجانب من شارون يواجه دائمًا بلوتو ، وهي ظاهرة تُعرف باسم قفل المد والجزر.

في حين أن بلوتو له صبغة حمراء ، يبدو شارون أكثر رمادية. في أيامه الأولى ، ربما احتوى القمر على محيط تحت السطح ، على الرغم من أن القمر الصناعي ربما لا يمكنه دعم أحد المحيطات اليوم.

بالمقارنة مع معظم كواكب وأقمار النظام الشمسي ، فإن نظام بلوتو-شارون مائل إلى جانبه بالنسبة للشمس.

كشفت ملاحظات نيو هورايزونز لشارون عن وجود أخاديد على سطح القمر. أعمق تلك الوديان يغرق لأسفل لمسافة 6 أميال (9.7 كم). يمتد حامل طويل من المنحدرات والأحواض لمسافة 600 ميل (970 كم) عبر منتصف القمر الصناعي. جزء من سطح القمر بالقرب من أحد الأقطاب مغطى بمادة أغمق بكثير من بقية الكوكب. على غرار مناطق بلوتو ، فإن معظم سطح شارون خالي من الحفر - مما يشير إلى أن السطح صغير جدًا ونشط جيولوجيًا. رأى العلماء أدلة على حدوث انهيارات أرضية على سطحه ، وهي المرة الأولى التي يتم فيها رصد مثل هذه الميزات في حزام كايبر. قد يمتلك القمر أيضًا نسخته الخاصة من الصفائح التكتونية ، والتي تسبب تغيرًا جيولوجيًا على الأرض.

في عام 2005 ، صور العلماء بلوتو باستخدام تلسكوب هابل الفضائي استعدادًا لمهمة نيو هورايزونز واكتشفوا اثنين آخرين أقمار بلوتو ، يطلق عليها الآن اسم Nix و Hydra. هذه الأقمار الصناعية تبعد مرتين وثلاث مرات عن بلوتو من شارون. بناءً على القياسات التي أجرتها New Horizons ، يقدر طول Nix بـ 26 ميلاً (42 كم) وعرضه 22 ميلاً (36 كم) ، بينما يقدر طول Hydra بـ 34 ميلاً (55 كم) وطوله 25 ميلاً (40 كم). من المحتمل أن سطح هيدرا مغطى بشكل أساسي بجليد الماء.

اكتشف العلماء باستخدام هابل قمرًا رابعًا ، كيربيروس ، في عام 2011. ويقدر قطر هذا القمر بحوالي 8 إلى 21 ميلاً (13 إلى 34 كم). في 11 يوليو 2012 ، قمر خامس ، Styx ، (بعرض يقدر بـ 6 أميال أو 10 كم) ، مما زاد من الجدل حول وضع بلوتو ككوكب.

قد تكون الأقمار الأربعة التي تم رصدها حديثًا قد تكونت من الاصطدام الذي أحدثه شارون. تم العثور على مداراتهم لتكون فوضوية للغاية.

البحث والاستكشاف

مهمة نيو هورايزونز التابعة لوكالة ناسا هي أول مسبار يدرس بلوتو وأقماره وعوالم أخرى داخل حزام كايبر عن قرب. تم إطلاقه في يناير 2006 ، ونجح في الوصول إلى أقرب نهج لبلوتو في 14 يوليو 2015. تم تنزيل آخر البيانات إلى الأرض في عام 2016. نيو هورايزونز الآن في طريقها إلى كائن حزام كايبر 2014 MU69 ، وهو سيطير بحلول 1 يناير 2019.

يحمل مسبار نيو هورايزونز بعضًا من رماد مكتشف بلوتو كلايد تومبو.

خلقت المعرفة المحدودة لنظام بلوتو أخطارًا غير مسبوقة لمسبار نيو هورايزونز. قبل إطلاق المهمة ، علم العلماء بوجود ثلاثة أقمار فقط حول بلوتو. أثار اكتشاف Kerberos و Styx أثناء رحلة المركبة الفضائية فكرة أن المزيد من الأقمار الصناعية يمكن أن تدور حول الكوكب القزم ، غير مرئي من الأرض . يمكن أن تؤدي الاصطدامات مع أقمار غير مرئية ، أو حتى قطع صغيرة من الحطام ، إلى إلحاق أضرار جسيمة بالمركبة الفضائية. لكن فريق تصميم نيو هورايزونز جهز المسبار الفضائي بأدوات لحمايته خلال رحلته.

نشأة وأصول بلوتو

الفرضية الرائدة لـ تشكيل بلوتو وشارون هو أن بلوتو الناشئ ضرب بضربة خاطفة بواسطة جسم آخر بحجم بلوتو. تشير هذه الفكرة إلى أن معظم المادة المركبة تحولت إلى بلوتو ، بينما انبثقت البقية لتصبح شارون. [ إنفوجرافيك: بلوتو: كوكب قزم غريب ]

شارك في التقرير كاتبة فريق العمل كالا كوفيلد وإليزابيث هاول ونولا تايلور ريد ، مساهمين في موقع ProfoundSpace.org.