Pluto (dwergplaneet)

Pluto, gefotografeerd door de ruimtesonde New Horizons in 2015

Aan de rand van ons zonnestelsel (in de Kuipergordel) bevindt zich Pluto. Bijna 6000 miljoen kilometer van de Zon vandaan. Daar is het altijd nacht en ijskoud, ongeveer 230 graden onder nul. Pluto is een dwergplaneet in de kou.

Pluto is genoemd naar de god van de onderwereld. Deze naam is gekozen door een meisje van 11 jaar uit Engeland. De dwergplaneet heet zo omdat hij het verst weg staat van de zon. Anders dan andere planeten, bestaat Pluto uit een mengeling van ijs en gesteente.

Pluto draait in 248 aardse jaren om de zon! Niet in een rondje, maar in een ei-vorm. Soms staat Pluto daardoor dichterbij de zon, soms weer verder weg! Pluto is zo ver weg, dat er geen mensen geweest zijn. Wel is er in de zomer van 2015 een ruimtevaartuig van NASA langs Pluto gevlogen. Dit ruimtevaartuig heeft foto’s gemaakt van Pluto. Dit ruimtevaartuig heet New Horizons en is in 2006 vertrokken voor zijn reis naar Pluto. Voor 2006 was Pluto een planeet, nu is hij nog maar een dwergplaneet.

De ontdekking van Pluto

De blink comparator, een machine waar Pluto mee is ontdekt

In de prehistorie waren er al een aantal planeten bekend die net als de Aarde tot het zonnestelsel behoorden. De mensen die 3000 voor Christus in Soemerië woonden (in het Midden-Oosten) zagen de planeten Mercurius en Venus met het blote oog, net zoals je sterren ook met het blote oog kunt zien. Ongeveer in dezelfde tijd waren er ook mensen die de planeten Mars, Jupiter en Saturnus met hun blote ogen konden zien. Duizenden jaren later werd de telescoop uitgevonden. Hierdoor konden mensen nog verder het heelal in kijken. Zo ontdekten zij ook Uranus en Neptunus. Pas in 1930 werd Pluto ontdekt. Dit gebeurde door foto’s met elkaar te vergelijken. De ene keer stond er wel een hemellichaam op de foto en een tijdje later weer niet. Zo wisten de astronomen, de mensen die zich met het heelal bezig houden, dat dat een planeet moest zijn! Dit dachten astronomen al heel lang, want in 1840 waren er al mensen die dachten dat er nóg een planeet zou moeten zijn. Veel mensen gingen sinds die tijd op zoek. Een van die mensen van de Amerikaan Percival Lowell. In 1905 bouwde hij een groot gebouw, dit noem je een observatorium, om de onbekende planeet te zoeken. Omdat Pluto nog niet gevonden was, noemden Percival en andere astronomen de planeet ‘Planeet X’. Helaas overleed Percival in 1916 en kon de planeet zelf niet meer ontdekken. Iemand anders had zijn taak overgenomen en ging op zoek naar Planeet X. Deze man heette Clyde Tombaugh en kwam ook uit Amerika. Hij was pas 24 jaar toen hij de planeet ontdekte! Clyde Tombaugh ontdekte de planeet door heel veel foto’s van de hemel te maken en deze met elkaar te vergelijken. Zo ontdekte hij een klein stipje dat op verschillende foto’s was verplaatst. Op deze manier wist hij dat dat een planeet moest zijn. Hij had Planeet X gevonden! Later werd de planeet ‘Pluto’ genoemd. Veel mensen vonden het tegenvallen, want zij dachten dat Pluto veel groter zou zijn.

Eigenschappen van Pluto

Pluto is een kleine planeet. Als je rechtdoor Pluto heen zou gaan, zou je 2300 kilometer hebben gereisd. Als je door de Maan zou gaan, moet je nog eens 1000 kilometer verder reizen, zo klein is Pluto dus! Pluto maakt een rondje om de zon in 248 jaar. De planeet waar wij op leven, de Aarde, doet hier een jaar over. Pluto heeft vijf manen. Een daarvan is Charon. Charon is de grootste maan van Pluto en is net zo groot als de helft van Pluto. De maan is ontdekt door James Christy en Robert Harrington. Verder heeft Pluto ook nog vier kleine manen. Deze manen heten Nix, Hydra, Kerberos en Styx. De binnenkant van Pluto is rotsachtig, dus van steen. De buitenkant bestaat vooral uit ijs. Niet alleen waterijs, zoals op Aarde als je kunt schaatsen, maar ook stikstofijs, koolstofmonoxide-ijs en methaanijs. Dit zijn allemaal bepaalde stoffen, net als zuurstof.

Van planeet naar dwergplaneet

Op de voorgrond Pluto, op de achtergrond de maan Charon

Vanaf het moment dat Pluto is ontdekt waren er al mensen die Pluto niet een echte planeet vonden. Zij vonden hem bijvoorbeeld te klein en leek eigenlijk niet op de andere acht planeten uit ons zonnestelsel. Mensen gingen steeds meer onderzoek doen naar Pluto en zij kwamen erachter dat Pluto zelfs nog kleiner was dan ze eerst dachten. Pluto bevindt zich in de Kuipergordel, een gebied aan de rand van ons zonnestelsel waar veel rotsblokken en ijsblokken zwerven. In dit gebied werden steeds meer hemellichamen gevonden, dit zijn voorwerpen die in het heelal voorkomen, die op Pluto leken. Mensen vroegen zich af of dit dan ook planeten waren. De astronomen gingen overleggen over wanneer iets nou eigenlijk een planeet is. Dit duurde heel lang en de mensen konden het vaak niet eens worden. Na lang overleggen is in 2006 door wetenschappers en astronomen bepaald wanneer iets een planeet is. Als iets een planeet wil zijn, moet het aan alle voorwaarden of eisen voldoen: 1. Een planeet draait om de zon. 2. Een planeet heeft (dankzij zijn eigen zwaartekracht) een ronde vorm. 3. Een planeet moet de enige zijn in zijn baan om de zon, niemand anders heeft dezelfde baan. Als hij een rondje maakt, mag hij dus niemand tegenkomen. Dit laatste punt gold niet voor Pluto en vanaf dat moment is Pluto ook geen planeet meer, maar een dwergplaneet.

Pluto is een dwergplaneet in de Kuipergordel, de voorlaatste zone van het zonnestelsel. De dwergplaneet is vernoemd naar de Romeinse god van de onderwereld, Pluto. Pluto werd in 1930 ontdekt door de Amerikaan Clyde Tombaugh en werd tot 2006 geclassificeerd als de negende planeet. Hij heeft in de catalogus van planetoïden nummer 134340.

De sterk excentrische baan van Pluto ligt grotendeels buiten die van de planeet Neptunus. Hij draait in 248 jaar om de zon en is gemiddeld bijna 40 maal zo ver ervan verwijderd als de Aarde.

Pluto heeft vijf manen, waarvan de grootste – Charon – zoveel massa heeft dat Pluto en Charon rond een gemeenschappelijk zwaartepunt draaien dat buiten het oppervlak van Pluto zelf ligt, waardoor beide hemellichamen door sommigen als een dubbel-dwergplaneet worden gezien.

Ontdekking van Pluto

Pluto werd op 18 februari 1930 ontdekt door de astronoom Clyde Tombaugh tijdens het vergelijken van fotografische platen met behulp van een blink comparator op het Lowell Observatory in Arizona. Tombaugh was op zoek naar een onbekende Planeet X in een baan buiten Neptunus, die was voorspeld door Percival Lowell.

De naam Pluto is niet geheel willekeurig gekozen: hij begint met de initialen van voornoemde Percival Lowell, de astronoom die lange tijd heeft gezocht naar een negende planeet, maar dit hemellichaam nooit heeft kunnen ontdekken. Een toen elfjarig meisje genaamd Venetia Burney (1918-2009) was degene die de naam 'Pluto' voorstelde. Een ligatuur van de letters P en L, ♇, werd gekozen als het eerst symbool van Pluto; een ander is ⯓. Geen van beide is tegenwoordig gebruikelijk in de astronomie. Ze worden meestal gebruikt in astrologie.

Pluto in cijfers

Gemiddelde baansnelheid: 4,7 km/s

Helling van het baanvlak tegenover het baanvlak van de aarde: 17,14°

Soortelijke massa (dichtheid): 2,1 g/cm³

Ontsnappingssnelheid: 1,2 km/s

Diameter: 2.370 km

Dag: 6,4 aardse dagen

Jaar: 248,2 aardse jaren

Aantal manen: 5

Gemiddelde temperatuur: -230 °C (ligt tussen -233 en -223 °C)

Totale oppervlakte: ruim 17 miljoen km² (=ongeveer evenveel als de oppervlakte van Rusland)

Baan rond de zon

De baan van Pluto is zo excentrisch dat dit hemellichaam gedurende 20 jaar van zijn 248 jaar durende omlooptijd dichter bij de Zon staat dan de planeet Neptunus. De laatste keer dat dit gebeurde was van 7 februari 1979 tot 11 februari 1999. Desondanks zullen beide hemellichamen elkaar nooit raken, omdat ze een baanresonantie hebben. Behalve Pluto bewegen er andere Kuipergordel-objecten in een vergelijkbare baan, met een 2:3 baanresonantie met Neptunus: de Plutino's. Enkele bekende objecten in deze klasse zijn (90482) Orcus en (28978) Ixion.

Karakteristieken

Vermoedelijke samenstelling van Pluto

Samenstelling

Over de samenstelling van Pluto was tot aan de komst van de sonde New Horizons in juli 2015 vrijwel niets bekend. De gemiddelde dichtheid van de dwergplaneet, ongeveer 2,0 g/cm³, houdt het midden tussen die van (water)ijs (0,9 g/cm³) en gesteente (ruim 3 g/cm³). De meest gangbare theorieën gaan daarom uit van een steenachtige kern met daaromheen een mantel van bevroren water.

Atmosfeer

Samenstelling atmosfeer

Stikstof (N2) > 90% (?)

Methaan (CH4) ~ 1% (?)

Koolstofmonoxide (CO) < 1% (?)

Op 19 augustus 1985 vond een sterbedekking door Pluto plaats: de dwergplaneet schoof, vanaf de aarde gezien, voor een ster langs. Het licht van die ster bleek niet abrupt achter Pluto te verdwijnen en terug te keren, maar geleidelijk. Dit bewees dat Pluto een ijle atmosfeer heeft. De druk daarvan bedroeg in 1985 ongeveer 0,15 Pa; bij een sterbedekking in 2002 bleek dit verdubbeld tot 0,3 Pa. Misschien is de druk aan het oppervlak nog wat hoger (10 Pa of meer), want de atmosfeer zou dieper kunnen zijn dan werd aangenomen (de dwergplaneet zelf zou dan iets kleiner zijn).

Waarnemingen door New Horizons lieten zien dat de atmosfeer zich tot 1600 km boven de oppervlakte uitstrekt. Eerdere waarnemingen toonden slechts een atmosfeer tot 270 km. Alice, de spectrograaf aan boord, mat de atmosfeer vanaf een uur na de passage met de planeet. Pluto bevond zich toen tussen de zon en de sonde, waardoor zijn atmosfeer goed zichtbaar was. Door inwerking van de zonnewind die de planeet afstroopt vormt zich een staart van stikstofionen. Stikstofmoleculen van Pluto's atmosfeer worden geïoniseerd door ultraviolet zonlicht, opgepikt door de zonnewind en vormen zo een staart. Het SWAP-meetinstrument registreerde deze staart op een afstand tussen 77.000 en 109.000 km tot Pluto. Hoe ver deze staart van plasma zich uitstrekt is onbekend.

De samenstelling van de atmosfeer is vrijwel gelijk aan die van de Neptunusmaan Triton. Uit het gemeten molecuulgewicht volgt dat stikstof het hoofdbestanddeel is; met spectraalanalyse zijn verder methaan en koolstofmonoxide aangetoond. Deze atmosfeer ontstaat door sublimatie van bevroren stikstof en andere ijzen aan het oppervlak van de dwergplaneet. Wanneer als gevolg van de excentrische baan Pluto's afstand tot de zon groter wordt, zal de atmosfeer weer vrijwel volledig bevriezen. De geringe zwaartekracht van Pluto maakt dat atmosferische gassen vrij makkelijk van de dwergplaneet wegstromen, vooral het lichte methaan; mogelijk belandt een deel bij Charon, die aldus eveneens een heel ijle atmosfeer zou kunnen opbouwen.

Het blijft een raadsel hoe Pluto de verloren gegane hoeveelheid stikstof aanvult. Een mogelijkheid is komeetinslagen of daardoor veroorzaakte kraters. De rekenmodellen gaven echter aan dat die niet voldoende stikstof genereren om de weggelekte hoeveelheden stikstof aan te vullen. Een andere mogelijkheid is het vrijkomen van stikstof door geologische activiteit (zoals cryovulkanisme) op de planeet. Landschapskenmerken wijzen erop dat de bodem mogelijk warmte uitstraalt, maar aanvullend onderzoek is noodzakelijk.

New Horizons' luchtdrukmeting van de oppervlakte gaf verder aan dat Pluto's atmosferische druk in twee jaar tijd lijkt te zijn gehalveerd. Dit is in tegenspraak met eerdere waarnemingen vanaf de Aarde vanaf de late jaren '80, die er juist op wezen dat de dampkring van Pluto dichter werd. Die observaties gingen overigens in tegen de heersende opvatting dat de atmosfeer zou condenseren en uitsneeuwen over het oppervlak van Pluto, omdat de planeet zich van de zon verwijdert. In de atmosfeer komen heiige lagen voor tot op een hoogte van 160 km, vijfmaal hoger dan verwacht.

Uiterlijk

Het oppervlak van Pluto bestaat uit valleien, vermoedelijk ontstaan door erosie door vloeibaar materiaal. Uit waterijs bestaande bergen rusten op een ondergrond van bevroren stikstof. Sputnik Planitia is een relatief vlak, met ijs bedekt gebied met een pokdalig oppervlak, vermoedelijk minder dan 100 miljoen jaar oud. Ten noorden hiervan komen stikstofgletsjers voor. Het maakt deel uit van het grotere, hartvormige vlak op Pluto, dat 'Tombaugh Regio' werd gedoopt naar de ontdekker van de dwergplaneet. Norgay Montes (genoemd naar Tenzing Norgay) toont bergpieken tot 3300 meter hoogte. Op 110 km afstand zijn de bergtoppen van de Hillary Montes zichtbaar, die een hoogte van 1 à 1½ km hebben.

Pluto's manen

Er zijn vijf manen van Pluto bekend: Charon, Nix, Hydra, Kerberos en Styx. Voordat de eerste maan, Charon, ontdekt werd, was een populaire aanname dat Pluto zelf eerder een maan van Neptunus zou zijn geweest en uit de baan van die planeet was ontsnapt.

Charon (134340-I)

Pluto en drie van zijn manen (Kerberos en Styx staan hier niet op afgebeeld)

Tussen 1978 en 2005 was van Pluto slechts één natuurlijke maan bekend, Charon, die is ontdekt door James Christy en Robert Harrington. Charon heeft een middellijn van 1208 km en draait in een vrijwel cirkelvormige baan om Pluto op een afstand van 19.570 km. De massa van Pluto is slechts acht maal zo groot als die van Charon. Het gevolg daarvan is dat het massazwaartepunt bij deze combinatie ver buiten het oppervlak van Pluto ligt. Een ander opmerkelijk