wszechświat
Autor: Weronika Śliwa | dodano: 2013-02-25
Lodowa kolebka komet

Choć ich istnienie przewidywano już dawno temu, pierwsze obiekty na krańcach Układu Słonecznego odkryto dopiero pod koniec ubiegłego stulecia. Mimo że niełatwo je dostrzec, wiemy, że pochodzące z pogranicza Układu ciała wywarły wielki wpływ na losy Ziemi. A i dziś mogą nam sprawić niejedną niespodziankę.

To był wyjątkowy dzień. 18 lutego 1930 r. młody amerykański badacz Clyde Tombaugh porównał dwie klisze, na których uwieczniono zdjęcia tego samego obszaru nieba wykonane w odstępie kilkunastu nocy. Choć nieomal wszystkie punkty – zdjęcia gwiazd – wyglądały na obu kliszach tak samo, jeden z obiektów wyraźnie się przemieścił. W ten sposób odkryto Plutona, czyli… planetę? Planetoidę? Planetę karłowatą? Choć to dalekie ciało dostarczyło badaczom nieba tematu do dyskusji na kilkadziesiąt lat, dziś wiemy już, że nie jest ono ani obiektem wyjątkowym, ani nawet największym: tam, gdzie się znajduje, poza orbitą ostatniej planety Układu Słonecznego, Neptuna, krążą tysiące przypominających je ciał.

Sam Pluton jest największym znanym obiektem pasa Kuipera – zbiorowiska drobnych lodowo-skalnych ciał przypominającego nieco pas planetoid rozciągający się między orbitami Marsa i Jowisza. Jego łączna masa jest jednak od kilkudziesięciu do kilkuset razy większa od łącznej masy planetoid: wynosi nawet jedną dziesiątą masy Ziemi. Obiekty pasa Kuipera poruszają się po orbitach zbliżonych do orbity Plutona, w odległości od 30 do 50 jednostek astronomicznych (j.a.) od Słońca, a więc 30–50 razy dalej od naszej gwiazdy niż Ziemia. To ich obecność sprawiła, że uznawany od chwili odkrycia za dziewiątą planetę Układu Słonecznego Pluton stracił ten status w 2006 r. – decyzją Międzynarodowej Unii Astronomicznej za planetę uznaje się od tej pory ciało, które, prócz innych cech, zdołało „wyczyścić” swoje otoczenie z podobnych obiektów. Plutona zdegradowano do rangi planety karłowatej – wyjątkowo dużej, zbliżonej kształtem do kuli planetoidy.

O Plutonie wciąż wiemy niewiele. Z pewnością jest bardzo lekki, niemal 500 razy lżejszy od Ziemi. Towarzyszy mu jeden duży księżyc, Charon, oraz cztery mniejsze satelity. Po odkryciu w 1978 r. Charona uznano, że system Pluton–Charon niezwykle przypomina układ Ziemia–Księżyc. Być może nieprzypadkowo – przypuszczalnie oba układy powstały w podobnych okolicznościach. Jedna z najpopularniejszych hipotez dotyczących powstania Charona zakłada, że tak jak u zarania Układu Słonecznego kolizja z innym dużym ciałem niebieskim odłupała od pierwotnego ziemskiego globu Księżyc, podobne zderzenie rozbiło Praplutona na dwa mniejsze ciała: Plutona i Charona. Pozostałe księżyce, Niks, Hydra i dwa jeszcze nienazwane ciała mogły powstać podczas tej samej kosmicznej kolizji.

Niektórzy badacze modyfikują tę hipotezę: Charon i Pluton mogły być kiedyś dwoma niezależnymi ciałami, które zderzyły się i utworzyły dzisiejszy układ. Ich trwające miliardy lat wzajemne oddziaływanie sprawiło, że dziś Charon, zaledwie dwukrotnie mniejszy od macierzystej planetki, unosi się nieruchomo na plutonowym niebie – oba ciała krążą zwrócone ku sobie nieustannie tymi samymi półkulami, jak dwie kule połączone prętem. Na jednej z półkul Plutona Charon jest więc stale niewidoczny, a na drugiej unosi się w jednym miejscu nieba, na podobieństwo kilkakrotnie powiększonego ziemskiego Księżyca. Można też zobaczyć, jak w ciągu niecałych siedmiu dni przechodzi kolejne, niezbyt jasne fazy.

A sam Pluton? Jego średnia gęstość, zaledwie dwa razy większa od gęstości wody, wskazuje, że składa się on w równych częściach ze skał, lodu wodnego, metanu i amoniaku. Niewykluczone, że pod jego zmrożoną skorupą kryje się ocean wody, powstałej z lodu topniejącego pod wpływem ciepła wysyłanego przez zgromadzone w jądrze planety pierwiastki promieniotwórcze. Powierzchnia Plutona, o średniej temperaturze –233° C, jest też bardzo kontrastowa: widzimy na niej obszary smoliście czarne, oślepiająco białe, a także ciemnopomarańczowe. Prawdopodobnie pokrywa ją przede wszystkim zamrożony azot, a także zestalony tlenek węgla i metan. Zapewne można też tam znaleźć okruchy skalne i naniesione przez komety związki organiczne. Niezwykle ulotna, ponad 10 tys. razy rzadsza od ziemskiej atmosfera Plutona składa się głównie z azotu i metanu. A nad atmosferą? Można podziwiać ciemne niebo: w ciągu dnia Słońce, widoczne tylko jak wyjątkowo jasna gwiazda, dostarcza niemal tysiąckrotnie mniej światła niż podczas dnia ziemskiego.

Już wkrótce nasza wiedza o Plutonie znacząco się wzbogaci. W lipcu 2015 r. zbliży się do niego na odległość 9600 km sonda New Horizons. Poruszający się z prędkością 15 km/s względem Słońca próbnik minął w marcu 2011 r. orbitę Urana i już wkrótce – w sierpniu 2014 r. – przemknie obok orbity Neptuna. Ogromna prędkość, którą osiągnęła sonda, by dolecieć do Plutona w ciągu kilku lat, narzuca pewne ograniczenia: New Horizons nie wejdzie na jego orbitę, lecz minie go z prędkością niemal 14 km/s, kierując się ku innym obiektom pasa. A tych jest wiele: prócz Plutona w pasie Kuipera znajduje się ponad 100 tys. obiektów o średnicy ponad 100 km, w tym dwie dalsze planety karłowate, Haumea i Makemake. Do wyboru jednego z tych ciał na obiekt badań New Horizons możemy się przyczynić i my. Niedawno powstała strona Lodowych Badaczy – http://cosmoquest.org/iceinvestigators/ – której autorzy zachęcają do zdalnej analizy zdjęć obiektów z pasa Kuipera. Pomoże to wybrać kolejny cel, ku któremu podąży New Horizons. Preferowane będą obiekty o biało-szarym odcieniu i średnicy około 40–90 km.

Kosmiczne zderzenia podobne do tego, które mogło utworzyć Charona, są w pasie Kuipera wyjątkowo częste. Spójrzmy na Haumeę. Ta obdarzona aż dwoma księżycami planeta karłowata jest pod wieloma względami wyjątkowa. Jej okres obrotu trwa niezwykle krótko: zaledwie 4 godz., co zapewnia Haumei pierwszeństwo w tej kategorii wśród wszystkich obiektów Układu Słonecznego o średnicach powyżej 100 km. Tak duża prędkość kątowa wydłużyła planetkę na kształt ogórka. Badacze, którzy ustalili orbity obu księżyców planetki, odnaleźli aż pięć ciał poruszających się po zbliżonych do Haumei orbitach, niezwykle podobnych do jej satelitów. Analiza ich ruchów wskazuje, że kiedyś stanowiły one fragment planetki. W początkach Układu Słonecznego, 4,5 mld lat temu, było to zapewne znacznie większe niż dziś ciało, o masie porównywalnej z masą Plutona. Po zderzeniu z innym obiektem pasa Kuipera rozpadło się jednak na dzisiejszą planetę karłowatą, jej księżyce i wiele drobniejszych odłamków. Część z nich podążyła ku centrum Układu Słonecznego. Być może niektóre z nich zderzyły się nawet z Ziemią?

Więcej w miesięczniku „Wiedza i Życie" nr 03/2013 »
Drukuj »
Ten artykuł nie został jeszcze skomentowany.
Aktualne numery
06/2019
05/2019
Kalendarium
Maj
22
W 1922 r. uważany za ojca współczesnej klimatyzacji Amerykanin Willis Carrier zaprezentował działanie nowego urządzenia chłodniczego ze sprężarką odśrodkową.
Warto przeczytać
Poznaj sekrety płuc i dowiedz się, jak oddychać, żeby żyć dłużej. Czy wiejskie powietrze na pewno jest zdrowe? Jak kasłać, żeby żyć dłużej?W jaki sposób kontrolować astmę i jaki sport może w tym pomóc?

WSPÓŁPRACUJEMY
Logowanie

Nazwa użytkownika

Hasło

Autor: Weronika Śliwa | dodano: 2013-02-25
Lodowa kolebka komet

Choć ich istnienie przewidywano już dawno temu, pierwsze obiekty na krańcach Układu Słonecznego odkryto dopiero pod koniec ubiegłego stulecia. Mimo że niełatwo je dostrzec, wiemy, że pochodzące z pogranicza Układu ciała wywarły wielki wpływ na losy Ziemi. A i dziś mogą nam sprawić niejedną niespodziankę.

To był wyjątkowy dzień. 18 lutego 1930 r. młody amerykański badacz Clyde Tombaugh porównał dwie klisze, na których uwieczniono zdjęcia tego samego obszaru nieba wykonane w odstępie kilkunastu nocy. Choć nieomal wszystkie punkty – zdjęcia gwiazd – wyglądały na obu kliszach tak samo, jeden z obiektów wyraźnie się przemieścił. W ten sposób odkryto Plutona, czyli… planetę? Planetoidę? Planetę karłowatą? Choć to dalekie ciało dostarczyło badaczom nieba tematu do dyskusji na kilkadziesiąt lat, dziś wiemy już, że nie jest ono ani obiektem wyjątkowym, ani nawet największym: tam, gdzie się znajduje, poza orbitą ostatniej planety Układu Słonecznego, Neptuna, krążą tysiące przypominających je ciał.

Sam Pluton jest największym znanym obiektem pasa Kuipera – zbiorowiska drobnych lodowo-skalnych ciał przypominającego nieco pas planetoid rozciągający się między orbitami Marsa i Jowisza. Jego łączna masa jest jednak od kilkudziesięciu do kilkuset razy większa od łącznej masy planetoid: wynosi nawet jedną dziesiątą masy Ziemi. Obiekty pasa Kuipera poruszają się po orbitach zbliżonych do orbity Plutona, w odległości od 30 do 50 jednostek astronomicznych (j.a.) od Słońca, a więc 30–50 razy dalej od naszej gwiazdy niż Ziemia. To ich obecność sprawiła, że uznawany od chwili odkrycia za dziewiątą planetę Układu Słonecznego Pluton stracił ten status w 2006 r. – decyzją Międzynarodowej Unii Astronomicznej za planetę uznaje się od tej pory ciało, które, prócz innych cech, zdołało „wyczyścić” swoje otoczenie z podobnych obiektów. Plutona zdegradowano do rangi planety karłowatej – wyjątkowo dużej, zbliżonej kształtem do kuli planetoidy.

O Plutonie wciąż wiemy niewiele. Z pewnością jest bardzo lekki, niemal 500 razy lżejszy od Ziemi. Towarzyszy mu jeden duży księżyc, Charon, oraz cztery mniejsze satelity. Po odkryciu w 1978 r. Charona uznano, że system Pluton–Charon niezwykle przypomina układ Ziemia–Księżyc. Być może nieprzypadkowo – przypuszczalnie oba układy powstały w podobnych okolicznościach. Jedna z najpopularniejszych hipotez dotyczących powstania Charona zakłada, że tak jak u zarania Układu Słonecznego kolizja z innym dużym ciałem niebieskim odłupała od pierwotnego ziemskiego globu Księżyc, podobne zderzenie rozbiło Praplutona na dwa mniejsze ciała: Plutona i Charona. Pozostałe księżyce, Niks, Hydra i dwa jeszcze nienazwane ciała mogły powstać podczas tej samej kosmicznej kolizji.

Niektórzy badacze modyfikują tę hipotezę: Charon i Pluton mogły być kiedyś dwoma niezależnymi ciałami, które zderzyły się i utworzyły dzisiejszy układ. Ich trwające miliardy lat wzajemne oddziaływanie sprawiło, że dziś Charon, zaledwie dwukrotnie mniejszy od macierzystej planetki, unosi się nieruchomo na plutonowym niebie – oba ciała krążą zwrócone ku sobie nieustannie tymi samymi półkulami, jak dwie kule połączone prętem. Na jednej z półkul Plutona Charon jest więc stale niewidoczny, a na drugiej unosi się w jednym miejscu nieba, na podobieństwo kilkakrotnie powiększonego ziemskiego Księżyca. Można też zobaczyć, jak w ciągu niecałych siedmiu dni przechodzi kolejne, niezbyt jasne fazy.

A sam Pluton? Jego średnia gęstość, zaledwie dwa razy większa od gęstości wody, wskazuje, że składa się on w równych częściach ze skał, lodu wodnego, metanu i amoniaku. Niewykluczone, że pod jego zmrożoną skorupą kryje się ocean wody, powstałej z lodu topniejącego pod wpływem ciepła wysyłanego przez zgromadzone w jądrze planety pierwiastki promieniotwórcze. Powierzchnia Plutona, o średniej temperaturze –233° C, jest też bardzo kontrastowa: widzimy na niej obszary smoliście czarne, oślepiająco białe, a także ciemnopomarańczowe. Prawdopodobnie pokrywa ją przede wszystkim zamrożony azot, a także zestalony tlenek węgla i metan. Zapewne można też tam znaleźć okruchy skalne i naniesione przez komety związki organiczne. Niezwykle ulotna, ponad 10 tys. razy rzadsza od ziemskiej atmosfera Plutona składa się głównie z azotu i metanu. A nad atmosferą? Można podziwiać ciemne niebo: w ciągu dnia Słońce, widoczne tylko jak wyjątkowo jasna gwiazda, dostarcza niemal tysiąckrotnie mniej światła niż podczas dnia ziemskiego.

Już wkrótce nasza wiedza o Plutonie znacząco się wzbogaci. W lipcu 2015 r. zbliży się do niego na odległość 9600 km sonda New Horizons. Poruszający się z prędkością 15 km/s względem Słońca próbnik minął w marcu 2011 r. orbitę Urana i już wkrótce – w sierpniu 2014 r. – przemknie obok orbity Neptuna. Ogromna prędkość, którą osiągnęła sonda, by dolecieć do Plutona w ciągu kilku lat, narzuca pewne ograniczenia: New Horizons nie wejdzie na jego orbitę, lecz minie go z prędkością niemal 14 km/s, kierując się ku innym obiektom pasa. A tych jest wiele: prócz Plutona w pasie Kuipera znajduje się ponad 100 tys. obiektów o średnicy ponad 100 km, w tym dwie dalsze planety karłowate, Haumea i Makemake. Do wyboru jednego z tych ciał na obiekt badań New Horizons możemy się przyczynić i my. Niedawno powstała strona Lodowych Badaczy – http://cosmoquest.org/iceinvestigators/ – której autorzy zachęcają do zdalnej analizy zdjęć obiektów z pasa Kuipera. Pomoże to wybrać kolejny cel, ku któremu podąży New Horizons. Preferowane będą obiekty o biało-szarym odcieniu i średnicy około 40–90 km.

Kosmiczne zderzenia podobne do tego, które mogło utworzyć Charona, są w pasie Kuipera wyjątkowo częste. Spójrzmy na Haumeę. Ta obdarzona aż dwoma księżycami planeta karłowata jest pod wieloma względami wyjątkowa. Jej okres obrotu trwa niezwykle krótko: zaledwie 4 godz., co zapewnia Haumei pierwszeństwo w tej kategorii wśród wszystkich obiektów Układu Słonecznego o średnicach powyżej 100 km. Tak duża prędkość kątowa wydłużyła planetkę na kształt ogórka. Badacze, którzy ustalili orbity obu księżyców planetki, odnaleźli aż pięć ciał poruszających się po zbliżonych do Haumei orbitach, niezwykle podobnych do jej satelitów. Analiza ich ruchów wskazuje, że kiedyś stanowiły one fragment planetki. W początkach Układu Słonecznego, 4,5 mld lat temu, było to zapewne znacznie większe niż dziś ciało, o masie porównywalnej z masą Plutona. Po zderzeniu z innym obiektem pasa Kuipera rozpadło się jednak na dzisiejszą planetę karłowatą, jej księżyce i wiele drobniejszych odłamków. Część z nich podążyła ku centrum Układu Słonecznego. Być może niektóre z nich zderzyły się nawet z Ziemią?