Welke kleur heeft Pluto?

Pluto op 13 juli 2015
Deze foto van Pluto is gemaakt op 13 juli 2015, slechts 16 uur voor de dichtste nadering. De afstand tot Pluto bedroeg 766.000 kilometer. Klik op de foto voor een hoge resolutie opname. Credit: NASA

Toen Pluto in 1930 werd ontdekt door Clyde Tombaugh dachten astronomen dat ze de negende en meest verre planeet in het zonnestelsel hadden gevonden. Vanwege de beperkingen in de beschikbare aardse telescopen leerde men in de tientallen jaren na de ontdekking maar erg weinig over deze nieuwe planeet. Gebaseerd op de schaarse informatie dachten astronomen dat Pluto een donkerbruine kleur moest hebben.

Met dank aan betere waarnemingen én de New Horizons die Pluto van zeer dichtbij kon bestuderen weten we nu hoe Pluto er echt uitziet. We hebben veel informatie verkregen over de oppervlaktekenmerken, de samenstelling en de zeer ijle atmosfeer maar ook weten we nu veel meer over het uiterlijk van Pluto. We weten nu dat het geen saai donkerbruin object is maar een rijkgeschakeerde wereld.

Samenstelling

Pluto heeft een gemiddelde dichtheid van 1,87 gram/cm3. De dwergplaneet bestaat uit een ijsachtige mantel en een kern die uit gesteente bestaat. Het oppervlak bestaat voor meer dan 98% uit bevroren stikstof met sporen van methaan en koolmonoxide. Wetenschappers vermoeden ook dat de interne structuur gelaagd is waarbij rotsachtig materiaal is gelaagd rond een compacte kern. Dit geheel is omgeven door een mantel van waterijs.

De diameter van de kern wordt geschat op ongeveer 1700 kilometer waarbij de kern goed is voor 70% van de totale diameter van Pluto. Met dank aan het verval van radioactieve elementen is het mogelijk dat Pluto vermoedelijk een ondergrondse oceaan heeft die 100 tot 180 kilometer dik is en die zich op de grens van de kern en de mantel bevindt.

Pluto heeft een dunne atmosfeer die bestaat uit stikstof (N2), methaan (CH4) en koolmonoxide (CO). Deze atmosfeer is in evenwicht met het ijs aan het oppervlak. Echter, gedurende een deel van zijn baan om de Zon is het op de planeet zó koud dat de atmosfeer bevriest en naar het oppervlak valt. De gemiddelde oppervlaktetemperatuur bedraagt -229° Celsius en varieert tussen -240° Celsius in het aphelium en -218° Celsius in het perihelium.

Uiterlijk

Pluto heeft een sterk gevarieerd oppervlak met grote verschillen in zowel de helderheid als de kleur. Het oppervlak is plaatselijk sterk bekraterd waarbij er aan de dagzijde kraters tot 260 kilometer groot voorkomen. Tektonische structuren zoals troggen en steile rotswanden zijn zichtbaar in sommige gebieden waarbij die wel tot 600 kilometer lang kunnen zijn. Er zijn bergen gezien die 2 tot 3 kilometer boven hun omgeving uit komen. Veel van de oppervlaktestructuren bestaan vermoedelijk uit bevroren stikstof, koolmonoxide en methaan die zich op een fundament van waterijs bevinden.

Er zijn aan het oppervlak ook donkere, roodachtige structuren zichtbaar. Dit zijn vermoedelijk tholines die ontstaan doordat geladen deeltjes van de Zon reageren met mengsels van methaan en stikstof. Pluto heeft een visuele helderheid van magnitude 15,1 en die kan oplopen tot 13,7 tijdens de perihelium passage. De planeet vertoont dus een scala aan kleuren waaronder ook wit tot lichtblauwe gebieden en tinten van geel en subtiel oranje tot grote rode vlekken.

De algemene verschijning van Pluto kan beschreven worden als roodachtig waarbij er ook tinten bruin en aardetinten zichtbaar zijn. Dit is eigenlijk precies de kleur die astronomen voorspelden voordat de eerste hoge resolutie opnames van de New Horizons beschikbaar kwamen.

Belangrijkste oppervlaktekenmerken

Nieuwe close-up van Pluto
Deze close-up is samengesteld uit de laatste hoge resolutie opnames van de New Horizons. Ze laten Pluto zien vanaf een afstand van 1800 kilometer. In het noordoosten het donkere bekraterde gebied Cthulhu Regio. De heldere, gladde ijsvlaktes worden Sputnik Platinum genoemd. Het gebied heeft een doorsnede van 1800 kilometer. De opnames zijn gemaakt tijdens de scheervlucht op 14 juli 2015 vanaf een afstand van 80.000 kilometer (credit: NASA)

Verschillende gebieden zijn gekarakteriseerd op basis van hun kenmerken. Vermoedelijk het bekendste is een groot bleek gebied dat “het hart” wordt genoemd maar officieel nu Tombaugh Regio heet (naar Clyde Tombaugh, de ontdekker van Pluto). Dit grote heldere gebied bevindt zich aan de tegenovergestelde zijde van de dwergplaneet die naar Charon wijst.

Tombaugh Regio heeft een doorsnede van ongeveer 1590 kilometer en bevat aan de zuidwestelijke kant bergen van 3400 meter hoog die uit waterijs bestaan. Het gebrek aan kraters wijst er op dat het gebied relatief jong is (ongeveer 100 miljoen jaar) en het duidt er op dat Pluto geologisch actief is. Het hart kan in twee lobben worden verdeeld die beiden een helder uiterlijk hebben.

De westelijke lob heet Sputnik Planitia. Dit is een grote vlakte bestaande uit stikstof en koolmonoxide ijs met een doorsnede van ongeveer 1000 kilometer. De vlakte is verdeeld in polygonale secties waarvan men vermoedt dat het convectie cellen zijn die zijn opgebouwd uit blokken waterijs. Dit gebied is erg jong. Men vermoedt jonger dan 10 miljoen jaar.

Een ander opvallend gebied is Cthulhu Regio waarvan de vorm doet denken aan een walvis. Het is een donker gekleurd gebied aan de evenaar. Met een lengte van 2990 kilometer is het de grootste donkere structuur op Pluto. Wetenschappers denken dat deze kleur word veroorzaakt doordat methaan en stikstof in de atmosfeer reageren met ultraviolet licht en kosmische straling waardoor er donkere deeltjes (tholines) ontstaan.

En dan is er ook het gebied dat de “boksbeugels” wordt genoemd. Dit is een serie van donker gekleurde gebieden in de buurt van de evenaar. Deze gebieden hebben een doorsnede van ongeveer 80 kilometer en bevinden zich aan de evenaar tussen het “hart” en de staart van de “walvis”.

De New Horizons-missie

New Horizons
De New Horizons is op weg naar Pluto en zal in augustus 2014 de baan van Neptunus kruisen

De New Horizons-missie werd op 19 januari 2006 gelanceerd vanaf Cape Canaveral. Na een scheervlucht in februari 2007 langs Jupiter om snelheid te maken en enkele wetenschappelijke experimenten uit te voeren werd in de zomer van 2015 Pluto bereikt. De totale scheervlucht langs Jupiter nam ongeveer 6 maanden in beslag en in die periode werden Pluto en zijn manen uitgebreid bestudeerd. Het hoogtepunt vond plaats op 15 juli 2015 tijdens de dichtste nadering tot de dwergplaneet.

De New Horizons maakte tussen 21 en 24 september 2006 de eerste foto’s van Pluto. Dit was een test van de LORRI (Long Range Reconnaissance Imager). De afstand tot Pluto bedroeg toen nog ongeveer 4,2 miljard kilometer oftewel 28 Astronomische Eenheden. De foto’s werden op 28 november 2006 gepubliceerd. Tussen 1 juli en 3 juli 2014 werden de eerste foto’s gemaakt waarop Pluto en Charon als afzonderlijke objecten waren te zien.

Tussen 19 en 24 juli 2014 maakte de New Horizons 24 opnames waarmee een volledige omwenteling van Charon om Pluto heen werd vastgelegd. Deze opnames werden gemaakt vanaf een afstand die varieerde tussen 429 en 422 miljoen kilometer. Na een korte winterslaap werd de New Horizons op 7 december 2014 weer gewekt. Vanaf 4 januari 2015 begon de lange afstandswaarnemingen en begon de New Horizon met regelmaat foto’s te maken van de almaar groter wordende Pluto.

Tijdens de dichtste nadering op 14 juli 2015 scheerde de New Horizons op minder dan 12.500 kilometer langs de dwergplaneet. Ongeveer 3 dagen voor de dichtste nadering werden er foto’s gemaakt van Pluto en Charon met een oplossend vermogen van 40 kilometer waarbij beide zijden werden gefotografeerd.

Twee keer per dag werden er detailopnames gemaakt om veranderingen aan het oppervlak vast te leggen. Ook onderzocht de New Horizons de samenstelling en de structuur van de atmosfeer van Pluto met behulp van zijn ultraviolet imaging spectrophotometer en de REX (Radio Science Experiment).

De SWAP (Solar Wind Around Pluto) en de PEPSSI (Pluto Energetic Particle Spectrometer Science) onderzochten de interactie van de hogere atmosfeer van Pluto met de zonnewind. De precieze diameter van Pluto werd bepaald aan de hand van radiosignalen en de aantrekkingskracht van de dwergplaneet op de New Horizons werd gebruikt voor het bepalen van de massa en de massaverdeling.

Al deze informatie werd gebruikt voor het maken van gedetailleerde kaarten van Pluto en het leidde tot nieuwe ontdekkingen over de structuur en samenstelling van Pluto en de krachten die het oppervlak vorm geven. Ook leidde de missie tot de eerste echte close-ups waaruit de ware kleur van Pluto kon worden bepaald.

Eerste publicatie:
Bron: Universetoday