Plutone

Plutone visto da HST
Scienze della terra
Slide n.40
IV Liceo tecnologico
Prof.Creatini Marco
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IISS “Mattei” – Rosignano S. (LI)
Plutone è un pianeta nano orbitante nelle regioni periferiche
del sistema solare, con un'orbita eccentrica a cavallo dell'orbita
di Nettuno; fu scoperto nel 1930 da Clyde Tombaugh e inizialmente
classificato come il nono pianeta.
Il nuovo corpo celeste venne battezzato in onore di Plutone,
divinità romana dell'Oltretomba; le prime lettere del nome, PL,
sono anche le iniziali dell'eminente astronomo Percival
Lowell che per primo ne postulò l'esistenza. Il suo simbolo
astronomico è la versione stilizzata delle iniziali di Lowell ( )
Plutone è stato assunto quale elemento di riferimento
della classe dei pianeti nani trans-nettuniani,
denominati ufficialmente plutoidi dalla Unione
Astronomica Internazionale.
Caratteristiche
Plutone è l'ultimo pianeta del Sistema Solare
ed è anche il più piccolo. Esso si muove
attorno al Sole lungo un'orbita molto ellittica.
Quando si trova alla massima distanza dal
Sole, dista da esso ben 52 volte più della
Terra. Quando invece si trova nel punto più
vicino, si trova a “sole” 30 volte la distanza
Terra-Sole. Fino al 24 agosto 2006 Plutone è
stato il nono pianeta del Sistema Solare, poi è
stato "declassato" a nano pianeta in quanto
"non ha raccolto in sé tutto il materiale vicino
alla sua orbita"
I Nanopianeti
I Nanopianeti sono una nuova categoria
di corpi del Sistema Solare creata il 24
agosto 2006 a Praga, dall'assemblea
generale dell'IAU.
Tale categoria si differenzia sia dai
pianeti che dai corpi minori del Sistema
Solare di cui fanno parte anche
gli asteroidi, le comete e i meteoriti.
Con Plutone e Caronte alla fine del 2007
erano noti nove
Nanopianeti: Cerere, Eris, Varuna,
Quaoar, Orco, Sedna, Haumea e Makema
ke.
Cerere
Varuna
Sedna
Quaoar
DATI FISICI
Massa (g)
Massa (Terra = 1)
Raggio equatoriale (km)
Raggio equatoriale (Terra = 1)
Densità media (g/cm3)
Densità media (Terra = 1)
Volume (Terra = 1)
Accelerazione di gravità (m/sec2)
Accelerazione di gravità (Terra = 1)
Velocità di fuga (km/sec)
Periodo di rotazione
Temperatura superficiale
Albedo *
Numero dei satelliti
1.290×1025
0.002961
1.137
0.099561
1.83
0.332
0.000986
0.4
0.04
1.22
6gg 9h 17m
- 228 /-238
0.30
1-4
Albedo
L’albedo
L'albedo (dal latino albēdo,
"bianchezza", da album, "bianco")
di una superficie è la frazione
di luce che viene riflessa indietro in
tutte le direzioni. Essa indica
dunque il potere riflettente di una
superficie. L'esatto valore della
frazione dipende, per lo stesso
materiale, dalla lunghezza
d'onda della radiazione
considerata. Se la
parola albedo viene usata senza
ulteriori specifiche, si intende
riguardare la luce visibile.
L'albedo massima è 1, quando tutta la luce incidente viene riflessa.
L'albedo minima è 0, quando nessuna frazione della luce viene riflessa.
In termini di luce visibile, il primo caso è quello di un oggetto
perfettamente bianco, l'altro di un oggetto perfettamente nero. Valori
intermedi significano situazioni intermedie.
PARAMETRI ORBITALI
Distanza dal Sole (U.A.)
39.53
Distanza dal Sole (km)
5 913 520 000
Periodo di rivoluzione (anni)
248.54
Periodo di rivoluzione (giorni)
Eccentricità
Inclinazione orbita su eclittica
Inclinazione asse su perp. orbita
90 470.726
0.2482
17° circa
122° circa
Velocità orbitale media (km/sec)
4.74
Scopritori
Tombaugh (1930)
Storia delle Osservazioni
La scoperta di Plutone è
da considerarsi oggi più il
frutto di un "caso" che
dell'accurata analisi di
Percival Lowell e William
Henry Pickering, che ne
ipotizzarono l'esistenza
sulla base delle piccole
perturbazioni osservate
nelle orbite
di Urano e Nettuno.
Lowell
Pickering
Plutone fu scoperto il 18 febbraio 1930 da C.
Tombaugh grazie al nuovo telescopio a grande
campo dell'Osservatorio Lowell, in Arizona.
Poiché si trovava nella posizione prevista dai
calcoli si pensò di avere trovato il corpo
perturbatore, ma col passare degli anni la stima
della massa di Plutone si è andata riducendo
sempre più, ciò ha fatto supporre l'esistenza di
un ulteriore corpo, il pianeta X, di massa
comparabile con quella terrestre, situato in un
orbita molto esterna a Plutone che giustificasse
le discrepanze orbitali rilevate a suo tempo da
Lowell.
Clyde Tombaugh
L’osservatorio Lowell si trova a Flagstaff, in
Arizona. È uno dei più antichi osservatori degli
Stati Uniti e dal 1965 è nella lista dei monumenti
storici nazionali. È stato fondato nel 1894
dall’astronomo Percival Lowell.
Osservatorio Lowell
La questione fu risolta solo
nel 1989, quando l'analisi dei dati
della sonda Voyager 2 rivelò che
le misure della massa di Urano e
Nettuno comunemente accettate
in precedenza erano lievemente
sbagliate. Le orbite calcolate con
le nuove masse non mostravano
alcuna anomalia, il che escludeva
categoricamente la presenza di
qualunque pianeta più esterno di
Nettuno con una massa elevata.
La scoperta di Plutone fu in definitiva
casuale, trovandosi il pianeta al posto giusto
nel momento giusto mentre si dava la caccia
a qualcos'altro.
Atmosfera
Il sistema di Plutone non è mai stato visitato da
alcuna sonda spaziale, e pertanto molte misurazioni
relative alla sua natura fisica sono approssimative e
non confermate.
Nel giugno del 1988 Plutone è
transitato davanti ad una stella
ed è proprio grazie a questo
fenomeno particolare che
abbiamo acquisito nuovi
elementi circa la composizione
della sua atmosfera.
Durante l'occultazione la luminosità
stellare ha subito un decremento
progressivo dovuto ad un
assorbimento e ad una rifrazione da
parte di una tenue atmosfera molto
estesa (si pensa possa raggiungere i
300 km) di argon, azoto,
monossido di carbonio e metano.
Si può dire che l'atmosfera è
"ciclica"
Quando il pianeta si avvicina al Sole il
riscaldamento provoca la sublimazione di
una parte della sua superficie, come
avviene per le comete, in seguito, quando
il pianeta si allontana dal Sole, l'atmosfera
viene in parte dispersa nello spazio e in
parte congela, ridepositandosi sulla
superficie.
Si spera di ricevere maggiori informazioni
sul’ atmosfera di Plutone quando la
sonda New Horizons giungerà in
prossimità del sistema Plutone-Caronte,
nel 2015.
Sonda New Horizons
New Horizons
New Horizons è stata lanciata
all’inizio del 2006 ed è in
viaggio per un rendez-vous
con Plutone in programma
per luglio 2015, il primario
obiettivo dopo oltre nove
anni e mezzo di viaggio.
New Horizons detiene già il
primato di veicolo spaziale più
veloce mai lanciato, dopo aver
coperto nel marzo scorso ben
venti volte la distanza TerraSole (e dunque ben 20 UA, dove
1 UA equivale a circa 150 000
000 chilometri), cioè pari
approssimativamente ad un
milione di chilometri al giorno.
La sonda è stata lanciata da Cape Canaveral, in
Florida, il 19 gennaio 2006, dopo due
precedenti tentativi andati male a causa di
problemi legati alle condizioni atmosferiche. Il
19 gennaio 2011 è stato il giorno del suo
compleanno: cinque anni di viaggio nello
spazio. Il 18 marzo 2011 la sonda ha raggiunto
l’ambito traguardo dell’orbita di Urano,
arrivando a 1,8 miliardi di chilometri dalla Terra.
Nell’ottobre 2011 New Horizons si è
guadagnata un’applicazione
gratuita per iPhone e iPad che
permette agli utenti di seguirlo nel
suo lungo viaggio verso Plutone e
oltre. Essa consente agli utenti di
leggere le ultime notizie e vedere le
immagini della missione. Sono
pure forniti i dettagli sulla
missione, la sonda e la
strumentazione.
La sonda New Horizons in un’immagine della NASA
Superficie
Dalla sintesi di molte immagini prese dall'HST è stato
ottenuto un planisfero computerizzato da cui Plutone
risulta ricoperto di azoto, metano e monossido di
carbonio ghiacciati, avendo una temperatura
superficiale che si aggira probabilmente tra 40 °K e
60 °K.
Tali elementi dovrebbero essere distribuiti in maniera
non uniforme, a causa delle sensibili variazioni
di albedo riscontrate durante la rotazione del pianeta.
La superficie del nanopianeta presenta inoltre delle
zone più scure, probabilmente formate da ghiaccio
d'acqua sporco, e delle zone chiare, aree di azoto
ghiacciato; ci sono anche zone di colore rossastro, come
su Tritone, presenti un po' ovunque sulla superficie,
dovute forse a metano ghiacciato mescolato ad altro
materiale organico.
Un enigma, che si spera la
missione New
Horizons possa risolvere, è la
presenza di una macchia
luminosa nella zona centrale
del pianeta probabilmente
composta da monossido di
carbonio.
La composizione di Plutone è molto simile
a quella dei corpi della fascia di Kuiper
Alcuni ritengono infatti che Plutone, insieme a Caronte e a Tritone,
fosse originariamente un corpo ghiacciato della fascia di Kuiper, poi
catturato da Nettuno, che ne ha modificato l'orbita; questa ipotesi
scarterebbe definitivamente l'idea che Plutone sia un antico satellite di
Nettuno, sfuggito alla sua attrazione gravitazionale in seguito ad una
collisione.
Struttura Interna
1
Atmosfera ghiacciata
2
Acqua ghiacciata
3
Rocce
La densità media
di Plutone
suggerisce che il
suo interno sia
costituito da un
miscuglio di
materiali rocciosi
e di ghiaccio
d'acqua e di
metano
La presenza del metano è stata dedotta dalle
osservazioni sulla riflettività del suolo del pianeta
a diverse lunghezze d'onda
Le osservazioni del Telescopio Spaziale
Hubble stabiliscono la densità di Plutone tra 1.8 e
2.1 g/cm3, composto dal 50-70% da rocce e dal 30-50%
da ghiaccio.
Si presuppone che la struttura interna di
Plutone sia differenziata
Le rocce silicee, che costituiscono un nucleo molto denso sono
sormontate da un mantello di ghiaccio. Il diametro del nucleo potrebbe
aggirarsi tra i 1,700 km, il 70% del diametro di Plutone
A causa delle bassissime temperature, -235 gradi, Plutone
ha una densità pari a quella dell'acqua ed il mantello di
ghiaccio non potrà mai trasformarsi in acqua liquida.
Satelliti Naturali
Plutone possiede quattro satelliti
naturali conosciuti: Caronte, scoperto il 22
giugno 1978 con il quale Plutone forma una sorta di
sistema binario, e tre satelliti minori, Notte e Idra,
scoperti nel maggio 2005, e P4 scoperto nel luglio
2011
I nomi dei corpi celesti che compongono
il sistema di Plutone sono ispirati da divinità o
figure mitologiche dell'Oltretomba, tranne P4
che, per ora, ha solo un nome provvisorio.
Caronte
Caronte possiede
dimensioni non
molto inferiori a
Plutone; alcuni
preferiscono
quindi parlare di
un sistema
binario, giacché i
due corpi
orbitano attorno
ad un comune
centro di gravità
situato
all'esterno di
Plutone.
Caronte ha un diametro di 1207 km ed una massa pari a 1/9 di
quella di Plutone attorno a cui ruota a soli 19640 km di distanza
Caronte è stato scoperto nel 22
giugno 1978 da Jim Christy; sulle lastre
fotografiche di allora, riprese
dall'osservatorio di Flagstaff in Arizona, era
visibile come una protuberanza del disco di
Plutone. Tuttavia la periodicità e la posizione
di tale protuberanza fecero ben presto
ipotizzare la presenza di un satellite
Caronte ruota su se stesso con un movimento sincrono in 6,39 giorni,
presentando sempre la stessa faccia a Plutone, come la Luna con la
Terra. Tuttavia lo stesso Plutone rivolge sempre il medesimo emisfero
al proprio satellite principale. La loro rotazione presenta quindi una
sincronia doppia, unica fra i corpi maggiori nel sistema solare.
La scoperta di Caronte permise agli
astronomi di calcolare più accuratamente
la massa e le dimensioni di Plutone
Le 2 immagini che portarono alla scoperta di Caronte. La sua presenza
fu dedotta dalla piccola protuberanza nella parte superiore di Plutone
(foto a sinistra), nell'immagine a destra essa non è più visibile
Caratteristiche fisiche
Il diametro di Caronte è di circa 1207
km (poco più della metà di Plutone), con una
superficie di 4.580.000 Km2. Mentre Plutone
è ricoperto di ghiaccio di azoto e metano, la
superficie di Caronte appare ricoperta dal
meno volatile ghiaccio d'acqua e sembra
priva di atmosfera
Plutone e Caronte
ripresi dall’HST nel
1990
I Telescopi Gemini sono
due telescopi gemelli del
diametro di 8 metri situati
nei due emisferi, in modo
da poter osservare con
strumenti uguali tutta la
Sfera Celeste. Gemini
North (nella foto) si trova
ad un’altitudine di 4.000
metri sul vulcano
dormiente Mauna Kea alle
isole Hawaii. Gemini
South è situato invece
sulle Ande Cilene, ad
un’altitudine di 2.700 metri
Osservazioni effettuate nel 2007
dai telescopi Gemini su chiazze di idrati
d'ammonio e cristalli d'acqua presenti sulla
superficie fecero ipotizzare la presenza di
crio-geyser o attività criovulcanica
Il fatto che il ghiaccio fosse ancora in
forma cristallina suggeriva che fosse
stato depositato di recente, perché
altrimenti la radiazione solare lo avrebbe
degradato ad uno stato amorfo in circa
trentamila anni
Formazione
Si pensa che Caronte sia il
prodotto di un gigantesco
impatto subito da Plutone
4.5 miliardi di anni fa con un
oggetto della fascia di
Kuiper di dimensioni e
velocità notevoli che poi si è
disgregato
La crosta e il mantello di tale oggetto si
sarebbero sparsi lungo l'orbita di Plutone, per poi
riaggregarsi a formare Caronte e gli altri satelliti
Le due differenti ipotesi
sulla struttura interna di
Caronte
I dati attuali sulla
composizione interna di
Plutone e Caronte
sembrano tuttavia
contraddire
quest'ipotesi
segnalando, in
particolare, una
presenza eccessiva di
ghiaccio all'interno del
pianeta nano, e una
sovrabbondanza di
roccia all'interno del
satellite
Altri ritengono che Plutone e
Caronte possano essere i resti
di due protopianeti entrati in
collisione l'uno con l'altro ad una
velocità elevata, ma non
sufficiente a provocare la
disintegrazione di nessuno dei
due
Protopianeta
Un protopianeta è un quasi-planetoide che orbita nel disco
protoplanetario di una nebulosa solare. Tali corpi vengono
formati dall'aggiunta di oggetti (come polvere) all'interno
del disco di accrescimento di una nebulosa solare
Mitologia
I nomi di Plutone e
Caronte derivano dalla
mitologia greco-romana.
Plutone (in greco Ade) è
il dio dell'oltretomba e
probabilmente il
nanopianeta ha ricevuto
questo nome perché si
trova così lontano dal
Sole da essere sempre
al buio; Caronte era
invece colui che
traghettava le anime
attraverso il fiume Stige
verso il regno degli
inferi
Curiosità
Plutone ha fatto da scenario per diverse opere
narrative, principalmente di fantascienza, fin
dalla sua scoperta. Alla sua popolarità ha
certamente contribuito il fatto che - quand'era
ancora classificato come pianeta - aveva il
primato di essere il pianeta più esterno
del sistema solare. Secondo un'idea popolare
nella prima fantascienza, i pianeti più esterni,
formandosi prima, sarebbero divenuti abitabili
più presto rispetto alla Terra, dunque Plutone
avrebbe potuto ospitare esseri molto evoluti.
Plutone ha ricevuto una certa notorietà
nuovamente nel 2006 a seguito della sua
riclassificazione a pianeta nano.
Lo sapevi che …
Il cane
di Topolino, Pluto,
venne così
denominato
perché introdotto
nel mondo
dei fumetti pochi
mesi dopo la
notizia della
scoperta del
pianeta
FINE della lezione
PLUTONE
Grazie per l’attenzione!
E ricordatevi…!
Considerate la vostra semenza
fatti non foste a viver come bruti
ma per seguir virtute e canoscenza
DANTE ALIGHIERI
(Divina Commedia, INFERNO, canto XXVI , 118-120)
Prof.Creatini Marco
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