science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Het New Horizons-team stelt de beste afbeeldingen samen die ze hebben van Plutos verre kant

Krediet:NASA

Pluto werd in 1930 ontdekt door astronoom Clyde Tombaugh. Al decenia, er was niet veel detail bekend over de vroegere planeet. We gingen ervan uit dat het een bevroren was, slapende wereld.

Toen de Hubble-telescoop eenmaal operationeel was, we begonnen Pluto beter te leren kennen. We ontdekten dat Pluto manen heeft, hoewel hun planeet-maanopstelling ongebruikelijk is. Vervolgens, in 2006, de Internationale Astronomische Unie (IAU) heeft opnieuw gedefinieerd wat planeet betekent, en Pluto werd gedegradeerd tot de status van dwergplaneet (ijsdwergplaneet, Om precies te zijn).

Na jaren proberen Pluto te begrijpen met de Hubble, NASA's New Horizons-missie werd gelanceerd. Het ruimtevaartuig New Horizons arriveerde in de zomer van 2015 bij Pluto het dichtst nadert op 14 juli, 2015. New Horizons was een game-changer als het gaat om ons begrip van Pluto en zijn manen.

De camera's van New Horizons gaven ons afbeeldingen met een hoge resolutie van Pluto die veel gedetailleerder waren dan Hubble-afbeeldingen. En die afbeeldingen beslaan een groot deel van het oppervlak van Pluto. Maar New Horizons reisde snel, op 50, 700 kilometer per uur (31, 500 mijl per uur). Aangezien Pluto's lengte van de dag langer is dan zes aardse dagen, New Horizons was verdwenen voordat de andere kant in zicht kwam. Het is nooit in een baan rond Pluto gekomen.

NASA's New Horizons-ruimtevaartuig heeft dit beeld vastgelegd van Sputnik Planitia - een gletsjergebied rijk aan stikstof, koolmonoxide en methaanijs - dat de linkerkwab vormt van een hartvormig kenmerk op het oppervlak van Pluto. Vanwege de snelheid van het ruimtevaartuig en de lengte van de dag van Pluto, De andere kant van Pluto is niet zo goed afgebeeld. Krediet:NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute

Als resultaat, de beste afbeeldingen van Pluto zijn van wat het 'ontmoetingshalfrond' wordt genoemd. Dat is de kant van Pluto die Spoetnik Planitia bevat, en dat staat niet tegenover Pluto's maan Charon. (Pluto en Charon zijn getijde aan elkaar vergrendeld.)

Het relatieve gebrek aan afbeeldingen met een hoge resolutie van de andere kant van Pluto heeft wetenschappers gefrustreerd. Er zijn beelden van New Horizons' benadering van Pluto, ze hebben gewoon niet zo'n hoge resolutie als de afbeeldingen van de ontmoetingskant, omdat het ruimtevaartuig verder weg was toen die kant van Pluto zichtbaar was.

Een nieuwe studie genaamd "Pluto's Far Side" kijkt naar de niet-ontmoetingskant van Pluto, en probeert een geïntegreerd begrip van het terrein en de functies daar te creëren. De auteurs van het onderzoek komen uit verschillende instellingen, waaronder het Lunar and Planetary Institute, het NASA Ames Research Center, en de Johns Hopkins-universiteit. De eerste auteur is Alan Stern van het Southwest Research Institute.

Globale cilindrische kaart, gecentreerd op 0°E, ter illustratie van de variatie in pixelschaal van de beste panchromatische beeldvorming van New Horizons op Pluto. Het zwarte gebied op het zuidelijk halfrond werd niet door New Horizons in beeld gebracht, aangezien het tijdens de flyby in winterse duisternis was. Krediet:NASA/New Horizons/S. A. Stern et al., 2019

New Horizons heeft een reeks instrumenten aan boord, inclusief de Long Range Reconnaissance Imager (LORRI) en de Multispectral Visual Imaging Camera (MVIC.) Die instrumenten gaven ons de hoge resolutie weergave van Pluto's ontmoetingskant waar we allemaal van hebben genoten. New Horizons was veel verder weg toen het beelden van Pluto's andere kant vastlegde, maar het gaf ons nog steeds veel betere beelden dan we eerder hadden.

De studie laat zien dat de ontmoetingskant van Pluto nogal verschilt van de andere kant. De ontmoetingskant wordt gedomineerd door een functie genaamd Sputnik Planitia, een met ijs bedekte, bassin met hoog albedo. De andere kant heeft niets vergelijkbaars.

Op andere manieren, beide kanten zijn vergelijkbaar. New Horizons vond kenmerken die "bladed terrains" worden genoemd aan de oostelijke regio's van de ontmoetingszijde. Deze zelfde kenmerken, dat zijn verticale scherven van methaanijs tot 300 meter (1000 voet) hoog, aan de andere kant gevonden, te. In feite, ze lijken wijdverbreid te zijn op Pluto, en zijn te vinden over de helft van het oppervlak van de planeet.

Afbeeldingen van de niet-ontmoetingskant van Pluto hebben een lagere resolutie dan afbeeldingen van de ontmoetingskant, maar ze bevatten nog steeds belangrijke informatie die helpt bij het karakteriseren van dat deel van de dwergplaneet. Cursief gedrukte namen zijn informeel, andere zijn formeel. Afbeelding tegoed:NASA/New Horizons/S. A. Stern et al., 2019

Wetenschappers denken dat de terreinkenmerken van Pluto zich op dezelfde manier vormen als de penitentes-kenmerken die in de Chileense Andes worden gevonden. Die kenmerken worden gevormd wanneer sneeuw sublimeert. Echter, penitentes zijn veel kleiner en bereiken slechts een hoogte van ongeveer vijf meter (16 voet).

De auteurs van het nieuwe artikel wijzen op de moeilijkheid om deze kenmerken te karakteriseren vanwege de lage resolutie van de afbeeldingen. In de krant, ze zeggen, "... eenheidskarakterisering voor de FS [verre kant] moet voornamelijk gebaseerd zijn op albedo-variaties die worden gezien in beeldvorming met lage fasebenadering, enigszins geholpen door interpretatie van afbeeldingen van dichtbij." Het helpt dat New Horizons foto's nam van Pluto terwijl het de zon verduisterde, het onthullen van de ledematen van de planeet, en het onderzoeksteam gebruikte deze afbeeldingen om de hoogte van functies aan de andere kant af te leiden.

Het nieuwe onderzoek toont ook een gebied aan de andere kant van Pluto dat vol is met donkere vlekken en kruisende lijnen. Het team van onderzoekers was in staat om deze regio te karakteriseren met behulp van de afbeeldingen aan de andere kant zelf, maar ook door de kenmerken aan de andere kant van de planeet te onderzoeken. In dit geval, de vlekken en kruisende lijnen zijn tegenover de prominente Sputnik Planitia-functie.

Een afbeelding van het terrein met bladen aan de ontmoetingskant van Pluto. Aan de andere kant werd hetzelfde terrein gevonden. Wetenschappers denken dat ze zijn gemaakt van methaanijs en worden gevormd door sublimatie. Krediet:NASA/JHUAPL/SwRI

Spoetnik Planitia kan een inslagkrater zijn, en die inslag zou schokgolven rond de dwergplaneet hebben gestuurd die het gebied van donkere en lineaire kenmerken aan de andere kant zouden kunnen hebben gecreëerd. Mercurius heeft een vergelijkbare situatie, waar het Caloris-bekken, een van de grootste inslagkraters in het zonnestelsel, ligt direct tegenover wat het 'rare terrein' van Mercurius wordt genoemd. Het vreemde terrein heeft lineaire kenmerken zoals de andere kant van Pluto, en is mogelijk gevormd toen de inslag van het Caloris-bekken schokgolven rond Mercurius stuurde, aan de overkant ontmoeten.

Deze resultaten zijn slechts een verleidelijke smaak van Pluto's andere kant. Zoals de auteurs in hun paper zeggen, "Toekomstige vooruitgang op het gebied van verre geologie, geofysica en compositiestudies zouden enorm profiteren van een Pluto-orbiter."

Er zijn vragen over de ijsdwerg die alleen een orbiter kan beantwoorden:

  • Een voorbeeld van de penitentes uit het zuidelijke uiteinde van de Chajnantor-vlakte in Chili. Hoewel deze ijsformaties maar een paar voet hoog worden, terwijl Pluto's terrein met bladen honderden voet bereikt, ze hebben allebei vergelijkbare scherpe richels en vormen door sublimatie en erosie. Credits:Wikimedia Commons/ESO

  • Geologische kaart van de andere kant van Pluto met geologische eenheden geïdentificeerd door analyse van New Horizons-beeldvorming, spectraal, en topografische gegevens over ledematen. Krediet:NASA/New Horizons/S. A. Stern et al., 2019

  • Het Caloris-inslagbekken van Mercurius en "raar terrein" De Caloris-impact zorgde voor schokgolven rond Mercurius die waarschijnlijk het vreemde terrein aan de andere kant creëerden. Wetenschappers denken dat hetzelfde is gebeurd met Pluto's Spoetnik Planitia. Afbeelding tegoed:Links:NASA/Messenger. Rechts:NASA/JHUAPL/CIW

  • Een illustratie van de conceptuele Fusion-Enabled Pluto Orbiter en Lander bij Pluto. Krediet:Princeton-satellietsystemen, NASA/JHUAPL/SwRI

  • Wat is de wereldwijde distributie van Pluto's vluchtige eenheden, en hoe verhoudt dit zich tot Pluto's klimatologische geschiedenis?
  • Wat is de aard van Pluto's Great Ridge-Trough System (RTS), en is het echt wereldwijd?
  • Hoe is Spoetnik Planitia ontstaan, en speelde de vorming ervan een belangrijke rol bij het vormgeven van de geologie aan de andere kant van Pluto?

Er wordt gesproken over het sturen van een orbiter naar Pluto, hoewel de auteurs zeggen dat zo'n missie minstens twee decennia verwijderd is. Maar één voorstel zou die tijd kunnen verkorten.

De Fusion-Enabled Pluto Orbiter en Lander was een voorstel uit 2017, gefinancierd door NASA, dat suggereerde dat een directe fusieaandrijving (DFD) een 1, 000 kg. (2200 lb.) baan naar Pluto in slechts vier jaar reistijd, dat is meer dan twee keer zo snel als New Horizons. DFD's worden ontwikkeld, maar die hebben we nog niet.

Op kortere termijn, het is aan de volgende generatie telescopen die worden gebouwd om ons een betere kijk op Pluto te geven. Deze telescopen, zoals de 30 Meter Telescope en de Giant Magellan Telescope, zal ons een beeld geven van de ijsdwergplaneet met een veel grotere resolutie die de Hubble heeft.