Plutón: un planeta venido del frío
1990/02/01 Henbest, N. Iturria: Elhuyar aldizkaria
Hace unos sesenta años, un joven astrónomo de Arizona comenzó a explorar el cielo. Su objetivo era encontrar un nuevo planeta, algo que en los últimos miles de años había conseguido dos veces. Dentro de un año, Clyde Tombaugh descubrió el nuevo planeta que buscaba. Tras mirar las imágenes fotográficas de dos millones de estrellas, se encontró con una “estrella” con movimiento. Era el planeta que hoy conocemos como Plutón y se encontraba más allá de las conocidas fronteras del Sistema Solar.
Desde su descubrimiento ha dado más perplejidad y más quebraderos de cabeza que cualquier otro planeta.
Hoy en día hay astrónomos que no creen que sea tan apropiado llamar planeta: quizá sería más apropiado tratarlo como un gran asteroide.
Tombaugh cree que es el planeta Plutón. Está convencido de ello y la Sociedad Astronómica Internacional coincide con ella. Por tanto, oficialmente existen nueve planetas en el Sistema Solar. Los seis primeros planetas, desde Mercurio hasta Saturno, han sido conocidos desde la prehistoria. En 1781, un astrónomo amateur llamado William Herschel descubrió lo que hoy conocemos como Urano. Y en 1846, Johann Galle, astrónomo del Observatorio de Berlín, descubrió Neptuno.
En los años siguientes, ni Neptuno ni Urano se dieron cuenta de que no siempre seguían la misma órbita y entre los astrónomos se detectó la sospecha de que existía el noveno planeta. Los astrónomos americanos Pickering y Lowell predijeron que, más allá de la órbita de Neptuno, había un planeta que pesaba varias veces más que la Tierra.
Lowell construyó un observatorio del Flagstaff de Arizona para estudiar los “canales” de Martitz y utilizó sus telescopios para buscar el “Planeta X” predecible hasta su muerte en 1919.
Para extraer las placas fotográficas que podían demostrar la existencia del “planeta X” en 1929, el observatorio construyó un nuevo telescopio. El director contrató a Tombaugh para realizar una pesada exposición de placas cada noche y analizarlas diariamente.
El trabajo de Tombaugh consistía en comparar placas extraídas unos días antes para ver si había “estrellas” que se movían. Para 1930, Tombaugh estaba mirando entre las estrellas de Géminis. De repente, se dio cuenta de que un punto de luz estaba movido entre dos placas extraídas seis noches antes. El nombre del dios de las especies de fauna parecía apropiado para este planeta, exiliado en el lado oscuro del Sistema Solar.
Tombaugh encontró este punto a unos grados de la posición sugerida por Lowell para el Planeta X. Además, la órbita de Plutón era muy parecida a la de los planetas predicidos por Lowell y Pickering.
Pero había un problema: Plutón era una luz mucho más lenta de lo que debería ser el Planeta X. Esta era la razón por la que los astrónomos se han dejado de lado. No se podía decir realmente que el Planeta X previsto en Plutón era el mismo.
La respuesta se encontró en 1978. El astrónomo Jim Christy pensó en revisar algunas de las fotografías que anteriormente habían sido descartadas, ya que la imagen de Plutón aparecía estirada, como si durante la exposición el telescopio se hubiera movido improvisadamente. Christy se dio cuenta de que mientras en las placas aparecían las estrellas bien definidas y circulares, sólo Plutón aparecía estirado. Esta imagen alargada era el resultado de dos imágenes en cascada: Un miembro de Plutón y luz más lenta. Christy estudió las placas extraídas unos años antes y descubrió el mismo tipo de imagen. Bob Harrington, compañero de Christy, y el propio Christy descubrieron que estas imágenes corresponden a una luna que pasa una semana aproximadamente dando la vuelta a Plutón a 20.000 kilómetros.
Basándonos en la ley gravitatoria de Newton, Christy y Harrington enseguida descubrieron Plutón y la masa combinada de su luna. Esta masa fue encontrada en torno a 1/500 de la masa de la Tierra. El Planeta X de Lowell debería ser bastante más pesado que la Tierra para influir en Urano y Neptuno. Plutón no era, por tanto, “Planeta X”.
Christy, el descubridor del nuevo satélite, bautizó al satélite como “Txaron” en honor a su esposa Charlene.
Desde que se sacaron las primeras fotos de Plutón y Txaron, algunos astrónomos han conseguido imágenes en las que ambos cuerpos aparecen separados. Esto nos muestra que ambos tienen un tamaño similar. La mayoría de los satélites tienen el tamaño de un pequeño porcentaje del planeta padre, a excepción de la cuarta parte del tamaño de la Tierra. El diámetro de Txaron es la mitad que el de Plutón. En consecuencia, el planeta y su luna tienen su órbita alrededor de un centro común de gravedad que se encuentra entre ambos.
Como nuestra Luna siempre tiene la misma cara hacia la Tierra, Txaron siempre tiene la misma cara mirando a Plutón. En ambos casos, la gravitación del planeta frena la rotación del satélite, estando obligado a mantener la misma orientación respecto al planeta. Al ser tan grande con Txaron Plutón, también frena a Plutón, por lo que el lado de Plutón siempre mira a Txarón.
La órbita de Plutón y Txarón respecto al plano solar es muy inclinada. Mirando desde el suelo, a veces vemos la órbita en un plano casi horizontal, dando la sensación de que ambos cuerpos giran en un círculo. Pero otras veces no lo vemos así. Plutón y Txaron van antes del bautismo, como si una de ellas fuera la órbita de la otra. Los escondites, o la temporada en la que uno pasa por delante del otro, tienen lugar cada 124 años (la mitad del tiempo que Txaron y Plutón pasan dando la vuelta al sol) y duran cinco años.
En marzo de 1985, los astrónomos descubrieron que el borde de la órbita del uno cortaba el borde de la órbita del otro. Vieron cómo un cuerpo ocultaba cada vez más al otro, hasta que en 1987 y 1988 se ocultó completamente tras Txaron Plutón, la parte más alejada de la órbita. En la parte más cercana de cada órbita, Txaron pasó de lleno por delante de Plutón, ocultando parte de Plutón. Para octubre ambos aparecerán a la vista, XXII. Hasta el siglo XX.
Cuando Plutón empieza a esconderse en Txaro, o viceversa, toda la luz del sistema debe atenuarse.
Midiendo exactamente el tiempo que transcurre desde que el sistema comienza a amortiguarse hasta que vuelve a brillar, Buie, astrónomo que opera en el Instituto de Ciencias de Baltimore, ha calculado el tamaño de ambos cuerpos. La precisión de la técnica nos sorprende más que los resultados, ya que mide el tamaño de los cuerpos a 4 billones de kilómetros de distancia con una precisión de pocos kilómetros.
Plutón tiene un diámetro de 2284 kilómetros, mientras que Txaron tiene la mitad del tamaño de Plutón, concretamente 1192 kilómetros. Plutón tiene dos tercios del diámetro de la Luna.
A pesar de conocer los diámetros de Plutón y Txarón (de cada uno), las características de las órbitas sólo permiten conocer toda la masa del sistema.
Basándose en los datos aportados por el espaciador Voyager sobre la densidad de los satélites, los astrónomos creían que Plutón estaba compuesto principalmente por agua helada o hielo de metano, pero en gran proporción Plutón tiene piedra. Investigando con mayor precisión, es lo que han descubierto, es que las tres cuartas partes de Plutón son piedras y la mayor parte del otro cuarto es agua helada y metano en un pequeño porcentaje.
La ocultación entre Plutón y Txaron permite a los astrónomos realizar por primera vez un mapa de las características superficiales de los dos mundos. Una vez más, deben medir con precisión la luz del sistema. Aunque al principio parezca una técnica muy sencilla, se necesita una gran capacidad de ordenador para convertir las observaciones sobre Plutón y Txarón en mapas. Buie ha utilizado el llamado “método más entropiagente”.
Teniendo en cuenta lo que aparece en el primer mapa de Plutón, el planeta presenta cascos brillantes en los polos, probablemente compuestos de metano helado. Son tres o cuatro veces más brillantes que la parte más oscura del ecuador. La zona del ecuador es de color rojizo.
Buie aconseja tener cuidado a la hora de interpretar las zonas oscuras y brillantes del ecuador. En su opinión, las manchas de Plutón están relacionadas con el número de metanos superficiales. Un ligero aumento de la temperatura permite la evaporación del gran número de metanos superficiales de Plutón.
Dos mundos diferentes
Txaron y Plutón, según Buie, son bastante diferentes. Txaron es mucho más uniforme. Se cree que no tiene casco polar y no hay bandas en el ecuador. El rasgo más característico en latitudes es que se trata de bandas correspondientes a zonas de la Tierra: en un hemisferio banda oscura y en el otro hemisferio banda brillante.
También se han estudiado las radiaciones infrarrojas y se han encontrado diferencias entre Plutón y Txaron. Al estar ambos cuerpos tan cerca de la pila, es casi imposible separar el espectro infrarrojo de Plutón del espectro de Txaron.
Como se esperaba, el espectro infrarrojo de Plutón mostraba grandes líneas de metano. Pero Txaron no mostraba restos de metano, pero sí una línea evidente de dos micras, característica del agua helada. Es similar a los espectros de lunas heladas de Júpiter, Saturno y Urano. Para Buie, Txaron y Plutón inicialmente podían tener una superficie similar (metanosa). Debido a la menor gravedad de Txarón, su metano inicial huyó hacia el espacio, dejando a la vista la capa de agua helada. Por lo tanto, como Plutón puede esperar que la luz solar se refleje mejor que Txarón, y como se puede observar haciendo un análisis de la cantidad de luz que refleja cada cuerpo, Plutón refleja la mitad de la cantidad de luz que recibe y Txaron sólo un tercio.
También se realizaron observaciones sobre la atmósfera de Plutón, que mostraban dos zonas diferenciadas. La capa más alta tiene unos 300 kilómetros de espesor. Más abajo se encuentra la capa de bóvedas de 46 kilómetros de espesor mínimo.
La presión que ejerce la atmósfera de Plutón es de unos millones de la que ejerce la Tierra, pero la extensión del exterior de la atmósfera respecto al tamaño de Plutón es enorme. Aunque Plutón tiene una quinta parte del diámetro de la Tierra, su atmósfera es el doble. El astrónomo Elliot, un sabio astrónomo que ha participado en numerosas observaciones, afirma que la atmósfera puede tener algo de metano, pero no es necesariamente el ingrediente principal. Los componentes principales podrían ser nitrógeno o argón. A partir de los datos de las observaciones, la atmósfera está constituida por metano (68 K) o principalmente nitrógeno (107 K).
En la actualidad, los investigadores tratan de averiguar qué ocurre en la parte baja de la capa de gambas. Tanto Plutón como Txaron han estado midiendo su posición exacta (no sólo uno respecto al otro sino también respecto a las estrellas que están más atrás). Y como consecuencia de estas mediciones, el resultado es que, teniendo en cuenta toda la masa que se ha denominado planeta duplicado, Plutón tiene una parte menor de lo esperado. Esto significa que Plutón tiene menor densidad o que ella es menor de lo que se pensaba hasta ahora.
La década de los 80 y la década incipiente son ideales para el estudio de la atmósfera en Plutón. Plutón tiene una larga órbita alrededor del sol y pasó por el punto más cercano en septiembre del año pasado. Desde 1979 Plutón está más cerca del Sol que Neptuno, situación que se mantendrá hasta 1999. Algunos investigadores han analizado que la densidad y la extensión atmosférica de Plutón depende en gran medida de la distancia al sol. En el punto más alejado del Sol, la atmósfera se condensa a la superficie en forma de nieve metánica. Cada vez que se acerca al sol, una proporción del metano se evapora formando así la atmósfera.
La extraña órbita de Plutón ha sorprendido al astrónomo desde la década de 1930. Viendo que cruza la órbita de Neptuno, ¿cómo no se tocan o como consecuencia de la gravedad de Neptuno, cómo no sale fuera del Sistema Solar? Los astrónomos se han hecho preguntas como estas. Ocupa una órbita alrededor del Sol 1,5 veces más que el tiempo que pasa Neptuno. Cada vez que Plutón está suficientemente cerca del Sol, Neptuno se encuentra en su órbita lejos de Plutón, por lo que no existe ningún peligro. Además, ya hemos dicho que Plutón tiene la órbita inclinada, por lo que en periodos cercanos al Sol se encuentra más abajo del plano de Neptuno.
Hasta ahora, los astrónomos podían decir poco sobre el origen y el futuro de Plutón. Hasta que fue descubierto en Txaro, muchos astrónomos creyeron que era la luna de Plutón Neptuno (luna fugada de la órbita alrededor de Neptuno). Pero la idea de que Plutón y Txaron se habían fugado de Neptuno no parecía creíble y rechazaron esa idea. Los astrónomos creen que, basándose sólo en su órbita, no se puede decir que Plutón se haya formado en esa misma órbita que ahora circula, o que, al contrario, se haya formado en otra órbita y se haya desplazado por la fuerza gravitatoria de otros planetas.
Para conocer un poco más sobre la formación de Plutón, lo más interesante es comparar su composición con la de otros cuerpos exteriores del Sistema Solar. Viajar a Plutón es algo que los astrónomos han mencionado, pero parece un sueño, según Buie. Esta sonda tardaría entre 60 y 70 años en llegar a la meta. Sin embargo, en la actualidad los astrónomos también están discutiendo sobre las características de los espacios que necesitarían mucho menos tiempo para este viaje.
Una de las razones por las que se envía el espacio a los planetas es comprender su desarrollo y la configuración del Sistema Solar, descubriendo así cierta claridad en la comprensión de los procesos que pueden generar los planetas en torno a la historia y las estrellas de nuestra Tierra.
Las recientes observaciones sobre Plutón nos indican que puede ser un nuevo tipo de mundo. Diferente de los planetas de piedra más cercanos al Sol y diferente de los planetas gigantes gaseosos. Parece que no se parece a las lunas de hielo de los planetas exteriores. Lejos del calor de la estrella central en el Sistema Solar, Plutón podría ser el único objeto que nos dirá cómo se forma un planeta a distancias lejanas del sistema planetario. Aunque sólo por esta razón, merece la pena que la exploración continúe.
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