اولین مدار پلوتو از زمان کشف این سیاره کوتوله چه زمانی کامل خواهد شد؟

ستاره‌شناسان باید مدت بیشتری صبر کنند تا اولین تکمیل مدار پلوتو را از زمان کشف این سیاره‌ی کوتوله جشن بگیرند. در ۱۸ فوریه‌ی ۱۹۳۰، پلوتو با استفاده از رصدخانه‌ی لوول (Lowell) در فلگستف آریزونا کشف شد. کلاید تامبا، ستاره‌شناس آمریکایی، جرم متحرکی را به‌وضوح در آن‌سوی مدار نپتون رصد کرد. این جرم بعدها پلوتو نامیده شد که در اساطیر رومی نام فرمانروای جهان زیرین است.

دانشمندان از مدت‌ها پیش بر سر این موضوع بحث می‌کنند که پلوتو سیاره‌ است یا سیاره‌ای کوتوله. بااین‌حال، ستاره‌شناسان بر سر این موضوع اتفاق‌نظر دارند که پلوتو از زمان اکتشاف، هنوز یک مدار کامل را طی نکرده است. ۲۴۸٫۰۹ سال زمینی طول می‌کشد تا پلوتو یک مدار را به دور خورشید طی کند. اگر این اطلاعات را در ماشین‌‌حساب timeanddate.com همراه با زمان اکتشاف وارد کنید، متوجه می‌شوید که پلوتو اولین مدار خود از زمان اکتشاف را روز دوشنبه ۲۳ مارس ۲۱۷۸ (۳ فروردین ۱۵۵۷) کامل خواهد کرد؛ اما حقایق جذاب پلوتو، تنها به مدار آن ختم نمی‌شوند.

کاوشگر نیوهورایزنز ناسا این تصویر رنگی از پلوتو را در ۱۴ جولای ۲۰۱۵ ثبت کرد.

دنیاهای بزرگ‌تر منظومه شمسی در مداری تقریباً بیضی‌شکل به دور خورشید می‌چرخند که همان صفحه‌ی منظومه شمسی است. بااین‌حال، مدار پلوتو درمقایسه‌با زمین و بسیاری از سیاره‌های دیگر ۱۷ درجه انحراف دارد. کاوشگر نیوهورایزنز در سال ۲۰۱۵ از منظومه‌ی پلوتو و در ژانویه‌ی ۲۰۱۹ از جسم فرانپتونی آروکوت (آلتیما تولی) دیدن کرد. به‌نقل از ویل گراندی، یکی از پژوهشگران نیوهورایزنز از رصدخانه‌ی لوول، انحراف مداری سیاره کوتوله اریس حتی از پلوتو هم فراتر می‌رود و به ۴۴ درجه می‌رسد. در‌حال‌حاضر، نیوهورایزنز در کمربند کویپر قرار دارد. گراندی بیان می‌کند:

انحراف سیاره‌های کوچک‌تر معمولاً به‌دلیل برهم‌کنش‌های متغیر بین سیاره‌ها در اوایل تاریخ منظومه شمسی بیشتر است. برای مثال، انحراف عطارد ۷ درجه و ماکی‌ماکی ۲۹ درجه و هائومیا ۲۸/۲ درجه است.

محیط پلوتو براساس میزان نزدیکی آن به خورشید تغییر می‌کند.

همین امر در مورد گریز از مرکز دنیاهای کوچک که نشان می‌دهد یک مدار چقدر از دایره‌ی کامل فاصله دارد، صدق می‌کند. با اینکه مدار زمین تقریباً مدور است، مدار پلوتو با گریز از مرکزیت ۰/۲۵ کشیده شده است. درمقابل، گریز از مرکز عطارد ۰/۲۰۵، اریس ۰/۴۴، ماکی ماکی ۰/۱۶ و گریز از مرکز هائومیا ۰/۲۰ است.

به‌گفته‌ی گراندی، انحراف بین دنیاهای مختلف سرنخ‌های ارزشمندی برای رویدادهای چشمگیری هستند که در اوایل تاریخ منظومه شمسی رخ داده‌اند و یادآور تاریخچه‌ی پیچیده‌ی جابه‌جایی‌های سیاره‌ای و نزدیک‌شدن آن‌ها به یکدیگر و حتی شاید بیرون رانده‌شدن برخی سیاره‌ها از منظومه شمسی و سرگردان شدن آن‌ها در فضا هستند. چنین آشفتگی‌هایی به‌اندازه‌ی کافی متغیر هستند؛ به‌طوری‌که برای هدایت فضاپیماها در این مدارها به محاسبات پیچیده نیاز است.

در ۸ جولای ۲۰۱۵، کاوشگر نیوهورایزنز این تصویر را در فاصله‌ی تقریبی ۶ میلیون کیلومتر از پلوتو و شارون ثبت کرد.

آلن استرن، پژوهشگر اصلی نیوهورایزنز از مؤسسه‌ی پژوهشی جنوب‌غربی، معتقد است که چهار ویژگی را باید درباره‌ی مدار پلوتو در نظر گرفت. دو ویژگی اول انحراف و گریز از مرکزیت آن هستند. سومین ویژگی رزنانس مداری پلوتو با نپتون است. این غول یخی در رقصی گرانشی با پلوتو قفل شده است؛ به‌همین‌دلیل، هر دو دنیا در یک الگوی سازگار مداری با یکدیگر قرار دارند. این الگو را می‌توان در دنیاهایی مثل زحل هم مشاهده کرد که تعداد زیادی قمر دارای رزنانس دارد. چهارمین ویژگی پلوتو به‌دلیل رزنانس آن رخ می‌دهد. پلوتو در هر مدار به‌مدت ۲۰ سال، از نپتون به خورشید نزدیک‌تر می‌شود. استرن می‌گوید:

وقتی این اتفاق رخ می‌دهد، نپتون همیشه در سمت مخالف خورشید قرار دارد؛ درنتیجه، نپتون و پلوتو هرگز با یکدیگر برخورد نمی‌کنند؛ زیرا در این رزنانس قرار دارند.

گراندی ویژگی پنجمی را نیز به فهرست شاخصه‌های مهم مدار پلوتو اضافه می‌کند: سیاره پلوتو و بزرگ‌ترین قمر آن، شارون، ازنظر اندازه به یکدیگر نزدیک هستند؛ زیرا جرم شارون تقریباً نصف جرم پلوتو است. گراندی اعلام می‌کند:

به‌جای اینکه پلوتو را دنیایی مستقل بدانیم، بهتر است مرکز جرمی را در نظر بگیریم که پلوتو و شارون در حین چرخش به خورشید در آن مشترک هستند. به‌زبان ساده‌تر، پلوتو و شارون سیاره‌ای دوتایی هستند و این ویژگی را باید هنگام نقشه‌برداری از مدار این منظومه در نظر گرفت.

زمین‌های پیچیده‌ی پلوتو شامل منطقه‌ی «پوست مار» که نیوهورایزنز عکس‌برداری کرده است.

پلوتو در منطقه‌ای موسوم به کمربند کویپر قرار دارد که مملو از دنیاهای یخی است و با عنوان اجرام کمربند کویپر (به اختصار KBO) شناخته می‌شوند. به‌عقیده‌ی استرن، این اجرام تفاوت زیادی با یکدیگر دارند و حداقل چهار نوع آن‌ها شناخته شده است؛ درنتیجه، بهترین راه برای تعریف KBOها درنظر‌گرفتن اجرامی است که کد پستی یکسانی در کرانه‌های خارجی منظومه شمسی دارند. پلوتو با پیشروی در مدارش و دورونزدیک‌‌شدن از خورشید، به نور شدیدتر یا ضعیف‌تر خورشید واکنش نشان می‌دهد. برای مثال، به‌گفته‌ی استرن، وقتی گرمایش قوی‌تر باشد، جوّ پلوتو هم سنگین‌تر می‌شود. او توضیح می‌دهد:

افزایش نور خورشید به‌معنی افزایش انرژی است و این انرژی به تصعید یخ بیشتر به گاز منجر می‌شود و جوّ را ضخیم‌تر و سنگین‌تر می‌سازد.

یخ‌ها درست مانند پوشش‌های یخی زمین از نقطه‌ای به نقاط دیگر جابه‌جا می‌شوند. همراه با تغییر فصل‌های زمین در زمستان برف می‌بارد و اگر تصاویری از زمین را از سیاره‌ای دیگر ثبت کنید، نقاط درخشان‌تری را درمقایسه‌با تابستان در یکی از نیم‌کره‌ها مشاهده می‌کنید. سپس در تابستان، عقب‌نشینی یخ‌ها را شاهد هستیم و همین اتفاق در پلوتو و مریخ و دیگر اجرام هم رخ می‌دهد.

کاوشگر نیوهورایزنز از قدرت کافی برای ادامه‌ی فعالیت تا ۲۰ سال آینده برخوردار است. این کاوشگر در ادامه‌ی مأموریت متمرکز بر هلیوفیزیک (مطالعه‌ی خورشید) و اخترفیزیک است. البته، داده‌های مربوط به مواجهه با پلوتو در سال ۲۰۱۵ همچنان دردسترس هستند و برای پژوهش‌های علمی آینده نیز مورد تجزیه و تحلیل قرار می‌گیرند.