Μηνύματα από την άκρη του Ηλιακού Συστήματος:Τι αποκαλύπτει ακόμα το New Horizons για τον Πλούτωνα και όχι μόνο

Στις 19 Ιανουαρίου 2006, ένα διαστημόπλοιο έτρεξε στον γαλάζιο ουρανό πάνω από το ακρωτήριο Κανάβεραλ. Όταν έφτασε στο διάστημα, ταξίδευε με 16 km/s, πιο γρήγορα από οποιαδήποτε εκτόξευση μέχρι τότε. Το διαστημόπλοιο ήταν New Horizons. Ο προορισμός του ήταν ο Πλούτωνας.

Χρειάστηκαν δεκαετίες για να συγκεντρωθεί η αποστολή των 700 εκατομμυρίων δολαρίων. Θα περνούσαν άλλα εννέα χρόνια προτού επιτύχει τελικά τον στόχο του, κατά τη διάρκεια του οποίου η Διεθνής Ένωση Αστρονομίας είχε υποβιβάσει τον κόσμο από «πλανήτη» σε «πλανήτη νάνο».

Το New Horizons έφτασε στον Πλούτωνα στις 14 Ιουλίου 2015. Η πτήση διήρκεσε μόνο λίγες ώρες, αλλά σε αυτό το διάστημα το διαστημικό σκάφος πήρε 6,45 GB επιστημονικών αναγνώσεων του Πλούτωνα και των φεγγαριών του με τις κάμερες, τους ανιχνευτές σωματιδίων και τους ανιχνευτές σκόνης. Ενώ χρειάζονται μόνο λίγα λεπτά για τη λήψη ενός αρχείου αυτού του μεγέθους στον υπολογιστή του σπιτιού σας, η μεταφορά των δεδομένων στα 4,8 δισεκατομμύρια χιλιόμετρα μεταξύ του Πλούτωνα και της Γης χρειάστηκε λίγο περισσότερο - 16 μήνες.

Καθώς το διαστημικό σκάφος έστελνε τη συλλογή δεδομένων του, συνέχισε να κινείται προς τα έξω στην περιοχή του Ηλιακού Συστήματος που ο Πλούτωνας αποκαλεί σπίτι – τη Ζώνη Κάιπερ, γνωστή και ως Ζώνη Κάιπερ-Έτζγουορθ.

«Η Ζώνη Κάιπερ είναι η τρίτη περιοχή του Ηλιακού Συστήματος καθώς μετακινείστε έξω», λέει ο Δρ Άλαν Στερν, ο κύριος ερευνητής του New Horizons.

Διαβάστε περισσότερα για το εξωτερικό Ηλιακό Σύστημα:

• Πλανήτης Εννέα:Πώς θα βρούμε τον πλανήτη που λείπει από το Ηλιακό Σύστημα
• Farout:"Ανακαλύψαμε το πιο μακρινό αντικείμενο που έχει παρατηρηθεί ποτέ στο ηλιακό μας σύστημα"

Η ζώνη κουδουνίζει το ηλιακό μας σύστημα μεταξύ 20AU και 50AU (1AU είναι η απόσταση μεταξύ της Γης και του Ήλιου) και είναι γεμάτη με μεγάλα παγωμένα σώματα που ονομάζονται Αντικείμενα Ζώνης Kuiper (KBOs).

Με πλάτος 1.188 χλμ., ο Πλούτωνας είναι ένα από τα μεγαλύτερα KBO, αλλά υπολογίζεται ότι υπάρχουν 35.000 διαστημικοί βράχοι που επιπλέουν στην περιοχή. Θεωρείται ότι είναι τα υπολείμματα από τη στιγμή που σχηματίστηκαν οι πλανήτες και αντιπροσωπεύουν το πιο παρθένο παράδειγμα του αρχέγονου νεφελώματος από το οποίο γεννήθηκε το Ηλιακό μας Σύστημα.

Μελετώντας αυτούς τους πάγους, οι πλανητολόγοι ελπίζουν να κατανοήσουν καλύτερα τις συνθήκες υπό τις οποίες αναπτύχθηκαν οι πλανήτες.

Πριν από το πέρασμα του New Horizons, η μόνη θέα που είχαμε δει από αυτά τα παγωμένα σώματα ήταν κομήτες, πολλοί από τους οποίους πιστεύεται ότι προήλθαν από τη Ζώνη Κάιπερ πριν χτυπηθούν προς τα μέσα. Όμως, ενώ οι κομήτες έχουν θερμανθεί και αλλάξει από τον Ήλιο, οι New Horizons πρόσφεραν την πρώτη ευκαιρία να δούμε αυτούς τους κόσμους από κοντά στο φυσικό τους περιβάλλον και οι ερευνητές δεν θα ήταν ευχαριστημένοι κοιτάζοντας μόνο τον Πλούτωνα.

Θα χρειαζόταν μόνο μια μικρή ώθηση για να στείλετε τους New Horizons προς έναν άλλο στόχο. Αλλά πρώτα, η ομάδα έπρεπε να βρει έναν. Η πλήρης αποτύπωση της διαδρομής πτήσης των New Horizons για τα KBO χρειάστηκε αρκετά χρόνια, αλλά το 2014 βρήκαν ένα - το Arrokoth (παλαιότερα με το παρατσούκλι Ultima Thule).

Flybys στη ζώνη Kuiper

Από όσα γνωρίζουμε για τη Ζώνη Kuiper μέσω παρατηρήσεων μεγάλης εμβέλειας, το Arrokoth είναι πολύ πιο χαρακτηριστικό για άλλα KBO ως προς το μέγεθος και το χρώμα του από τον Πλούτωνα. Ένα πέρασμα θα έδινε μια πολύ πιο αντιπροσωπευτική ματιά στο πώς μοιάζει ένα σώμα στη ζώνη του Κάιπερ.

Παρά τις δυσκολίες στο να στοχεύσετε έναν κόσμο μήκους μόλις 36 χιλιομέτρων και πάνω από 6,6 δισεκατομμύρια χιλιόμετρα μακριά, το New Horizons πέρασε με επιτυχία την Πρωτοχρονιά του 2019. Η λήψη δεδομένων από το Arrokoth θα διαρκέσει μέχρι το 2021, αλλά έχει ήδη σημαντικά αποτελέσματα.

Διαβάστε περισσότερα για το Arrokoth:

• Arrokoth:Μικρός πλανήτης γνωστός ως Ultima Thule με επίσημο όνομα
• Το New Horizons επιστρέφει ευκρινή εικόνα του Ultima Thule

Το Arrokoth είναι αυτό που είναι γνωστό ως «δυαδικό σύστημα επαφής», που σημαίνει ότι σχηματίζεται από δύο ξεχωριστά σώματα που έχουν κολλήσει μεταξύ τους. Πιστεύεται ότι οι πλανήτες στο Ηλιακό Σύστημα αναπτύχθηκαν από μικρούς διαστημικούς βράχους που συγκεντρώνονταν μαζί σε διαρκώς αυξανόμενα μεγέθη, επομένως το Arrokoth είναι το τέλειο μέρος για να δοκιμάσετε θεωρίες σχετικά με το πώς λειτούργησε αυτή η διαδικασία.

«Υπάρχουν δύο βασικές θεωρίες για το πώς σχηματίστηκαν μικρά σώματα στο Ηλιακό Σύστημα», λέει ο Stern. «Κάποιος λέει ότι σχηματίστηκαν από τη σύγκρουση σωμάτων από μακρινές περιοχές του Ηλιακού Συστήματος. Η άλλη θεωρία λέει ότι σχηματίζονται από αντικείμενα που κατασκευάζονται μόνο τοπικά γύρω από τον εαυτό τους σε αυτό που ονομάζεται «μοντέλο κατάρρευσης σύννεφων».

"Μπορούμε να προσδιορίσουμε ότι το τοπικό μοντέλο κατάρρευσης σύννεφων ταιριάζει με τη γεωλογία του Arrokoth, αποφασίζοντας μια μακροχρόνια επιστημονική διαμάχη μεταξύ των δύο θεωριών για το πώς σχηματίζονται οι πλανήτες."

Ωστόσο, υπάρχουν πολλά να κάνει το New Horizons πέρα ​​από την απλή αποστολή των δεδομένων του. Υπάρχει μια ευκαιρία για άλλη μια πτήση και η ομάδα του Stern ετοιμάζει ένα κυνήγι για περισσότερους πιθανούς στόχους. Για άλλη μια φορά, η αναζήτηση θα διαρκέσει αρκετά χρόνια – τουλάχιστον μέχρι το 2022 – αλλά αυτή τη φορά, η ομάδα πτήσης εργάζεται αντίθετα με το ρολόι.

Διαβάστε περισσότερα για το New Horizons:

• Δείτε κάθε εικόνα του Πλούτωνα του New Horizons σε μία εικόνα
• Πώς θα ήταν να προσγειωθείτε στον Πλούτωνα;

«Η ζώνη Kuiper τρέχει μόνο σε μια πεπερασμένη απόσταση», λέει ο Stern. «Μέχρι το 2027 ή το 2028 θα βγούμε από τη ζώνη του Κάιπερ. Πρέπει να βρούμε και να αναχαιτίσουμε ένα αντικείμενο μέχρι εκείνη την ημερομηνία, διαφορετικά θα ξεπεράσουμε τη ζώνη του Κάιπερ και θα τελειώσει η πιθανότητα να πέσουμε.»

Εάν αυτές οι αναζητήσεις βγουν άδειες, η αποστολή απέχει ακόμα πολύ από το να τελειώσει. Είναι το πρώτο διαστημόπλοιο που περνά μέσα από αυτές τις εξωτερικές περιοχές του Ηλιακού μας Συστήματος μετά τους ανιχνευτές Voyager. Ενημερωμένο με τεχνολογικές προόδους 30 ετών, το New Horizons μπορεί να αναζητήσει πράγματα που οι Voyagers δεν μπορούσαν.

«Έχουμε ήδη δει στοιχεία μιας τεράστιας δομής αερίου υδρογόνου στο εξωτερικό Ηλιακό Σύστημα», λέει ο Stern. Είχε προβλεφθεί πριν από δεκαετίες, αλλά δεν παρατηρήθηκε ποτέ μέχρι τους New Horizons. «Παρατηρήσαμε επίσης ιόντα παραλαβής. Αυτά είναι άτομα από το διαστρικό διάστημα που έχουν γίνει μέρος της ηλιόσφαιρας - του περιβάλλοντος του Ηλιακού Συστήματος. Και πάλι, είχαν προβλεφθεί εδώ και πολλά χρόνια, αλλά το Voyager δεν είχε τη σωστή φασματική περιοχή για να τα ανακαλύψει.»

Το διαστημόπλοιο φέρει επίσης τον πρώτο ανιχνευτή σκόνης που ταξιδεύει πέρα ​​από την τροχιά του Ουρανού, επιτρέποντας στην ομάδα των New Horizons να χαρτογραφήσει την κατανομή της σκόνης στη Ζώνη Kuiper. Οι ερευνητές παρακολουθούν για να δουν εάν τα σωματίδια κατευθύνονται ομαλά προς την άκρη του δίσκου ή εάν πέφτουν ξαφνικά.

Υπάρχουν πολλές επιστημονικές κοινότητες που φωνάζουν να χρησιμοποιήσουν το διαστημόπλοιο για να παρατηρήσουν αυτή την περιοχή που επισκέπτεται σπάνια. Προς το παρόν, αυτή η έρευνα είναι περιορισμένη, καθώς ο Stern θέλει να διατηρήσει το καύσιμο σε περίπτωση που παρουσιαστεί άλλη πτήση.

• Εγγραφή στο Science Focus Podcast σε αυτές τις υπηρεσίες:Acast, iTunes, Stitcher, RSS, Overcast

«Συχνά αποκαλώ τον εαυτό μου «αρχηγό αποθησαυριστή καυσίμων»», λέει ο Στερν. «Υπάρχει μόνο τόσα πολλά καύσιμα στη δεξαμενή. Αν ανακαλύψουμε ένα πέταγμα αλλά δεν μπορούμε να το φτάσουμε επειδή χρησιμοποιήσαμε μέρος του καυσίμου για άλλους σκοπούς, αυτό θα ήταν επιστημονικά τραγικό.»

Εάν δεν υπάρχει τρίτη ζώνη Κάιπερ, ή υπάρχει ακόμα καύσιμο μετά από αυτό, τότε οι κάμερες του διαστημικού σκάφους θα μπορούσαν να στραφούν πίσω στο εσωτερικό Ηλιακό Σύστημα για να δώσουν μια μοναδική θέα των πλανητών, των κομητών και των αστεροειδών από το εξωτερικό. Το New Horizons βρίσκεται επίσης έξω από το σκονισμένο περιβάλλον του εσωτερικού Ηλιακού Συστήματος, και έτσι τα όργανά του θα μπορούσαν να κατευθύνονται προς το ευρύτερο Σύμπαν για να επωφεληθούν από την καθαρή θέα μακρινών αντικειμένων στο κενό του διαστήματος.

Ο χρόνος τελειώνει

Κανείς όμως δεν ζει για πάντα, ούτε και ένα διαστημόπλοιο. Η πυρηνική πηγή ενέργειας στο New Horizons αναμένεται να διαρκέσει μόνο άλλα 20 χρόνια. Ταξιδεύοντας με περίπου 500 εκατομμύρια χιλιόμετρα ετησίως (περίπου την απόσταση από τη Γη στον Δία), θα πρέπει να βρίσκεται περίπου στις 100 AU μέχρι αυτό το σημείο, που σημαίνει ότι η ομάδα θα επιδιώξει να ερευνήσει μια τελευταία περιοχή πριν πεθάνει το διαστημόπλοιο - τα περίχωρα της ηλιόσφαιρας.

Το New Horizons είναι απίθανο να φτάσει στην άκρη, καθώς οι ανιχνευτές Voyager διαπίστωσαν ότι βρίσκεται σε απόσταση περίπου 120 AU, αλλά υπάρχει πιθανότητα το διαστημικό σκάφος να τα καταφέρει.

«Το όριο μεταξύ της ηλιόσφαιρας και του διαστρικού χώρου εισπνέει και εξέρχεται λόγω του 11ετούς κύκλου δραστηριότητας του Ήλιου», λέει ο Stern. «Ξέρουμε πού θα είναι το New Horizons με μεγάλη ακρίβεια, αλλά δεν ξέρουμε πού είναι το όριο. Αν είναι πιο κοντά, θα το διασχίσουμε. Αν είναι πιο έξω, θα μας τελειώσει η ισχύς."

Το τι ακριβώς θα κάνει το New Horizons με τον υπόλοιπο χρόνο του είναι αβέβαιο, αλλά είναι σαφές ότι με το καύσιμο που έχει απομείνει στη δεξαμενή και 20 χρόνια στην μπαταρία, η αποστολή του δεν έχει τελειώσει.

Κορυφαίες ανακαλύψεις του New Horizons

Η αποστολή New Horizons έφερε επανάσταση στην κατανόησή μας για τα παγωμένα σώματα στο εξωτερικό Ηλιακό Σύστημα.

1

Κεραυνός στον Δία

Το New Horizons σταμάτησε από τον Δία στο δρόμο του προς τον Πλούτωνα, εντοπίζοντας κεραυνούς στα σύννεφα πάνω από τους πόλους.

2

Τα αντικείμενα της ζώνης Kuiper σχηματίζονται τοπικά

Η μελέτη του Arrokoth βοήθησε τους επιστήμονες να προσδιορίσουν τους πλανήτες που σχηματίστηκαν από κοντινό υλικό.

3

Καρύδι και τηγανίτα

Το Arrokoth έχει ένα περίεργο σχήμα. Ο ένας λοβός είναι φαρδύς και επίπεδος, σαν τηγανίτα, ενώ ο άλλος είναι πιο στρογγυλός.

4

Ο Πλούτωνας είναι ενεργός

Οι γεωλόγοι περίμεναν να βρουν τον Πλούτωνα έναν γεωλογικά νεκρό κόσμο, αλλά στην πραγματικότητα είναι πολύ ενεργός. Αυτή η δραστηριότητα γεμίζει τους κρατήρες μετεωριτών του Πλούτωνα, δίνοντας στην επιφάνεια του νάνου πλανήτη μια νεανική ομαλότητα.

5

Η καρδιά του Πλούτωνα

Ο σε σχήμα καρδιάς παγετώνας αζώτου του Πλούτωνα, Sputnik Planum, έχει πλάτος 1.000 km, καθιστώντας τον τον μεγαλύτερο γνωστό παγετώνα στο Ηλιακό Σύστημα.

6

Μπλε ουρανός

Ο Πλούτωνας περιβάλλεται από μια μπλε ομίχλη, που πιθανότατα προκαλείται από το μεθάνιο στην ατμόσφαιρα.

7

Κόκκινο φεγγάρι

Το μεγαλύτερο φεγγάρι του Πλούτωνα, ο Χάροντας, καλύπτεται από ένα κόκκινο υλικό, που σχηματίζεται από αέρια που διέφυγαν από την ατμόσφαιρα του Πλούτωνα.

8

Spinning δορυφόροι

Τα άλλα τέσσερα φεγγάρια του Πλούτωνα (Ύδρα, Νιξ, Κέρμπερος και Στυγός) περιστρέφονται πιο γρήγορα από οποιονδήποτε άλλο γνωστό δορυφόρο στο Ηλιακό Σύστημα.

9

Παρελκόμενα ιόντα

Το New Horizons παρατήρησε τον ηλιακό άνεμο να επιβραδύνεται καθώς αναμειγνύεται με άτομα από το διαστρικό διάστημα.