Τα Αντικείμενα της Ζώνης Kuiper (γνωστά και ως KBO από τα αρχικά της αγγλικής τους ονομασίας, Kuiper Belt Objects), είναι αρχέγονα πλανητικά έμβρυα, συντρίμμια δηλαδή που περίσσεψαν κατά τον σχηματισμό του Ηλιακού συστήματος, τα οποία δεν κατάφεραν να συσσωματωθούν σε μεγαλύτερα μεγέθη.

Σε αντίθεση, όμως, με τα συντρίμμια που περικλείονται στην Ζώνη των Αστεροειδών και έχουν κυρίως βραχώδη σύσταση, τα ΚΒΟ εμπεριέχουν μεγάλες ποσότητες παγωμένων πτητικών ενώσεων, όπως μεθάνιο, αμμωνία και νερό.

Το πρώτο ΚΒΟ ανακαλύφθηκε το 1992, ενώ έκτοτε εκατοντάδες περισσότερα έχουν ήδη εντοπιστεί σ’ αυτήν την περιοχή του Ηλιακού μας συστήματος. Όπως υπολογίζεται, μάλιστα, μόνο τα ΚΒΟ με διάμετρο μεγαλύτερη των 100 km ανέρχονται σε τουλάχιστον 100.000.

Ο Πλούτωνας είναι ίσως το γνωστότερο από τα μεγάλα KBO. Θεωρούμενος μέχρι πριν από λίγα χρόνια ως ο ένατος πλανήτης του Ηλιακού μας συστήματος, ο Πλούτωνας υποβιβάστηκε το 2006 στην κατηγορία του νάνου πλανήτη.

Βασική αιτία γι’ αυτό ήταν η ανακάλυψη το 2003 ενός ουράνιου σώματος με χαρακτηριστικά που παρέπεμπαν σε πλανήτη, το οποίο αργότερα ονομάστηκε Έριδα. Με διάμετρο που αρχικά υπολογίστηκε ότι είναι 10% μεγαλύτερη απ’ αυτήν του Πλούτωνα, η Έριδα είχε παρουσιαστεί ως ο δέκατος πλανήτης του Ηλιακού μας συστήματος.

Δεδομένου ότι δεν είχε διατυπωθεί ως τότε ένας αυστηρά επιστημονικός ορισμός για το τι είναι ένας πλανήτης, αλλά και προκειμένου να αποφεύγεται στο μέλλον ο επαναπροσδιορισμός του συνολικού αριθμού των πλανητών του Ηλιακού μας συστήματος, κάθε φορά που ανακαλύπτονται ουράνια σώματα παραπλήσια σε μέγεθος με τον Πλούτωνα, η Διεθνής Αστρονομική Ένωση αποφάσισε να αποσαφηνίσει την όλη κατάσταση στην διάρκεια της 26ης Γενικής της Συνέλευσης, που έλαβε χώρα το 2006 στην Πράγα.

Σύμφωνα με τον επιστημονικό ορισμό που υπερψηφίστηκε, προκειμένου ένα ουράνιο σώμα να θεωρείται πλανήτης, θα πρέπει να περιφέρεται γύρω από ένα άστρο, να έχει αρκετά μεγάλη μάζα, ώστε η ίδια του η βαρύτητα να του έχει προσδώσει σφαιρικό σχήμα, και να έχει «καθαρίσει» την τροχιά του από κάθε άλλο μικρότερο ουράνιο σώμα που δεν είναι δορυφόρος του, είτε αφομοιώνοντας κάποια από αυτά είτε εκσφενδονίζοντας κάποια άλλα μακριά μέσω βαρυτικών αλληλεπιδράσεων.

Σύμφωνα με την τελική πρόταση, εκτός από τους πλανήτες, προσδιορίζονται δύο ακόμη κατηγορίες ουράνιων σωμάτων: οι νάνοι πλανήτες και τα μικρά ουράνια σώματα του Ηλιακού συστήματος. Οι νάνοι πλανήτες είναι ουράνια σώματα, τα οποία ικανοποιούν μόνο τα δύο πρώτα κριτήρια και τα οποία δεν είναι δορυφόροι. Οτιδήποτε περισσεύει, για παράδειγμα αστεροειδείς και κομήτες, ανήκει στην τρίτη κατηγορία.

Η πλειονότητα των αστρονόμων ψήφισαν υπέρ αυτής της πρότασης, υποβαθμίζοντας έτσι τον Πλούτωνα στην κατηγορία του νάνου πλανήτη, ενώ η Δήμητρα, που μέχρι πρότινος ήταν ο μεγαλύτερος αστεροειδής του Ηλιακού συστήματος, καθώς και η Έριδα, θεωρούνται πλέον ότι κι αυτοί είναι πλανήτες-νάνοι. Με τις πρόσφατες ανακαλύψεις των νάνων-πλανητών Haumea και Makemake, ο συνολικός αριθμός των πλανητών-νάνων που έχουν ανακαλυφθεί μέχρι σήμερα ανέρχεται σε πέντε.

Ας δούμε τι γνωρίζουμε ήδη γι’ αυτούς (με εξαίρεση την Δήμητρα, στην οποία αναφερθήκαμε σε προηγούμενο άρθρο). Ο Πλούτωνας ανακαλύφθηκε το 1930 και η μάζα του είναι τόσο μικρή σε σχέση με την μάζα της Γης, ώστε ένας άνθρωπος στην επιφάνειά του θα ζύγιζε περίπου το 1/15 του γήινου βάρους του. Το πιθανότερο είναι ότι έχει βραχώδη πυρήνα, αλλά και μανδύα από πάγο, ενώ η επιφάνειά του καλύπτεται από παγωμένο μεθάνιο και άζωτο.

Ο Πλούτωνας συμπληρώνει μία πλήρη περιφορά γύρω από τον Ήλιο κάθε 248 χρόνια, διαγράφοντας μία ιδιαίτερα ελλειπτική τροχιά, που μεταβάλλει την απόστασή του από τον Ήλιο από τις 30 μέχρι και τις 50 ΑΜ. Έχοντας ήδη φτάσει στην πλησιέστερη απόστασή του από τον Ήλιο το 1989, ο Πλούτωνας συνεχίζει να απομακρύνεται από το άστρο μας, οδεύοντας προς το αφήλιό του (δηλ. προς την μέγιστη απόστασή του από τον Ήλιο), στο οποίο θα φτάσει το 2114. 

Επιπλέον, σε αντίθεση με τους άλλους πλανήτες του Ηλιακού μας συστήματος, οι οποίοι κινούνται στο ίδιο περίπου επίπεδο, αυτό δηλαδή της Εκλειπτικής, η τροχιά του Πλούτωνα σχηματίζει με το επίπεδο αυτό γωνία περίπου 17˚.

Ο Πλούτωνας περιβάλλεται από μία ιδιαιτέρως αραιή ατμόσφαιρα, η οποία αποτελείται κυρίως από άζωτο και μονοξείδιο του άνθρακα, καθώς και από ίχνη μεθανίου. Εξαιτίας της μεγάλης απόστασής του από τον Ήλιο, η επιφανειακή του θερμοκρασία δεν υπερβαίνει τους –230 °C, αν και εξαιτίας της ελλειπτικής του τροχιάς, η θερμοκρασία του μεταβάλλεται ανάλογα και με το εάν πλησιάζει ή απομακρύνεται απ’ αυτόν.

Το εσωτερικό του, αντίθετα, πρέπει να είναι θερμότερο, ενώ ορισμένοι αστρονόμοι εικάζουν ότι κάτω από την παγωμένη του επιφάνεια ενδεχομένως να υπάρχει και ένας ημίρευστος ωκεανός, κάτι που όπως θα δούμε πιο κάτω μοιάζει να επιβεβαιώνεται.

Ο Πλούτωνας διαθέτει 5 γνωστούς δορυφόρους: τον Χάροντα, την Στύγα, την Νύχτα, τον Κέρβερο και την Ύδρα, που με εξαίρεση τον πρώτο και πλησιέστερο προς αυτόν, είναι όλοι τους πολύ μικροί. Με διάμετρο που δεν υπερβαίνει τα 1.210 km, ο Χάροντας είναι ένας σχετικά μικρός δορυφόρος του Ηλιακού συστήματος, αλλά παρόλ’ αυτά τεράστιος σε σχέση με τον Πλούτωνα, η διάμετρος του οποίου είναι μόλις 2 φορές μεγαλύτερη.

Πουθενά αλλού στο Ηλιακό μας σύστημα δεν υπάρχει τέτοια αναλογία μεγεθών μεταξύ δορυφόρου και πλανήτη. Ο Χάροντας και ο Πλούτωνας περιστρέφονται γύρω από το κοινό κέντρο βάρους τους, σε λίγο περισσότερο από 6 ημέρες. Εκτός αυτού, είναι κατά τέτοιον τρόπο βαρυτικά «κλειδωμένοι» μεταξύ τους, ώστε καθένα από τα δύο αυτά ουράνια σώματα εκτελεί σύγχρονη περιστροφή ως προς το άλλο.

Αυτό σημαίνει ότι, όχι μόνο ο Χάροντας στρέφει διαρκώς την ίδια όψη του προς τον Πλούτωνα, αλλά και ότι ο Πλούτωνας στρέφει διαρκώς την ίδια όψη του προς τον Χάροντα. Σε αντίθεση με τον Πλούτωνα, η επιφάνεια του Χάροντα φαίνεται να είναι καλυμμένη κατά κύριο λόγο από παγωμένο νερό, ενώ εμπεριέχει μικρότερες ποσότητες πετρωμάτων.

Τα γενικότερα χαρακτηριστικά του Πλούτωνα και των δορυφόρων του υποδηλώνουν ότι το δορυφορικό σύστημα του Πλούτωνα σχηματίστηκε εξαιτίας μιας τεράστιας σύγκρουσης, παραπλήσιας ενδεχομένως με εκείνην που εικάζεται ότι σχημάτισε και την Σελήνη.

Μέχρι στιγμής, μία μόνο διαστημοσυσκευή έχει επισκεφθεί αυτήν την περιοχή του Ηλιακού συστήματος. Η διαστημοσυσκευή New Horizons της NASA εκτοξεύθηκε τον Ιανουάριο του 2006, με προορισμό τον Πλούτωνα, τον οποίο και προσέγγισε στην μικρότερη δυνατή απόσταση στις 14 Ιουλίου 2015.

Έχοντας ήδη συλλέξει πολύτιμα δεδομένα για τον παγωμένο αυτόν κόσμο και τους δορυφόρους του, το New Horizons κινείται αυτήν την στιγμή στα όρια της Ζώνης Kuiper, επιχειρώντας να προσεγγίσει ένα ακόμα από τα διαστημικά συντρίμμια που την απαρτίζουν, στο οποίο αναμένεται να φθάσει την Πρωτοχρονιά του 2019.

Τον Νοέμβριο του 2016, μάλιστα, οι επιστήμονες που αναλύουν τα δεδομένα που έστειλε το New Horizons ανακοίνωσαν ότι κάτω από την πιο χαρακτηριστική επιφανειακή περιοχή του Πλούτωνα, η οποία έχει σχήμα καρδιάς (φωτογρ. NASA/JHUAPL/SwRI), είναι πολύ πιθανό να υπάρχει ένας ημίρρευστος ωκεανός παγωμένου νερού, σε ποσότητα που ίσως και να αντιστοιχεί στο νερό όλων των ωκεανών της Γης. Σύμφωνα με τις εκτιμήσεις τους, ο ωκεανός του Πλούτωνα βρίσκεται 150-200 km κάτω από την παγωμένη του επιφάνεια και έχει βάθος έως 100 km.

Η Έριδα, από την άλλη, έχει το ίδιο σχεδόν μέγεθος με αυτό του Πλούτωνα και συμπληρώνει μια περιφορά γύρω από τον Ήλιο σε 558 χρόνια. Η τροχιά της όμως είναι τόσο ελλειπτική, ώστε στο περιήλιό της απέχει από τον Ήλιο «μόλις» 38 ΑΜ, ενώ στο αφήλιο της τροχιάς της, η απόστασή της από τον Ήλιο αγγίζει τις 98 ΑΜ.

Οι αστρονόμοι εικάζουν ότι η επιφανειακή θερμοκρασία της κυμαίνεται από τους –217 στους –243 °C, ενώ οι τελευταίες μετρήσεις δείχνουν ότι η Έριδα έχει εντέλει μικρότερη διάμετρο, αλλά αρκετά μεγαλύτερη μάζα από τον Πλούτωνα. Προφανώς, αυτό οφείλεται στην αρκετά μεγαλύτερη πυκνότητά της, που υποδηλώνει ότι αποτελείται πρωτίστως από βραχώδη υλικά, καλυμμένα από έναν λεπτό μανδύα πάγου.

Η επιφάνειά της ανακλά περίπου το 96% της ηλιακής ακτινοβολίας που προσπίπτει πάνω της, και εικάζεται ότι αποτελείται από πάγους αζώτου και μεθανίου. Γύρω από την Έριδα, τέλος, περιφέρεται ένας μικροσκοπικός δορυφόρος, η Δυσνομία.

Η Haumea, που πήρε το όνομά της από μία θεότητα της Χαβάης, προστάτιδα της γονιμότητας, είναι για το μέγεθός της ένα από τα ταχύτερα περιστρεφόμενα ουράνια σώματα του Ηλιακού μας συστήματος, αφού συμπληρώνει μια περιστροφή γύρω από τον άξονά της σε 4 μόλις ώρες.

Η ταχύτατη αυτή περιστροφή της Haumea, της προσέδωσε το σχήμα μπάλας του ράγκμπι, ενώ σύμφωνα με κάποιες θεωρίες, το έναυσμα για την ταχύτατο στροβιλισμό της ήταν μία βίαιη σύγκρουση με κάποιο άλλο ουράνιο σώμα, πριν από δισεκατομμύρια χρόνια.

Η σύγκρουση αυτή, μάλιστα, πρέπει να δημιούργησε και τους δύο μικροσκοπικούς της δορυφόρους που περιφέρονται γύρω της. Η Haumea συμπληρώνει μία περιφορά γύρω από τον Ήλιο σε 285 χρόνια, ενώ η μέγιστη και η ελάχιστη απόστασή της απ’ αυτόν είναι 34 και 51 ΑΜ.

Ο Makemake, τέλος, που ανακαλύφθηκε το 2005, αναγνωρίστηκε από την Διεθνή Αστρονομική Ένωση ως νάνος πλανήτης το 2008. Με διάμετρο ίση με τα δύο τρίτα εκείνης του Πλούτωνα, ο Makemake έχει παγωμένη επιφάνεια, καλυμμένη με πάγους μεθανίου, αιθανίου και ίσως αζώτου, ενώ διαθέτει και έναν δορυφόρο.

Η τροχιά του Makemake γύρω από τον Ήλιο είναι παρόμοια μ’ αυτήν της Haumea: το επίπεδό της έχει μεγάλη κλίση ως προς αυτό της Εκλειπτικής, ενώ δεν είναι τόσο ελλειπτική, όσο της Έριδας για παράδειγμα. Η περίοδος περιφοράς του Makemake γύρω από τον Ήλιο είναι σχεδόν 310 χρόνια, ενώ το περιήλιο και το αφήλιό του απέχουν 39 ΑΜ και 52 ΑΜ από τον Ήλιο.

 

  1. Μία Αστρονομική Μονάδα (1 ΑΜ) ορίζεται ως η μέση απόσταση της Γης από τον Ήλιο.

π