Otkriće s periferije Sunčevog sistema

-
Pluton

U decenijama koje su usledile nakon što je Viljem Heršel 1781. godine otkrio Uran postalo je očigledno da sa kretanjem ove planete nešto nije u redu. Kretanje Urana konzistentno je odstupalo od matematičkih predikcija. Ili sa matematikom i Njutnom nešto nije bilo u redu ili se Uran kretao ne samo pod dejstvom Sunca već i pod dejstvom neke još uvek neotkrivene planete.

Matematičke jednačine ne trpe proizvoljna tumačenja ili izuzetke: u njima je 2+2 uvek 4. Kad god bi nas matematika navodila na zaključke naizgled nespojive sa prirodom, obično bi se pojavio neki genije da prirodu i matematiku ponovo dovede u sklad. Tu veru u snagu matematike možda je najbolje sumirao Albert Ajnštajn: “Ako me priroda demantuje, tim gore po nju. Moje jednačine su tačne”!

Persival Lovel
Duboko ubeđen u neumoljivu preciznost njutnovske mehanike Urban Leverje, francuski matematičar specijalizovan za nebesku mehaniku, predvideo je sa zadivljujućom preciznošću položaj nove planete. Koordinate je prosledio nemačkom astronomu Johanu Galeu koji je na osnovu njih otkrio Neptun 1846. godine.

Pola veka kasnije izgledalo je da se priča ponavlja. Pojavili su se brojni radovi u kojima se tvrdilo da osmotrena orbita Neptuna ne odgovara matematičkim proračunima. Poneseni uspehom Leverijea mnogi stručnjaci počeli su da tvrde da neko nepoznato telo remeti orbitu Neptuna na isti način kao što Neptunovo kretanje remeti putanju Urana. Priča je postala veoma popularna kada se u nju uključio i Persival Lovel, vrstan astronom-amater već poznat po svojoj teoriji o kanalima i inteligentnom životu na Marsu. Lovel je udahnuo život mitu o planeti X, tajanstvenom džinu koji luta iza Neptunove orbite i remeti kretanje unutrašnjih planeta. Poslednjih osam godina života Lovel je, s manjim ili većim prekidima, bezuspešno tragao za svojom opsesijom. U više navrata tvrdio je da se nalazi na pragu otkrića i da njegovi popravljeni matematički proračuni mogu da predvide tačan položaj tajanstvenog Neptunovog pratioca. Sav trud je, nažalost, bio uzaludan i Lovel je umro 1916. godine duboko razočaran što je njegovo grozničavo istraživanje ostalo bez rezultata. No, Lovel je za sobom ostavio brojne sledbenike duboko ubeđene u ispravnost njegove osnovne hipoteze. Mnogi od njih bili su vrhunski profesionalci a jedan od njih bio je i Klajd Tombo, astronom opservatorije u Arizoni koja je nakon smrti Lovela ponela njegovo ime.

Klajd Tombo
Tombo je proveo silne godine pretražujući naizgled sterilne dubine Sunčevog sistema: otkrio je brojne komete i asteroide, ali ne i ono što je tražio. U januaru 1930. godine pretraživao je deo neba koji je Lovel petnaestak godina ranije naznačio kao region u kome se krije planeta X. Poredeći slike istog dela neba načinjene 20, 23. i 29. januara, nedvosmisleno je utvrdio da se jedna slabašna tačka pomera u odnosu na fiksnu zvezdanu pozadinu.

Novo nebesko telo eskpresno je dobilo status planete i ime Pluton (vidi okvir). Pa ipak, kako je vreme odmicalo, bilo je sve uočljivije da Pluton ne liči mnogo na džinovsku planetu X, onakvu kakvom su je zamišljali Lovel, Tombo i stotine drugih. Pre svega, ispostavilo se da je Pluton veoma mali, znatno manji od svih ostalih planeta, manji čak i od sedam satelita (Pluton dostiže jedva 20 procenata Mesečeve mase). Otkriće Plutonovog satelita Harona iz 1978. godine pokazalo je da je Pluton, zapravo, još manji nego što se ranije mislilo. "Ako nastavimo da ga smanjujemo ovim tempom, postoji realna opasnost da Pluton potpuno nestane", govorili su astronomi. Pluton nikad nije previše ličio na ostalih osam planeta, ne samo zbog skromne veličine: njegova ravan kretanja oko Sunca značajno je nagnuta u odnosu na ravan kretanja drugih planeta. Putanja Plutona oko Sunca je ekscentrična: iako najčešće na rubu Sunčevog sistema, Pluton je povremeno bliži Suncu od Neptuna. Tako mali i beznačajni Pluton sigurno da nije mogao da izazove bilo kakve merljive poremećaje u Neptunovom kretanju.

Vest o otkriću Plutona
Štaviše, ispostavilo se da je sa Neptunom i njegovom putanjom sve u redu. Nakon letova Pionira 10 i 11 kao i Vojadžera 1 i 2, mase Jupitera, Saturna, Urana i Neptuna određene su mnogo preciznije. Ispostavilo se da se te vrednosti prilično razlikuju od vrednosti koje su koristili Lovel i njegovi sledbenici u svojim proračunima. Kada su ti proračuni ponovljeni uz korišćenje preciznije određenih masa, matematička predviđanja putanje Neptuna idealno su se poklopila sa osmatranjima. To što je Tombo pronašao Pluton manje-više tamo gde je Lovel to matematički predvideo bila je čista slučajnost. Planeta X zapravo ne postoji.

Pluton je zadržao nesporan status planete sve do 1992. godine kada je iza Neptunove orbite otkriveno još jedno slično (iako znatno manje) nebesko telo označeno kao QB1. Vrlo brzo, u istom delu Sunčevog sistema, otkriveno je na stotine sličnih objekata što je potvrdilo postojanje tzv. Kajperovog pojasa, rezervoara stenovitog materijala i leda preostalog nakon formiranja Sunčevog sistema pre više od pet milijardi godina. Neki od objekata iz Kajperovog pojasa, poput Kvaorara (otkrivenog 2002. godine) i Sedne (2004) zaista su impoznatni, tek nešto manji od Plutona. Konfuzija oko toga šta jeste a šta nije planeta postala je još veća 2005. godine kada je otkriven Eris, objekat masivniji od Plutona i, samim tim, još jedan kandidat da dobije status planete. Na kraju je postalo očigledno da je Pluton tek jedan od većih objekata iz Kajperovog pojasa i da status planete zadržava prevashodno iz istorijskih razloga.

Nauka ima svoju istoriju ali sama nauka ne voli da istorija u njoj igra značajnu ulogu. Na sastanku Međunarodne astronomske unije u avgustu 2006. godine doneta je odluka o tome koje uslove mora da ima nebesko telo da bi moglo da se smatra planetom. Osim dva očigledna uslova, da se telo kreće oko Sunca i da bude okruglo (čime se implicira i određena veličina jer mala nebeska tela po pravilu imaju nepravilan oblik), definisan je i treći: planeta mora da bude dominantna u svom “komšiluku” i njena orbita oko Sunca mora da bude očišćena  od svakovrsnog kosmičkog otpada (manjih nebeskih tela). U slučaju Plutona ovo nije ispunjeno: Pluton je suviše mali a njegova orbita suviše velika da bi se Pluton nametnuo kao “gazda” u svom delu Sunčevog sistema. I tako je Pluton nekoliko decenija nakon otkrića ostao bez statusa planete iako se sa tom odlukom ni danas ne slažu mnogi ugledni astronomi (oni koji vole istoriju). U istom paketu bez status planete ostali su i drugi slični objekti u Sunčevom sistemu: Eris  i svi značajni asterodi iz asteroidnog pojasa (Ceres, Vesta, Palas, Juno). Bio je to “haos” od kojeg se astrolozi nisu oporavili ni do danas. Za utehu, definisan je termin “patuljasta planeta” a Pluton je poslužio kao njegova definicija.

Pluton je, u naučnom smislu, bio ignorisan decenijama sve dok istraživanjem Kajperovog pojasa nije ponovo dobio na značaju. Pluton i njemu slična tela ostala su praktično neizmenjena milijardama godina – proučavanje ovog svemirskog frižidera može nam indirektno pomoći da saznamo više o nastanku Zemlje, pa i izvoru života na njoj. A takva saznanja verovatno vrede više od 700 miliona dolara koliko je do sada potrošeno na projekat “Novi horizonti”.

"Novi horizonti", lansiranje
Pre nego što je sonda “Novi horizonti” proleteta pored Plutona naše celokupno znanje o Plutonu moglo je da stane na jedan list papira. Čak i Hablov orbitalni teleskop nije u stanju da na njemu razluči površinske detalje. Ono što smo nesporno utvrdili je da Pluton ima jedan veliki satelit, Haron (po veličini uporediv sa samim Plutonom) i četiri manja. I tu se priča završavala.

Sonda “Novi horizonti” na put dug preko četiri i po milijarde kilometara krenula je u januaru 2006 godine. Letelica veličine klavira napustila je polje Zemljine gravitacije rekordnom brzinom od 16 kilometara u sekundi i put od Zemlje do Meseca prešla za svega nekoliko sati (ilustracije radi, kosmonautima iz programa “Apolo” za to su bila potrebna tri dana). Dodatno ubrzanje letelica je dobila početkom naredne godine, koristeći Jupiterovo gravitaciono polje kao svojevrsnu “praćku”. Bez Jupiterove pomoći, putovanje do Plutona bi se produžilo za još par godina. Sitni tehnički problemi nisu omeli ostvarenje glavnog cilja: sonda je trijumfalno proletela pored Plutona 14. jula 2015. godine, na rastojanju od svega 12.500 kilometara, baš kao što je to bilo i predviđeno.  

Šta smo do sada saznali zahvaljujući “Novim horizontima”? Mnogo više nego što smo očekivali, kao da je ceo susret režirao neki holivudski majstor. Prva oštra slika sa planetom u gro-planu otrkila nam je ceo “kontinent” u obliku srca čija bela boja verovatno potiče od smrznutog ugljen-monoksida i siluetu kita pored njega znatno tamnije boje. Šta tek reći za ravnicu “Sputnjik” sastavljenu od skoro matematički pravilnih poligona razdvojenih plitkim brazdama, kao da se ispod površine Plutona nalazi tinjajući izvor toplote koji celu planetu čini geološki aktivnom.

Uzbudljive fotografije došle su kao poručene za NASU koja više nije morala da objašnjava običnom svetu zašto putovanje do najdaljeg zamrzivača na svetu vredi milijardu dolara. Najčešće pitanje bilo je: “Ako je Pluton već tako interesantan, zašto je sonda samo protutnjala pored njega umesto da se parkira u Plutonovoj orbiti?”. Na žalost, u kosmosu kočenje košta koliko i ubrzavanje. Automobil koristi trenje između točkova i podloge da bi se zaustavio bez utroška dodatne energije ali u kosmosu putevi nisu asfaltirani. Kosmički brodovi koriste gorivo i za ubrzavanje i za kočenje a tog goriva na sondi više nema. Minimalne preostale količine biće iskorišćene da bi se sonda preusmerila ka nekom novom cilju u Kajperovom pojasu, ako takva odluka uopšte bude doneta.

Ono što smo do sada saznali predstavlja tek vrh ledenog brega – zbog daljine na kojoj se sonda nalazi i male propusne moći koju ima veza sa Zemljom biće nam potrebno godinu i po dana da iz nje “istresemo” sve što su instrumenti do sada sakupili. Već sada znamo da su umesto jednostavnih odgovora naučnici dobili nove zagonetke koje će odgonetati možda i čitavu deceniju. Očekivali smo da ugledamo jedan statičan ledeni svet izubijan meteoritima i posut kraterima a umesto toga smo otkrili planetu takoreći bez ijedne udarne rupe što ukazuje na činjenicu da je Pluton geološki aktivan, “živo biće” sa licem koje se konstantno podmlađuje.

Jedna od prvih fotografija Plutona izbliza
Odsustvo udarnih kratera na Zemlji ima višestruke uzroke: atmosferski omotač predstavlja solidan štit koji mogu da probiju samo najveći “projektili” dok erozija vode i vetra neumoljivo uklanja ožiljke sa površine naše planete. Osim toga, Zemlja ima tektonske ploče koje se konstantno kreću, razmiču i podvlače jedna ispod druge sve dok se celokupna površina Zemlje ne reciklira, baš kao kada biste majicu izvrnuli na suprotnu stranu. I neka druga tela u Sunčevom sistemu izgledaju geološki mlado: Jupiterovi sateliti Io i Evropa ili Neptunov satelit Triton, na primer. Ovi sateliti nalaze se u neposrednoj blizini svojih džinovskih gospodara čija snažna gravitacija “mesi” utrobu satelita kao kuglicu od plastelina generišući ogromne količine toplote (tzv. “plimsko zagrevanje”). Ova toplota pokreće vulkane i erupcije lave, pomera ledene kontinente ili zagreva podzemne okeane regenerišući površinu satelita za “svega” nekoliko stotina miliona godina. Pluton je u tom pogledu misteriozan jer nema velikog “domaćina” koji bi mogao da generiše potrebnu količinu energije. Ta energija mora da nastaje na neki drugi način, verovatno usled toplote koju generiše raspad radioaktivnog materijala u Plutonovom jezgru, nešto što nikako nismo očekivali od sićušnog tela koje je odavno trebalo da bude mrtvo i hladno.

Ravnica "Sputnjik"
Klajd Tombo nije doživeo da vidi povećan interes javnosti za Pluton – umro je u dubokoj starosti 1997. godine. Iako je dobar deo naučne karijere potrošio na prilično bizarne stvari (kao što su leteći tanjiri ili potraga za neotkrivenim Zemljinim satelitima), Tombo je sačuvao status i renome vrhunskog istraživača. NASA je izašla u susret željama njegovih poštovalaca i prihvatila da kapsulu sa delom njegovih kremiranih ostataka smesti na sondu “Novi horizonti”. Veliki astronom verovatno nije ni slutio da će mu daleki svet koji je prvi ugledao pre više od sedam decenija jednoga dana biti i poslednja destinacija.

Plutonov satelit Haron
Nove slike u visokoj rezoluciji pokazuju i fascinantne razlike u izgledu Plutona i njegovog monstrum-satelita Harona. Očigledno da ova dva tela nisu nastala u istom delu i od istog materijala Sunčevog sistema. Pluton i Haron sreli su se sasvim slučajno i ostali u međusobnom zagrljaju, verovatno nakon jednog blagog sudara koji je usledio kada se Neptun, nekad mnogo bliže Suncu, pre mnogo milijardi godina zaputio ka rubu Sunčevog sistema izazivajući haos svuda oko sebe. Prema nekim kalkulacijama, ovakav sudar u dubokoj, prostranoj periferiji Sunčevog sistema moguć je samo ako je koncentracija materije i nebeskih tela u tom delu Sunčevog sistema mnogo veća nego što se nama čini. Sve je više onih koji smatraju da se iza Plutona, u još dubljem mraku, kriju mnoga još uvek neotkrivena nebeska tela, neka od njih možda i veća od Zemlje. I zato bi, da je danas živ,  Persival Lovel verovatno bio zadovoljan: “Planeta X” iz njegovih snova možda još uvek nije otkrivena ali je još jednom postala aktuelna.     

Kako čitati “Vreme” na Plutonu?

Pluton, umetnička vizija
Ako rešite da se preselite na Pluton, budite spremni za iskušenja koja vas tamo očekuju. Pre svega, zaboravite na balaboćkanje preko Skajpa ili Fejsbuka - da bi vaša poruka prevalila put od Plutona do Zemlje potrebno je da prođe oko četiri i po sata. Zaboravite i na sve ostale vidove multimedijalne komunikacije na koje ste navikli. Brzina prenosa podataka je, otprilike, na nivou od jednog kilobita u sekundi što znači da ćete na slanje jednog osrednjeg “selfija” na Zemlju potrošiti više od 6 sati a na preuzimanje filma u HD kvalitetu najmanje godinu dana. Brže od toga putuju jedino vesti o kosmičkim uspesima srpske vlade, tu zakoni fizike jednostavno ne važe.  

Spremite se i na ekstremno niske temperature. Iako Pluton ima godišnja doba, sezonske temperature ne odustupaju mnogo od prosečne koja iznosi -230C. Na tako niskim temepraturama vodeni led je čvrst kao granit i od njega bez problema možete da sazidate impozantne građevine, na primer kečap-kulu “Beograda na vodi”. S obzirom da je osa rotacije Plutona nagnuta pod uglom od 120 stepeni u odnosu na ravan kretanja oko Sunca, dužina dana i noći drastično se menja tokom jedne Plutonove godine koja traje 248 zemaljskih. U tom pogledu Pluton podseća na Uran: na pojedinim delovima planete dan može da traje nekoliko decenija.

Pluton u Sunčevom sistemu
Na Plutonovom nebu Sunce izgleda kao tačka, nalik na običnu ali veoma sjajnu zvezdu. S obzirom da je rastojanje Plutona od Sunca 30 do 40 puta veće nego što je naše, ovaj sićušni svet prima svega hiljaditi deo svetlosti (samim tim i energije) koja dopire do nas. Reklo bi se da biste zbog toga na Plutonu i po danu morali da koristite fenjer za hodanje ili čitanje, ali nije tako. Vaše oko ima tzv. logaritamsku percepciju i ako smanjite količinu svetla koja dopire do njega deset puta, videćete tek dva puta slabije. Tokom najsunčanijeg dana na Plutonu imali utisak da se nalazite usred veoma tmurnog, oblačnog dana na Zemlji što znači da biste “Vreme” na Plutonu mogli da čitate i bez baterijske lampe.

Skafander je neophodan ne samo zato što na Plutonu ne postoji ništa što bi nas zagrejalo već i zato što tamo nema šta da se diše. Tanka atmosfera Plutona nastaje tokom leta sublimacijom površinskog leda, direktnom konverzijom smrznutog azota, metana i ugljen-monoksida iz čvrstog u gasovito stanje, i oko 300.000 puta je ređa od vazduha na Zemlji. Neki proračuni govore da vetrovi na Plutonu dostižu brzinu od par stotina kilometara na čas ali vas ni tako razređeni vetar ne bi onemogućilo da čitate kolumnu Teofila Pančića, čak i na brisanom prostoru. Problemi, međutim, nastaju sa nastupanjem zime, treba da budete oprezni da vam se nebo bukvalno ne sruči na glavu. Sasvim mali pad temperature dovoljan je da veliki deo tanušne atmosfere ponovo očvrsne i vrati se u led u vidu deblih naslaga. Uz to, svake godine Plutonova atmosfera lagano iščezava – pod dejstvom visoko-energetskih čestica Sunčevog vetra sa Plutona se u kosmički prostor svakoga dana odlije po nekoliko desetina tona gasa.

Reljef Plutona mnogo je živopisniji nego što smo do sada mislili. Uživaćete u prostranim, misteriozno izbrazdanim ravnicama i egzotičnim, visokim planinama čiji su najniži slojevi sačinjeni od vodenog leda iznad kojih se ređaju znatno trošniji slojevi smrznutog azota, metana i ugljen-monoksida. Ali, u kosmičkim razmerama, taj svet nije preterano veliki – ako hoćete da celu planetu zapakujete kao Mocart-kuglu bio bi vam potreban celofan ne veći od Rusije. S obzirom da je gravitacija na Plutonu petnaest puta slabija nego na Zemlji pobednički skok u dalj na Plutonovim Olimpijskim igrama bio bi duži od 100 metara. Čak i vaše sasvim prosečne fizičke predispozicije bile bi dovoljne da preskočite višespratnicu.

Plutonovim nebom dominira Haron, najveći Plutonov satelit. Haron tamo izgleda mnogo impozantnije nego Mesec ovde. Ako na Zemlji ispružite ruku biće vam dovoljan palac da zaklonite Mesec dok će vam na Plutonu za Haron biti potrebna čitava pesnica. Uz to, rotacije i orbite Plutona i Harona savršeno su sinhronizovane. Ne samo da ćete, gledajući sa Plutona, uvek videti jednu te istu stranu Harona (baš kao što sa Zemlje vidimo samo jednu stranu Meseca), već će se Haron stalno nalaziti u istoj tački neba, nepomičan kao ukras na jelci. Apsolutno romantično! Za razliku od Meseca koji izlazi, zalazi i putuje preko nebeskog svoda, Haron gledano sa Plutona “stoji u mestu”, u istoj tački iznad horizonta. Dok je Mesec periodično vidljiv sa svake tačke Zemljine površine, Haron se nikad ne vidi sa više od polovine površine Plutona. Zato vodite računa kuda izlazite s devojkom u šetnju, romantika nije zagarantovana. I da sve bude još bizarnije, potpuno isti osećaj biste imali ako biste posmatrali Pluton sa Harona: videli biste naizgled nepomičnog “velikog brata” koji vam stalno pokazuje jedno te isto lice. Golim okom mogli biste da vidite još dva Plutonova satelita, Niks i Hidru, a za preostala dva, Kerber i Stiks, bio bi vam potreban manji teleskop.

Kako je Pluton dobio ime

Venecija Barni
Vest o otkriću Plutona brzo se proširila svetom. Dokoni ljudi željni slave i publiciteta počeli su da predlažu najegzotičnija imena, vrlo često ignorišu elementarne astronomske standarde. Konstanca, egocentrična udovica Persivala Lovela, predložila je ime Zevs, zatim je pokušala da novoj planeti "pokloni" prezime svoga muža, na kraju je pristala da se odrekne i svog imena u korist nove planete, ali bez mnogo podrške u javnosti. Daleko ozbiljniji bili su oni koji su predlagali imena pozajmljena iz grčko-rimske mitologije, u skladu sa astronomskom tradicijom: Hronos, Minerva, Atina, Atlas, Hera, Herkul, Persej, Persefona, Tantal, Vulkan, Prometej...

Bio je 14. mart 1930. godine kada je penzionisani oksfordski bibliotekar Maden Falkoner, između dva zalogaja engleskog doručka, otvorio 14. stranicu najnovijeg "Tajmsa", pročitao udarnu vest i rekao svojoj unuci Veneciji Barni: "Izgleda da su otkrili novu planetu ali još ne mogu da joj nađu dobro ime."

Venecija, bistra devojčica od nepunih 11 godina, bila je vrlo zainteresovana kako za antičke mitove tako i za astronomiju. Često bi se igrala sa svojim vršnjacima praveći lopte od gline čija bi veličina i rastojanje odgovarali proporcijama planeta Sunčevog sistema. "Neka bude – Pluton", predložila je Venecija.

Deda Madenu nije trebalo mnogo vremena da shvati koliko je ovaj predlog dobar: nova planeta obitavala je na mračnoj i hladnoj periferiji Sunčevog sistema, a u rimskom panteonu Pluton je upravo bog podzemlja, ekvivalent grčkom Hadu. Prva dva slova imena planete odgovarala su inicijalima Persivala Lovela, a opservatorija u kojoj je Tombo radio nosila je upravo njegovo ime. Uz to, ostala mitološka imena već su bila iskorišćena za imena brojnih asteroida. Začudo, ime Pluton niti je bilo upotrebljeno, niti ga je pre Venecije predložio neko drugi.

Stari bibliotekar nije gubio vreme – otrčao je kod Herberta Tarnera, uticajnog engleskog astronoma kojeg je dobro poznavao. Nije ga zatekao kod kuće jer je Tarner u to vreme bio na sednici Kraljevskog astronomskog društva gde se tih dana vodila žučna debata o imenu devete planete. I opet se ime Pluton nije pojavilo na stolu. Kada je Tarner konačno stupio u kontakt s Madenom, lako su se složili da je Pluton skoro savršen izbor. Predlog su odmah telegrafski poslali u Tomboovu opservatoriju, u kojoj su se još premišljali oko imena.

Prvog maja 1930. godine, nakon jednomesečnog većanja i razmatranja, novootkrivena planeta dobila je i zvanično ime – Pluton. Uz poljupce i čestitke, deda Maden je svojoj unuci dao i novčanicu od pet funti, neuobičajeno veliki poklon u to vreme.

Na žalost, Venecija nije doživela da izbliza vidi planetu kojoj je podarila ime. Umrla je 2009. u 90. godini života, u trenutku kada je sonda “Novi horizonti” prevalila trećinu puta do Plutona. Tokom silnih polemika o tome da li Pluton zaslužuje da bude planeta ili ne, Venecija je stajala po strani. Jedino su je iritirala podmetanja da je inspiraciju za ime našla u Plutonu, popularnom kučetu iz Diznijevih filmova nacrtanom baš u vreme Tomboovog najvećeg otkrića. Sa druge strane, nije preterano brinula o tome da li će Pluton sačuvati svoje mesto u planetarnoj porodici: "Znate, kad dođete u ove godine obično razmišljate o sasvim drugim stvarima."

Vreme #1281