Centura KuiperCentura Kuiper este o regiune a Sistemului Solar similară centurii de asteroizi, însă mult mai mare ca dimensiuni şi cuprinzând mult mai multe corpuri. Centura Kuiper este cuprinsă între 30 şi 50 UA. Forma reală este de fapt de tor, nu de inel subţire.

 

 

 

Dacă asteroizii aparţinând centurii principale sunt compuşi în special din rocă şi metale, în centura Kuiper predomină diferite tipuri de gheaţă.  Se crede că în această zonă există peste 70.000 obiecte cu diametrul mai mare de 100 km.

Cometele cu o perioadă de revoluţie mai scurtă de 200 de ani provin din centura Kuiper. De altfel, compoziţia corpurilor de aici este în general asemănătoare celei cometare.

 

Centura Kuiper



FORMARE, EVOLUŢIE ŞI STRUCTURĂ

Centura Kuiper este alcătuită din resturi rămase de la începutul Sistemului Solar. Din cauza densităţii scăzute a materialului din zonă, fragmentele nu s-au putut uni pentru a forma o planetă, ci doar corpuri mici. Modelele computerizate arată că şi probabilitatea formării lui Uranus şi Neptun în zona în care acestea se află este mică, acestea formându-se probabil în apropierea orbitei lui Jupiter, pentru ca ulterior să migreze în exterior.

În timp, centura a suferit permanente influenţe gravitaţionale, produse în special de Neptun şi Jupiter. Există un număr de obiecte ce au trecut graniţa orbitei neptuniene spre interior. Acestea însă nu au orbite stabile pe termen lung. Chiron, cel mai mare dintre acestea, dacă se va apropia de Soare îndeajuns de mult va începe să se comporte ca o cometă. Fiind de 20 de ori mai mare decât Halley, spectacolul oferit va fi cu adevărat grandios.

Centura are şi zone instabile, datorită perturbării continue produse de Neptun. De exemplu, între 40 şi 42 UA niciun corp nu poate avea o orbită care să se păstreze o perioadă îndelungată. Dincolo de această graniţă se află zona cea mai populată a centurii.

Există de asemenea şi sateliţi consideraţi a fi făcut iniţial parte din centura Kuiper, şi capturaţi ulterior de o planetă. Este cazul lui Triton, satelit al lui Neptun, şi Phoebe, ce orbitează planeta Saturn.

Corpurile ce compun centura Kuiper se împart în două mari categorii: cu dinamică slabă şi cu dinamică puternică. Cele slabe dinamic apar mai roşiatice, iar orbitele sunt aproape circulare şi cu o înclinaţie mică faţă de ecliptică. Acestea s-au format nu departe de unde există în prezent. Obiectele active dinamic prezintă orbite pronunţat înclinate, până la 30 grade, şi se presupune că s-au format în apropierea lui Jupiter, de unde au fost ulterior expulzate în exterior.

Cum corpurile ce compun centura Kuiper se află la o distanţă mare de Soare, acestea au suferit mai puţine transformări în timp comparativ cu asteroizii centurii principale. Un studiu detaliat al acestora ne-ar ajuta să înţelegem mai bine compoziţia şi evoluţia Sistemului Solar timpuriu.

 



COMPOZIŢIE

Centura Kuiper este populată de obiecte compuse din diverse tipuri de gheaţă, un amestec de hidrocarburi uşoare, amoniac şi apă. Cum temperatura acestor corpuri este în jur de 50 K, inclusiv elementele uşoare se regăsesc în formă solidă. Această compoziţie este specifică şi cometelor.

MASA centurii nu este foarte mare, aşa cum am crede datorită numărului imens de obiecte. În total, se estimează că s-ar atinge cel mult un sfert din masa terestră. În schimb, modelele formării Sistemului Solar ar impune o masă în zonă de 30 mase terestre, altfel acreţia pentru formarea corpurilor cu un diametru mai mare de 100 km nu ar fi posibilă. Această problemă ar putea fi în parte rezolvată dacă se consideră că centura a pierdut masă constant (ceea ce de altfel s-a întâmplat şi cu centura de asteroizi), sau dacă o bună parte dintre membrii săi s-au format pe orbite mai apropiate de Soare. Cum însă depărtarea face ca explorările să fie dificile şi observaţiile să fie foarte sumare, deocamdată nu se pot da răspunsuri clare.

În interiorul centurii Kuiper există planetoizi. De fapt, descoperirea în ultimii ani a mai multor asemenea miniplanete, chiar surclasându-l pe Pluton, a redeschis discuţiile despre definiţia planetei, ceea ce a produs decăderea lui Pluton din drepturile conferite iniţial.

Cei mai mulţi planetoizi au şi sateliţi. De fapt, cazurile de obiecte binare în zona centurii sunt des întâlnite, prea des ca sa poată fi explicate de actualele modele.



PLUTON ŞI CHARON

Odată considerat planetă, Pluton a fost decăzut din acest drept datorită descoperirii altor corpuri de dimensiuni asemănătoare, aparţinând centurii Kuiper. În prezent caracteristicile unei planete sunt orbita în jurul Soarelui, dimensiunile îndeajuns de mari astfel încât propria gravitaţie să-i confere formă sferică, şi capacitatea de a curăţa de resturi propria orbită. Această din urmă condiţie nu este îndeplinită de micul planetoid.

Pluton realizează o orbită completă în 248 de ani tereştri. Caracteristicile orbitale diferă de cele ale planetelor Sistemului Solar – excentricitatea este ridicată (orbita este mult mai alungită), iar înclinaţia faţă de ecliptică (planul ecuatorial al Soarelui) este mare. Mai mult, orbita planetoidului pare să nu fie stabilă pe termen lung.

Timp de 20 de ani din fiecare perioadă orbitală Pluton se află mai aproape de Soare decât Neptun; cu toate acestea nu există pericolul unei coliziuni cu planeta, din cauza înclinaţiei mari a orbitei plutoniene.

 

Feţele lui Pluton


Pluton şi principalul său satelit Charon sunt de fapt un sistem dublu, centrul de greutate în jurul căruia se rotesc acestea găsindu-se în spaţiu, şi nu în interiorul unuia dintre corpuri. Charon este sincron cu Pluton, lucru des întâlnit în cazul sateliţilor Sistemului Solar, însă în acest caz şi Pluton este sincron cu Charon, ambele arătându-şi aceeaşi faţă. Cât despre înclinaţia axei de rotaţie, Pluton se aseamănă cu Uranus, arătând spre Soare polii săi.

Datorită densităţii scăzute, compoziţia planetoidului este de 50-70% rocă şi 30-50% gheaţă. Este de aşteptat ca Pluton să aibă structură internă diferenţiată, cu un nucleu de rocă învelit într-o manta de gheaţă. Este posibil ca în prezent să existe încă un ocean interior.

Pluton are chiar o atmosferă sezonieră. Când este departe de Soare, totul la suprafaţă îngheaţă, însă când se apropie, elementele uşoare sublimează şi alcătuiesc o atmosferă subţire formată în principal din azot, la care se adaugă metanul şi monoxidul de carbon. Presiunea atmosferică reprezintă doar a şapte suta mia parte din cea terestră, iar atmosfera se întinde până la 60 km de la suprafaţă, o parte din gaze risipindu-se în spaţiu datorită gravitaţiei scăzute a planetoidului. Temperatura poate scădea până la 33 K în perioada de depărtate maximă de Soare.

Sateliţii lui Pluton orbitează neobişnuit de aproape. În afara lui Charon, doi sateliţi mici, Nix şi Hydra, au fost descoperiţi recent. Simpli asteroizi, au diametre estimate la 46 şi, respectiv, 61 km. Un alt satelit, descoperit în 2011 şi numit generic S/2011 P 1, se alătură micului sistem; diametrul să s-ar afla între 13 şi 34 km.

Charon are un diametru cât jumătate din cel al lui Pluton, iar spre deosebire de acesta, suprafaţa este dominată de apă sub formă de gheaţă. Pentru ca la acele temperaturi extrem de scăzute apa îngheţată se comportă ca o rocă dură, Charon nu prezintă urme de atmosferă. Urme de amoniac descoperite sugerează existenţa criovulcanilor.

Charon este compus în mai mare parte din gheaţă decât Pluton, ceea ce susţine şi teoria formării sale în urma unui impact de proporţii, asemeni Lunii. Nu este clar dacă există structură internă diferenţiată sau nu.



ERIS

Eris este responsabilă de retragerea titlului de planetă în cazul lui Pluton. Descoperirea acesteia, în 2005, a pus problema redefinirii termenului. Dacă Pluton ar fi fost în continuare considerat planetă, Eris ar fi intrat obligatoriu în această categorie, fiind ceva mai mare.

Primul nume al planetoidului nou descoperit a fost Xena, iar satelitului său i s-a spus, evident, Gabrielle. Ulterior s-a ales numele oficial de Eris, iar satelitul se numeşte Dysnomia.

Eris efectuează o orbită completă în 557 ani, depărtându-se de Soare până la 97 UA, fiind astfel cel mai îndepărtat corp cunoscut al Sistemului Solar, exceptând cometele de perioadă lungă. Orbita este accentuat excentrică, planetoidul apropiindu-se de Soare până la 38 UA.

Diametrul lui Eris este uşor mai mare decât cel al lui Pluton. Cum însă aceste caracteristici nu sunt bine stabilite încă fără urmă de îndoială, este posibilă o răsturnare de situaţie. Eris nu pare doar mai mare, ci şi mai masivă, presupunându-se că spre deosebire de Pluton este formată dintr-un procent mai mare de rocă.

Temperatura la suprafaţa planetoidului este estimată a fi între 30 şi 56 K, în funcţie de apropierea acestuia de Soare. Eris prezintă o suprafaţă foarte reflectivă; se presupune astfel că, în condiţiile de temperatură ridicată date de periheliu, există o atmosferă asemănătoare cu cea a lui Pluton, care în prezent este complet îngheţată şi reflectă cea mai mare parte a luminii primite.



HAUMEA

Haumea este o planetă pitică mai mică decât Pluton şi Eris, aparţinând centurii Kuiper. Spre deosebire de restul planetoizilor, nu are o forma sferică, ci de elipsoid, o rotaţie foarte rapidă, şi o suprafaţă strălucitoare de gheaţă cristalizată. Aceste caracteristici sunt presupuse a fi rezultatul unei coliziuni în trecut. Se crede că este compusă în principal din rocă, fără mantaua de gheaţă specifică obiectelor ce compun centura Kuiper.

Orbita este tipică pentru corpurile din zonă, o revoluţie având loc în 283 ani. Rotaţia durează doar 4 ore, fiind cel mai rapid corp cunoscut din Sistemul Solar cu diametrul de peste 100 km.

Datorită faptului că o suprafaţă de gheaţă în formă cristalină se degradează în timp datorită micrometeoriţilor şi radiaţiilor, este necesar ca suprafaţa Haumeei să fie recentă, cu o vârstă nu mai mare de zece milioane de ani. Nu se cunosc însă detalii despre mecanismul reînnoirii suprafeţei. Criovulcanismul nu este o opţiune, datorită nedetectării amoniacului, iar impactul considerat răspunzător pentru rotaţia rapidă nu s-a produs mai devreme de 100 milioane de ani.

Haumea găzduieşte doi mici sateliţi cu orbite excentrice, Hi’iaka şi Namaka. Aceasta excentricitate accentuată a sateliţilor a făcut de curând obiectul unui studiu ce concluziona că forţele mareice sunt îndeajuns de puternice pentru a fi responsabile, împreună cu acţiunea elementelor radioactive, de înnoirea suprafeţei planetoidului şi a sateliţilor săi.



MAKEMAKE

Makemake este singurul obiect mare al centurii Kuiper ce nu are sateliţi, din care cauză estimarea masei acestuia este mai dificilă.

Orbita planetoidului este specifică corpurilor din zonă, având nevoie de 310 ani pentru o revoluţie. Temperatura este foarte scăzută, de doar 30 K, însă este posibil să aibă atmosferă tranzitorie la apropierea de Soare.

 

 

CARACTERISTICI

PLUTON

ERIS

HAUMEA

MAKEMAKE

Periheliu (cel mai apropiat punct de Soare)

4.436.756.954 km

5.765.732.799 km

5.157.623.774 km

5.671.928.586 km

Afeliu (cel mai îndepărtat punct de Soare)

7.376.124.302 km

14.594.512.904 km

7.706.399.149 km

7.894.762.625 km

Diametru

2.302 km

2.326 km

~ 1.400 km

~ 1.500 km

Perioada de rotaţie

6,387 zile

1,079 zile

0,163zile

0,937zile

Perioada de revoluţie

248 ani

561 ani

282 ani

305 ani

Viteza orbitală medie

16.809 km/h

12.364 km/h

16.191 km/h

15.816 km/h

Excentricitatea orbitală

0,2488

0,4336

0,1981

0,1638

Înclinaţia orbitei faţă de ecliptică

17,14 grade

46,87 grade

28,22 grade

29 grade