Kredit:NASA
Pluto upptäcktes 1930 av astronomen Clyde Tombaugh. I årtionden, inte mycket detaljer var kända om den dåvarande planeten. Vi antog att det var en frusen, slumrande värld.
När Hubble-teleskopet var i drift, vi började bli mer bekanta med Pluto. Vi upptäckte att Pluto har månar, även om deras planet-måne arrangemang är ovanligt. Sedan, under 2006, Internationella astronomiska unionen (IAU) omdefinierade vad planet betyder, och Pluto förvisades till dvärgplanetstatus (isdvärgplanet, för att vara exakt).
Efter år av försök att förstå Pluto med Hubble, NASA:s New Horizons-uppdrag lanserades. Rymdfarkosten New Horizons anlände till Pluto sommaren 2015, närmar sig den 14 juli, 2015. New Horizons var en spelomvandlare när det kommer till vår förståelse av Pluto och dess månar.
New Horizons kameror gav oss högupplösta bilder av Pluto som var mycket mer detaljerade än Hubble-bilder. Och de bilderna täcker mycket av Plutos yta. Men New Horizons reste snabbt, vid 50, 700 kilometer i timmen (31, 500 miles per timme). Eftersom Plutos längd på dagen är längre än sex jorddagar, New Horizons var borta innan den bortre sidan kom in på nära håll. Den gick aldrig in i omloppsbana runt Pluto.
NASA:s rymdfarkost New Horizons tog den här bilden av Sputnik Planitia - en glaciär vidd rik på kväve, kolmonoxid och metanisar - som bildar den vänstra loben av en hjärtformad del på Plutos yta. På grund av rymdfarkostens hastighet och Plutos längd på dagen, Plutos bortre sida är inte lika välbildad. Kredit:NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute
Som ett resultat, de bästa bilderna av Pluto är av vad som kallas "mötets halvklot". Det är den sida av Pluto som innehåller Sputnik Planitia, och som inte möter Plutos måne Charon. (Pluto och Charon är tidvattenlåsta till varandra.)
Den relativa bristen på högupplösta bilder från Plutos bortre sida har frustrerat forskare. Det finns bilder från New Horizons syn på Pluto, de är helt enkelt inte lika högupplösta som bilderna från mötessidan, eftersom rymdfarkosten var längre bort när den sidan av Pluto var synlig.
En ny studie som heter "Plutos bortre sida" tittar på Plutos icke-mötessida, och försöker skapa en integrerad förståelse för terrängen och funktionerna där. Studiens författare kommer från en mängd olika institutioner, inklusive Lunar and Planetary Institute, NASA Ames Research Center, och Johns Hopkins University. Den första författaren är Alan Stern från Southwest Research Institute.
Global cylindrisk karta, centrerad vid 0°E, illustrerar variationen i pixelskala för den bästa pankromatiska avbildningen från New Horizons över Pluto. Den svarta regionen på södra halvklotet avbildades inte av New Horizons eftersom det var i vintermörkret under förbiflygningen. Kredit:NASA/New Horizons/S. A. Stern et al., 2019
New Horizons har en serie instrument ombord, inklusive Long Range Reconnaissance Imager (LORRI) och Multispectral Visual Imaging Camera (MVIC.) Dessa instrument gav oss den högupplösta bilden av Plutos mötessida som vi alla har njutit av. New Horizons var mycket längre bort när den tog bilder av Plutos bortre sida, men det gav oss ändå mycket bättre bilder än vi hade tidigare.
Studien visar att mötessidan av Pluto skiljer sig ganska mycket från den bortre sidan. Mötessidan domineras av en funktion som kallas Sputnik Planitia, en istäckt, högalbedobassäng. Den bortre sidan har inget liknande.
På andra sätt, båda sidor är lika. New Horizons hittade funktioner som kallas "bladiga terränger" på mötessidans östra regioner. Samma funktioner, som är vertikala skärvor av metanis upp till 300 meter (1000 fot) höga, hittades på andra sidan, för. Faktiskt, de verkar vara utbredda på Pluto, och finns över halva planetens yta.
Bilder av Plutos sida som inte möter har lägre upplösning än bilder på mötessidan, men de innehåller fortfarande viktig information som hjälper till att karakterisera den delen av dvärgplaneten. Kursiverade namn är informella, andra är formella. Bildkredit:NASA/New Horizons/S. A. Stern et al., 2019
Forskare tror att Plutos bladförsedda terrängegenskaper bildas på ett sätt som liknar penitentes-funktionerna som finns i de chilenska Anderna. Dessa egenskaper bildas när snö sublimeras. Dock, penitentes är mycket mindre och når bara en höjd av cirka fem meter (16 fot.).
Författarna till det nya dokumentet påpekar svårigheten att karakterisera dessa egenskaper på grund av bildernas låga upplösning. I tidningen, de säger, "...enhetskarakterisering för FS [den bortre sidan] måste i första hand baseras på albedovariationer som ses i lågfasmetoden, avbildning, något hjälpt av tolkning från nära sidobilder." Det hjälper att New Horizons tog bilder av Pluto när den förmörkade solen, avslöjar planetens lem, och forskargruppen använde dessa bilder för att sluta sig till höjden av funktioner på den bortre sidan.
Den nya forskningen visar också en region på Plutos bortre sida som är full av mörka fläckar och korsande linjer. Teamet av forskare kunde karakterisera denna region med hjälp av bilderna på bortre sidan själva, men också genom att undersöka funktionerna på den motsatta sidan av planeten. I detta fall, fläckarna och de korsande linjerna är mitt emot det framträdande Sputnik Planitia-draget.
En bild av den bladförsedda terrängen på Plutos mötessida. Samma terräng hittades på bortre sidan. Forskare tror att de är gjorda av metanis och bildas genom sublimering. Kredit:NASA/JHUAPL/SwRI
Sputnik Planitia kan vara en nedslagskrater, och den effekten skulle ha skickat chockvågor runt dvärgplaneten som kan ha skapat området med mörka drag och linjära drag på den motsatta sidan. Merkurius har en liknande situation, där Caloris Basin, en av de största nedslagskratrarna i solsystemet, ligger mitt emot det som kallas Mercurys "konstiga terräng". Den konstiga terrängen har linjära egenskaper ungefär som Plutos bortre sida, och kan ha bildats när Caloris Basin-nedslaget skickade chockvågor runt Merkurius, mötas på motsatt sida.
Dessa resultat är bara en lockande smak av Plutos bortre sida. Som författarna säger i sin tidning, "Framtida framsteg inom geologi på andra sidan, geofysik och kompositionsstudier skulle gynnas enormt av en Pluto orbiter."
Det finns frågor om isdvärgen som bara en orbiter kan svara på:
Ett exempel på penitentes från södra änden av Chajnantor-slätten i Chile. Även om dessa isformationer bara når några få fots höjd, medan Plutos bladförsedda terräng når hundratals fot, de båda har liknande skarpa åsar och bildas genom sublimering och erosion. Kredit:Wikimedia Commons/ESO
Geologisk karta över Plutos bortre sida som visar geologiska enheter identifierade genom analys av New Horizons-avbildning, spektral, och lemtopografidata. Kredit:NASA/New Horizons/S. A. Stern et al., 2019
Mercury's Caloris slagbassäng
En illustration av den konceptuella Fusion-Enabled Pluto Orbiter och Lander vid Pluto. Kredit:Princeton Satellite Systems, NASA/JHUAPL/SwRI
Det talas om att skicka en orbiter till Pluto, även om författarna säger att ett sådant uppdrag är minst två decennier bort. Men ett förslag skulle kunna minska den tiden.
Fusion-Enabled Pluto Orbiter and Lander var ett förslag från 2017 finansierat av NASA som föreslog att en direkt fusionsenhet (DFD) kunde skicka en 1, 000 kg. (2200 lb.) orbiter till Pluto på bara fyra års restid, vilket är mer än dubbelt så snabbt som New Horizons. DFDs håller på att utvecklas, men vi har dem inte än.
På närmare sikt, det är upp till nästa generations teleskop som byggs för att ge oss en bättre titt på Pluto. Dessa teleskop, som 30 Meter Telescope och Giant Magellan Telescope, kommer att ge oss utsikt över isdvärgplaneten med mycket högre upplösning som Hubble har.