Ένα διαστημικό παραμύθι: Ο Ήλιος και οι πέντε νάνοι

Οι  νάνοι πλανήτες του Ηλιακού μας συστήματος, ενώ δε συζητιούνται όσο οι μεγαλύτεροι ομόλογοί τους, όπως ο Δίας ή ο Κρόνος, αξίζουν την προσοχή μας. Η μελέτη αυτών μπορεί να συνεισφέρει στη γνώση σχηματισμού και εξέλιξης της κοσμικής μας γειτονιάς. Μη σας ξεγελάει το μέγεθος, λοιπόν – οι πέντε νάνοι πλανήτες χρήζουν αναγνώρισης και τα χαρακτηριστικά τους μας εκπλήσσουν ακόμη και σήμερα.

Πώς διαφοροποιούνται, όμως, από τους γνωστούς οκτώ πλανήτες; Σύμφωνα με τον ορισμό που δόθηκε από τη Διεθνή Αστρονομική Ένωση (International Astronomical Union – IAU) το 2006, ένας πλανήτης νάνος έχει σχεδόν σφαιρικό σχήμα και περιφέρεται γύρω από τον Ήλιο παρόμοια με έναν πλανήτη – εδώ τελειώνουν και οι βασικές κοινές ιδιότητες τους. Η διαφορά τους έγκειται στο ότι ένας πλανήτης έχει καθαρίσει την τροχιά του από άλλα αντικείμενα, ενώ ο νάνος πλανήτης δεν έχει καταφέρει κάτι τέτοιο. Αυτό ήταν και ο καθοριστικός παράγοντας για να εκθρονίσουν τον Πλούτωνα από την “ελίτ” ομάδα των πλανητών. Διαφορετικά, θα έπρεπε και άλλα ουράνια σώματα, που μοιάζουν με τον Πλούτωνα, να αποκτήσουν την ονομασία του “πλανήτη” και ο αριθμός των πλανητών θα ξεπερνούσε τους δέκα – δε θα ήταν και τόσο ελίτ ομάδα τότε. 

Η IAU αναγνωρίζει επί του παρόντος πέντε νάνους πλανήτες: τη Δήμητρα (Ceres), το Πλούτωνα (Pluto),  τη Χαουμέια (Haumea), το Μακεμάκε (Makemake) και την Έριδα (Eris). Η Δήμητρα βρίσκεται στην κύρια ζώνη των αστεροειδών (Asteroid belt), μια περιοχή μεταξύ του Άρη και του Δία, ενώ οι υπόλοιποι βρίσκονται στη Ζώνη του Κάιπερ (Kuiper belt) και πέρα, μια περιοχή του εξώτερου Ηλιακού συστήματος σε απόσταση από 30 μέχρι 50 περίπου AU* (astronomical units – αστρονομικές μονάδες) από τον Ήλιο. Θεωρείται πως υπάρχουν σίγουρα περισσότεροι νάνοι πλανήτες. Δυστυχώς, η μεγαλύτερη μερίδα των υποψηφίων αντικειμένων είναι πολύ μακριά και δεν μπορεί να αποδειχθεί οριστικά πως έχουν σφαιρικό σχήμα. Οι επιστήμονες ταξινομούν μέσω καταλόγων τους υποψήφιους νάνους πλανήτες σε κατηγορίες όπως “σχεδόν βέβαιο” και “πιθανόν όχι” και τους ανανεώνουν συνεχώς με βάση νέες παρατηρήσεις.

Μέχρι την επικύρωση του επόμενου υποψηφίου, εμείς θα αρκεστούμε στους μέχρι τώρα πέντε νάνους πλανήτες, ξεκινώντας το ταξίδι μας από τον πλησιέστερο στον Ήλιο και πηγαίνοντας προς τα έξω.

Αφετηρία λοιπόν είναι η Δήμητρα. Είναι ο μοναδικός νάνος πλανήτης που ανήκει στο εσωτερικό ηλιακό σύστημα και συγκεκριμένα στην κύρια ζώνη αστεροειδών. Μάλιστα, κυριαρχεί καθώς αποτελεί το μεγαλύτερο αντικείμενο εκεί και το 40% της συνολικής μάζας της ζώνης οφείλεται σε εκείνη. Η ανακάλυψή της έγινε το 1801 από τον Giuseppe Piazzi, αποτελώντας τον πρώτο εκπρόσωπο της ζώνης αστεροειδών που παρατηρήθηκε. Όταν το διαστημόπλοιο Dawn της NASA έφτασε το 2015, η Δήμητρα κέρδισε και άλλη μια πρωτιά με το να είναι ο πρώτος νάνος πλανήτης που υποδέχτηκε μια αποστολή εξερεύνησης από τη Γη.

Παρότι για πολλά χρόνια θεωρήθηκε αστεροειδής, η Δήμητρα ξεχωρίζει τόσο σε μέγεθος όσο και σε δομή από τους πετρώδεις γείτονές της. Πιθανώς αποτελείται από συμπαγή πυρήνα και μανδύα από πάγο νερού με ποσοστό έως και 30%. Αν αυτό αποδειχθεί αληθές, τότε η Δήμητρα θα έχει μεγαλύτερη ποσότητα νερού από τη Γη. Ο επιφανειακός φλοιός της Δήμητρας είναι βραχώδης και σκονισμένος, με μεγάλες περιοχές αλατιού. Τα άλατα στην επιφάνεια της δεν αντιστοιχούν στο κοινό αλάτι (χλωριούχο νάτριο), αλλά αποτελούνται από διάφορα μέταλλα όπως το θειικό μαγνήσιο.

Η Δήμητρα έχει μέση ισημερινή διάμετρο περίπου 939 χλμ που αποτελεί το 1/13 της ακτίνας της Γης. Απέχει 2,8 AU και το φως του Ήλιου χρειάζεται 22 λεπτά για να φτάσει σε αυτήν. Δεν έχει φεγγάρια ούτε δακτυλίους.

Επόμενος σταθμός είναι ο Πλούτωνας. Ο Πλούτωνας έχει μια λεπτή, αδύναμη ατμόσφαιρα που διαστέλλεται όταν πλησιάζει τον Ήλιο και καταρρέει καθώς απομακρύνεται – παρόμοια με έναν κομήτη. Το κύριο συστατικό είναι το μοριακό άζωτο, αν και έχουν επίσης ανιχνευθεί μόρια μεθανίου και μονοξειδίου του άνθρακα.

Όταν ο Πλούτωνας είναι κοντά στον Ήλιο, οι επιφανειακοί πάγοι του εξαχνώνονται (μετατρέπονται απευθείας από στερεό σε αέριο) και ανεβαίνουν για να σχηματίσουν προσωρινά μια λεπτή ατμόσφαιρα. Η χαμηλή βαρύτητα του Πλούτωνα (περίπου 6% της γήινης βαρύτητας) κάνει την ατμόσφαιρα να είναι πολύ πιο εκτεταμένη σε υψόμετρο από την ατμόσφαιρα του πλανήτη μας. Ο Πλούτωνας γίνεται πολύ πιο κρύος κατά τη διάρκεια κάθε έτους όταν ταξιδεύει μακριά από τον Ήλιο. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, το μεγαλύτερο μέρος της ατμόσφαιρας του πλανήτη μπορεί να παγώσει και να πέσει ως χιόνι στην επιφάνεια.

Μια μέρα στον Πλούτωνα διαρκεί περίπου 153 ώρες (δηλαδή σχεδόν μία Γήινη εβδομάδα). Ο άξονας περιστροφής του έχει κλίση 57 μοιρών σε σχέση με το επίπεδο της τροχιάς του γύρω από τον Ήλιο, επομένως περιστρέφεται σχεδόν στο πλάι του. Ο Πλούτωνας παρουσιάζει επίσης ανάδρομη περιστροφή – περιστρέφεται από την ανατολή προς τη δύση, όπως η Αφροδίτη και ο Ουρανός.

Ο Πλούτωνας έχει μέση ισημερινή διάμετρο 2376 χλμ που αποτελεί το 1/6 του πλάτους της Γης. Απέχει 39 AU και το φως του Ήλιου χρειάζεται 5,5 ώρες για να φτάσει στην επιφάνεια του. Δεν έχει δακτυλίους, αλλά έχει πέντε φεγγάρια.

Τρίτη στη σειρά είναι η Haumea. Πήρε το όνομά της από τη Χαβανέζα θεά της γονιμότητας – κάπως οξύμωρο καθώς καθόλου γόνιμη για ζωή δεν είναι, φτάνοντας σε υπερβολικά κρύες θερμοκρασίες. Έχει οβάλ σχήμα και αυτό οφείλεται στη γρήγορη περιστροφή γύρω από τον άξονα της. Πράγματι, η περίοδος της είναι 4 ώρες (από τα ταχύτερα περιστρεφόμενα μεγάλα αντικείμενα στο Ηλιακό μας σύστημα) κι αυτό παραμορφώνει το σχήμα της, κάνοντας αυτόν τον νάνο πλανήτη να μοιάζει με μπάλα του ράγκμπι. Όλα όσα γνωρίζουμε για τη Haumeia – που δεν είναι και τόσα πολλά – προέρχονται από παρατηρήσεις με επίγεια τηλεσκόπια από όλο τον κόσμο.

Ενώ μένουν αναπάντητα τα ερωτήματα για τη δομή, την ατμόσφαιρα και την επιφάνεια του νάνου πλανήτη αυτού, το 2017 ανακαλύφθηκε δακτύλιος γύρω από το εν λόγω σώμα, κάνοντας το πρώτο αντικείμενο στη Ζώνη του Κάιπερ με δακτύλιο. Η ανακάλυψη έγινε όταν ο νάνος πλανήτης πέρασε μπροστά από ένα αστέρι. Ταυτόχρονα, η Haumea έχει και δύο δορυφόρους. Ενώ, τα δύο αυτά χαρακτηριστικά (δακτύλιοι και δορυφόροι) θεωρούνται κοινά για τους αέριους γίγαντες πλανήτες, η Haumea σπάει τους κανόνες και ανατρέπει τη θεωρία πως μόνο σώματα όπως ο Δίας θα μπορούσαν να έχουν και φεγγάρια και δαχτυλίδια.  

Η Haumea έχει μέση ισημερινή διάμετρο 1740 χλμ που αποτελεί το 1/7 του πλάτους της Γης. Απέχει 43 AU και το φως του Ήλιου χρειάζεται 6 ώρες για να φτάσει στη θεά της γονιμότητας.

Από το νησί της Χαβάης, πηγαίνουμε στο νησί του Πάσχα όπου και εκεί δίνει ο θεός της γονιμότητας το όνομά του σε νάνο πλανήτη, τον Makemake. Πάλι το αστείο είναι ίδιο – καθόλου γόνιμος δεν είναι, και εδώ πάρα πολύ χαμηλές θερμοκρασίες. Επίσης, καταλαβαίνετε πως όσο απομακρυνόμαστε από τη Γη τόσο λιγοστεύουν οι πληροφορίες για αυτά τα μακρινά αντικείμενα. Παρά όλα αυτά, η επιφάνεια του νάνου πλανήτη φαίνεται να έχει ένα κοκκινωπό-καφέ χρώμα, παρόμοιο με τον Πλούτωνα. Οι επιστήμονες έχουν επίσης εντοπίσει παγωμένο μεθάνιο και αιθάνιο στην επιφάνειά του. Στην πραγματικότητα, σφαιρίδια παγωμένου μεθανίου με διάμετρο 1 εκατοστού μπορεί να βρίσκονται πάνω στην κρύα επιφάνεια του Makemake. Όταν πλησιάζει τον Ήλιο πιθανώς αναπτύσσει μια πολύ λεπτή ατμόσφαιρα η οποία μάλλον αποτελείται κυρίως από άζωτο.

Χρειάζεται 22,5 ώρες για μια πλήρη περιστροφή (αριθμός όμοιος με της Γης και του Άρη) και έχει μέση ισημερινή διάμετρο 1430 χμ, δηλαδή ο Makemake είναι  το 1/9 της ακτίνας της Γης. Απέχει 45,8 AU και το φως του Ήλιου χρειάζεται 6 ώρες και 20 λεπτά για να φτάσει στον θεό της γονιμότητας.

Τελευταίος σταθμός σε απόσταση η Eris, πρώτος, όμως, σταθμός στο “χάος” που έφερε για την κατηγοριοποίηση των νάνων πλανητών. Δε γνωρίζουμε πολλά για τα χαρακτηριστικά της. Η ατμόσφαιρα θεωρείται πως συμπεριφέρεται με ανάλογο τρόπο με τις προηγούμενες – παγώνει και πέφτει στη βραχώδη επιφάνεια του νάνου πλανήτη όσο είναι μακριά από τον Ήλιο, όταν πλησιάζει σχηματίζεται μια λεπτή στρώση). Οι θερμοκρασίες είναι πολύ χαμηλές, από -239^oC έως -243^oC, και σε καμία περίπτωση δε θα μπορούσε να υποστηριχθεί ζωή στον νάνο πλανήτη – αλλά δεν έρχεται ως έκπληξη αυτό, το όνομα μας προδιαθέτει για χαοτικές συνθήκες. Έχει έναν δορυφόρο, τη Δυσνομία (Dysnomia), ο οποίος επιτρέπει τους αστρονόμους να υπολογίσουν τη μάζα της Έριδος.

Η Eris έχει ισημερινή διάμετρο περίπου 2400 χμ που αποτελεί το 1/5 του πλάτους της Γης. Απέχει 68 AU και το φως του Ήλιου χρειάζεται πάνω από 9 ώρες για να φτάσει στην επιφάνεια της. Δεν έχει δακτυλίους.

Τελειώνει εδώ το ταξίδι μας. Οι νάνοι πλανήτες καταλαμβάνουν μια μοναδική θέση στο Ηλιακό μας σύστημα, προσφέροντας ένα παράθυρο στο μακρινό παρελθόν και μια ματιά στα μυστήρια που βρίσκονται πέρα.

* Μία Αστρονομική Μονάδα είναι η μέση απόσταση Γης – Ήλιου και είναι 150 εκατομμύρια χιλιόμετρα.