ดาวพลูโต

ดาวพลูโต (Pluto) เป็นดาวเคราะห์แคระที่มีชื่อเสียงที่สุด และตลอดศตวรรษที่ 20 ส่วนใหญ่มันถูกนับเป็นดาวเคราะห์ดวงที่เก้า ไคลด์ ทอมบอห์ (Clyde Tombaugh) พบมันในปี 1930 ที่หอดูดาวโลเวลล์ในรัฐแอริโซนา โดยเปรียบเทียบแผ่นภาพถ่ายอย่างอดทนจนกระทั่งจุดแสงจางๆ จุดหนึ่งเคลื่อนที่เทียบกับดาวฤกษ์ที่อยู่นิ่ง มันครองสถานะดาวเคราะห์อยู่ 76 ปี ก่อนที่สหพันธ์ดาราศาสตร์สากลจะจัดประเภทมันใหม่เป็นดาวเคราะห์แคระในปี 2006 — การลดขั้นที่เกิดจากการค้นพบโลกที่คล้ายกันและแม้แต่มีมวลมากกว่าในบริเวณเดียวกันของอวกาศที่ไกลออกไป

ดาวพลูโตมีขนาดเล็ก หนาวเย็น และห่างไกลอย่างเหลือเชื่อ — โคจรห่างจากดวงอาทิตย์ราว 39 เท่าของระยะห่างโลก — มันแทบไม่ได้เป็นอะไรมากไปกว่ารอยเปื้อนพร่ามัวจนกระทั่งปี 2015 เมื่อยานสำรวจนิวฮอไรซันส์ของ NASA บินผ่านและเผยให้เห็นโลกที่ซับซ้อนอย่างน่าตกใจ เต็มไปด้วยธารน้ำแข็งไนโตรเจน ภูเขาน้ำแข็งน้ำ และท้องฟ้าสีฟ้าอันพร่ามัว

โลกที่ขอบเขต

ดาวพลูโตมีขนาดเล็กมาก — ประมาณ 2,377 กิโลเมตร หรือราวสองในสามของความกว้างดวงจันทร์ของโลก — และมีมวลเพียงประมาณ 0.2% ของมวลโลก มันโคจรอยู่ลึกในแถบไคเปอร์ ซึ่งเป็นวงแหวนของวัตถุน้ำแข็งที่อยู่พ้นดาวเนปจูนออกไป ที่ระยะห่างเฉลี่ย 39.5 หน่วยดาราศาสตร์ การโคจรรอบดวงอาทิตย์หนึ่งรอบใช้เวลาประมาณ 248 ปีโลก ดังนั้นดาวพลูโตยังโคจรไม่ครบแม้แต่ครึ่งรอบนับตั้งแต่ทอมบอห์ค้นพบมัน

เส้นทางโคจรของมันแตกต่างไกลจากวงเกือบกลมที่เป็นระเบียบของดาวเคราะห์ทั่วไป วงโคจรของดาวพลูโตทั้งรีมากและเอียงชันมาก โดยเอียงมากกว่า 17 องศาจากระนาบที่ดาวเคราะห์ดวงอื่นใช้ร่วมกัน วงรีนี้ยืดออกมากพอที่บางครั้งดาวพลูโตจะเข้าใกล้ดวงอาทิตย์มากกว่าดาวเนปจูน — เช่นที่เกิดขึ้นระหว่างปี 1979 ถึง 1999 ทั้งสองไม่เคยชนกัน เพราะดาวพลูโตถูกล็อกอยู่ในการสั่นพ้องของวงโคจรแบบ 3:2 กับดาวเนปจูน มันโคจรรอบดวงอาทิตย์ครบสองรอบพอดีในทุกๆ สามรอบของดาวเนปจูน ซึ่งเป็นจังหวะแรงโน้มถ่วงที่ทำให้ทั้งสองไม่มีวันขวางทางกันตลอดไป

หัวใจ ที่ราบ และภูเขา

ภาพที่โดดเด่นที่สุดจากการบินผ่านในปี 2015 คือบริเวณรูปหัวใจสีจางกว้างใหญ่ที่ปัจจุบันตั้งชื่อว่า Tombaugh Regio ตามชื่อผู้ค้นพบดาวพลูโต กลีบด้านตะวันตกของมัน สปุตนิก พลานิเทีย (Sputnik Planitia) เป็นแอ่งกว้างประมาณ 1,000 กิโลเมตร เต็มไปด้วยไนโตรเจนแช่แข็ง ซึ่งเป็นธารน้ำแข็งที่ใหญ่ที่สุดเท่าที่รู้จักในระบบสุริยะ พื้นผิวของมันแตกออกเป็นเซลล์รูปหลายเหลี่ยมกว้างหลายสิบกิโลเมตร ซึ่งเป็นยอดของกระแสพาความร้อนที่หมุนเวียนอย่างช้าๆ ปูพื้นผิวใหม่ราวกับโคมลาวาจักรวาล ที่ราบนี้แทบไม่มีหลุมอุกกาบาตเลย ซึ่งหมายความว่ามันอ่อนวัยทางธรณีวิทยา — อาจมีอายุน้อยกว่า 100 ล้านปี — เป็นเรื่องที่น่าตกใจสำหรับโลกที่เคยถูกสันนิษฐานว่าเป็นซากเยือกแข็ง

ล้อมรอบน้ำแข็งไนโตรเจนคือแนวเทือกเขาแท้จริง เทือกเขาเทนซิง (Tenzing Montes ซึ่งเดิมชื่อ Norgay Montes) และเทือกเขาฮิลลารี (Hillary Montes) — ตั้งชื่อตามนักปีนเขาคนแรกที่พิชิตยอดเขาเอเวอเรสต์ — สูงถึง 3 ถึง 6 กิโลเมตร ที่อุณหภูมิพื้นผิวของดาวพลูโต ซึ่งอยู่ที่ราว −230 องศาเซลเซียส น้ำแข็งธรรมดาจะแข็งเหมือนหินผา และยอดเขาเหล่านี้ถูกแกะสลักจากชั้นหินน้ำแข็งแช่แข็งนั้น ลอยอยู่และเสียดสีกับน้ำแข็งไนโตรเจนที่นุ่มกว่าคล้ายภูเขาน้ำแข็งในทะเล

ชั้นบรรยากาศบางสีฟ้าที่ยังหายใจ

ดาวพลูโตยังคงรักษาชั้นบรรยากาศเบาบางของไนโตรเจนที่มีร่องรอยของมีเทนและคาร์บอนมอนอกไซด์ — วัสดุชนิดเดียวกับที่ปกคลุมพื้นผิวของมัน เมื่อดาวพลูโตเข้าใกล้ดวงอาทิตย์ น้ำแข็งบนพื้นผิวจะระเหิดและชั้นบรรยากาศจะหนาขึ้น เมื่อมันถอยห่างกลับเข้าสู่ความหนาวเย็นลึก ก๊าซส่วนใหญ่นั้นจะแข็งตัวกลับคืนสู่พื้นดิน ยานนิวฮอไรซันส์จับภาพแสงอาทิตย์ที่ส่องผ่านชั้นอากาศนี้ เผยให้เห็นชั้นหมอกควันซ้อนกันประมาณ 20 ชั้นที่สูงกว่า 200 กิโลเมตร และทำให้ดาวพลูโตมีท้องฟ้ายามพลบค่ำสีฟ้าที่น่าประหลาดใจ ซึ่งสีนี้เกิดจากแสงอาทิตย์กระเจิงผ่านอนุภาคหมอกควันละเอียด

ดาวพลูโตและแครอน โลกคู่

แครอน ดวงจันทร์ที่ใหญ่ที่สุดของดาวพลูโต ถูกค้นพบในปี 1978 และมีความโดดเด่นด้านขนาด ด้วยขนาดประมาณ 1,212 กิโลเมตร มันมีขนาดราวครึ่งหนึ่งของเส้นผ่านศูนย์กลางดาวพลูโต ซึ่งเป็นดวงจันทร์ที่ใหญ่ที่สุดเมื่อเทียบกับดาวเคราะห์แม่ในระบบสุริยะ มันมีมวลมากจนจุดศูนย์กลางแรงโน้มถ่วงร่วมของทั้งคู่ หรือบารีเซนเตอร์ (barycentre) อยู่ในอวกาศว่างเหนือพื้นผิวดาวพลูโตแทนที่จะอยู่ภายในดาวเคราะห์แคระ ทั้งสองจึงหมุนควงรอบจุดภายนอกนั้นราวกับดัมเบลที่กำลังหมุน ซึ่งเป็นเหตุผลที่ดาวพลูโตและแครอนมักถูกเรียกว่าระบบคู่หรือระบบดาวคู่

ทั้งสองยังถูกล็อกด้วยแรงไทดัลซึ่งกันและกัน — แต่ละดวงหันหน้าด้านเดียวกันเข้าหาอีกฝ่ายตลอดเวลา ดังนั้นจากด้านใกล้ของดาวพลูโต แครอนจะแขวนนิ่งอยู่บนท้องฟ้า ไม่มีวันขึ้นหรือตก ดวงจันทร์ที่เล็กกว่ามากอีกสี่ดวงเติมเต็มครอบครัวนี้ ได้แก่ นิกซ์ (Nix) และไฮดรา (Hydra) ที่พบในปี 2005 และเคอร์เบอรอส (Kerberos) กับสติกซ์ (Styx) ที่มีขนาดเล็กจิ๋ว ค้นพบโดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลในปี 2011 และ 2012 ทั้งห้าดวงน่าจะควบแน่นจากเศษซากที่ระเบิดออกจากการชนกันในสมัยโบราณระหว่างดาวพลูโตกับวัตถุในแถบไคเปอร์อีกชิ้นหนึ่ง

การบินผ่านของนิวฮอไรซันส์

ไม่เคยมียานอวกาศลำใดไปเยือนดาวพลูโตมาก่อนยานนิวฮอไรซันส์ ซึ่งปล่อยขึ้นสู่อวกาศในเดือนมกราคม ค.ศ. 2006 — หลายเดือนก่อนการจัดประเภทใหม่ของดาวพลูโต — และเดินทางข้ามอวกาศกว่า 5 พันล้านกิโลเมตรเพื่อไปถึงมัน เมื่อวันที่ 14 กรกฎาคม ค.ศ. 2015 ยานสำรวจขนาดเท่าเปียโนลำนี้บินเฉียดผ่านที่ระยะประมาณ 12,500 กิโลเมตรจากดาวพลูโต — สูงจากพื้นผิวประมาณ 7,800 กิโลเมตร — ด้วยความเร็วเกือบ 50,000 กิโลเมตรต่อชั่วโมง เร็วเกินกว่าจะเข้าสู่วงโคจรได้ แต่ใกล้พอที่จะทำแผนที่ซีกโลกที่เผชิญหน้ากันได้อย่างละเอียดพิเศษ เนื่องจากสัญญาณวิทยุใช้เวลากว่าสี่ชั่วโมงในการเดินทางกลับมายังโลก ทีมภารกิจจึงทำได้เพียงเฝ้าดูและรอคอยขณะข้อมูลค่อยๆ ไหลกลับมาในเดือนต่อๆ มา เขียนตำราเรียนใหม่ว่าโลกน้ำแข็งขนาดเล็กสามารถเป็นอย่างไรได้บ้าง นิวฮอไรซันส์ได้เดินทางลึกเข้าไปในแถบไคเปอร์มากขึ้นนับแต่นั้น โดยบินผ่านวัตถุแบบทวิภาคสัมผัส (contact-binary) ที่ชื่อแอร์โรคอธ (Arrokoth) ในปี 2019

วิธีสังเกตดาวพลูโต

ดาวพลูโตอยู่ไกลเกินกว่าที่ตาเปล่าหรือกล้องส่องทางไกลจะมองเห็นได้ ที่ความสว่างราวโชติมาตร 14 มันจางกว่าดาวที่จางที่สุดที่มนุษย์มองเห็นได้ด้วยตาเปล่าประมาณหนึ่งพันเท่า การสังเกตมันเป็นความท้าทายอย่างแท้จริงที่สงวนไว้สำหรับกล้องโทรทรรศน์สมัครเล่นขนาดใหญ่ โดยทั่วไปต้องมีขนาดหน้ากล้องอย่างน้อย 8 นิ้ว ภายใต้ท้องฟ้ามืดสนิท แม้กระนั้น ดาวพลูโตก็ไม่แสดงจานให้เห็น มีเพียงจุดคล้ายดาวจางๆ วิธีเดียวที่จะยืนยันได้ว่าพบมันแล้วคือการร่างภาพหรือถ่ายภาพบริเวณดาวฤกษ์เดียวกันหลายคืนติดต่อกันแล้วดูว่าจุดนั้นค่อยๆ เคลื่อนเทียบกับพื้นหลัง สำหรับผู้สังเกตส่วนใหญ่ ทางเลือกที่เข้าถึงได้ง่ายกว่าคือแบบจำลอง 3 มิติของ Temposia เอง ซึ่งช่วยให้คุณเที่ยวชมสปุตนิก พลานิเทียและโคจรรอบคู่ดาวพลูโต-แครอนได้อย่างใกล้ชิด