Trpasličí planety a jejich měsíce

Kolem Slunce obíhá množství těles s různou hmotností, velikostí i s různým složením a s různou oběžnou drahou. Rozlišujeme tak planety, trpasličí planety, planetky (asteroidy), kentaury (tělesa na pomezí planetek a komet), komety, drobné meteoroidy a kosmická prachová zrnka. Ve Sluneční soustavě je tolik prachu, že bychom z něj uhnětli kouli o průměru 25 km. A pokračovat bychom mohli přes sluneční vítr až po volné molekuly a atomy. Obvykle jsou všechna tělesa kromě Slunce, planet, měsíců a trpasličích planet jednoduše označována jako skupina drobných těles Sluneční soustavy (Small Solar System bodies). Z hlediska geologické stavby budou pro nás nejzajímavějšími objekty planety, jejich měsíce a trpasličí planety. Budeme však mluvit i o tělesech dalších, protože jsou mezi nimi často nečekané a důležité spojitosti a k poznání Sluneční soustavy a jejího dávného vývoje jsou tyto objekty zcela zásadní. 

Podle způsobu, jakým jsou daná tělesa vázána na další tělesa v soustavě, rozlišujeme hlavně pásy planetek, měsíce, trojany a tělesa budující prstence. 

Mezi oběžnou drahou Marsu a Jupitera leží Hlavní pás planetek. Ten byl dříve vysvětlován tak, že se jedná o zbytky planety. Novější studie ukázaly, že v hlavním pásu planetek se nachází materiál, který má původ nejméně v pěti samostatných trpasličích planetách.  

Kuiperův pás

Kuiperův pás - oblast malých těles za drahou Neptunu. Vnitřní okraj pásu se nachází ve vzdálenosti asi 30 au a vnější asi ve vzdálenosti 50 au od Slunce. Je "položen"; do roviny ekliptiky. Odhaduje se, že obsahuje až 6×108 těles o průměru větším než 1 km a 40 000 těles větších než 100 km. V dnešní době jich známe kolem 2 000. Průměry těles nepřesahují (až na ojedinělé výjimky) 100-300 km. Celková hmotnost všech těles se odhaduje na 0,1 hmotnosti Země.

Daleko za drahou Neptuna jsou objekty, které nazýváme transneptunickými objekty. Ta jsou považována za jedny z nejstarších těles ve Sluneční soustavě a mají často velmi protáhlé eliptické dráhy, které dosud nebyly jasně vysvětleny. Jako nejjednodušším vysvětlením se zdá, že oběžné dráhy byly "protaženy" nějakou neznámou "devátou planetou", která možná stále obíhá někde daleko za oběžnou drahou Neptuna. 

Planetka (486958) Arrokoth, známější pod dřívější přezdívkou Ultima Thule,

je jednou z nejvzdálenějších navštívených planetek. Rozlišení 33 metrů. 

Credit: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute

Oortův oblak

Oortův oblak - také Oortovo-Öpikovo mračno. Jedná se o jakousi zásobárnu kometárních jader, která se nachází ve vzdálenosti zhruba 20 000÷100 000 AU od Slunce. Obsahuje velké množství nepravidelných těles s drahami o sklonech v rozmezí 0°÷90°. Jedná se většinou o slepence zmrzlých plynů, vodního ledu a úlomků hornin, které se dostávají do blízkosti Slunce vlivem gravitačních poruch. Jejich počet se odhaduje na jeden bilión při celkové hmotnosti do 10 MZ.

Trpasličí planety

Trpasličí planetou je myšleno jakékoli dostatečně hmotné planetární těleso zhruba kulového tvaru (zhruba větší než 900 km), které nevyčistilo svou oběžnou dráhu, a které neobíhá kolem planety. V současnosti známe pět trpasličích planet: Ceres, Pluto, Makemake, Eris a Haumea. Pro trpasličí planety za drahou Neptuna se užívá termínu plutoidy. V budoucnu budou mezi trpasličí planety pravděpodobně navrženy také Vesta a řada transneptunických těles nacházejících se za oběžnou drahou Neptuna (například Orcus, Quaoar, Sedna).

Nejznámějším, přímo typovým příkladem trpasličí planety je populární Pluto, dříve řazené mezi planety. Pluto nesplňuje definici planety a od roku 2006, protože se na jeho dráze nachází velké množství drobných těles, a proto je řazeno mezi trpasličí planety. Je třeba si uvědomit, že v době objevení Pluta se věřílo, že je větší a hmotnější než Merkur. Pokud bychom Pluto dále považovali za planetu, museli bychom mezi planety řadit desítky dalších těles ve Sluneční soustavě. Vyřazení Pluta ze skupiny planet bylo tedy správným rozhodnutím, ačkoliv přišlo v poněkud nešťastnou dobu. Podobným vývojem si prošel také Ceres, který byl objeven o více než sto let dříve než Pluto, a který byl rovněž považován za planetu. S trochou nadsázky lze říct, že do roku 1851 měla Sluneční soustava 23 planet. Někdy v té době se pro podobná nově objevená tělesa začal užívat spíše termín asteroid ('hvězdě podobný'). 

Pluto a Ceres jsou skvělým dokladem toho, že i trpasličí planety jsou velmi zvláštní planetární tělesa, protože i navzdory své hmotnosti jsou to tělesa stále geologicky aktivní. Na jejich povrchu a na površích trpasličích planetek obecně se budeme setkávat s aktivním kryovulkanismem.

Jasné oblasti v devadesátikilometrovém kráteru Occator na povrchu Cerery.

Credit: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA/PSI

Pluto

Pluto objevil Američan Clyde Tombaugh v roce 1930. Stalo se první "planetou Američanů" a slovo Pluto se stalo jedním z národních symbolů. Po této planetě byl pojmenován pes Pluto i prvek plutonium. Poté, co sondy Voyager 1 a 2 prozkoumaly většinu planet Sluneční soustavy, zůstávalo Pluto dlouho jedinou planetou, která nebyla navštívena žádnou kosmickou sondou. O návštěvě Pluta se konečně rozhodlo v roce 2003, kdy začal vývoj sondy New Horizons, která měla být do tří let vyrobena a vyslána na výhodnou dráhu k Plutu, kam měla dorazit v roce 2015. Vše se povedlo na jedničku, avšak v roce 2006, ještě než sonda New Horizons k Plutu dorazila, se v Praze konal kongres Mezinárodní astronomické unie, kde se rozhodlo o nové definici planety. Na základě této nové definice bylo rozhodnuto, že Pluto není možné řadit mezi planety. Bylo zařazeno do nové kategorie tzv. trpasličích planet. To se velmi hrubě dotklo všech Američanů a osobně si myslím, že toto rozhodnutí přišlo ve velmi nešťastnou dobu, ikdyž mělo svůj logický základ.

Důvodem vyřazení Pluta z výčtu planet bylo to, že ve Sluneční soustavě najdeme desítky objektů, které měly stejný nárok na to být planetou jako Pluto. Některé z těchto objektů byly i větší než Pluto. Nabízely se v podstatě dvě možnosti - vyřadit Pluto ze seznamu planet a nebo k tomuto seznamu přidat další objekty. Nutno dodat, že Pluto nebylo jediným tělesem, které bylo ze seznamu planet vyřazeno. Podobný osud potkal například trpasličí planetu Ceres, která byla objevena v roce 1801.

Když sonda New Horizons k tehdy již trpasličí planetě dorazila, prolétla ve vzdálenosti 12 400 km a pořídila velmi detailní záběry povrchu s rozlišením místy až 25 metrů! Byla také objevena jeho atmosféra. Cílem byly také měsíce Pluta, kterých bylo tou dobou známo celkem 5. Největší měsíc, Charon, byl snímán ze vzdálenosti 27 000 km. Data vyslaná sondou po průletu kolem Pluta letěla k Zemi 4,5 hodiny, kde se zpracovávaly desítky let. Následující text

Pluto je kulatým tělesem o průměru 2376 km. Je tvořeno převážně horninami a ledem. Atmosféru tvoří hlavně metan a dusík. Obíhá po výrazně eliptické dráze a někdy je ke Slunci blíže než Neptun. 

Na Plutu byly pozorovány velmi mladé, ledové hory vyšší než 3 km, velká kaňony, planiny (z nichž ta nejznámější, Tombaugh Regio pojmenované po objeviteli Pluta, má tvar srdce) a další oblasti s různými geologickými útvary, například i dunami. Podle relativně malého množství kráterů bylo jasné, že povrch Pluta musí být relativně mladý. Lze zde očekávat několikametrové, velmi tvrdé a ostré krystaly metanového ledu podobné těm, které se očekávají na Europě. Teplota povrchu je skutečně mrazivá, dosahuje asi -229 °C

If Pluto formed in a cold start scenario, researchers would expect to see evidence for compression features on Pluto's surface; extensional features would point to a hot start scenario. Either scenario could support a subsurface ocean, but in different ways.

"An early [subsurface] ocean that is refreezing predicts early global extension," explains lead author Carver Bierson (University of Santa Cruz). "In contrast, an early ice shell melting to form an ocean would produce compressional features."

Scouring the images returned from New Horizons, the researchers found tentative evidence of extensional features, specifically graben located west of the heart-shape Sputnik Planitia region. These features, which are 4 billion years old according to crater counts in the area, are just what you'd expect to see if the hot start model was correct. To date, no related compression features have been found on Pluto's surface.

Kolem Pluta obíhá mnoho měsíců, z nichž největší je Charon.

Obě tělesa jsou vyobrazena ve stejném poměru velikostí.

Credit: NASA/JHUAPL/SwRI

Charon, měsíc Pluta

Ceres

Ceres je největší těleso v hlavním pásu planetek mezi Marsem a Jupiterem o velikosti asi jednoho kilometru. Objev  

Světlé skvrny na povrchu Cerery zachycené sondou Dawn v roce 2015.

Credit: NASA / JPL-Caltech / UCLA / MPS / DLR / IDA / Justin Cowart

Toto těleso bylo poprvé navštíveno sondou Dawn, která již z dálky vyfotografovala podivné skvrny ve velkém kráteru Occator. Po detailním zmapování tohoto kráteru se ukázalo, že je zde několik skvrn, a že se nejspíše jedná o uhličitany vznikající kryovulkanismem. Nejjednodušším vysvětlením je, že v kráteru Occator došlo k výstupu hlubinného vodního roztoku nabohaceného o různé soli, který vyvěrá do prostředí kosmického vakua, sublimuje a nechává za sebou světlý materiál. Podle fotografií zachycujících okolí tohoto kráteru se zdá, že s největší pravděpodobností dosud v tomto kráteru dochází k aktivní kryovulkanické činnosti. 

Detailní pohled na světlé útvary na povrchu Cerery v kráteru Occator.

Credit: NASA

Na povrchu Cerery také najdeme jednu jedinou horu. Je vysoká čtyři kilometry a zřejmě se jedná o jeden z nejlepších dokladů aktivního kryovulkanismu v celé Sluneční soustavě. Interpretace jejího vzniku této hory je taková, že zde dochází k tečení materiálu z hloubky na povrch. Samotná hora se sice tváří jako pevná látka, ale i pevné látky mohou téct - například ledovce na Zemi. Materiál hory příliš dobře neteče a bude mu trvat ještě miliony let než se zcela rozteče do okolí. Předpokládá se, že Ahuna Mons může být poslední horou na povrchu Cerery proto, protože všechny ostatní hory se již roztekly.

Ahuna Mons, nejvyšší hora na povrchu Cerery sahající do výšky 4 km.

Credit: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA

Eris

Eris je transneptunickým tělesem, mezi která jsou řazena všechna tělesa za oběžnou drahou Neptunu. Velikostně je Eris srovnatelné s Plutem, má průměr 2326 km.