Året 2015 står i dværgenes tegn, hvis man som jeg er passioneret interesseret i udforskningen af Solsystemet. Dværgplaneternes, altså.
Dværgplaneter er en ganske ny opfindelse, i hvert fald i den præcise betydning som begrebet har nu. Den opmærksomme læser vil måske have lagt mærke til, at der i dag er en planet mindre i Solsystemet end der var for et lille årti siden. Det er ikke så dramatisk som det lyder: Ingen planeter sprang i luften, det var en ren skrivebordsbeslutning som blev foretaget af den Internationale Astronomiske Union (IAU) i 2006 hvor begrebet Dværgplanet blev introduceret og Pluto blev degraderet fra planet til dværgplanet hvorved antallet af planeter i Solsystemet med et pennestrøg blev reduceret fra ni til otte.
Beslutningen var og er omdiskuteret; en diskussion jeg ikke vil blande mig i lige nu og her, andet end ved at sige at Solsystemet indeholder myriader af legemer med forskellige karakteristika og at ordene planet, måne, dværgplanet, komet, asteroide etc naturligvis blot er ord vi mennesker sætter på tingene. Klassifikation kan være en svær disciplin (som næbdyret sagde til muldyret ) og tingene passer ikke altid lige godt ind i de kasser vi gerne vil putte dem i.
Hvorom alting er, så har IAU altså indført klassen Dværgplanet. Dværgplaneterne er en ganske eksklusiv klub med foreløbigt kun 5 medlemmer (men yderligere en lang række håbefulde ansøgere).
Mit ærinde her, og grunden til at jeg kalder 2015 for Dværgplaneternes år, er at de to uden sammenligning bedst kendte medlemmer af klubben BEGGE bliver besøgt for første gang af rumsonder i løbet af i år. Rumsonden Dawn gik i kredsløb om Ceres i Marts og sonden New Horizons passerer Pluto til Juli.
Dawn blev sendt op i 2007 men har ikke ligget på den lade side undervejs. Det er en innovativ mission, der efter opsendelsen har benyttet en såkaldt ion-motor til at bevæge sig ud til asteroidebæltet. I en ion-motor accelererer et elektrisk felt elektrisk ladede partikler (ioner) op til meget høje hastigheder. Rumsonden drives fremad når ionerne skubbes bagud. I modsætning til en traditionel kemisk raketmotor kommer energien altså ikke fra en forbrænding i selve motoren men skal hentes andetsteds fra. Typisk fra solpaneler, som det er tilfældet på Dawn. Ionerne er altså ikke brændstof men udelukkende drivmiddel.
Fordelen ved en ion-motor er at mundingshastigheden – hastigheden hvormed drivmidlet forlader raketten – kan blive meget høj. Dermed kan man opnå en stor samlet ændring i hastighed med en forholdsvis lille masse af drivmiddel. Ulempen er at den samlede mængde af drivmiddel der forlader raketten i et givent tidsrum er lille så accelerationen dermed er lille. Ion-motoren kan derfor ikke bruges til at forlade Jorden med, da det direkte slagsmål med Jordens tyngdefelt kræver en høj acceleration, og Dawn blev da også i første omgang sendt op med en traditionel kemisk raket. Men når man først er ude i rummet er ion-motoren uhyre effektiv og kan, givet lang nok tid, accelerere en rumsonde op til meget høje hastigheder.
Med risiko for at strække en analogi længere end den kan bære kan man måske tænke på ion-motoren som en bilmotor med meget lav acceleration (nul til hundrede på fire døgn…) men som til gengæld går virkeligt mange kilometer på literen.
Dawn har udnyttet sin ion-motor til at blive den første rumsonde nogensinde som har været i kredsløb om to forskellige legemer i Solsystemet (Jorden fraregnet, naturligvis). Fra Maj 2011 til September 2012 var Dawn i kredsløb om den næsttungeste af asteroiderne, Vesta. Takket være sin effektive motor kunne sonden siden igen kravle ud af Vestas tyngdebrønd og fortsætte rejsen ud til den største af asteroiderne, dværgplaneten Ceres, hvor Dawn altså ankom i begyndelsen af Marts i år.
Ceres kan tale med Pluto om at blive degraderet fra planetstatus idet den fra opdagelsen i 1801 og frem til midten af 1800-tallet var klassificeret som en planet men blev degraderet da antallet af opdagede asteroider begyndte at vokse voldsomt. Ceres er omkring 950 km i diameter. Den er som nævnt den største af asteroiderne og indeholder alene omkring 1/3 af asteroidebæltets samlede masse. På grund af sin betydelige størrelse og tyngdekraft har Ceres en kuglerund form som det kendes fra planeter og større måner, i stedet for den irregulære form som ellers er typisk for asteroider og Ceres er den eneste af asteroiderne som er stor nok til at klassificeres som dværgplanet.
Herunder ser man Ceres som den ser ud med Hubble-rumteleskopet:
Og her ses Ceres som fotograferet af Dawn den 15 April i år fra 22000 km over overfladen med en opløsning på omkring 2 km per pixel (klik på billedet for at se det i fuld opløsning):
Forskellen er indlysende tydelig selvom Dawn langtfra har nået sin endelige bane. Ceres er forvandlet fra en utydelig plet på himlen næsten uden observerbare detaljer til en detaljeret klode, et geologisk objekt. Faktisk vil sonden gennem hele året trinvist reducere højden over Ceres og vil formentlig først nå sin laveste bane hen i mod slutningen af 2015. Så vi kan forvente at nye detaljer vil afsløre sig løbende gennem året.
Ceres er forholdsvist langt ude i asteroidebæltet og formodes derfor at være betydeligt rigere på vand (is) end de asteroider som blev dannet nærmere Solen. Den minder faktisk en del om flere af de isrige måner i det ydre solsystem. Traditionelt har man ment at den ikke er differentieret. Dvs. den har aldrig været varmet nok op til at den smeltede indeni og er derfor ikke opdelt i kerne, kappe og skorpe ligesom de jordlignende planeter og større måner er. Det er tydeligt ved selv et kort blik på billedet ovenfor at meteornedslag har været den dominerende proces, som har formet Ceres’ overflade.
Meget af forhåndsinteressen har samlet sig om den lysere plet, som ses tydeligt på billederne fra Hubble. Den er ikke nem at se på billedet fra Dawn ovenfor (lille hvid plet midt i et stort krater yderst til højre). Men ses tydeligt på tidligere billeder fra Dawn, hvor planeten vender anderledes, som her på et billede fra 19. Februar hvor man faktisk kan se at der i virkeligheden er tale om to lyse pletter.
Åbenlyst nok ser vi noget lysere materiale som reflekterer sollyset bedre end resten af den ellers ganske mørke overflade. Det, at det er en refleks, forklarer også at pletterne er meget mere tydelige når lyset kommer ind fra nogle retninger end andre. Derfra bliver det dog hurtigt svært: Underjordisk is afsløret af meteornedslag ? Kryovulkanisme (dvs flydende vand som kommer op nedefra) ? Spekulationerne er mange og det eneste rimeligt tydelige er at ingen af forklaringerne lyder helt rimelige i lyset af hvad vi troede vi vidste om Ceres som en meget kold, geologisk inaktiv klode som ikke er differentieret (og derfor ikke burde have ren is nogen steder).
Som et ekstra krydderi på historien rapporteredes det i Januar sidste år fra det infrarøde rumteleskop Herschel at man havde set vand (i meget små mængder) blive frigivet fra Ceres. Igen en overraskelse.
Hvordan historien hænger sammen er der ingen der ved lige nu, men formentlig og forhåbentlig ved vi mere når året er omme.
Fra Ceres springer vi nu et langt spring ud af i Solsystemet til den anden dværgplanet som får besøg i år: Pluto. New Horizons, som er på vej til Pluto, er ligesom Dawn også en sonde, med en plads i rekordbogen. Men hvor Dawn er en slags rumsondernes “hybridbil” med en innovativ motor og uhyre effektiv anvendelse af drivmidlet så er New Horizons mere en traditionel benzinsluger taget til et endnu højere niveau. Stor raket, lille nyttelast, og så bare sømmet i bund og derudaf. New Horizons forlod i 2006 Jorden med en hastighed på 16.3 km/s i forhold til Jorden, hvilket gør den til den hurtigste rumsonde nogensinde afsendt. Med den hastighed tog det under 3 måneder før den passerede Mars’ bane, hvilket ellers typisk tager 7-8 måneder for Mars-sonder (men den skulle jo så heller ikke bremse ned). Trods den store fart har det dog stadig taget næsten 10 år fra afsendelsen og til sonden nåede Pluto, længe nok til at målet, Pluto, jo så altså i mellemtiden blev degraderet og nu ikke længere regnes som en planet.
New Horizons er en såkaldt “flyby”-mission. Der er ikke brændstof til at bremse ned og gå i kredsløb om Pluto, så sonden vil passere tæt forbi og have et forholdsvist kortvarigt vindue, hvor Pluto kan observeres med høj opløsning. Ikke blot Pluto, men hele Pluto-systemet, som udover Pluto selv består af, dens store måne, Charon, og de fire små måner, Nix, Hydra, Kerberos og Styx.
Herunder ses Pluto og Charon rotere om deres fælles tyngdepunkt som set af New Horizons i midten af April fra omkring 100 millioner kilometers afstand. Fra den 15. Maj og frem til midten af September vil New Horizons kunne se Pluto i højere opløsning end Hubble og når sonden passerer tættest på, den 14. Juli, vil den være omkring 10.000 km væk og vil kunne kortlægge meget af Plutos overflade med en opløsning på 50 m/pixel. Hvilke overraskelser der venter kan vi lige nu kun gisne om.
New Horizons’ passage af Pluto vil i en vis forstand være sidste skridt i det oprindelige program for rekognosceringen af Solsystemet og lægger sig i forlængelse af Voyager 2’s flyby’s af Uranus og Neptun. Samtidig er det vores første detaljerede blik på en hel klasse af mindre, dybfrosne legemer helt ude på Solsystemets grænse, det såkaldte Kuiper-bælte.
Efter passagen af Pluto vil man forsøge at styre New Horizons videre mod endnu et eller to legemer i Kuiper-bæltet. Hvilke er endnu ikke fastlagt.
Pluto bærer måske nok ikke længere den distingverede titel “Planet”, men det er kloden jo ikke blevet mindre interessant af, og jeg har i hvert fald skrevet den 14. Juli i kalenderen.
