The Pluto controversy: What's a planet, anyway?

Autorstwa dra Neila deGrasse Tyson'a

W porządku, teraz to jest oficjalne. Pluton nie jest planetą. Jak zdecydowała Międzynarodowa Unia Astronomiczna (IAU) w roku 2006, podczas głosowania Zgromadzenia Ogólnego, Pluton jest teraz "planetą karłowatą" Swoją drogą, na jakiej podstawie IAU i my astronomowie stwierdzili, że zdecydowaliśmy się zdegradować Plutona? Czyż to nie byłoby dziwne gdyby Stan Kalifornia stwierdził, że Lichtenstein w istocie nie jest krajem?

Słowo planeta niesie dla nas niewymierne znaczenie, docierające do głębi naszych serc i umysłów. Miało ono sens w czasach gdy na niebie znane nam były jedynie planety i gwiazdy, zanim z użyciem teleskopów mogliśmy zaobserwować narodziny odległych galaktyk, zanim sondy kosmiczne wryły się w kometę, i zanim zrozumieliśmy że wzajemne zderzenia łączą wielkie i duże obiekty.

Przyjrzyjmy się ponownie Plutonowi — ale nie w rozumieniu sztywnej klasyfikacji czy też wyliczanki wyuczonej w szkole, lecz w kontekście jego naukowego znaczenia oraz tego jak wiedza o nim przyczyni się do ludzkiego dążenia zrozumienia kosmosu.

Cały okres burzy i naporu w historii Plutona zaczął się od niewielkiego problemu. Etykieta planety wywodzi się ze starożytnej Grecji. Słowo oznacza po prostu "wędrowca" i odnosi się do jasnych obiektów poruszających się na tle gwiazdy — Merkurego, Wenus, Marsa, Jowisza, Saturna, Słońca i Księżyca.

Życie stało się trudniejsze w roku 1543, kiedy to Mikołaj Kopernik przedstawił nowoczesny jak na tamte czasy obraz obraz Układu Słonecznego. W jego heliocentrycznym modelu Wszechświata, miejsce wcześniej nieruchomej Ziemi zajęło Słońce, zaś inne obiekty krążą wokół niego. Wówczas termin planeta zatracił swoje pierwotne astronomiczne znaczenie. Astronomowie, milcząco założyli że wszystko co okrąża Słońce jest planetą zaś to co obiega planet to ich księżyce.

Gdyby nasze kosmiczne odkrycia zakończyły się na Koperniku nie byłby problemu. Niedługo później dowiedzieliśmy się, że komety również krążą wokół Słońca i nie są, jak wcześniej sądzono, zjawiskami atmosferycznymi. Komety to lodowe obiekty, krążące wokół Słońca, po wydłużonych orbitach. Gdy się do niego zbliżają wyrastają im długie gazowe ogony. Może są tam jeszcze jakieś planety? Przykładowo: ja to jest z tymi kawałkami skał i metalu, krążącymi wokół Słońca między Marsem i Jowiszem w tzw. pasie planetoid? Kiedy pierwszy tego typu obiekt został odnaleziony w 1801 roku przez Giuseppe Piazzi'ego wszyscy nazywali go planetą. Wraz z odkryciem kilkudziesięciu następnych tego typu obiektów astronomowie zdali sobie sprawę, że powinny należeć do oddzielnej grupy. Astronomowie nazywają te niewielkie obiekty złożone ze skał i minerałów asteroidami i do tej pory skatalogowali niemal 700 tysięcy z nich;

Nawet niektóre obiekty które nazywamy planetami nie należą do jednej grupy. Planety skaliste (Merkury, Wenus, Ziemia i Mars) są to względnie małe obiekty skaliste, natomiast planety gazowe (Jowisz, Saturn, Uran i Neptun) to wielkie obiekty złożone z gazu, posiadające wiele księżyców oraz otoczone pierścieniami.

Liczba planet została zmniejszona do sześciu gdy z ich grona wypadło Słońce i Księżyc, a dodano Ziemię. W roku 1781 odkryto Urana i liczba wzrosła do siedmiu. Liczba ta podskoczyła do 11 kiedy odkryto cztery największe ciała w obszarze między Marsem a Jowiszem. Potem tą liczbę zniwelowano na powrót do siedmiu, kiedy to te cztery obiekty - jak i wiele innych z tego obszary - zostało zdegradowanych do grupy nazwanej planetoidami. Kiedy w końcu wyśledzono Urana w roku 1846 liczba zwiększyła się do ośmiu.

Kiedy to w roku 1930 Clyde Tombaugh odnalazł Plutona, po wytrwałych poszukiwaniach długo podejrzewanej Planety X za Neptunem, liczba ta podskoczyła do dziewięciu. Coraz dokładniejsze pomiary wskazywały że obiekt ten jest o wiele mniejszy niż myślano pierwotnie: mniejszy nawet od sześciu księżyców w Układzie Słonecznym, wliczając w to ziemski Księżyc.

Kolejny zwrot akcji miał miejsce w roku 1992 kiedy to David C. Jevitt z Uniwersytetu Hawajskiego oraz Jane Luu z Massachusett Institute of Technology (MIT) zaczęli donosić o licznych odkryciach lodowych ciał na peryferiach Układu Słonecznego - to jest za orbitą Neptuna. Obszar ten został nazwany Pasem Kuipera na cześć duńskiego astronoma Gerarda Kuipera, który przewidział jego istnienie. Pluton okazał się być największym z obiektów należących do Pasa Kuipera. Akin to the asteroids in the belt between Mars and Jupiter, these bodies nevertheless made up another category of objects in the Solar System. Over 800 other Kuiper Belt objects have since been cataloged. Should they all be called planets?

So we find ourselves at the International Astronomical Union General Assembly, meeting in Prague in August 2006. At first the IAU seemed ready to defend Pluto's planetary standing. On August 16, after many meetings over the course of a year, its seven-member Planet Definition Committee stated that round objects in orbit around the Sun are planets. Roundness (though not necessarily a perfectly spherical shape), reasoned the committee, indicated a balance between the gravitational forces pulling matter inward and the internal pressure pushing outward within a celestial body: a scientifically significant state called hydrostatic equilibrium.

Since Pluto qualifies, this would have given everyone the right to place Pluto and Jupiter in the same category, even though Jupiter is 250,000 times larger. The draft resolution would also have rendered at least three additional objects eligible for planet status, objects that had achieved hydrostatic equilibrium but had previously been deemed "too small."

So for that one week in 2006, there were 12 planets. The IAU's roundness criterion added Ceres, the largest asteroid; Pluto's moon Charon, which is unusually large relative to Pluto; and another Kuiper Belt object, 2003 UB313, affectionately dubbed Xena after the leather-clad warrior princess from cable television, but now officially named Eris, after the Greek goddess of discord.

Plutophiles had about a week to rejoice before the astronomers refined their definition: a planet must also be the most massive object in its orbital zone. Poor Pluto is crowded by thousands of other icy bodies in the outer Solar System, some bigger than Pluto itself, so it fails the test. This criterion also eliminated Ceres, Charon, and Eris. To soothe the Pluto boosters, the IAU elected to call it a dwarf planet, without clearly qualifying what that is.

So today we're officially back to eight planets—the nine we memorized in grade school, minus Pluto.

Counting planets does encourage clever mnemonics, such as "My Very Educated Mother Just Served Us Nine Pizzas"—or its likely successor: "My Very Educated Mother Just Served Us Noodles." Or Nectarines. Or Nopalitos! It could be argued that such counting exercises have stunted the curiosity of an entire generation of children. Counting and memorizing just stands in the way of appreciating the full richness of our cosmic environment, right? On the other hand, it's well known that the concreteness of lists and lyrics helps students tie abstract concepts to tangible learning tools.

The best solution probably rests in the middle ground. For now, a dwarf planet is defined as a Solar System body that orbits the Sun, is near-spherical in shape, isn't a satellite, and shares the region around its orbit with other celestial bodies. And who knows how long that classification will stick?

Imagine a Solar System curriculum that begins with the concept of density—a big concept for third graders, but not inaccessible. Rocks and metals have high density. Balloons and beach balls have low density. Divide the inner and outer planets in this way, as cosmic examples of high and low density. Have fun with Saturn, whose density, like that of a cork, is less than that of water. (Unlike any other object in the Solar System, Saturn would float.)

You might wonder about the joint criteria of roundness and isolation. They're general enough to be shared by both tiny, rocky, iron-rich Mercury and massive, gaseous Jupiter. But what if other characteristics or phenomena pique your interest? Suppose, for example, that you're interested in cyclones. The thick, dynamic atmospheres of Earth and Jupiter are fertile breeding grounds for these storms, so they could be lumped together under that criterion. Fascinated by the chemistry of life? Icy moons like Jupiter's Europa and Saturn's Enceladus may be the best extraterrestrial destinations in the search for liquid water, a crucial ingredient for life as we know it. Perhaps you think ring systems are cool, or magnetic fields, or size, or mass, or composition, or proximity to the Sun, or formation history. Each attribute could serve as a vector for exploring the bodies that populate the Solar System.

These classifications say much more about an object than whether it is round, or unique in its neighborhood, or what category we assign it to. Why not rethink the Solar System as multiple, overlapping families of objects? Then the way you organize them is up to you. The fuss over Pluto doesn't have to play out as a death in the neighborhood. Instead, it could mark the birth of a whole new way of thinking about our cosmic backyard.

No matter how the scientific debate about Pluto rages in the years to come, it will remain a beloved little icy dirtball to millions—and a catalyst to scientific curiosity and excitement. And if you're a Pluto lover, you can rest assured that the dwarf planet won't be forgotten. Guess what the American Dialect Society declared as the 2006 Word of the Year? "Plutoed."