Plutón es un planeta enano situado en el cinturón de Kuiper, una extensa región del Sistema Solar más allá de la órbita de Neptuno poblada por miles de cuerpos helados. Descubierto en 1930 por Clyde Tombaugh, fue considerado el noveno planeta del Sistema Solar hasta que, en 2006, la Unión Astronómica Internacional lo reclasificó como planeta enano.
Con un diámetro de 2.376 km, Plutón es el mayor objeto conocido de la población plutina, un grupo de cuerpos que mantiene una resonancia orbital 3:2 con Neptuno. Esta configuración implica que completa dos órbitas alrededor del Sol por cada tres de Neptuno, evitando encuentros cercanos entre ambos cuerpos.
Durante gran parte del siglo XX, el conocimiento de Plutón procedió exclusivamente de observaciones telescópicas. Esta situación cambió el 14 de julio de 2015, cuando la sonda New Horizons realizó el primer y único sobrevuelo del sistema plutoniano. Los datos obtenidos revelaron extensas llanuras heladas, montañas de hielo de agua, una atmósfera dominada por nitrógeno y evidencias de actividad geológica reciente.
Plutón y Caronte orbitan alrededor de un baricentro situado fuera de la superficie del planeta enano, una característica poco común en el Sistema Solar. El estudio de este sistema ha proporcionado información sobre la formación y evolución de los grandes cuerpos helados del cinturón de Kuiper.
Características físicas de Plutón
Plutón tiene un diámetro medio de 2.376,6 km, aproximadamente dos tercios del diámetro de la Luna. Su tamaño lo sitúa entre los mayores objetos conocidos del cinturón de Kuiper, aunque es ligeramente más pequeño que Eris. La determinación precisa de sus dimensiones fue posible gracias a las observaciones realizadas por la sonda New Horizons durante su sobrevuelo de 2015.
La masa de Plutón es de 1,303 × 10²² kg, equivalente a alrededor del 0,22 % de la masa terrestre. Su densidad media alcanza 1,85 g/cm³, un valor que indica una composición formada por una mezcla de materiales rocosos y hielos. Los modelos actuales sugieren que aproximadamente dos tercios de su masa corresponden a materiales rocosos ricos en silicatos, mientras que el tercio restante está constituido principalmente por hielo de agua y otros compuestos volátiles congelados.
La gravedad superficial es de 0,62 m/s², aproximadamente una dieciseisava parte de la terrestre. La velocidad de escape, es decir, la velocidad mínima necesaria para abandonar definitivamente la atracción gravitatoria del planeta enano, es de 1,21 km/s.
La temperatura media superficial ronda los 44 K (−229 °C), aunque varía con la latitud, la estación y la composición de los hielos presentes en cada región. A estas temperaturas, el nitrógeno, el metano y el monóxido de carbono pueden permanecer congelados sobre la superficie o participar en ciclos estacionales de sublimación y condensación.
El aspecto visual de Plutón presenta fuertes contrastes de brillo y color. Algunas regiones reflejan más del 80 % de la luz solar que reciben, mientras que otras son considerablemente más oscuras. Estas diferencias están relacionadas con la distribución de hielos volátiles y de materiales orgánicos complejos conocidos como tolinas. Las tolinas son compuestos ricos en carbono producidos por la acción de la radiación ultravioleta y las partículas energéticas sobre moléculas simples presentes en la atmósfera y en la superficie.
Las observaciones de New Horizons mostraron que Plutón posee una forma prácticamente esférica y no presenta un achatamiento apreciable asociado a la rotación. Este hecho indica que alcanzó el equilibrio hidrostático durante las primeras etapas de su evolución.
Órbita de Plutón
Plutón orbita alrededor del Sol a una distancia media de 39,48 unidades astronómicas, equivalentes a unos 5.906 millones de kilómetros. Debido a esta gran separación, la radiación solar que recibe es aproximadamente 1.600 veces más débil que la que llega a la Tierra.
Su órbita presenta una excentricidad de 0,2488, una de las más elevadas entre los cuerpos planetarios del Sistema Solar. Como consecuencia, la distancia al Sol varía entre 4.437 millones de kilómetros en el perihelio, el punto más próximo al Sol, y 7.376 millones de kilómetros en el afelio, el punto más alejado. Estas variaciones influyen en la cantidad de energía recibida por la superficie y desempeñan un papel importante en la evolución estacional de la atmósfera y de los hielos volátiles.
Una revolución completa alrededor del Sol requiere 248 años terrestres. Desde su descubrimiento en 1930, Plutón todavía no ha completado una órbita completa. El último perihelio tuvo lugar el 5 de septiembre de 1989, cuando se encontraba ligeramente más cerca del Sol que Neptuno.
La órbita de Plutón está inclinada unos 17,1° respecto a la eclíptica, el plano definido por la órbita terrestre. Como resultado, pasa una parte significativa de su recorrido orbital muy por encima o por debajo del plano donde se encuentran la mayoría de los planetas.
Aunque las órbitas de Plutón y Neptuno parecen cruzarse cuando se representan sobre un plano, ambos cuerpos nunca pueden colisionar. Esto se debe a que mantienen una resonancia orbital 3:2. Por cada tres órbitas completadas por Neptuno alrededor del Sol, Plutón completa exactamente dos. Esta relación gravitatoria mantiene sincronizados sus movimientos y garantiza que ambos cuerpos permanezcan siempre separados por grandes distancias.
Las simulaciones dinámicas indican que esta resonancia ha permanecido estable durante miles de millones de años. Se considera que se originó durante las primeras etapas de la evolución del Sistema Solar, cuando Neptuno migró gradualmente hacia el exterior y capturó gravitatoriamente a Plutón y a otros objetos en configuraciones orbitales similares. Estos cuerpos reciben el nombre de plutinos y constituyen una de las poblaciones más numerosas del cinturón de Kuiper.
Rotación y estaciones de Plutón
Plutón completa una rotación sobre su eje cada 6,387 días terrestres. Este periodo coincide prácticamente con el tiempo que Caronte emplea en completar una órbita alrededor de Plutón, por lo que ambos cuerpos se encuentran acoplados gravitatoriamente y muestran siempre el mismo hemisferio uno hacia el otro. Este fenómeno se conoce como rotación síncrona.
La rotación de Plutón es retrógrada, lo que significa que gira en sentido contrario al de la mayoría de los planetas del Sistema Solar. Esta característica está relacionada con la inclinación de su eje de rotación, que alcanza aproximadamente 119,6° respecto al plano de su órbita alrededor del Sol.
La elevada inclinación axial tiene importantes consecuencias sobre la distribución de la luz solar. Durante una parte significativa de su año, amplias regiones polares permanecen iluminadas de forma continua, mientras que otras permanecen en oscuridad durante décadas. En determinadas épocas, el Sol puede permanecer por encima o por debajo del horizonte durante más de un siglo terrestre en algunas zonas polares.
Las estaciones de Plutón están determinadas por la combinación de esta inclinación axial extrema y un periodo orbital de 248 años. Como consecuencia, cada estación se prolonga durante varias décadas terrestres. Su duración no es uniforme debido a la elevada excentricidad orbital, ya que Plutón se desplaza más rápidamente cerca del perihelio y más lentamente cuando se aproxima al afelio.
Las variaciones de insolación asociadas a estos ciclos estacionales modifican la distribución de los hielos volátiles presentes en la superficie. El nitrógeno, el metano y el monóxido de carbono pueden sublimarse en las regiones que reciben más energía solar y condensarse posteriormente en otras zonas cuando cambian las condiciones de iluminación. La sublimación es el proceso mediante el cual un sólido pasa directamente al estado gaseoso sin atravesar una fase líquida intermedia.
Las observaciones realizadas mediante ocultaciones estelares y los datos obtenidos por la misión New Horizons han mostrado que estos intercambios entre la superficie y la atmósfera forman parte de ciclos climáticos que se desarrollan durante décadas y siglos. La atmósfera responde a estos cambios de manera gradual debido a la inercia térmica de los hielos superficiales, es decir, su capacidad para absorber y liberar calor lentamente.
El sistema Plutón-Caronte
Caronte es el mayor de los cinco satélites de Plutón y posee unas dimensiones excepcionales en relación con el cuerpo principal. Con un diámetro de 1.214 km, equivale aproximadamente a la mitad del diámetro de Plutón, una proporción sin equivalente entre los planetas y sus satélites en el Sistema Solar.
La proximidad entre ambos cuerpos y la elevada masa de Caronte hacen que el baricentro del sistema, el punto alrededor del cual orbitan ambos cuerpos, se sitúe fuera de la superficie de Plutón, a unos 878 km de su centro. Por este motivo, el sistema suele considerarse un sistema binario más que una combinación convencional de planeta y satélite.
Las fuerzas de marea han modificado profundamente la evolución de ambos cuerpos. Durante miles de millones de años, la interacción gravitatoria disipó energía y redujo progresivamente sus velocidades de rotación hasta alcanzar una configuración estable. Actualmente, Plutón y Caronte muestran siempre el mismo hemisferio uno hacia el otro, un estado conocido como acoplamiento de marea mutuo.
La distancia media entre ambos cuerpos es de aproximadamente 19.600 km. Caronte completa una órbita alrededor del baricentro común cada 6,387 días terrestres, exactamente el mismo tiempo que Plutón emplea en completar una rotación sobre su eje. Esta sincronización es consecuencia directa de la interacción gravitatoria entre ambos cuerpos.
Las mediciones realizadas por New Horizons permitieron determinar con precisión sus tamaños y densidades. Ambos están compuestos por mezclas de roca y hielo de agua, aunque presentan diferencias significativas. La densidad media de Plutón es de aproximadamente 1,85 g/cm³, mientras que la de Caronte alcanza 1,70 g/cm³. Estos valores indican que Plutón contiene una proporción de materiales rocosos ligeramente superior.
Los modelos actuales sugieren que el sistema se formó como resultado de un gran impacto ocurrido durante las primeras etapas de la evolución del Sistema Solar. Según esta hipótesis, un cuerpo de tamaño comparable a Plutón colisionó con el objeto precursor, expulsando material al espacio que posteriormente se agrupó para formar Caronte. Este escenario explica la dinámica del sistema y las propiedades físicas observadas en ambos cuerpos.
Además de Caronte, el sistema plutoniano incluye otros cuatro satélites conocidos: Estigia, Nix, Cerbero e Hidra. Todos fueron descubiertos mediante observaciones realizadas con el telescopio espacial Hubble entre 2005 y 2012. Son cuerpos pequeños e irregulares compuestos principalmente por hielo de agua. Sus órbitas presentan relaciones resonantes con el movimiento de Caronte, lo que indica una evolución dinámica ligada a la historia del sistema plutoniano.
Estructura interna de Plutón
La estructura interna de Plutón no puede observarse directamente y se conoce mediante modelos desarrollados a partir de su masa, densidad, forma global y características geológicas. Los resultados obtenidos por la misión New Horizons indican que se trata de un cuerpo diferenciado, es decir, con los materiales más densos concentrados hacia el interior y los menos densos formando las capas externas.
Núcleo rocoso
Los modelos actuales describen un núcleo compuesto principalmente por silicatos y otros materiales rocosos que representa aproximadamente dos tercios de la masa total de Plutón. No se conoce con precisión su tamaño ni su composición exacta, ya que ninguna misión ha podido estudiar directamente el interior del planeta enano.
El calor generado por la desintegración radiactiva natural de elementos presentes en las rocas habría sido la principal fuente de energía interna durante gran parte de su historia. Este calentamiento pudo influir en la diferenciación temprana del interior y en la evolución térmica posterior.
Manto y corteza de hielo de agua
Sobre el núcleo rocoso existiría una gruesa envoltura formada principalmente por hielo de agua. A las temperaturas y presiones presentes en Plutón, el hielo de agua se comporta como una roca estructural capaz de soportar montañas y grandes accidentes geológicos.
Las observaciones de New Horizons revelaron cadenas montañosas que alcanzan varios kilómetros de altura. Estas estructuras difícilmente podrían estar formadas por hielos más blandos, como el nitrógeno o el metano, por lo que se considera que gran parte de la corteza está constituida por hielo de agua.
Los estudios geofísicos sugieren que la litosfera, la capa externa rígida donde se desarrollan fracturas y estructuras tectónicas, podría tener un grosor de varias decenas de kilómetros.
¿Existe un océano subsuperficial?
Diversos modelos geofísicos indican la posible existencia de un océano subsuperficial situado entre la corteza de hielo de agua y el núcleo rocoso. Esta hipótesis se basa en la evolución térmica del planeta enano, en la tectónica observada en la superficie y en las características de Sputnik Planitia, una gran cuenca de impacto situada en el hemisferio que mira hacia Caronte.
La localización de esta cuenca y la distribución de determinadas estructuras tectónicas pueden explicarse mediante modelos que incluyen una capa líquida bajo la corteza. En estos escenarios, el impacto que originó Sputnik Planitia habría alterado la distribución de masas del interior y contribuido a la orientación actual de la cuenca.
Otros estudios sugieren que Plutón pudo disponer de un océano interno desde etapas muy tempranas de su historia. Según estos modelos, el calor liberado durante la formación del planeta enano habría permitido la existencia de agua líquida poco después de su origen.
Sin embargo, ninguna observación ha detectado directamente este océano. Su existencia continúa siendo una hipótesis respaldada por evidencias geológicas y geofísicas, pero aún no confirmada de forma definitiva. Si existe en la actualidad, probablemente estaría compuesto por agua mezclada con sales y otros compuestos capaces de reducir su punto de congelación.
Evolución térmica
La evolución térmica de Plutón ha estado dominada por el calor generado en el interior rocoso y por las propiedades aislantes de la gruesa envoltura de hielo de agua. Estos factores pudieron favorecer la conservación de regiones líquidas durante miles de millones de años.
La existencia, extensión y estado actual de un posible océano subsuperficial continúan siendo algunas de las principales cuestiones abiertas sobre la estructura interna y la evolución geológica de Plutón.
Campo magnético y entorno espacial
Hasta la fecha no se ha detectado un campo magnético intrínseco en Plutón ni existen evidencias de una magnetosfera global. Una magnetosfera es la región del espacio dominada por el campo magnético de un cuerpo celeste, capaz de desviar partículas cargadas procedentes del Sol.
Antes del sobrevuelo de New Horizons se esperaba que la atmósfera de Plutón escapara al espacio a un ritmo elevado debido a su baja gravedad y generara una extensa región de interacción con el viento solar. Sin embargo, las observaciones realizadas por la sonda mostraron una atmósfera más fría y compacta de lo previsto y una tasa de escape de nitrógeno muy inferior a las estimaciones anteriores.
Como consecuencia, la región donde la atmósfera interactúa con el viento solar resultó mucho más reducida de lo esperado. El viento solar es un flujo continuo de partículas cargadas emitidas por el Sol que se propaga por todo el Sistema Solar. En ausencia de una magnetosfera, estas partículas pueden interactuar directamente con las capas más externas de la atmósfera.
Aunque Plutón carece de un campo magnético global, parte de las partículas que escapan de la atmósfera pueden ionizarse por la acción de la radiación solar e interactuar posteriormente con el viento solar. Este proceso genera una pequeña región de plasma alrededor del planeta enano. El plasma es un gas compuesto por partículas cargadas eléctricamente que responde a campos eléctricos y magnéticos.
Las mediciones realizadas por New Horizons mostraron que la interacción entre la atmósfera de Plutón y el viento solar presenta características intermedias entre las observadas en Marte y las de los cometas poco activos. Estos resultados permitieron mejorar la comprensión de los procesos de pérdida atmosférica en los cuerpos helados del Sistema Solar exterior y de la influencia que ejerce el viento solar a grandes distancias del Sol.
Referencias y más información:
- Stern, S. A. et al. (2015). The Pluto System: Initial Results from its Exploration by New Horizons. Arxiv.
- Gladstone, G. R. et al. (2016). The Atmosphere of Pluto as Observed by New Horizons. Arxiv.
- Johnson, B. C. et al. (2016). Pluto’s Sputnik Planitia as an impact basin and the possible generation of a subsurface ocean. Geophysical Research Letters.
- Stern, S. A. et al. (2019). The Pluto System After New Horizons. Annual Review of Astronomy and Astrophysics.
Explora el planeta enano Plutón
Explora la superficie de Plutón, formada por hielos, montañas, glaciares y grandes llanuras heladas.
La atmósfera de Plutón está formada por nitrógeno y metano, con neblinas, ciclos estacionales y escape atmosférico.
El sistema de satélites de Plutón está encabezado por Caronte junto a Nix, Hidra, Cerbero y Estigia.
Recorre la exploración de Plutón, desde las primeras observaciones hasta el sobrevuelo de New Horizons.
La sonda New Horizons exploró Plutón y reveló la diversidad geológica de este planeta enano.
