بلوتو

في أربعينيات القرن التاسع عشر، استخدم أوربان لو فيرييه الميكانيكا النيوتونية للتنبؤ بموقع كوكب نبتون الذي لم يكن مكتشفًا آنذاك، وذلك بعد تحليل الاضطرابات في مدار أورانوس . وقد دفعت الملاحظات اللاحقة لنبتون في أواخر القرن التاسع عشر علماء الفلك إلى التكهن بأن مدار أورانوس كان يتأثر بكوكب آخر إلى جانب نبتون. ^{[ 16 ]}

في عام 1906، بدأ بيرسيفال لويل ، وهو رجل أعمال ثري من بوسطن أسس مرصد لويل في فلاغستاف، أريزونا ، عام 1894، مشروعًا واسع النطاق للبحث عن كوكب تاسع محتمل، أطلق عليه اسم " الكوكب العاشر ". ^{[ 17 ]} في عام 1909، اقترح لويل وويليام إتش. بيكرينغ عدة إحداثيات سماوية محتملة لهذا الكوكب. ^{[ 18 ]} أجرى لويل ومرصده بحثه، مستخدمًا حسابات رياضية أجرتها إليزابيث ويليامز ، حتى وفاته عام 1916، ولكن دون جدوى. وبدون علم لويل، التقطت مسوحاته صورتين خافتتين لكوكب بلوتو في 19 مارس و7 أبريل 1915، لكن لم يتم التعرف عليهما. ^{[ 18 ] [ 19 ]} وهناك أربعة عشر رصدًا آخر معروفًا قبل اكتشافه ، أقدمها أجراه مرصد يركيس في 20 أغسطس 1909. ^{[ 20 ]}

دخلت أرملة بيرسيفال، كونستانس لويل، في معركة قانونية استمرت عشر سنوات مع مرصد لويل بشأن إرث زوجها، ولم يُستأنف البحث عن الكوكب العاشر حتى عام 1929. ^{[ 21 ]} أسند فيستو ميلفين سليفر ، مدير المرصد، مهمة تحديد موقع الكوكب العاشر إلى كلايد تومبو ، البالغ من العمر 23 عامًا ، والذي كان قد وصل لتوه إلى المرصد بعد أن أعجب سليفر بعينة من رسوماته الفلكية. ^{[ 21 ]}

كانت مهمة تومبو تصوير السماء ليلاً بشكل منهجي في أزواج من الصور، ثم فحص كل زوج وتحديد ما إذا كان أي جسم قد غيّر موقعه. باستخدام جهاز مقارنة الوميض ، كان ينتقل بسرعة ذهابًا وإيابًا بين مشاهد كل لوحة لخلق وهم حركة أي أجسام غيّرت موقعها أو مظهرها بين الصور. في 18 فبراير 1930، وبعد بحث دام قرابة عام، اكتشف تومبو جسمًا متحركًا محتملاً على لوحات فوتوغرافية التُقطت في 23 و29 يناير. ساعدت صورة فوتوغرافية أقل جودة التُقطت في 21 يناير في تأكيد الحركة. ^{[ 22 ]} بعد أن حصل المرصد على صور تأكيدية إضافية، أُرسلت أخبار الاكتشاف ببرقية إلى مرصد كلية هارفارد في 13 مارس 1930. ^{[ 18 ]}

أُشيد بهذا الجسم فورًا باعتباره الكوكب التاسع . ومع ذلك، ^{[ 23 ] : 27} فقد أُثيرت تساؤلات حول وضعه ككوكب عندما تبين أنه أصغر بكثير مما كان متوقعًا.

سنة بلوتو واحدة تعادل 247.94 سنة أرضية؛ ^{[ 3 ]} وبالتالي، في عام 2178، سيكمل بلوتو أول مدار له منذ اكتشافه.

اسم بلوتو مشتق من إله العالم السفلي الروماني ؛ وهو أيضًا لقب لهاديس (المكافئ اليوناني لبلوتو) .

فور الإعلان عن الاكتشاف، تلقى مرصد لويل أكثر من ألف اقتراح لتسمية الكوكب. ^{[ 24 ]} تصدرت ثلاثة أسماء القائمة: مينيرفا ، بلوتو، وكرونوس . كان اسم "مينيرفا" الخيار الأول لموظفي لويل ^{[ 25 ]} ، لكنه رُفض لأنه كان مستخدمًا بالفعل لكويكب . أما اسم "كرونوس" فلم يُفضّل لأنه كان من ابتكار عالم فلك غير محبوب ومتمركز حول ذاته، هو توماس جيفرسون جاكسون سي . ثم أُجري تصويت، وكان اسم "بلوتو" هو الخيار بالإجماع. ولضمان ثبات الاسم، وعدم تعرض الكوكب لتغييرات في اسمه كما حدث مع أورانوس، اقترح مرصد لويل الاسم على الجمعية الفلكية الأمريكية والجمعية الفلكية الملكية ، وقد وافقتا عليه بالإجماع. ^{[ 23 ] : 136 [ 26 ]} نُشر الاسم في 1 مايو 1930. ^{[ 27 ] [ 28 ]}

تلقى اسم بلوتو نحو 150 اقتراحًا ضمن الرسائل والبرقيات المرسلة إلى لويل. وكان أول اقتراح من ^{فينيشيا بيرني} ( 1918-2009)، وهي تلميذة في الحادية عشرة من عمرها في أكسفورد ^، إنجلترا، كانت مهتمة بالأساطير الكلاسيكية . ^{[ 23 ] [ 27 ]} اقترحت فينيشيا الاسم على جدها فالكونر مادان عندما قرأ خبر اكتشاف بلوتو على عائلته أثناء تناولهم الإفطار؛ ثم نقل مادان الاقتراح إلى أستاذ علم الفلك هربرت هول تيرنر ، الذي أرسله بدوره إلى زملائه في لويل في 16 مارس، بعد ثلاثة أيام من الإعلان. ^{[ 25 ] [ 27 ]}

كان اسم "بلوتو" مناسبًا من الناحية الأسطورية: فالإله بلوتو كان واحدًا من ستة أبناء بقوا على قيد الحياة من نسل زحل ، وقد تم اختيار أسماء الكواكب الأخرى بالفعل كأسماء لكواكب رئيسية أو ثانوية (أخويه جوبيتر ونبتون ، وأخواته سيريس وجونو وفيستا ) . سكن كل من الإله والكوكب مناطق "مظلمة"، وكان الإله قادرًا على إخفاء نفسه، كما كان الكوكب لفترة طويلة. ^{[ 30 ]} وقد ساعد في هذا الاختيار أيضًا حقيقة أن أول حرفين من كلمة بلوتو هما الحرفان الأولان من اسم بيرسيفال لويل؛ في الواقع، كان "بيرسيفال" أحد أكثر الاقتراحات شيوعًا لتسمية الكوكب الجديد. ^{[ 25 ] [ 31 ]}

• 
  صور من اكتشاف بلوتو
• 
  كلايد تومبو، في كانساس

بعد تسميته، تم ابتكار رمز بلوتو الكوكبي ⟨ ⟩ كشعار مكون من الحرفين "PL". ^{[ 32 ]} نادرًا ما يُستخدم هذا الرمز في علم الفلك حاليًا، ^{[ h ]} على الرغم من أنه لا يزال شائعًا في التنجيم. مع ذلك، فإن الرمز الفلكي الأكثر شيوعًا لبلوتو، والذي يُستخدم أحيانًا في علم الفلك أيضًا، هو كرة (ربما تُمثل غطاء بلوتو الخفي) فوق رأس بلوتو ⟨ ⟩ ، ويعود تاريخه إلى أوائل ثلاثينيات القرن العشرين. ^{[ 36 ] [ i ]}

سرعان ما انتشر اسم "بلوتو" على نطاق واسع في الثقافة العامة. ففي عام 1930، استوحى والت ديزني على ما يبدو فكرة تقديمه لشخصية ميكي ماوس، وهو كلب يُدعى بلوتو ، من هذا الاسم، على الرغم من أن رسام الرسوم المتحركة في ديزني، بن شاربستين، لم يستطع تأكيد سبب اختيار هذا الاسم. ^{[ 40 ]} وفي عام 1941، أطلق غلين تي. سيبورغ اسم "بلوتونيوم" على العنصر المُكتشف حديثًا ، تيمُّنًا بكوكب بلوتو، تماشيًا مع تقليد تسمية العناصر بأسماء الكواكب المكتشفة حديثًا، على غرار اليورانيوم الذي سُمّي تيمنًا بكوكب أورانوس، والنبتونيوم الذي سُمّي تيمنًا بكوكب نبتون. ^{[ 41 ]}

تستخدم معظم اللغات اسم "بلوتو" بأشكال مختلفة. ^{[ j ]} في اللغة اليابانية، اقترح هوي نوجيري الترجمة الحرفية "ميوسي" (冥王星، "نجم ملك (إله) العالم السفلي") ، وقد استُعيرت هذه الترجمة إلى الصينية والكورية. تستخدم بعض لغات الهند اسم بلوتو، بينما تستخدم لغات أخرى، مثل الهندية ، اسم ياما ، إله الموت في الهندوسية . ^{[ 42 ]} تميل اللغات البولينيزية أيضًا إلى استخدام إله العالم السفلي الأصلي، كما هو الحال في لغة الماوري "ويرو" . ^{[ 42 ]} لا تتبع اللغة الفيتنامية الاستخدام الصيني بسبب قيد صوتي: فالكلمة الصينية الفيتنامية "مين " (冥minh ) التي تعني "مظلم" تُنطق بنفس طريقة نطق كلمة "مين" (明minh ) التي تعني "مشرق". بدلاً من ذلك، يستخدم الفيتناميون ياما، وهو أيضًا إله بوذي، في شكل Sao Diêm Vương星閻王"نجم ياما"، مشتق من الصينية閻王Yán Wáng / Yìhm Wòhng "King Yama". ^{[ 42 ] [ 43 ] [ 44 ]}

بمجرد اكتشاف بلوتو، أثار خفوته وعدم وجود قرص مرئي حوله شكوكًا حول فكرة أنه الكوكب العاشر الذي اكتشفه لويل . ^{[ 17 ]} تم تعديل تقديرات كتلة بلوتو بالخفض طوال القرن العشرين. ^{[ 45 ]}

في البداية، حسب علماء الفلك كتلة بلوتو بناءً على تأثيره المفترض على نبتون وأورانوس. في عام 1931، حُسبت كتلة بلوتو لتكون مساوية تقريبًا لكتلة الأرض ، ثم خُفِّضت هذه الكتلة، وفقًا لحسابات لاحقة في عام 1948، إلى ما يقارب كتلة المريخ . ^{[ 47 ] [ 49 ]} في عام 1950، رصد كويبر قرص بلوتو لأول مرة، وقدّر أن نصف قطره يبلغ حوالي 2950  كيلومترًا، أي أصغر قليلًا من المريخ؛ وقد أكد عدم رصد الاحتجاب النجمي المتوقع في عام 1965 هذا التقدير ، واضعًا حدًا أقصى يبلغ 3400  كيلومتر. ^{[ 52 ] [ 55 ]}في عام 1971، توصل سيدلمان وزملاؤه إلى أن كتلة بلوتو تُعادل 0.11 ± 0.02 من كتلة الأرض، وذلك بناءً على افتراض أن بلوتو يُؤثر على مدار نبتون. ^{[ 50 ]} وفي عام 1976، وجد ديل كروكشانك وكارل بيلشر وديفيد موريسون من جامعة هاواي أدلةً على أن سطح بلوتو مُغطى بجليد الميثان؛ وبناءً على ذلك، تمكنوا من حساب بياض بلوتو لأول مرة. ^{[ 52 ]} وخلصوا إلى أن بلوتو يجب أن يكون شديد اللمعان بالنسبة لحجمه، حيث يتراوح بياضه الهندسي بين 0.4 و0.6، وبالتالي  يبلغ نصف قطره 1400-1650 كيلومترًا، أي أصغر حتى من القمر . ولا يُمكن أن تتجاوز كتلته 1% من كتلة الأرض. ^{[ 51 ]} أشار كروكشانك وزملاؤه إلى أن كتلة بلوتو، التي قدروها ببضعة أجزاء من الألف من كتلة الأرض، لم تكن كافية لإحداث أي تأثير ملحوظ على مداري أورانوس أو نبتون، وأقروا بأن اكتشاف تومبو كان نتيجة بحث دقيق وليس أي نوع من التنبؤ. ^{[ 52 ]}

في عام 1978، سمح اكتشاف قمر بلوتو، شارون، بقياس كتلة بلوتو لأول مرة: حوالي 0.2% من كتلة الأرض، وهي كتلة صغيرة جدًا بحيث لا تُفسر التباينات في مدار أورانوس. باءت محاولات البحث اللاحقة عن كوكب بديل، لا سيما تلك التي قام بها روبرت ساتون هارينغتون ، ^{[ 56 ]} بالفشل. في عام 1992، استخدم مايلز ستانديش بيانات من تحليق فوياجر 2 بالقرب من نبتون عام 1989، والتي عدّلت تقديرات كتلة نبتون بالخفض بنسبة 0.5% - وهي نسبة تُقارب كتلة المريخ - لإعادة حساب تأثير جاذبيته على أورانوس. مع إضافة الأرقام الجديدة، اختفت التباينات، وبالتالي اختفت الحاجة إلى كوكب بديل. ^{[ 57 ]}

اعتبارًا من عام 2000اتفق غالبية العلماء على أن الكوكب العاشر، كما وصفه لويل، غير موجود. ^{[ 58 ]} كان لويل قد تنبأ بمدار الكوكب العاشر وموقعه عام 1915، وكان هذا التنبؤ قريبًا جدًا من مدار بلوتو وموقعه الفعليين في ذلك الوقت. وخلص إرنست دبليو براون ، بعد اكتشاف بلوتو بفترة وجيزة، إلى أن هذا كان مجرد مصادفة. ^{[ 59 ]}

ابتداءً من عام ١٩٩٢، تم اكتشاف العديد من الأجرام التي تدور في نفس نطاق بلوتو، مما يدل على أن بلوتو جزء من مجموعة أجرام تُعرف باسم حزام كايبر . وقد أثار هذا الأمر جدلاً واسعاً حول تصنيفه الرسمي ككوكب، حيث تساءل الكثيرون عما إذا كان ينبغي اعتباره جزءاً من المجموعة المحيطة به أم منفصلاً عنها. وقد أثار مديرو المتاحف والقاعات الفلكية جدلاً في بعض الأحيان باستبعادهم بلوتو من النماذج الكوكبية للنظام الشمسي . في فبراير ٢٠٠٠، عرضت قبة هايدن الفلكية في مدينة نيويورك نموذجاً للنظام الشمسي يضم ثمانية كواكب فقط، وهو ما تصدّر عناوين الصحف بعد عام تقريباً. ^{[ ٦٠ ]}

فقدت سيريس ، وبالاس ، وجونو، وفيستا صفة الكواكب لدى معظم علماء الفلك بعد اكتشاف العديد من الكويكبات الأخرى في أربعينيات القرن التاسع عشر. من جهة أخرى، اعتبر الجيولوجيون الكوكبيون سيريس في كثير من الأحيان، وبالاس وفيستا بدرجة أقل، مختلفين عن الكويكبات الأصغر حجمًا نظرًا لكبر حجمها الذي سمح لها بالخضوع لتطور جيولوجي. ^{[ 61 ]} على الرغم من أن أولى الأجسام المكتشفة في حزام كايبر كانت صغيرة الحجم، إلا أنه سرعان ما تم اكتشاف أجسام تقترب في حجمها من بلوتو، بعضها كبير بما يكفي (مثل بلوتو نفسه) لتلبية المفاهيم الجيولوجية، لا الديناميكية، لوصف الكوكب. ^{[ 62 ]}

في عام ١٩٩٨، اقترح برايان جي. مارسدن من مركز الكواكب الصغيرة بجامعة هارفارد منح بلوتو الرقم ١٠٠٠٠ ككوكب صغير مع احتفاظه بتصنيفه الرسمي ككوكب. ^{[ ٦٣ ] [ ٦٤ ]} أثار احتمال "تخفيض تصنيف" بلوتو استياءً شعبيًا واسعًا، وردًا على ذلك، أوضح الاتحاد الفلكي الدولي أنه لم يكن يقترح في ذلك الوقت إزالة بلوتو من قائمة الكواكب. ^{[ ٦٥ ] [ ٦٤ ]}

في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، أجرى علماء الفلك في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا (كالتك) بقيادة مايكل إي. براون مسحًا واسع النطاق للسماء باستخدام تقنية الكشف الرقمي، واكتشفوا العديد من الأجرام العابرة لنبتون . وقد قُدِّر حجم العديد من هذه الأجرام في البداية بأنه أكبر من بلوتو أو مساويًا له، مما أثار جدلًا حول ما إذا كان ينبغي اعتبارها كواكب أم لا. لاحقًا، تم تعديل التقديرات بالخفض نظرًا لارتفاع قيم البياض عن المتوقع . ^{[ 66 ]}

أصبح الجدل حتميًا عندما أعلن هؤلاء الفلكيون، في يوليو 2005، اكتشاف جرم سماوي جديد، إيريس ، الذي كان أضخم بكثير من بلوتو، وأضخم جرم تم اكتشافه في النظام الشمسي منذ تريتون عام 1846. أطلقت عليه الصحافة في البداية اسم الكوكب العاشر ، على الرغم من عدم وجود إجماع رسمي آنذاك حول ما إذا كان يُصنف كوكبًا أم لا. ^{[ 67 ]} بينما اعتبر آخرون في المجتمع الفلكي هذا الاكتشاف أقوى حجة لإعادة تصنيف بلوتو ككوكب قزم. ^{[ 68 ]}

على الرغم من أن مدار بلوتو يبدو وكأنه يتقاطع مع مدار نبتون عند النظر إليه من شمال أو جنوب المجموعة الشمسية، إلا أن مداري الجسمين لا يتقاطعان. فعندما يكون بلوتو في أقرب نقطة له من الشمس، وقريبًا من مدار نبتون كما يُرى من هذا الموقع، يكون أيضًا في أقصى نقطة شمال مسار نبتون. يمر مدار بلوتو على بُعد حوالي 8 وحدات فلكية شمال مدار نبتون، مما يمنع حدوث تصادم. ^{[ 101 ] [ 102 ] [ 103 ] [ l ]}

هذا وحده لا يكفي لحماية بلوتو؛ إذ يمكن أن تُغير اضطرابات الكواكب (وخاصة نبتون) مدار بلوتو (مثل ترنحه المداري ) على مدى ملايين السنين، مما قد يؤدي إلى اصطدام. ومع ذلك، فإن بلوتو محمي أيضًا برنينه المداري 2:3 مع نبتون : فمقابل كل دورتين يدورهما بلوتو حول الشمس، يدور نبتون ثلاث دورات، في إطار مرجعي يدور بنفس معدل ترنح حضيض بلوتو (حوالي 1000 دورة).0.97 × 10 ⁻⁴ درجة مئوية في السنة ^{[ 100 ]} ).

تستغرق كل دورة حوالي 495 عامًا. توجد العديد من الأجرام الأخرى في نفس الرنين، تُسمى البلوتينات . في الوقت الحالي، في كل دورة مدتها 495 عامًا، عندما يكون بلوتو في أقرب نقطة له من الشمس (كما حدث في عام 1989)، يكون نبتون متقدمًا عليه بمقدار 57 درجة. وبحلول مرور بلوتو الثاني بأقرب نقطة له من الشمس، يكون نبتون قد أكمل دورة ونصف إضافية من مداره، وسيكون متأخرًا عنه بمقدار 123 درجة. ^{[ 105 ]} تبلغ المسافة الدنيا بين بلوتو ونبتون أكثر من 17  وحدة فلكية، وهي أكبر من المسافة الدنيا بين بلوتو وأورانوس (11  وحدة فلكية). ^{[ 103 ]} تحدث المسافة الدنيا بين بلوتو ونبتون في الواقع بالقرب من وقت وصول بلوتو إلى أبعد نقطة له من الشمس. ^{[ 100 ]}

يُعدّ الرنين 2:3 بين الجسمين مستقرًا للغاية، وقد حُفظ على مدى ملايين السنين. ^{[ 106 ]} يمنع هذا الرنين مداريهما من التغير بالنسبة لبعضهما البعض، لذا لا يمكن للجسمين أن يمرّا بالقرب من بعضهما أبدًا. حتى لو لم يكن مدار بلوتو مائلًا، فلن يصطدم الجسمان أبدًا. ^{[ 103 ]}

عندما يختلف مدار بلوتو قليلاً عن ثلاثة أضعاف مدار نبتون، يتغير نمط المسافة بينه وبين نبتون. عند اقترابه من نقطة الحضيض، يتحرك بلوتو داخل مدار نبتون، وبالتالي يتحرك بسرعة أكبر، لذا خلال الدورة الأولى من دورتين في دورة الـ 495 عامًا، يقترب من نبتون من الخلف. حاليًا، يبقى بلوتو على مسافة تتراوح بين 50° و65° خلف نبتون لمدة 100 عام (مثلاً من 1937 إلى 2036). ^{[ 105 ]}

تتسبب قوة الجذب بين الكوكبين في نقل الزخم الزاوي إلى بلوتو. يؤدي هذا الوضع إلى تحريك بلوتو إلى مدار أكبر قليلاً، حيث يصبح مداره أطول قليلاً، وفقًا لقانون كبلر الثالث . بعد عدة دورات من هذا القبيل، يتأخر بلوتو بما يكفي بحيث لا يكون متقدمًا كثيرًا عن نبتون عند نقطة الحضيض الثانية في كل دورة، فيبدأ نبتون بتقليص مدار بلوتو مرة أخرى. تستغرق الدورة بأكملها حوالي 20,000 سنة لإكمالها. ^{[ 103 ] [ 106 ] [ 107 ]}

تتكون سهول سطح بلوتو من أكثر من 98% من جليد النيتروجين ، مع آثار من الميثان وأول أكسيد الكربون . ^{[ 112 ]} يتواجد النيتروجين وأول أكسيد الكربون بكثرة على الجانب المقابل لشارون من بلوتو (حوالي خط طول 180 درجة، حيث يقع الفص الغربي لمنطقة تومبو ، المعروف باسم سهل سبوتنيك )، بينما يتواجد الميثان بكثرة بالقرب من خط طول 300 درجة شرقًا. ^{[ 113 ]} تتكون الجبال من جليد الماء. ^{[ 114 ]} يتميز سطح بلوتو بتنوعه الكبير، مع اختلافات واسعة في التضاريس، ^{[ 115 ]} والسطوع واللون. ^{[ 116 ] [ 115 ]}

يُعدّ بلوتو أحد أكثر الأجرام تباينًا في المجموعة الشمسية، إذ يُضاهي تباينه تباين قمر زحل إيابيتوس . [ ^{117 ] يتراوح} لونه بين الأسود الفحمي والبرتقالي الداكن والأبيض. ^{[ 118 ]} يُشبه لون بلوتو لون قمر آيو ، مع ميل طفيف نحو البرتقالي وقليل من الحمرة مقارنةً بالمريخ . ^{[ 119 ]} تشمل معالمه الجغرافية البارزة منطقة تومبو، أو "القلب" (منطقة ساطعة كبيرة على الجانب المقابل لشارون)، ومنطقة بيلتون ، ^{[ 6 ]} أو "الحوت" (منطقة داكنة كبيرة على نصف الكرة الخلفي)، و" القبضات النحاسية " (سلسلة من المناطق الداكنة الاستوائية على نصف الكرة الأمامي).

سهل سبوتنيك، الفص الغربي من "القلب"، عبارة عن حوض اصطدام يبلغ عرضه 1000  كيلومتر  وعمقه 3 كيلومترات ^{[ 115 ]} ، مغمور جزئيًا بجليد النيتروجين وأول أكسيد الكربون المتجمد، ومقسم إلى خلايا مضلعة، تُفسر على أنها خلايا حمل حراري تحمل كتلًا عائمة من قشرة جليد الماء وحفر التسامي نحو حوافها؛ ^{[ 120 ] [ 121 ] [ 122 ]} وهناك دلائل واضحة على تدفقات جليدية داخل الحوض وخارجه. ^{[ 123 ] [ 124 ]} لا توجد به فوهات مرئية لمركبة نيو هورايزونز ، مما يشير إلى أن عمر سطحه أقل من 10  ملايين سنة. ^{[ 125 ]} وقد أظهرت أحدث الدراسات أن عمر السطح يبلغ180,000 +90,000 −40,000 سنة. ^{[ 126 ] لخص الفريق العلمي لمسبار نيو هورايزونز النتائج الأولية على} النحو التالي : "يُظهر بلوتو تنوعًا واسعًا بشكلٍ مُثير للدهشة في التضاريس الجيولوجية، بما في ذلك تلك الناتجة عن التفاعلات الجليدية وتفاعلات السطح مع الغلاف الجوي ، بالإضافة إلى عمليات الاصطدام والتكتونية والبركانية الجليدية المحتملة وعمليات الانهيارات الأرضية ." ^{[ 7 ]}

توجد في الأجزاء الغربية من سهل سبوتنيك حقول من الكثبان الرملية المستعرضة التي تشكلت بفعل الرياح التي تهب من مركز سهل سبوتنيك باتجاه الجبال المحيطة. يتراوح طول موجات الكثبان بين 0.4 و1  كيلومتر، ومن المرجح أنها تتكون من جزيئات الميثان التي  يتراوح حجمها بين 200 و300 ميكرومتر. ^{[ 127 ]}

• 
  صورة لكوكب بلوتو التقطتها كاميرا التصوير المرئي متعددة الأطياف بألوان محسّنة لإبراز الاختلافات في تكوين سطحه.
• 
  توزيع العديد من الفوهات والأحواض الناتجة عن الاصطدامات على كل من بلوتو وشارون. يشير التباين في الكثافة (مع عدم وجود أي منها في سهل سبوتنيك ) إلى تاريخ طويل من النشاط الجيولوجي المتفاوت. ولهذا السبب تحديدًا، يبقى وجود العديد من الفوهات على بلوتو غير مؤكد. ^{[ 128 ]} ويعود غياب الفوهات على جانبي كل خريطة إلى انخفاض دقة تغطية تلك المناطق التي يُحتمل أن تكون قد تعرضت للاصطدام.
• 
  خريطة جيولوجية لسهل سبوتنيك والمناطق المحيطة به ( السياق )، مع تحديد حدود خلايا الحمل الحراري باللون الأسود
• 
  المناطق التي تم فيها رصد الجليد المائي (المناطق الزرقاء)

كثافة بلوتو هي1.853 ± 0.004  غ/سم³ ^. [ ^{8 ] نظرًا} لأن تحلل العناصر المشعة سيؤدي في النهاية إلى تسخين الجليد بدرجة كافية لانفصال الصخور عنه، يتوقع العلماء أن يكون التركيب الداخلي لبلوتو متمايزًا، حيث استقرت المادة الصخرية في لب كثيف محاط بغلاف من جليد الماء. ويُقدّر قطر اللب قبل مهمة نيو هورايزونز بـ1700  كم ، أي ما يعادل 70% من قطر بلوتو. ^{[ 129 ]}

من المحتمل أن يستمر هذا التسخين، مما يؤدي إلى تكوين محيط جوفي من الماء السائل بسماكة تتراوح بين 100 و180 كيلومترًا عند حدود اللب والوشاح. ^{[ 129 ] [ 130 ] [ 131 ]} في سبتمبر 2016، قام علماء من جامعة براون بمحاكاة الاصطدام الذي يُعتقد أنه شكّل سهل سبوتنيك ، وأظهروا أنه ربما كان نتيجة لتدفق الماء السائل من الأسفل بعد الاصطدام، مما يشير إلى وجود محيط جوفي  بعمق لا يقل عن 100 كيلومتر. ^{[ 132 ]}

في يونيو 2020، أفاد علماء الفلك بوجود أدلة تشير إلى أن بلوتو ربما كان يحتوي على محيط جوفي ، وبالتالي ربما كان صالحًا للسكن ، عند تشكله لأول مرة. ^{[ 133 ] [ 134 ]} وفي مارس 2022، اقترح فريق من الباحثين أن جبلي رايت مونس وبيكارد مونس هما في الواقع اندماج للعديد من القباب البركانية الجليدية الصغيرة، مما يشير إلى وجود مصدر حرارة على سطحه بمستويات كانت تُعتبر سابقًا غير ممكنة. ^{[ 135 ]}

في عام 2012، حُسب أن الجسم 15810 أراون قد يكون شبه قمر لبلوتو، وهو نوع محدد من التكوينات المدارية المشتركة. ^{[ 165 ]} ووفقًا للحسابات، سيكون هذا الجسم شبه قمر لبلوتو لمدة 350,000 سنة تقريبًا من كل فترة مليوني سنة. ^{[ 165 ] [ 166 ]} وقد مكّنت القياسات التي أجرتها المركبة الفضائية "نيو هورايزونز" في عام 2015 من حساب مدار أراون بدقة أكبر، ^{[ 167 ]} وأكدت النتائج السابقة. ^{[ 168 ]} ومع ذلك، لا يزال علماء الفلك مختلفين حول ما إذا كان ينبغي تصنيف أراون كشبه قمر لبلوتو بناءً على ديناميكيات مداره، نظرًا لأن مداره يتحكم فيه نبتون بشكل أساسي مع اضطرابات عرضية فقط من بلوتو. ^{[ 169 ] [ 167 ] [ 168 ]}

بُعد بلوتو عن الأرض يجعل دراسته واستكشافه المتعمق أمرًا صعبًا. يبلغ متوسط ​​سطوع بلوتو الظاهري 15.1، ويصل إلى 13.65 عند أقرب نقطة له من الشمس. ^{[ 3 ]} لرؤيته، يلزم استخدام تلسكوب، ويُفضل أن يكون قطره حوالي 30  سم (12 بوصة). ^{[ 183 ]} ​​يبدو بلوتو كنجم، ولا يظهر له قرص مرئي حتى في التلسكوبات الكبيرة، ^{[ 184 ]} لأن قطره الزاوي لا يتجاوز 0.11 ثانية قوسية. ^{[ 3 ]} 

كانت أقدم خرائط بلوتو، التي رُسمت في أواخر ثمانينيات القرن العشرين، عبارة عن خرائط سطوع مُستمدة من رصد دقيق لظاهرة كسوف قمره الأكبر، شارون. وقد رُصد التغير في متوسط ​​السطوع الكلي لنظام بلوتو-شارون خلال الكسوف. فعلى سبيل المثال، يُحدث كسوف بقعة ساطعة على بلوتو تغيرًا أكبر في السطوع الكلي مقارنةً بكسوف بقعة مظلمة. ويمكن استخدام المعالجة الحاسوبية للعديد من هذه الرصدات لإنشاء خريطة سطوع. كما تُتيح هذه الطريقة تتبع تغيرات السطوع بمرور الوقت. ^{[ 185 ] [ 186 ]}

تم إنتاج خرائط أفضل من صور التقطها تلسكوب هابل الفضائي ، والتي وفرت دقة أعلى ، وأظهرت تفاصيل أكثر بكثير، ^{[ 117 ]} حيث تمكنت من رصد اختلافات تمتد لمئات الكيلومترات، بما في ذلك المناطق القطبية والبقع الساطعة الكبيرة. ^{[ 119 ]} وقد تم إنتاج هذه الخرائط بواسطة معالجة حاسوبية معقدة، والتي وجدت أفضل الخرائط المسقطة الملائمة لعدد قليل من وحدات البكسل في صور هابل. ^{[ 187 ]} وظلت هذه الخرائط الأكثر تفصيلاً لكوكب بلوتو حتى تحليق مركبة نيو هورايزونز بالقرب منه في يوليو 2015، لأن الكاميرتين الموجودتين على متن تلسكوب هابل الفضائي واللتين استُخدمتا لإنتاج هذه الخرائط لم تعودا في الخدمة. ^{[ 187 ]}

تُعدّ مركبة "نيو هورايزونز " الفضائية، التي حلّقت بالقرب من بلوتو في يوليو 2015، المحاولة الأولى والوحيدة حتى الآن لاستكشاف بلوتو مباشرةً. أُطلقت المركبة عام 2006، والتقطت أولى صورها (من مسافة بعيدة) لبلوتو في أواخر سبتمبر من العام نفسه، خلال اختبار لجهاز التصوير الاستطلاعي بعيد المدى. ^{[ 188 ]} أكّدت هذه الصور، التي التُقطت من مسافة تُقارب 4.2  مليار كيلومتر، قدرة المركبة على تتبّع الأهداف البعيدة، وهو أمر بالغ الأهمية للمناورة نحو بلوتو وأجرام حزام كايبر الأخرى. وفي أوائل عام 2007، استفادت المركبة من مساعدة جاذبية كوكب المشتري .

اقتربت مركبة " نيو هورايزونز" من بلوتو لأقرب مسافة ممكنة في 14 يوليو/تموز 2015، بعد رحلة استغرقت 3462 يومًا عبر النظام الشمسي. بدأت الملاحظات العلمية لبلوتو قبل خمسة أشهر من هذا الاقتراب، واستمرت لمدة شهر على الأقل بعده. أُجريت الملاحظات باستخدام حزمة استشعار عن بُعد تضمنت أجهزة تصوير وأداة بحث علمي راديوي، بالإضافة إلى تجارب طيفية وغيرها. تمثلت الأهداف العلمية لـ" نيو هورايزونز" في تحديد خصائص جيولوجيا وشكل بلوتو وقمره شارون، ورسم خريطة لتكوين سطحهما، وتحليل الغلاف الجوي المحايد لبلوتو ومعدل هروبه. في 25 أكتوبر/تشرين الأول 2016، الساعة 5:48 مساءً بتوقيت شرق الولايات المتحدة،  استقبلت " نيو هورايزونز" آخر بيانات (من إجمالي 50 مليار بت من البيانات؛ أو 6.25 جيجابايت) من اقترابها من بلوتو. ^{[ 189 ] [ 190 ] [ 191 ] [ 192 ]}

منذ تحليق مركبة "نيو هورايزونز" بالقرب من بلوتو، دعا العلماء إلى إرسال مركبة مدارية تعود إليه لتحقيق أهداف علمية جديدة. ^{[ 193 ] [ 194 ] [ 195 ]} تشمل هذه الأهداف رسم خريطة لسطح بلوتو بدقة 9.1 متر (30 قدمًا) لكل بكسل، ورصد أقمار بلوتو الصغيرة، وملاحظة كيفية تغير بلوتو أثناء دورانه حول محوره، ودراسة احتمال وجود محيط تحت سطحه، ورسم خرائط طبوغرافية لمناطق بلوتو التي تغطيها الظلمة لفترات طويلة بسبب ميل محوره. ويمكن تحقيق الهدف الأخير باستخدام نبضات الليزر لإنشاء خريطة طبوغرافية كاملة لبلوتو. ^{[ 196 ]}  

دعا آلان ستيرن، الباحث الرئيسي في مهمة " نيو هورايزونز "، إلى إطلاق مركبة مدارية على غرار " كاسيني" في حوالي عام 2030 (الذكرى المئوية لاكتشاف بلوتو)، على أن تستخدم جاذبية شارون لتعديل مدارها حسب الحاجة لتحقيق الأهداف العلمية بعد وصولها إلى نظام بلوتو. ^{[ 196 ]} ويمكن للمركبة المدارية بعد ذلك استخدام جاذبية شارون لمغادرة نظام بلوتو ودراسة المزيد من أجرام حزام كايبر بعد إتمام جميع الأهداف العلمية المتعلقة ببلوتو. وتصف دراسة مفاهيمية ممولة من برنامج "المفاهيم المتقدمة المبتكرة" التابع لناسا ( NIAC ) مركبة مدارية وهابطة إلى بلوتو تعمل بتقنية الاندماج النووي، وتعتمد على مفاعل برينستون ذي التكوين العكسي للمجال . ^{[ 197 ] [ 198 ]}

صوّرت مركبة "نيو هورايزونز" نصف الكرة الشمالي لكوكب بلوتو بالكامل، والمناطق الاستوائية حتى خط عرض 30° جنوبًا تقريبًا. أما خطوط العرض الجنوبية الأعلى، فقد رُصدت من الأرض بدقة منخفضة جدًا. ^{[ 199 ]} تغطي صور تلسكوب هابل الفضائي عام 1996 نسبة 85% من بلوتو، وتُظهر معالم بياض كبيرة حتى خط عرض 75° جنوبًا تقريبًا. ^{[ 200 ] [ 201 ]} وهذا كافٍ لإظهار امتداد بقع المنطقة المعتدلة. وقد حظيت الصور اللاحقة بدقة أفضل قليلًا، بفضل تحسينات طفيفة في أجهزة هابل. ^{[ 202 ]} أما المنطقة الاستوائية من نصف الكرة الفرعي لكوكب بلوتو، فقد صُوّرت بدقة منخفضة فقط، نظرًا لأن " نيو هورايزونز" اقتربت لأقرب نقطة من نصف الكرة المضاد لكوكب بلوتو. ^{[ 203 ]}

استطاعت مركبة "نيو هورايزونز" رصد بعض التغيرات في البياض في خطوط العرض الجنوبية العليا باستخدام ضوء شارون (الضوء المنعكس عن شارون). ويبدو أن المنطقة القطبية الجنوبية أغمق من المنطقة القطبية الشمالية، ولكن توجد منطقة ذات بياض عالٍ في نصف الكرة الجنوبي قد تكون رواسب جليدية إقليمية من النيتروجين أو الميثان. ^{[ 204 ]}