A comienzos de este siglo, algunos astrónomos pensaron que podría haber un planeta más allá de Urano y Neptuno, debido a algunas pequeñas irregularidades en sus movimientos. Quizá alguna fuerza gravitacional desde un planeta distante que no podía verse.
La masa de Júpiter es 318 veces superior a la de la Tierra, y Saturno, que está más lejos, es sólo cinco veces mayor que nuestro planeta. Más allá se encuentra Urano, que tiene 15 veces la masa de la Tierra, y Neptuno, cuya masa es diecisiete veces mayor. Si existiera un planeta aún más distante sería más pequeño que éstos, pero seis o siete veces mayor que la Tierra.
Durante toda una generación los astrónomos trataron de descubrir dónde podría estar este planeta en el cielo, ya que producía efectos gravitacionales observables. Finalmente, en 1930, un joven astrónomo estadounidense, Clyde Tombaugh, lo encontró. Lo llamó Plutón, porque estaba tan alejado en la oscuridad que parecía encajar con el nombre del antiguo dios del mundo subterráneo.
Pero luego vino la primera sorpresa. Se trataba de un mundo oscuro. Los astrónomos pensaron que si era tan grande como esperaban, y tan distante, sería de una magnitud diez, pero en realidad era de una magnitud 14. Tenía sólo una catorceava parte del brillo que debería haber tenido. ¿Por qué? Quizá estaba más lejos de lo que los científicos creían. Lo observaron a medida que se movía lentamente a lo largo del cielo; y a partir de su velocidad y de la dirección de su movimiento calcularon su órbita. Plutón tarda 247,7 años en dar una vuelta alrededor del Sol, por lo que su distancia media del Sol es de unos 5900 millones de kilómetros. Es decir, 1.3 veces más lejos de Neptuno, que hasta entonces era el planeta más lejano conocido; pero Plutón estaba todavía más cerca de lo esperado.
Para explicar su oscuridad, los científicos tuvieron que suponer que era más pequeño de lo que creían. Quizá no más grande que la Tierra.
Hubo más sorpresas. Mientras se continuaba observando sus movimientos, se hizo evidente que la órbita de Plutón era mucho más elíptica que la de cualquier otro planeta. En la mitad de su órbita está mucho más lejos del Sol que en la otra mitad. En su punto más alejado (afelio), Plutón está a 7375 millones de kilómetros del Sol. En su punto más cercano (perihelio), Plutón está sólo a 4425 millones de kilómetros del Sol —un poco más cerca del Sol de lo que está Neptuno.
Cuando se descubrió Plutón, se estaba acercando lentamente al perihelio. En 1979, Plutón cruzó la órbita de Neptuno y permanecerá veinte años dentro de ella. En este momento no es el planeta más alejado del Sol, sino Neptuno. Pero cuando llegue el año 2000, Plutón se deslizará detrás de Neptuno y se dirigirá hacia el exterior. Entonces continuara siendo el planeta más lejano durante otros 220 años, cuando nuevamente se acerque al perihelio.
¿Esto significa que Plutón puede llegar a chocar con Neptuno algún día? No, ya que la órbita de Plutón no es igual que la de los otros planetas. Está inclinada 17 grados en relación al plano de la órbita de la Tierra. Si se hiciera un molde exacto del sistema solar y de las órbitas planetarias que entrara en el envase de una pizza, la órbita de Plutón saldría de ella. Como resultado, cuando Plutón se acerca al Sol más que Neptuno, o se aleja hacia el exterior, nunca está a menos de 1300 millones de kilómetros por encima o por debajo de Neptuno.
¿Y de qué está hecho Plutón? Si se trata de un planeta pequeño, no puede tener una atmósfera profunda ni una capa gruesa de nubes, como los planetas gigantes. Debe de estar hecho de roca, de hielo o de una mezcla de ambos. En cualquier caso, debe de haber roca clara y oscura, o roca desnuda y roca helada. Sus distintas regiones pueden tener brillos diferentes.
En 1954, el astrónomo canadiense Robert H. Hardie y su colaborador Merle Walker midieron el brillo con mucha precisión y descubrieron que cada 6,4 días era un poco más brillante y un poco más oscuro. Decidieron que esto significaba que Plutón rotaba sobre su eje cada 6,4 días, y que un hemisferio era un poco más oscuro que el otro.
Mientras tanto se estaban realizando grandes esfuerzos para determinar exactamente el tamaño de Plutón. Quizá con telescopios nuevos y más grandes, Plutón podrías ser medido directamente. En 1950, el astrónomo estadounidense de origen holandés Gerard Peter Kuiper asumió la tarea con un nuevo telescopio gigante (cuya lente era de 508 centímetros) en el monte Palomar, y calculando su órbita descubrió que el diámetro de Plutón era de 6100 kilómetros, es decir, la mitad del diámetro de la Tierra, y un poco menos que el diámetro de Marte.
Los astrónomos quedaron muy sorprendidos. No podían creer que Plutón fuera tan pequeño.
Pero existe otra manera de determinar el tamaño de Plutón. De vez en cuando, mientras se mueve lentamente a lo largo del espacio, Plutón pasa cerca de una estrella oscura. Si pasa por delante de ella (lo que se llama «ocultación»), la estrella titilará durante un período. A partir de ese período de tiempo podemos hacernos una idea del diámetro de Plutón.
El 28 de abril de 1965, Plutón se movía hacia una estrella oscura en la constelación de Leo. Si Plutón fuera tan grande como la Tierra o siquiera como Marte, el planeta pasaría lo bastante cerca de la estrella como para esconderla con su borde. Pero no hubo ocultamiento al pasar Plutón. La pequeña esfera de Plutón desapareció. Para que esto ocurriera, debía estar a 5790 millones de kilómetros o incluso menos. Esto hizo pensar que Plutón era considerablemente más pequeño de lo que Kuiper había calculado. Su tamaño estaría, como máximo, a mitad de camino entre Mercurio y Marte, los dos planetas más pequeños conocidos.
Aun si Plutón estuviera hecho de roca, tendría una masa de sólo una dieciseisava parte de la Tierra, y quizá menos.
Pero luego ocurrió algo totalmente inesperado, la mayor sorpresa que tenía reservada Plutón.
En junio de 1978, el astrónomo americano James Christie estaba estudiando fotografías de Plutón tomadas en excelentes condiciones. Christie estudiaba las fotografías muy aumentadas, y le pareció ver un bulto en Plutón.
Miró otras fotografías aumentadas y todas tenían ese bulto. Es más: Christie vio que el bulto no estaba en el mismo lugar en todas las fotos. Al estudiar cada foto descubrió que el bulto se movía alrededor de Plutón cada 6,4 días, el periodo de rotación de Plutón.
O había una gran montaña en Plutón, o este tenía un satélite cercano. En 1980, el astrónomo francés Antoine Labeyrie, observando desde el Mauna Kea en Hawai, descubrió que había un espacio entre Plutón y su bulto. Plutón podría ser un mundo pequeño mas, para sorpresa de los astrónomos, ¡tenía un satélite!
Christie llamó Caronte al satélite, por el conductor de la barca que, según la mitología antigua, llevaba las sombras de los muertos a través de la laguna Estigia al mundo subterráneo de Plutón.
En 1980, Plutón pasó cerca de otra estrella. Plutón no la ocultó, ¡pero sí Caronte! Como resultado de ese ocultamiento, tal como fue visto desde Sudáfrica por un astrónomo llamado A. R. Walker, se descubrió que Caronte tenía un diámetro mínimo de 1170 kilómetros (sólo un tercio del diámetro de la Luna).
Midiendo la distancia aparente entre Caronte y Plutón, y conociendo la distancia de ambos a nosotros, los astrónomos calcularon que Caronte estaba a 19 700 kilómetros de Plutón (sólo una veinteava parte de la distancia de la Luna a la Tierra).
A partir de la velocidad con que Caronte giraba alrededor de Plutón a esta distancia era posible calcular la masa de Plutón, y resultó que Plutón tenía, como máximo, sólo cerca de 1/500 de la masa de la Tierra. En realidad tenía, como mucho, sólo un poco más de una sexta parte de la masa de la Luna, y diez veces la masa de Caronte. Plutón era aún más pequeño de lo que todos suponían —una vez más había sorprendido a los astrónomos.
Se supuso que Plutón era tan pequeño que no podía estar hecho de roca, ya que en ese caso sería demasiado pequeño como para tener el brillo que parecía tener. La roca no reflejaría suficiente luz. Plutón debía de ser un cuerpo de hielo, ya que el hielo es más voluminoso que la roca y refleja más luz. Un Plutón helado sería por lo tanto lo bastante grande y capaz de reflejar el brillo tal como lo hace.
Según las últimas mediciones, Plutón es aún más pequeño. Actualmente consideramos que Plutón tiene sólo 2280 kilómetros de diámetro, y sólo una décima parte de la masa de nuestra Luna (o 1/800 la masa de la Tierra). Caronte tiene sólo 1290 kilómetros y 1/100 de la masa de nuestra Luna.
La combinación de Plutón y Caronte bate un récord. Por lo general, los satélites de un planeta son mucho más pequeños que el propio planeta. Ganímedes, el satélite mayor de Júpiter, tiene sólo 1/10 000 la masa de éste, por ejemplo. Pero nuestra Luna tiene una masa igual a 1/81 la de la Tierra. La Luna es un satélite muy grande para un planeta tan pequeño como la Tierra, de manera que la relación Tierra-Luna era lo más cercano a un «planeta doble» dentro de nuestro sistema solar. Pero la masa de Caronte es una décima parte de la de Plutón, de manera que la relación Plutón-Caronte se acerca más a un doble planeta que la de la Tierra-Luna.
Caronte gira alrededor de Plutón de tal manera (visto desde la Tierra) que cada 124 años se mueve durante cinco años por delante de Plutón, y luego por detrás. Atraviesa este periodo de eclipse en el punto en que Plutón está más lejos del Sol, y otra vez en el punto más cercano al Sol.
Caronte fue descubierto justo antes de que comenzara este periodo de cinco años de eclipses, de modo que ahora los astrónomos están observando ávidamente estos efectos. Es más: Plutón está ahora en su perihelio, más cerca del Sol y de nosotros —justo cuando puede ser mejor estudiado—. Si Caronte hubiera sido descubierto sólo quince años más tarde, los astrónomos habrían perdido esta oportunidad y tendrían que haber esperado dos siglos y medio para ver los eclipses desde un punto cercano (para entonces, seguramente, habríamos enviado cohetes más lejos de Plutón.
Cuando dos mundos están cerca, los efectos de marea disminuyen la velocidad de sus rotaciones. Así, los efectos de la marea de la Tierra han disminuido la velocidad de rotación de la Luna hasta el punto que muestra sólo un hemisferio hacia la Tierra a medida que gira a su alrededor. La rotación de la Tierra también se hace más lenta debido al efecto de marea de la Luna, pero el tamaño de la Tierra ha hecho que la disminución de la velocidad haya sido sólo parcial hasta ahora.
Plutón y Caronte, sin embargo, están tan cerca que el efecto de marea aumenta sobre cada uno de ellos. Los dos cuerpos son tan pequeños que disminuyen su velocidad de manera fácil y rápida. El resultado es que ambos han visto disminuir su velocidad hasta el punto que sólo se muestran un hemisferio mutuamente. Están encarados permanentemente uno frente a otro, y dan vueltas sobre sí mismos como si formaran una sola pieza. Son los únicos cuerpos del sistema solar que dan vueltas sobre sí mismos de este modo.
Es posible estudiar la luz infrarroja que se refleja en Plutón y Caronte. Cuando Caronte está detrás de Plutón, sólo vemos el reflejo infrarrojo de Plutón. Cuando Caronte sale de detrás de Plutón, vemos reflejada la luz de ambos, y si restamos el reflejo de Plutón, obtenemos únicamente la luz reflejada de Caronte.
A partir de esta luz reflejada, en 1987 los astrónomos estudiaron la naturaleza química de este planeta.
Así, descubrieron que la superficie de Plutón parece rica en metano, una sustancia que en la Tierra es la mayor parte del gas natural que utilizamos como combustible. El metano se congela a temperaturas muy bajas, de modo que incluso bajo la temperatura de Plutón, que puede ser de –240°C, parte de este se evaporará y se convertirá en gas. Parece ser, pues, que Plutón posee una atmósfera de gas metano con una densidad de alrededor de 1/900 de la Tierra (equivalente a casi una décima parte de la densidad de la tenue atmósfera de Marte).
Naturalmente, la temperatura es más baja en Plutón a nivel de los polos, por lo que allí hay más metano congelado. Plutón pude tener casquetes polares de metano congelado, que aumentan de tamaño a medida que se aparta del Sol.
Los astrónomos se sorprendieron al descubrir que la luz que reflejaba Caronte era bastante distinta a la de Plutón. Como Caronte es menor que Plutón, su efecto gravitacional es menor. No puede retener tan bien las moléculas del metano gaseoso, por lo que el metano se ha ido escapando de Caronte durante los miles de millones de años de existencia del sistema solar.
Los que queda en Caronte es agua helada, que no se evapora a las temperaturas que allí existen y, por lo tanto, no se pierde. Así, Caronte podría tener una atmósfera. La tenue atmósfera de Plutón se expande desde la baja gravedad del planeta, que no basta para retener el gas atmosférico cerca de la superficie. El metano, por lo tanto, se expande más allá de la órbita de Caronte, de modo que ambos cuerpos pueden tener una atmósfera común. Esto significa que Caronte se mueve a través del metano, y que la resistencia del gas disminuye gradualmente y lo atrae hacia Plutón. Es posible que los dos cuerpos choquen y se unan un día, y esa quizá sea la sorpresa final.
Pero no podemos confiar en Plutón. Puede guardar más sorpresas en la manga. Por ejemplo: es demasiado pequeño como para producir efectos gravitacionales como los que hemos observado en Urano y Neptuno. ¿Qué los provoca, entonces? ¿Existe un planeta más grande y aún más lejano en alguna parte?