Se descubrió también que Plutón tiene una atmósfera tenue que contiene un 98% de nitrógeno (N2), metano (CH4) y también están presentes trazas de monóxido de carbono (CO) que ejerce una presión sobre la superficie del planeta aproximadamente 100.000 veces más débil que la presión atmosférica de la Tierra al nivel del mar.
La presencia de metano sólido indica que la temperatura de Plutón es inferior a los 70 grados Kelvin. La temperatura varía enormemente durante el transcurso de su órbita ya que Plutón puede acercarse al Sol hasta las 30 UA y alejarse hasta las 50 UA (UA=Unidades Astronómicas). Existe una fina atmósfera que se congela y cae sobre la superficie del planeta a medida que este se aleja del Sol.
La densidad media de Plutón varía entre 1,8 y 2,1 gramos por centímetro cúbico, Plutón es, aparentemente, más rocoso que los otros planetas de la parte exterior del sistema solar (se ha llegado a la conclusión que Plutón es entre un 50% y 75% rocas mezcladas con hielo). Esto puede ser el resultado del tipo de combinaciones químicas a baja temperatura y baja presión que tuvieron lugar durante la formación del planeta. Algunos astrónomos han sugerido que Plutón puede ser un antiguo satélite de Neptuno, violentamente lanzado a una órbita diferente durante los primeros días del sistema solar. Caronte sería entonces una acumulación de los materiales más ligeros resultantes de la colisión. Pero, sabiendo que la densidad de Caronte varía entre 1,2 y 1,3 g/cm3, nos indica que contiene pocas rocas. Entonces la diferencia de densidad entre el planeta y su satélite nos dice que Plutón y Caronte se crearon de forma independiente; aunque los datos de Caronte obtenidos a partir de las imágenes del Hubble se están contrastando con los derivados de las observaciones terrestres. Es el día de hoy que no se sabe el origen cierto de Plutón y Caront.e.
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