Бывшая девятая планета Солнечной системы до сих пор является предметом спора относительно своего статуса. Кажется, когда Плутон исключили из семьи основных планет, он вызвал к себе еще больший интерес, чем прежде. В 2006 году, уже после открытия Эриды, к Плутону всё же отправили орбитальную станцию для исследования этого далекого мира. И он не разочаровал ученых, показав море занимательных фактов и потрясающих изображений.
Как же был обнаружен этот мир?
История открытия и статуса
Плутон, как и его ближайшие соседи – ледяные гиганты, был открыт сначала «на кончике пера».
После открытия Нептуна ученые обнаружили некоторые неправильности в его движении, что указывало на существование более далекой планеты, которая своим притяжением отклоняет путь ледяного гиганта. Ученые взялись за поиски «планеты Икс» - еще в начале XX века. Наконец, 13 марта 1930 года американский астроном Клайд Томбо обнаружил искомую планету, и Ловелловская обсерватория объявила конкурс на ее название. Конкурс выиграла 11-летняя девочка – поклонница мифологии – и планета была названа в честь древнегреческого бога подземного царства Плутона.
Плутон был девятой планетой нашей Солнечной системы 76 лет – до 2006 года. В 1992 году открыли пояс Койпера – область Солнечной системы на расстоянии 55 а.е. (8,25 млрд км) от Солнца, состоящая из малых небесных тел. В 2004 году в этом поясе была обнаружена карликовая планета Хаумеа, в 2005 году – Эрида, оказавшаяся массивнее Плутона и почти того же размера, и Макемаке. Стало ясно, что за орбитой Нептуна находится немало небесных тел, весьма похожих на Плутон. Перед учеными встала дилемма: либо Эриду признавать планетой, либо менять статус Плутона. Поэтому в августе 2006 года – уже после запуска аппарата «Новые горизонты» - состоялась XXVI Ассамблея Международного астрономического союза. На проходившем в Праге совещании ученых было принято решение о пересмотре термина «планета».
Согласно принятому решению, планетой Солнечной системы называется объект, удовлетворяющий таким критериям:
· Он должен обращаться по орбите вокруг Солнца;
· Он должен быть достаточно массивным, чтобы своей силой гравитации обеспечить себе сферическую форму;
· Он не должен быть спутником другого объекта;
· Он должен расчистить окрестности своей орбиты (то есть он должен быть гравитационной доминантой и рядом не должно быть других тел сравнимого размера, кроме его собственных спутников или находящихся под его гравитационным воздействием).
Плутон подходит под первые три условия, но не удовлетворяет последнему – его масса составляет всего 7 % массы всех объектов пояса Койпера.
Большинством голосов на этой Ассамблее был введен термин «карликовая планета», и Плутон возглавил список карликовых планет Солнечной системы.
Есть и другие факторы, которые повлияли на исключение Плутона из списка основных планет:
· Особенности его орбиты: она наклонена к эклиптике под углом 17°, в то время как другие планеты вращаются в одной плоскости. Кроме того, орбита Плутона пересекает орбиту Нептуна – для планет это нехарактерно:
· Плутон меньше, чем спутник Земли – Луна. Его диаметр - всего 2376 км:
· Плутон относится к каменистым небесным телам, тогда как последние 4 планеты солнечной системы являются газовыми;
· Самый крупный спутник Плутона – Харон – только вдвое меньше материнской планеты, и вращаются они вокруг одного, общего центра тяжести. Это – единая система, двойная планета:
Интересно, что с того момента, как открыли Плутон, и до того, как его лишили статуса основной планеты Солнечной системы – на нём не прошло и полугода: так велика его орбита, на обход которой он затрачивает 248 лет.
Новые горизонты
Плутон невообразимо далек от нас: по отношению к Солнцу его орбита находится в 39,5 раз дальше, чем Земля – это почти 6 млрд километров. Фотонам света требуется 4 часа и 42 минуты, чтобы достичь поверхности холодного карлика – тогда как до Земли свет идет всего 8 минут.
Поэтому с нашей планеты, наблюдая за Плутоном даже в самые мощные телескопы, ученые могли разглядеть лишь мутный шар:
Его представляли мертвым и неинтересным миром, покрытом кратерами. Но всё-таки практически полная неизвестность и голые предположения астрономов не устраивали. Орбита Плутона велика: в 1989 году он прошел свой перигелий – 29,7 а.е., и стал удаляться от Солнца и от Земли – т.к. его орбита сильно вытянута по сравнению со всеми остальными – её эксцентриситет равен 0,249. Поскольку Земля вращается почти по круговой орбите (эксцентриситет 0,0167), то становится понятно – Плутон с каждым годом становится всё дальше и дальше. Планетоид достигнет своего афелия к 2113 году – тогда расстояние до него от светила составит 49,3 а.е.
Для изучения планетоида эта разница в расстояниях стала решающей: нужно было или отправлять зонд к Плутону в ближайшие годы, или забыть о возможности узнать что-либо об этом мире еще на пару столетий. Ученые NASA выбрали первый вариант, и 19 января 2006 года состоялся старт автоматической орбитальной станции «Новые горизонты». Не исключено, что интерес NASA к Плутону был подогрет тем фактом, что до 2006 года Плутон был единственной планетой Солнечной системы, открытой американцем.
Аппарат «Новые горизонты» - самый быстрый из всех запущенных с Земли автоматических станций. Ему придали начальную скорость 16 км/с – как у ядра-корабля в знаменитом романе Жюля Верна «Из пушки на Луну». Зонд был на орбите Луны уже через 9 часов!! В свое время «Аполлону» понадобилось более трех суток, чтобы достичь нашего спутника.
До Плутона «Новые горизонты» добирался 9,5 лет. В июле 2015 года ученые наконец получили снимки далекого небесного тела с близкого расстояния.
Итак,
Что же обнаружили на Плутоне?
Астрономы и планетологи с волнением ждали снимков с зонда. И всё же большинство бело уверено, что их взорам предстанет мертвый пейзаж, похожий на лунный. Однако полученные с «Новых горизонтов» фотографии произвели сенсацию: Плутон – геологически жив и активен! Вместо ожидаемого скучного каменно-холодного мира ученые увидели зубчатые горы, разнообразные ландшафты, обширные равнины без кратеров – всё указывало на недавнюю высокую геологическую активность и на то, что Плутон далеко не мертвая и уж тем более не скучная планета:
Самый большой фурор произвело вот это фото, облетевшее весь мир на следующий же день после его получения:
Сердце Плутона
Огромная светлая равнина в форме сердца – такого еще никто не видел! Эта область охватывает 2300 км и имеет два названия: неофициальное – «Сердце Плутона» и официальное – «область Томбо» - в честь открывшего Плутон Клайда Томбо.
Но дело не только в форме: на этой равнине, напоминающей земные ледники, нет ни единого кратера. Иными словами, что-то постоянно разглаживает «сердце-равнину» Плутона, но что? Давно уже выяснено, что криовулканы создают горы, а не равнины. Тогда откуда на этой далекой от Солнца карликовой планете, имеющей очень разреженную атмосферу, взялась обширная и гладкая равнина без единого кратера?
Снимки равнины более крупного плана показали, что равнину покрывают извилистые образования, уходящие на север:
Они выглядят точно так же, как ледяные реки, стекающие по горным ледникам за Земле. Но на Плутоне слишком холодно, чтобы там могла течь вода. Вероятнее всего, это – жидкий азот, который на карликовой планете имеет консистенцию зубной пасты. Плавясь, он стекает вниз по горам, образуя огромное озеро из замерзшего азота.
У этого озера есть еще одна особенность, заставившая ученых поломать голову: его поверхность состоит из ячеек, немного скругленных по середине и сужающихся к краям. Их вид таков, словно созданы конвекцией:
Такая картина навела ученых на мысль, что азотное озеро на Плутоне кипит, только очень медленно – из-за царящей там низкой температуры. Будь у нас возможность наблюдать динамику за тысячу лет, мы бы увидели весь процесс: бурление, поднятие на поверхность и опускание по краям – как это происходит в кастрюле с кашей.
Но откуда на Плутоне берется тепло для такого процесса? Пусть даже небольшое, чтобы всего лишь твердый азот превратить в жидкость, всё же – откуда? Ледяные просторы пояса Койпера, далекое Солнце, а сам Плутон слишком мал, чтобы сохранить жар в течение миллиардов лет, прошедших со времени планетообразования в нашей Солнечной системе. Что может служить источником энергии на такой холодной карликовой планете?
Ученые полагают, что под поверхностью планетоида постепенно замерзает едкий и очень соленый океан из воды с примесями солей и большого количества аммиака. Это кажется парадоксальным, но замерзающая жидкость вполне может подогревать поверхность: ведь при замерзании молекулы выстраиваются в кристаллическую решетку, и энергия их движения высвобождается. Отсюда следует, что огромный океан толщиной в десятки километров, застывая, должен выделять довольно много тепла – оно и подтапливает замерзший азот, вызывая криовулканы и образуя конвекционные ячейки на поверхности азотного озера – «Сердца Плутона».
Криовулканы
Существование криовулканов на карликовой планете не вызывает сомнений: «Новые горизонты» обнаружил обширный регион с криовулканами:
Эти холмы огромны – более 160 км в диаметре и почти 5 км высотой. Ученые считают, что это щитовые вулканы. Как они образуются?
На Земле, на Венере и Марсе – вулканы извергают раскаленную лаву, состоящую из базальта, которая, растекаясь, слой за слоем затвердевает и формирует поверхность с пологим склоном, похожую на щит воина – отсюда и название:
На холодном Плутоне вместо раскаленной лавы на поверхность вырывается вода, смешанная с аммиаком, и жидкий азот, который, замерзая слоями на поверхности до твердого состояния образует гигантский щит – как лава на Земле.
Самое интересное в вулканах Плутона – то, что на них совсем нет ударных кратеров. Это значит, что образовавшая их жидкость вытекала совсем недавно. Очень возможно, что криовулканы действуют и сейчас.
Паук Плутона
На планетоиде к востоку от «сердца» обнаружена область, напоминающая по форме шестилапого паука:
Особенными эти трещины делает то, что они собираются в одной точке. Самые мелкие «лапы» имеют в длину 100 км, а самая крупная из них – тянется на 580 км. В глубине трещины имеют красноватый оттенок. Ученые считают, что они являются результатом попытки подземного материала вырваться на поверхность.
Темные пятна
К востоку и к западу от Области Томбо находятся цепочки темных пятен, которым дали название «макулы». Каждое пятно получило имя в честь темных божеств – Ктулху, Крун, Ала, Балрог:
Макулы разделены горными хребтами, а их поверхность, как считают ученые, покрыта толинами - органические соединения на основе углерода, которые образуются при облучении жестким космическим излучением метана или углекислого газа. Красноватый оттенок – их характерная внешняя черта.
Строение, атмосфера, климат
Плутон имеет крупное ядро диаметром 1772 км, состоящее из камней и льда. Ядро окружено мантией из водяного в 250-300 км толщиной, а кора планетоида состоит преимущественно из замерзшего азота и органики с примесями метана, углерода и воды:
Вероятно, под корой находится слой замерзающего азота, высвобождающая энергия которого, как упоминалось выше, подогревает поверхность. Есть также версия, что между ядром и мантией находится слой очень соленого и едкого океана.
Плутон окружен разреженной азотной атмосферой: давление на поверхности в 100 000 раз слабее земного. Примеси других газов незначительны: на метан и углерод приходится менее 1%.
«Новые горизонты» заснял над Плутоном голубую слоистую дымку, окутывающую всю карликовую планету:
Её высота – около 300 км, причем высота одного и того же слоя в разных местах может отличаться. Предполагается, что дымка состоит из очень мелких частиц нелетучих веществ, образующихся из атмосферных газов под действием космических лучей и постепенно оседающих на поверхность. Время оседания измеряется земными сутками или неделями. А расслаивается дымка благодаря гравитационным волнам: они возникают, когда некая сила оказывает давление на поверхность (например, атмосфера или вода), а гравитация планеты приводит все в исходное состояние. Такие волны, конечно, существуют и на Земле, где плотная атмосфера и много воды, а также – на Марсе.
Климат на карликовой планете, хоть и очень холодный, но весьма своеобразный: Плутон вращается вокруг Солнца в положении почти лежа, причем его северный полюс наклонен вниз:
Из-за этого смена сезонов на Плутоне происходит весьма своеобразно: когда в северном полушарии наступает лето, в высоких широтах царит сплошной и долгий, более чем в земное столетие, полярный день. В перигелии, когда планетоид ближе всего к Солнцу, он из-за своего наклона оси в другую сторону повернут к светилу не северным, а южным полушарием – и именно там лето, а в северном полушарии, соответственно, зима.
С 1987 года зима в северном полушарии закончилась и наступила весна, а южное еще не успело сильно остыть – поэтому атмосфера стала немного плотнее, т.к. часть замерзшего азота на поверхности перешла в газообразное состояние.
Когда Плутон достигнет афелия, в южном полушарии наступит длинная ночь, в высоких широтах она будет непрерывной. Это погружение во мрак совпадет со значительным удалением от светила: ведь орбита Плутона заметно вытянута и в афелии он будет почти вдвое дальше от Солнца, чем в перигелии. Зима на южном полушарии планетоида будет невообразимо суровой: там воцарятся температуры, близкие к холоду мирового пространства.
Много ли света получает Плутон?
Солнце с Плутона видится крошечным диском размером в 45 угловых секунд – то есть практически звездой, приносящей тепла и света в 1600 раз меньше, чем на Земле. По этой причине Плутон многие представляют царством вечной ночи, где всегда царит сумрак.
Но это не так. Если тепла Плутон получает действительно очень мало, то со светом дело обстоит не так грустно: простой расчет показывает, что Плутон вовсе не обделен светом. На земном небе полная Луна светит в среднем в 400 000 раз слабее Солнца, Плутон же получат света меньше только в 1600 раз. Значит, по сравнению с нашей Луной Солнце на небе карликовой планеты светит ярче в 400 000/ 1600 = 250 раз. Вообразите свет от 250 полных Лун на небе – и вы получите представление о том, что такое день на Плутоне. Его не сравнить, конечно, с земным днем, но и говорить о вечном сумраке – сильное преувеличение.
Солнце все же находится куда ближе остальных звезд и его свет не только легко затмит любой другой объект в небе Плутона, но и смотреть прямо на Солнце с его поверхности было бы невозможно и опасно – как и на Земле.
Окажись мы на Плутоне, нашему взору престал бы примерно такой пейзаж:
Система спутников Плутона
Плутон имеет 5 спутников, самый крупный из которых – Харон:
Харон всего лишь вдвое меньше Плутона. Даже Луна, крупнейший спутник по отношению к материнской планете - почти в 4 раза меньше Земли.
Система Плутон-Харон уникальна: эти планеты находятся в двойном приливном захвате, в жесткой сцепке, вращаясь вокруг единого центра масс. Не только Харон обращен к Плутону одной и той же стороной, но и Плутон всё время «смотрит» на Харон одной и той же своей стороной. То есть, если где-то на поверхности карликовой планеты мы видим в небе Харон, то он будет «висеть» в этой точке всегда, не двигаясь по небосводу. А на обратной стороне мы не увидим Харон никогда.
Это обстоятельство, как уже упоминалось, также повлияло на лишение Плутона статуса девятой планеты Солнечной системы. Некоторые ученые говорят, что систему Плутон-Харон следует считать единым объектом, «двойной планетой».
Скорее всего, спутники Плутона появились от столкновения карликовой планеты с другим небесным телом, и в результате катастрофы образовался Харон и еще 4 маленькие луны, которые вращаются на своих орбитах хаотично и похожи на кувыркающиеся осколки: все они имеют неправильную форму и их диаметр не превышает 40 км.
Харон же закрутился вокруг Плутона по близкой орбите и сам захватил планетоид своим притяжением.
Первые фотографии Харона показали темный и мертвый мир, испещренный шрамами бурной юности. Самый большой шрам делит спутник почти пополам:
На видимой стороне Харона, которую удалось сфотографировать зонду, чуть южнее экватора примерно на 1000 км вытягивается линия из скал и впадин слева направо, намекая на широкий разрыв лунной коры. Справа сверху расположен каньон, простирающийся на 7-9 км. А на север спутника покрывает огромная «шапка» красноватого цвета – эта область получила мрачное название Мордор. Ученые считают, что красный цвет – это всё те же толины – органические вещества.
Изучение Плутона показало, что в космосе куда больше тайн, чем можно себе представить, и даже на очень далеких мирах можно обнаружить массу новых загадок и занимательных вещей. Будем двигаться дальше - следующая остановка- пояс Койпера.
Ставьте лайк, если понравилась статья. Оставляйте комментарии, подписывайтесь на канал - будет еще много интересного!