Открытие Плутона и ожидания начала XX века
В начале XX века астрономы были уверены, что за орбитой Нептуна существует ещё одна массивная планета. Поводом стали небольшие отклонения в орбитах Урана и Нептуна, которые интерпретировались как гравитационное влияние неизвестного объекта. Эти расчёты получили название «поиск Планеты X».
Американский астроном Персиваль Лоуэлл посвятил значительную часть своей научной деятельности поиску этой гипотетической планеты. После его смерти работы продолжились в Лоуэлловской обсерватории в Аризоне. Именно там в 1930 году был сделан один из самых громких астрономических открытий XX века.
18 февраля 1930 года астроном Клайд Томбо обнаружил движущийся объект на фотопластинках, сделанных 23 и 29 января того же года. Открытие было официально объявлено 13 марта 1930 года — в день рождения Персиваля Лоуэлла и Уильяма Гершеля, открывшего Уран.
Объект получил имя Плутон. Название предложила 11-летняя школьница Венеция Берни из Великобритании, астрономическое сообщество его одобрило, в том числе потому, что первые буквы — PL — совпадали с инициалами Лоуэлла.
С момента открытия Плутон автоматически был отнесён к планетам Солнечной системы и стал девятой планетой, хотя его параметры на тот момент были известны крайне приблизительно.
Первые сомнения: размер и масса Плутона
Уже в первые десятилетия после открытия стало ясно, что Плутон не соответствует ожиданиям, связанным с Планетой X. Его светимость оказалась слишком низкой, а масса — значительно меньше предполагаемой.
Первоначально Плутон считался объектом, сравнимым по массе с Землёй. Однако по мере накопления наблюдательных данных оценки массы постоянно снижались. К 1950-м годам стало ясно, что Плутон значительно меньше Марса, а позже — что он даже уступает по массе Луне.
Ключевым моментом стало открытие спутника Плутона — Харона — в 1978 году астрономом Джеймсом Кристи. Наблюдение двойной системы позволило точно рассчитать массу Плутона по законам небесной механики. Выяснилось, что его масса составляет примерно 0,2 % массы Земли.
Это означало, что Плутон не мог быть источником предполагаемых гравитационных возмущений орбит Урана и Нептуна. Позже было установлено, что сами расчёты этих отклонений были неточны.
Орбита Плутона и её особенности
Ещё одной причиной сомнений стала необычная орбита Плутона. В отличие от восьми классических планет, его орбита:
- имеет сильный эксцентриситет (вытянутость);
- наклонена к плоскости эклиптики примерно на 17 градусов;
- на части своей траектории проходит ближе к Солнцу, чем орбита Нептуна.
С 1979 по 1999 год Плутон находился внутри орбиты Нептуна, что с точки зрения классического представления о планетах выглядело нетипично.
Хотя Плутон и Нептун находятся в устойчивом орбитальном резонансе 3:2 и никогда не сталкиваются, сама форма орбиты Плутона резко отличалась от «упорядоченной» структуры планетной системы.
Открытие пояса Койпера и изменение контекста
Ситуация кардинально изменилась в 1990-е годы. В 1992 году астрономы Дэвид Джуитт и Джейн Лу обнаружили первый объект пояса Койпера — региона за орбитой Нептуна, населённого ледяными телами.
В последующие годы были открыты сотни, а затем тысячи подобных объектов. Многие из них имели сходные с Плутоном характеристики: ледяной состав, вытянутые орбиты, значительные наклоны.
Плутон перестал быть уникальным. Он оказался крупнейшим, но не единственным представителем целого класса тел.
В 2005 году была открыта Эрида — объект пояса Койпера, сравнимый с Плутоном по размеру и даже превосходящий его по массе. Это открытие поставило астрономов перед логической дилеммой: либо признать Эрис и подобные объекты новыми планетами, либо пересмотреть само определение планеты.
Отсутствие чёткого определения планеты
До начала XXI века в астрономии не существовало строгого формального определения термина «планета». Исторически планетами называли тела, которые обращаются вокруг Солнца и достаточно ярки для наблюдения.
С развитием телескопов и методов наблюдений этот подход перестал работать. Количество обнаруженных объектов в Солнечной системе резко возросло, и без чётких критериев классификация теряла научную строгость.
Международный астрономический союз (МАС) — организация, ответственная за стандарты в астрономии, — начал подготовку официального определения планеты.
Генеральная ассамблея МАС 2006 года
Решение было принято 24 августа 2006 года на XXVI Генеральной ассамблее Международного астрономического союза в Праге.
Было утверждено официальное определение планеты в Солнечной системе. Согласно этому определению, планета должна:
- Обращаться вокруг Солнца.
- Иметь достаточную массу, чтобы под действием собственной гравитации принять почти сферическую форму (гидростатическое равновесие).
- Очистить окрестности своей орбиты от других тел.
Плутон соответствует первым двум пунктам, но не третьему.
Он делит свою орбитальную зону с другими объектами пояса Койпера и не доминирует гравитационно в своей области пространства.
В результате Плутон был переклассифицирован в новый класс объектов — карликовые планеты.
Что означает «очистить орбиту»
Критерий «очистки орбиты» не означает буквального отсутствия объектов поблизости. Речь идёт о гравитационном доминировании.
Классические планеты либо поглотили, либо выбросили, либо захватили в резонанс большинство тел, находившихся вблизи их орбит. Плутон же является частью плотной популяции тел схожих размеров и масс.
С точки зрения динамики Солнечной системы Плутон — один из многих объектов, а не доминирующий центр.
Реакция научного сообщества и общества
Решение МАС вызвало широкий общественный резонанс. Многие восприняли его эмоционально, считая, что Плутон «лишили статуса».
Однако с научной точки зрения речь шла не о понижении, а о уточнении классификации. Плутон не изменился физически — изменилось понимание структуры Солнечной системы.
Важно отметить, что решение принималось голосованием, в котором участвовала лишь часть членов МАС. Это стало поводом для дискуссий, но с тех пор определение планеты используется в научной литературе и образовательных программах.
Исследование Плутона после 2006 года
В 2015 году автоматическая станция NASA «New Horizons» впервые в истории пролетела мимо Плутона, передав детальные изображения и данные.
Выяснилось, что Плутон — геологически сложный объект с:
- ледяными равнинами;
- горами из водяного льда;
- возможным подповерхностным океаном;
- активными процессами в прошлом.
Эти открытия не повлияли на его классификацию, так как она основана не на сложности объекта, а на его динамической роли в Солнечной системе.
Современный статус Плутона
На сегодняшний день Плутон официально классифицируется как:
- карликовая планета;
- объект пояса Койпера;
- транснептуновый объект.
Он является прототипом целого класса плутоидов — карликовых планет, находящихся за орбитой Нептуна.
Его научная значимость остаётся высокой, поскольку Плутон представляет собой ключ к пониманию формирования внешних областей Солнечной системы и процессов, происходивших на ранних этапах её эволюции.