Вспомните свои школьные уроки астрономии. Долгие годы мы были убеждены, что в нашей Солнечной системе есть девять планет. Это было так же очевидно, как то, что Земля круглая, а Солнце встает на востоке.
Но в 2006 году произошло нечто удивительное — количество планет официально сократилось до восьми. Что же стало тому причиной?
Я объясню вам, почему Плутон потерял статус планеты, и сделаю это настолько просто, что поймет даже ребенок.
Что случилось с Плутоном?
Летом 2006 года астрономы из разных стран собрались на важную встречу. Их целью было четко определить, какое небесное тело можно считать планетой Солнечной системы. Для этого они установили три главных правила. Давайте проверим, соответствует ли им Плутон.
Правило первое: вращение вокруг Солнца
С этим у Плутона все в порядке — он действительно вращается вокруг нашего светила. Первое правило выполняется!
Правило второе: форма тела
Планета должна быть достаточно большой и тяжелой, чтобы под действием собственной гравитации принять шарообразную форму. Плутон, хоть и маленький, но все же достаточно массивный, чтобы быть круглым. Второе правило тоже выполняется!
Правило третье: чистота орбиты
А вот здесь начинаются проблемы. За миллиарды лет своего существования планета должна либо притянуть к себе все более мелкие объекты поблизости, либо оттолкнуть их подальше. То есть "навести порядок" на своей орбите.
У Плутона с этим не сложилось. Вокруг него летает множество космических тел схожего размера. Получается, что Плутон не стал полноправным хозяином своей орбиты.
24 августа 2006 года Плутон официально перестал быть планетой.
Настоящие планеты, такие как Земля или Юпитер, за миллиарды лет своего существования либо притянули к себе, либо оттолкнули почти все крупные объекты на своей орбите (не считая спутников). Они стали "хозяевами" своих орбитальных путей. Плутон же оказался просто одним из многих объектов в поясе Койпера — области на окраине Солнечной системы, где находится множество ледяных тел.
Что же такое Плутон?
Теперь Плутон называют "карликовой планетой". Это значит, что он похож на планету (вращается вокруг Солнца и имеет форму шара), но не является полноценным "хозяином" своей орбиты. Он как младший брат больших планет — важный член Солнечной системы, но в другой весовой категории.
Теперь вы знаете, почему Плутон больше не считается планетой. Но от этого он не стал менее удивительным — ведь это целый ледяной мир с подповерхностным океаном на краю Солнечной системы.
14 июля 2015 года космический аппарат NASA "Новые горизонты" совершил то, что еще недавно казалось невозможным – он сфотографировал Плутон с расстояния всего 35 445 километров. Но реальность оказалась не такой яркой, как мы привыкли видеть в СМИ.
Тусклая реальность
Представьте: вы – астронавт на борту "Новых горизонтов". Вы подлетаете к бывшей девятой планете Солнечной системы и смотрите в иллюминатор. Что вы видите? Темный, едва различимый силуэт карликовой планеты. Никаких ярких красок, никакой сочной картинки. Просто тусклый мир в поясе Койпера, где солнечный свет в 1 600 раз слабее, чем на Земле.
Однако в СМИ и научных публикациях мы видим совсем другой Плутон – яркий, контрастный, с отчетливо видимыми деталями поверхности. В чем же причина такого расхождения?
Это не обман и не художественный вымысел. Ученые специально усиливают яркость и контрастность снимков, насыщают цвета. И делают это не ради красоты, а для науки. Причина проста: наши глаза эволюционировали для работы в земных условиях освещения. Когда исследователи изучают поверхность далеких миров, им необходимо различать каждую деталь – кратеры, разломы, возвышенности. На "реалистичных" темных снимках это сделать практически невозможно. Поэтому фотографии обрабатывают, делая их более информативными для научного анализа.
Не только Плутон
Эта практика касается не только снимков Плутона. NASA регулярно обрабатывает фотографии других планет (включая карликовые). Иногда это приводит к удивительным результатам: марсианское небо может казаться голубым, а атмосфера Юпитера – переливаться всеми цветами радуги. Но для каждого такого "художественного" снимка существует оригинал, показывающий, как все выглядит на самом деле.
В итоге мы оказываемся в интересной ситуации: чтобы лучше изучить реальность, ученым приходится ее "приукрашивать". Но благодаря этому мы не только получаем важные научные данные, но и можем увидеть два разных лица далеких миров – их реальный облик и их "научный портрет". И оба эти взгляда одинаково ценны: один показывает нам истинную картину космоса, другой помогает его понять.
23 июня 2007 года марсоход NASA "Спирит", бороздивший марсианские просторы с 4 января 2004 года, сделал то, что обычно считается нежелательным для планетоходов – он переехал камень. Операторы на Земле стараются избегать таких ситуаций, чтобы не повредить чувствительное оборудование аппарата или его колеса. Но именно эта случайность подарила ученым ключ к разгадке марсианских тайн.
Камень, получивший романтичное название "Невинный Свидетель" (англ. Innocent Bystander), оказался не таким уж и крепким. Он легко раскололся под весом 185-килограммового марсохода, обнажив свое внутреннее содержимое. И это содержимое заставило ученых затаить дыхание.
Что скрывал "Невинный Свидетель"?
Анализ показал, что внутри камня скрывался настоящий клад – опаловый кремнезем. Для обычного человека это может звучать не слишком впечатляюще, но для ученых это было сродни находке сокровищ пиратов.
Дело в том, что опаловый кремнезем формируется в очень специфических условиях – в глубоководных гидротермальных жерлах. Проще говоря, этот камень когда-то лежал на дне океана, омываемый потоками горячей воды, бьющей из трещин в марсианской коре.
Марс – планета океанов?
"Невинный Свидетель" стал одним из первых весомых доказательств того, что когда-то на Марсе действительно была вода. И не просто лужицы или небольшие озера, а настоящие океаны, покрывавшие значительную часть планеты.
Это открытие заставило ученых по-новому взглянуть на историю Марса. Если на планете были океаны, значит, когда-то там могла существовать и жизнь...
Наследие "Спирита"
Открытие "Невинного Свидетеля" маленьким, но гордым марсоходом "Спирит", миссия которого завершилась 25 мая 2011 года, стало поворотным моментом в изучении Красной планеты. Это находка проложила путь к новым, более глубоким исследованиям марсианского прошлого.
Сегодня дело "Спирита" продолжают его более совершенные собратья – марсоходы Curiosity и Perseverance. Они, вооруженные передовыми научными инструментами, неустанно собирают данные, помогающие ученым воссоздать историю Марса.
Благодаря этим исследованиям, у нас теперь практически нет сомнений в том, что в далеком прошлом Марс был совершенно иным миром. Планета обладала плотной атмосферой, на ее поверхности бурлили реки, простирались глубокие озера и плескались огромные океаны. Марс прошлого разительно отличался от той холодной, сухой пустыни, которую мы видим сегодня.
Однако, несмотря на все эти открытия, один важный вопрос остается без ответа: была ли когда-нибудь жизнь на Марсе? Или, может быть, она существует там и сейчас, скрываясь от наших глаз? Эта загадка продолжает волновать умы ученых и вдохновлять новые миссии.
Так, маленький камень, случайно раздавленный "Спиритом", не только раскрыл тайны марсианского прошлого, но и подтолкнул нас к новым захватывающим исследованиям. Кто знает, какие еще удивительные открытия ждут нас на Красной планете?
Историческая миссия NASA "Новые горизонты", в рамках которой 14 июля 2015 года был совершен пролет мимо Плутона, породила больше вопросов, чем дала ответов. Каждый полученный снимок, каждое новое измерение только множили загадки о далеком ледяном мире. И, похоже, что NASA собирается исправить эту ситуацию.
Центральный вопрос миссии звучит интригующе: "Есть ли под поверхностью Плутона океан?" Эта загадка не дает покоя ученым с тех пор, как были получены первые детальные снимки карликовой планеты. Наличие жидкой воды под ледяной корой могло бы полностью изменить наше представление о потенциале далеких холодных миров.
Четыре ключевых вопроса
Миссия "Персефона" направлена на решение четырех фундаментальных научных задач:
Раскрытие внутренней структуры Плутона и его крупнейшего спутника Харона;
Изучение эволюции поверхности и атмосферы в системе Плутона;
Для достижения цели будет использована ракета-носитель NASA Space Launch System (SLS) Block 2 с разгонным блоком Centaur. Движение в космическом пространстве обеспечит гибридная силовая установка, объединяющая миниатюрный ядерный генератор (где тепло от распада радиоактивных изотопов преобразуется в электричество) и ионный двигатель. Это идеальное решение для дальних космических миссий - силовая установка не требует солнечного света (которого в системе Плутона очень мало), экономно расходует топливо и способна работать десятилетиями. Дополнительное ускорение аппарат получит за счет гравитационного маневра у Юпитера.
Арсенал исследователя
Зонд "Персефона" получит 11 научных инструментов:
Панхроматическая и цветная камеры высокого разрешения;
По пути к Плутону "Персефона" не будет терять времени даром. Планируется исследование как минимум одного объекта пояса Койпера размером 50-100 километров. При продлении миссии появится возможность изучить еще один объект размером 100-150 километров.
Цена открытий
Стоимость миссии оценивается в три миллиарда долларов, что делает ее крупным стратегическим научным проектом NASA. Однако учитывая потенциальные научные открытия и технологические достижения, эти инвестиции могут окупиться сторицей в виде новых знаний о дальних рубежах Солнечной системы.
Почему это важно?
Миссия "Персефона" — это попытка ответить на фундаментальные вопросы о природе окраин Солнечной системы, эволюции планетных тел и потенциале существования жидкой воды в самых неожиданных местах космоса. Результаты этой миссии могут перевернуть наше понимание того, как формировалась наша космическая окрестность и какие тайны она все еще скрывает.
В Солнечной системе существует лишь два известных науке небесных тела, где можно наблюдать величественные горы с белоснежными вершинами. Первое, конечно, наша Земля. Но вторым, как ни удивительно, является далекий Плутон. Однако природа этих белых "шапок" кардинально отличается от земных аналогов.
Согласно исследованию, результаты которого были опубликованы в престижном научном журнале Nature Communications, вершины плутонианских гор покрыты не привычным нам снегом, а тончайшим слоем метанового инея. Это открытие стало очередным свидетельством уникальности геологических процессов, протекающих на этой далекой карликовой планете.
Ледяные исполины
Особенность гор Плутона заключается в их составе: они почти полностью состоят из водяного льда. На первый взгляд это может показаться невероятным – как могут существовать горы изо льда? Ответ кроется в экстремальных условиях этого небесного тела.
На Плутоне царят поистине космические холода: температура может опускаться до -233 градусов по Цельсию. При таких условиях происходят удивительные трансформации привычных нам веществ.
"Температура на Плутоне настолько низкая, что водяной лед становится твердым и прочным, как камень на Земле, — объясняет Танги Бертран, астроном из Исследовательского центра Эймса в Калифорнии. — Именно поэтому на этой карликовой планете могут существовать огромные горы из водяного льда".
Это удивительное открытие, сделанное благодаря историческому пролету космического аппарата NASA "Новые горизонты" мимо системы Плутона, стало настоящим прорывом в планетарной науке. Оно не только кардинально изменило наши представления о геологическом разнообразии в Солнечной системе, но и открыло новую главу в понимании того, как экстремальные условия могут создавать, казалось бы, невозможные ландшафты.
Существование гор из водяного льда на Плутоне заставляет ученых пересмотреть свои теории о том, какие геологические формации могут возникать на других планетах и их спутниках, где царят сверхнизкие температуры. Более того, это открытие намекает на возможность существования еще более экзотических ландшафтов в дальних уголках нашей космической окрестности.
14 июля 2015 года космический аппарат NASA "Новые горизонты" совершил исторический пролет мимо Плутона, передав на Землю беспрецедентный объем данных о карликовой планете.
При последующем детальном анализе снимков ученые сделали удивительное открытие – на поверхности далекого мира раскинулись загадочные дюны. Эти образования, сосредоточенные вблизи горных массивов, обрамляющих знаменитую Равнину Спутника (колоссальную ледяную равнину со средним диаметром 1 492 километра), до сих пор вызывают интерес у планетологов.
Эти уникальные геологические структуры, сформировавшиеся всего за несколько десятков или сотен лет, полностью перевернули наше представление о карликовой планете.
Их существование доказывает, что геологическая активность и атмосферные процессы на Плутоне намного интенсивнее, чем считалось ранее. Более того, присутствие дюн однозначно свидетельствует о наличии ветровой активности, способной преображать ландшафт.
С точки зрения геологического времени, плутонианские дюны можно назвать "младенцами" – они состоят из крошечных частиц замерзшего метана, по размеру сопоставимых с песчинками. Это особенно впечатляет при сравнении с марсианскими дюнами, формирование которых может занимать тысячи и даже миллионы лет.
На нашей планете подобные образования возникают благодаря эоловому переносу – процессу, при котором ветер перемещает наносы по поверхности, заставляя их рассеиваться, перекатываться, подскакивать, падать и снова соединяться (слипаться).
Однако на Плутоне этот механизм работает иначе. Местные ветры слишком слабы для классического эолового переноса. Ученые предполагают, что ключевую роль играет процесс сублимации – прямого перехода льда в газообразное состояние, минуя жидкую фазу. Это явление подбрасывает частицы в воздух, а затем нисходящие потоки с окрестных гор подхватывают их и завершают создание метановых дюн.
Несмотря на колоссальную удаленность от Солнца, Плутон остается поразительно активным миром, хранящим множество тайн. Для их раскрытия необходима отдельная исследовательская миссия, которая пока существует только в планах NASA.
24 августа 2006 года на конференции Международного астрономического союза в Праге произошло событие, которое неожиданно взволновало миллионы людей по всему миру, никогда прежде не интересовавшихся астрономией. Ученые лишили Плутон статуса полноценной планеты Солнечной системы, переквалифицировав этот далекий мир в карликовую планету.
С тех пор прошло без малого два десятилетия, но споры не утихают. Каждые несколько лет тема вновь всплывает на просторах интернета, вызывая волну ностальгических постов в соцсетях, авторы которых говорят, что для них Плутон всегда будет девятой планетой Солнечной системы. Кто-то даже неуклюже пытается юморить, вопрошая: "А Плутон вообще в курсе?". Другие же всерьез призывают пересмотреть решение и вернуть далекому миру прежний статус.
Но за всеми этими эмоциями стоит куда более интересный вопрос: а есть ли вообще научный смысл в том, чтобы возвращать Плутону статус планеты?
Три условия членства в клубе
Решение 2006 года появилось не на пустом месте. Международный астрономический союз сформулировал три критерия, которым обязан соответствовать объект, чтобы называться планетой.
Во-первых, он должен вращаться вокруг Солнца. Во-вторых, обладать достаточной массой, чтобы гравитация придала ему округлую форму. С этими двумя пунктами у Плутона все в порядке.
Проблема кроется в третьем критерии: объект должен "расчистить" окрестности своей орбиты от других тел сопоставимого размера. И вот тут Плутон провалился полностью. Он находится в поясе Койпера — области за орбитой Нептуна, буквально усеянной ледяными телами. Более того, масса Плутона — это лишь 0,07% от общей массы объектов, с которыми он делит свою орбиту. Для сравнения: Земля массивнее всех астероидов, комет и метеороидов на своем пути в 1,7 миллиона раз. Она безоговорочно доминирует на своей орбите.
Именно поэтому Плутон отправили в новую категорию — карликовая планета. Вместе с ним туда же попали Церера, Эрида, Хаумеа и Макемаке.
Для чего нужны классификации
Зачем вообще человечеству понадобилось делить объекты на категории? Ну, оставался бы Плутон планетой, разве это кому-то мешало?
Ответ прост — классификация нужна для удобства работы с информацией, а не потому что вдруг выяснилось, что во Вселенной существует какая-то священная иерархия небесных тел. Аналогичным образом биологи делят живые организмы на виды и роды не потому что природа учтиво подписала каждого обитателя Земли, а потому что это помогает систематизировать знания и выявлять закономерности.
Если довести логику противников решения 2006 года до абсурда, то можно вспомнить, что когда-то человечество считало нашу планету центром мироздания, вокруг которого вращаются все небесные тела. Эта модель была интуитивно понятна и комфортна (людям всегда нравилось думать, что у Вселенной есть на них какие-то планы и что они здесь не по воле случая). Научный геоцентризм просуществовал почти два тысячелетия! Но когда накопилась критическая масса наблюдательных данных, противоречащих общепринятой модели, ученые не стали цепляться за привычную, удобную картину мира. Они пересмотрели модель, потому что новая — гелиоцентрическая — лучше объясняла реальность.
С Плутоном произошло аналогичное, просто в куда более скромном масштабе.
История науки — это процесс непрерывного уточнения моделей по мере накопления новых знаний. Вот, например, можно ли будет называть спутниками юпитероподобные небесные тела, вращающиеся вокруг коричневого карлика (промежуточное звено между звездами и планетами), который в свою очередь вращается вокруг звезды? А будут ли считаться спутниками небесные тела, вращающиеся вокруг других спутников? Это, непременно, придется обсуждать и согласовать.
Что показал зонд "Новые горизонты"
Особого внимания заслуживают научные данные, полученные зондом NASA "Новые горизонты", который 14 июля 2015 года совершил исторический пролет мимо Плутона. Анализ изображений, которые обнародовались практически в режиме реального времени, преподнес массу сюрпризов.
Оказалось, что Плутон — это далеко не безжизненный кусок льда на задворках Солнечной системы, как предполагали раньше. На поверхности обнаружились огромное сердцевидное ледяное образование, названное равниной Спутника, горные хребты из водяного льда высотой до 3,5 километра, свидетельства криовулканизма и даже намеки на наличие подповерхностного океана жидкой воды.
Именно эти данные легли в основу главного научного аргумента сторонников возвращения статуса. Алан Штерн, руководитель миссии "Новые горизонты", настойчиво продвигает альтернативное определение планеты — геофизическое, а не орбитальное. По его логике, если объект достаточно массивен, чтобы принять сферическую форму под собственной гравитацией, и демонстрирует признаки геологической активности, этого достаточно для звания планеты, вне зависимости от того, расчистил ли он свою орбитальную траекторию или нет.
Проблема в том, что при таком подходе список планет Солнечной системы разрастется как минимум до нескольких десятков, породив путаницу. Так, следуя логике Штерна, первым делом в список придется включить Цереру из пояса астероидов, спутник Юпитера Европу и спутники Сатурна Титан с Энцеладом. Планета, вращающаяся вокруг планеты... на какой только абсурд не готовы люди ради подпитки ностальгии.
Администраторы NASA
В 2019 году, во время первого президентского срока Трампа, тогдашний глава NASA Джим Брайденстайн в ходе встречи со студентами заявил: "На мой взгляд, Плутон — это планета". Фраза мгновенно разлетелась по новостным лентам.
Комедия в том, что подобные заявления не имеют отношения к реальной научной позиции агентства. Администратор NASA — это политическая должность, назначаемая президентом, и, как показывает практика, она достается человеку, имеющему отношение к науке не больше, чем я к игре на баяне. Администратор — лояльный действующей власти человек, медийная фигура, политик, бывший военный летчик или вообще бизнесмен. Его задача — представлять интересы агентства перед конгрессом и общественностью, выступать перед прессой и по возможности хоть как-то увеличивать годовой бюджет.
История повторяется и сейчас, но в более нелепом формате. Нынешним администратором NASA является Джаред Айзекман — миллиардер, тесно связанный со SpaceX и лично с Илоном Маском. Его назначение на должность не было продиктовано научными соображениями — он занял этот пост за счет Маска, нуждающегося в человеке у "космической кормушки" с государственным финансированием. Айзекман открыто лоббирует интересы SpaceX, постоянно делая громкие заявления без каких-либо значимых результатов.
Поэтому любую болтовню Айзекмана, включая его призыв к возвращению Плутону статуса полноценной планеты, стоит воспринимать исключительно как популистские высказывания, рассчитанные на эмоциональный отклик широкой публики, а не как пересмотр позиции научного сообщества. Международный астрономический союз — единственный орган, наделенный полномочиями менять номенклатуру небесных тел. И своего решения по поводу Плутона он не менял.
Привязанность к Плутону, как к планете
На протяжении почти семидесяти шести лет, с 1930 по 2006 год, несколько поколений школьников по всему миру заучивали список из девяти планет Солнечной системы. Это знание стало частью базовой картины мира, усвоенной в детстве, а любая информация, полученная в раннем возрасте, нередко воспринимается мозгом как нечто более фундаментальное и незыблемое.
Добавьте к этому общечеловеческую особенность психики — сопротивление любой информации, способной пошатнуть устоявшееся представление о мироустройстве, во избежание когнитивного диссонанса. Плутон как физическое тело ничего не потерял от того, что его переквалифицировали. Он как летал по своей вытянутой орбите за Нептуном, так и летает. Но у некоторых людей сам факт сокращения числа планет Солнечной системы вызывает негодование, а то и гнев.
Шаг назад ради ностальгии
Если подойти к вопросу максимально трезво, то возвращение Плутону статуса полноценной планеты стало бы шагом назад с научной точки зрения. Классификация 2006 года появилась не в результате чьей-то прихоти, а как ответ на реальную проблему — по мере открытия все новых объектов в поясе Койпера стало очевидно, что старое интуитивное понимание планеты больше не работает и грозит либо бесконечным разрастанием списка планет, либо произвольным включением одних объектов и исключением других без четкого критерия.
Айзекман, вещающий о своей "борьбе за Плутон", может с таким же успехом побороться за признание существования Атланта, который на своих плечах держит небосвод, или черепахи, на панцире которой покоится наш мир.
Стоит отметить, что в научном сообществе продолжаются дискуссии о более универсальном определении, которое одинаково хорошо работало бы и для нашей системы, и для тысяч открытых экзопланет. Но это разговоры о совершенствовании научного инструмента, а не о стремлении реабилитировать конкретное небесное тело в угоду коллективной ностальгии.
14 июля 2015 года космический аппарат NASA "Новые горизонты" получил самые детальные на сегодняшний день снимки Никты — одного из пяти известных спутников Плутона.
Недавно исторические фотографии были объединены и обработаны с помощью современных алгоритмов машинного обучения, что позволило получить довольно детальное цветное изображение (ниже) загадочного объекта.
Никта, открытая 15 мая 2005 года космическим телескопом NASA/ESA "Хаббл" одновременно со спутником Гидра, представляет собой необычное небесное тело неправильной формы размером примерно 50 × 33 × 31 километров. Свое название спутник получил в честь древнегреческой богини ночи Нюкты (Никты).
Долгое время считалось, что Никта, как и другие малые спутники Плутона, образовалась из обломков, выброшенных при столкновении Плутона с крупным объектом пояса Койпера. Однако эта гипотеза не может объяснить удивительно высокую отражательную способность спутника. Современные исследования предполагают, что Никта сформировалась независимо от Плутона из первичного облака ледяных частиц — остатков материала, из которого формировалась Солнечная система. А уже после объект бы "похищен" Плутоном и превращен в его естественный спутник.
Поверхность Никты покрыта крупнозернистым водяным льдом, температура которого не поднимается выше -230°C. При таком экстремальном холоде лед приобретает прочность, сравнимую с земными горными породами.
Особый интерес ученых вызывает крупное темное пятно на поверхности спутника — след древнего столкновения с другим космическим телом. Красновато-коричневый материал в этой области мог принадлежать объекту-импактору или был выброшен из недр самой Никты.
В настоящее время NASA и Юго-западный исследовательский институт рассматривают возможность организации новой миссии к системе Плутона для детального изучения карликовой планеты и ее загадочных спутников. Это может помочь раскрыть тайны формирования и эволюции объектов как окраинах Солнечной системы, так и в ее внутренней области.
Всем привет! Меня тут пригласили поучаствовать в челлендже от площадок ВКонтакте и Дзен. Решил опубликовать пост на моём любимом Вомбате. Я думал сделать пост просто про книги по космической тематике, но решил, что он будет весьма сухим, а так не особо самому нравится. Мне нравится писать про свои мысли и впечатления. Особенно про то, что меня вдохновляет и про что я думаю, когда гуляю или иду на работу.
В последние пару лет меня очень сильно влечёт тема исследования нашей звёздной системы. Особенно дальних планет. Ведь я очень надеюсь, что застану космические аппараты, которые полетят к Нептуну, Урану и Плутону. Хотя последний уже давно не считается планетой в научном сообществе, но исследование его до сих пор завораживает. Ведь увидеть фото с какого-нибудь плутонохода очень хочется! Ещё бы хотелось увидеть, как два-три искусственных спутника от разных стран, а ещё лучше международных, кружат около Урана и Нептуна. Нас всех ждут удивительные открытия и развитие космической отрасли, и хочется, чтобы они наступили как можно скорее.
Если вам интересен Плутон, рекомендую почитать две замечательные книги. Первая книга Алана Стерна и Дэвида Гринспуна «За новыми горизонтами: Первый полёт к Плутону», а вторая Майкла Брауна «Как я убил Плутон и почему это было неизбежно».
Книга «За новыми горизонтами: Первый полёт к Плутону» рассказывает про весьма тернистый путь учёных, которых увлёк Плутон, и с какими сложностями они столкнулись, когда запускали миссию New Horizon. Как они выбивали финансирование, несмотря на то что их руководство считало этот проект слишком затратным и при этом не очень перспективным, что он принесёт мало пользы. Но исследователям всё же удалось настоять на своём, и благодаря этому у нас теперь есть фото Плутона с его знаменитым «сердечком». По мере повествования мы можем наблюдать, как сначала разрабатывался проект, потом было воодушевление, что миссию запустят, а потом… разочарование, когда стали урезать бюджеты. Учёным даже пришлось договариваться с Роскосмосом, чтобы русские запустили ракету с их аппаратам, так как в США это было дорогостоящим удовольствием. Получается, что миссия могла бы быть международной, если к аппарату New Horizon как попутчика отправили бы и российский. К сожалению, этого не произошло. В любом случае, книгу очень рекомендую к прочтению.
Вторая книга «Как я убил Плутон и почему это было неизбежно» — это мемуары Майкла Брауна. Именно его исследования позволили исключить Плутон из списка планет Солнечной системы. Книгу можно поделить на две части. Первая — это рассказ про исследования и что ощущал при этом автор, а вторая часть — про его жизнь и семью. Вторую часть можно было бы сократить немного. Если вас не пугают такие подробные мемуары, эту книгу тоже можно почитать.
А на этом я заканчиваю небольшой рассказ про книги. Надеюсь, что вам такая тема тоже очень интересна. Если да, то пишите в комментариях, что ещё читали про Плутон, а может, про Уран или Нептун. Наверняка есть какие-нибудь интересные ролики, статьи или другая информация в интернете, которые я ещё не видел. Делитесь ими тоже!
И подписывайтесь на меня, а то после сбоя остался только один подписчик.
14 июля 2015 года космический аппарат NASA "Новые горизонты" совершил исторический пролет мимо системы Плутона, передав на Землю детальные изображения карликовой планеты и ее крупнейшего спутника Харона.
Далекий и холодный Харон, названный в честь мифического перевозчика душ умерших через реку Стикс, оказался не менее интересным объектом, чем сам Плутон.
Красное пятно Мордор
Первое, что бросается в глаза при изучении снимков Харона — огромное красно-коричневое пятно, покрывающее львиную долю северной полярной области. Эта особенность, получившая название "Пятно Мордор" (лат. Mordor Macula), отсылает нас к мрачным землям из эпического романа Дж. Р. Р. Толкина "Властелин колец".
Когда на северном полюсе Харона наступает зима (которая длится более 100 лет), температура поверхности падает до -258°C. В таких условиях молекулы метана и азота, захваченные Хароном из разреженной атмосферы Плутона, замерзают и оседают на поверхности спутника. С приходом лета температура повышается до -213°C, летучие газы испаряются, но под ними остается слой тяжелых органических соединений - толинов. Под воздействием ультрафиолетового излучения со стороны Солнца эти вещества приобретают характерный красновато-коричневый оттенок.
Каньоны глубже земных
Поверхность Харона испещрена системой гигантских каньонов и разломов, протянувшихся на сотни километров.
Некоторые из них достигают глубины 7-9 километров, что существенно глубже знаменитого Большого каньона (Гранд-Каньона) на Земле, максимальная глубина которого "всего" 1,8 километра.
Эти структуры появились в результате естественного растрескивания ледяной коры, связанного с остыванием небесного тела, начавшегося миллиарды лет назад.
Кратеры из страны Оз
Зонд "Новые горизонты" позволил идентифицировать на поверхности Харона множество ударных кратеров разного возраста и размера. Все они были названы в честь персонажей и мест из произведений о вымышленных мирах.
Самый крупный — кратер Дороти диаметром около 100 километров, названный в честь главной героини "Волшебника страны Оз".
Рядом расположены кратеры поменьше: Пиркс (в честь капитана Пиркса из цикла рассказов Станислава Лема), Насреддин (фольклорный персонаж мусульманского Востока и некоторых народов Средиземноморья и Балкан), Немо (в честь капитана Немо из произведений Жюля Верна) и другие.
Двойная планета
Средний диаметр Харона составляет 1 214 километров — это почти половина диаметра самого Плутона (2 377 километров). Из-за столь необычного соотношения размеров систему Плутон-Харон иногда называют двойной карликовой планетой. Оба тела находятся в приливном захвате и всегда повернуты друг к другу одной стороной, вращаясь вокруг общего центра масс, который находится вне Плутона.
Поверхность Харона состоит преимущественно из водяного льда, что делает его заметно светлее Плутона. Именно контраст между серо-белой ледяной поверхностью и красно-коричневым полярным регионом обеспечивает столь необычный облик спутника на цветных изображениях.
Снимки, переданные "Новыми горизонтами" более 10 лет назад, остаются единственными детальными изображениями Харона (да и системы Плутона в целом). Космический аппарат остается действующим, продолжая свое путешествие в "глубины" пояса Койпера.
Периодически на просторах интернета встречается утверждение, что Юпитеру "чуть-чуть не хватило массы" для превращения в звезду. На деле же это серьезное искажение реальности: разница между массой Юпитера и минимальной звездной массой колоссальна.
В настоящее время Юпитер генерирует значительное количество энергии за счет гравитационного сжатия. Планета ежегодно сокращается примерно на два сантиметра, преобразуя гравитационную потенциальную энергию в тепловую. Этот процесс приводит к общему излучению в 335 триллионов ватт – примерно на 67% больше энергии, чем газовый гигант получает от Солнца.
При всей мощи этих процессов, температура в ядре Юпитера достигает лишь 24 000 градусов Цельсия, тогда как для начала термоядерных реакций необходима температура около семи миллионов градусов. Достижение такой температуры требует значительно большего гравитационного давления.
Предел Кумара
Для запуска термоядерных реакций масса объекта должна превышать так называемый предел Кумара – около 80 масс Юпитера (или примерно 0,08 массы Солнца). Это минимальная масса, необходимая для создания достаточного давления и температуры в ядре для начала термоядерных реакций.
Текущие параметры
Масса Юпитера составляет 1,9 × 10^27 килограммов. Для достижения звездного статуса требуется масса около 1,6 × 10^29 килограммов. При такой массе гравитационное сжатие создало бы необходимые условия для самоподдерживающихся термоядерных реакций, превратив планету в красный карлик — самый маломассивный тип звезд.
Существующая масса Юпитера оптимальна для текущей конфигурации Солнечной системы. Его гравитационное влияние играет ключевую роль в поддержании стабильности орбит других планет (особенно Марса) и защите внутренней Солнечной системы от крупных астероидов и комет. Достаточно вспомнить драматическое столкновение кометы Шумейкеров — Леви 9 с Юпитером в 1994 году – планета-гигант приняла удар на себя.
Гравитационное поле Юпитера отклоняет или захватывает большинство крупных комет и астероидов, которые могли бы достичь внутренних планет (включая Землю). Кроме того, его влияние структурирует пояс астероидов.
Помимо гравитационного влияния, Юпитер обладает мощнейшей в Солнечной системе (после Солнца) магнитосферой. Его магнитное поле в 14 раз сильнее земного, что обеспечивает дополнительную защиту как собственным спутникам, так и внутренней части Солнечной системы.
14 июля 2015 года мимо системы Плутона пронесся космический аппарат NASA "Новые горизонты", передав на Землю первые в истории детализированные изображения далекой карликовой планеты и некоторых ее спутников. Плутон преподнес ученым сюрприз — его поверхность оказалась не однородной и застывшей во времени, как предполагалось ранее, а удивительно разнообразной и геологически активной.
Особое внимание привлекли ледяные горы. В отличие от земных, состоящих преимущественно из твердых каменных пород, основу гор Плутона составляет водяной лед. Однако не спешите представлять их хрупкими и прозрачными!
При экстремально низких температурах, царящих на поверхности Плутона (в среднем около -233 градусов Цельсия), свойства льда настолько меняются, что он становится плотным, твердым и прочным, как гранит на Земле.
Интересный факт: если бы земной гранит оказался на Плутоне, то он бы стал хрупким и ломким из-за экстремального холода, в то время как водяной лед приобретает кристаллическую структуру, делающую его исключительно прочным материалом.
Величественные горы Тенцинга* возвышаются в среднем на 3,4 километра от основания, что сопоставимо с высотой Доломитовых Альп в Европе! Кроме того, средний уклон их склонов составляет 19,2 градуса, что делает горы Тенцинга не только высокими, но и одними из самых крутых горных систем в Солнечной системе.
*Эта плутонианская горная гряда названа в честь шерпа Тенцинга Норгея, одного из двух людей, которые первыми покорили высочайшую вершину мира — Эверест.
Примечательно, что благодаря малой гравитации Плутона (примерно 6% от земной) и отсутствию активной эрозии, эти массивные ледяные структуры сохраняют стабильность и существуют уже более 100 миллионов лет.
Многочисленные горные вершины далекого Плутона прекрасно просматриваются сквозь тонкую голубоватую атмосферу, состоящую из азота с примесями метана и угарного газа.
Когда солнечный свет проходит через эту разреженную оболочку, создается холодное и загадочное голубое свечение, напоминающее марсианские закаты.
Планетологи считают, что горы Плутона могут быть продуктом криовулканизма — извержений не раскаленной магмы, а смеси воды, аммиака и метана. Ничего подобного на Земле нет, но в Солнечной системе криовулканизм — достаточно распространенное явление, которое можно наблюдать, например, на некоторых спутниках газовых гигантов.
Миссия "Новые горизонты" показала, что даже самые дальние уголки Солнечной системы способны удивлять нас своей красотой, разнообразием и изменчивостью.
Все крупные космические тела во Вселенной, которые мы наблюдаем — от планет до звезд — имеют сферическую форму. И чем массивнее объект, тем более идеальной становится эта сфера. Почему же природа так настойчиво выбирает именно эту форму? Давайте разберемся на примере планеты.
Итак, все дело в гравитации. Когда планета формируется, она начинает притягивать к себе все больше материи — пыль, газ, астероиды. С ростом массы усиливается и гравитационное поле. Сила тяжести всегда направлена к центру тела, стремясь придать ему максимально компактную форму. А самая компактная форма в природе — это сфера.
Почему планета не может быть кубической?
У куба есть углы, которые находятся дальше от центра массы, чем остальные части. Гравитация не позволит этому существовать — она будет "стягивать" углы к центру, пока планета не примет форму шара — самую устойчивую форму для массивных космических объектов.
Кроме того, кубическая форма создала бы огромные перепады давления и температуры. Углы куба испытывали бы колоссальное напряжение, что привело бы к их разрушению. В итоге планета все равно бы "схлопнулась" в шар.
Малые космические тела, такие как кометы, астероиды и небольшие спутники, часто имеют неправильную форму, потому что их масса слишком мала, чтобы гравитация могла "вылепить" из них сферу. Для сравнения: астероид Психея с диаметром около 226 километров имеет неправильную форму, в то время как Земля с диаметром 12 756 километров стремится к идеальной сфере.
Впрочем, даже планеты не являются безупречными шарами. Из-за вращения вокруг своей оси они слегка сплющиваются на полюсах и расширяются на экваторе (звезды, между прочим, тоже). Это называется экваториальным утолщением. Например, полярный радиус Земли на 21,38 километра короче экваториального.
Интересный факт: Мимас, 396-километровый спутник Сатурна, является самым маленьким известным космическим телом, обладающим сферической формой из-за собственной гравитации.
В системе Урана, на поверхности 470-километрового спутника с романтическим названием Миранда, природа создала нечто поистине грандиозное — самый высокий утес в Солнечной системе.
Уступ Верона (лат. Verona Rupes), как назвали это колоссальное образование, поражает своими масштабами: его высота достигает 20 километров, а протяженность составляет 116 километров. Эквивалентный утес на Земле имел бы высоту более 270 километров!
Происхождение этого гиганта окутано космической драмой. Ученые полагают, что уступ Верона — безмолвный свидетель древней космической катастрофы, когда в Миранду врезалось массивное небесное тело.
Удар был настолько мощным, что из-за него спутник буквально раскололся. После этого произошло смещение 30-километровой ледяной коры, сформировавшее этот колоссальный утес. Последствия этого катастрофического события до сих пор видны на поверхности спутника в виде обширной сети разломов и деформаций.
В условиях слабого гравитационного поля Миранды прыжок с вершины утеса продлился бы около 12 минут — время, достаточное для того, чтобы осмыслить все величие этого уникального места.
Первые — и до сих пор последние — детальные снимки этого удивительного образования были получены космическим аппаратом NASA "Вояджер-2" 24 января 1986 года. С тех пор уступ Верона остается одним из самых впечатляющих геологических объектов, известных человечеству.
14 июля 2015 года мимо системыПлутонапронесся космический аппарат NASA "Новые горизонты", передав на Землю первые в истории детализированные изображения далекой карликовой планеты и некоторых ее спутников. Плутон преподнес ученым сюрприз — его поверхность оказалась не однородной и застывшей во времени, как предполагалось ранее, а удивительно разнообразной и геологически активной.
Особое внимание привлекли ледяные горы. В отличие от земных, состоящих преимущественно из твердых каменных пород, основу гор Плутона составляет водяной лед. Однако не спешите представлять их хрупкими и прозрачными!
При экстремально низких температурах, царящих на поверхности Плутона (в среднем около -233 градусов Цельсия), свойства льда настолько меняются, что он становится плотным, твердым и прочным, как гранит на Земле.
Интересный факт: если бы земной гранит оказался на Плутоне, то он бы стал хрупким и ломким из-за экстремального холода, в то время как водяной лед приобретает кристаллическую структуру, делающую его исключительно прочным материалом.
Величественные горы Тенцинга* возвышаются в среднем на 3,4 километра от основания, что сопоставимо с высотой Доломитовых Альп в Европе! Кроме того, средний уклон их склонов составляет 19,2 градуса, что делает горы Тенцинга не только высокими, но и одними из самых крутых горных систем в Солнечной системе.
*Эта плутонианская горная гряда названа в честь шерпа Тенцинга Норгея, одного из двух людей, которые первыми покорили высочайшую вершину мира — Эверест.
Примечательно, что благодаря малой гравитации Плутона (примерно 6% от земной) и отсутствию активной эрозии, эти массивные ледяные структуры сохраняют стабильность и существуют уже более 100 миллионов лет.
Многочисленные горные вершины далекого Плутона прекрасно просматриваются сквозь тонкую голубоватую атмосферу, состоящую из азота с примесями метана и угарного газа.
Когда солнечный свет проходит через эту разреженную оболочку, создается холодное и загадочное голубое свечение, напоминающее марсианские закаты.
Планетологи считают, что горы Плутона могут быть продуктомкриовулканизма— извержений не раскаленной магмы, а смеси воды, аммиака и метана. Ничего подобного на Земле нет, но в Солнечной системе криовулканизм — достаточно распространенное явление, которое можно наблюдать, например, на некоторых спутниках газовых гигантов.
Миссия "Новые горизонты" показала, что даже самые дальние уголки Солнечной системы способны удивлять нас своей красотой, разнообразием и изменчивостью.
В 2015 году ученые впервые в истории "услышали", как сталкиваются черные дыры. Это стало возможным благодаря открытию гравитационных волн — колебаний самого пространства-времени, которые распространяются со скоростью света и разбегаются по Вселенной подобно ряби на воде.
Эти волны были предсказаны Альбертом Эйнштейном еще в 1916 году в рамках его общей теории относительности, но понадобилось почти сто лет, чтобы ученые, вооружившись самыми точными и чувствительными приборами в истории человечества, смогли их наконец обнаружить.
Природа гравитационных волн
Чтобы понять природу гравитационных волн, представьте пространство-время как огромный натянутый батут. Массивные объекты, такие как звезды и планеты, создают в нем углубления. Когда эти объекты движутся, сталкиваются или взрываются, они вызывают колебания, которые распространяются во все стороны, искажая геометрию окружающего пространства. Эти искажения и есть гравитационные волны, несущие информацию о породивших их космических событиях.
Наиболее мощные гравитационные волны рождаются при грандиозных космических событиях — слиянии черных дыр, столкновении нейтронных звезд и взрывах сверхновых. Энергия этих процессов настолько колоссальна, что буквально заставляет пространство-время "дрожать".
Как мы их обнаруживаем?
Эффект от прохождения гравитационных волн настолько мал, что его можно сравнить с изменением расстояния между Землей и Солнцем на толщину человеческого волоса. Именно поэтому для их обнаружения необходимы невероятно чувствительные приборы.
Для первой в истории регистрации гравитационных волн ученые создали специальные детекторы – интерферометры LIGO в США и VIRGO в Италии. Это гигантские L-образные туннели длиной в несколько километров, внутри которых с помощью сложной системы лазеров и зеркал измеряются мельчайшие колебания пространства. Работая вместе, эти детекторы не только улавливают гравитационные волны, но и помогают определить, из какой области космоса они пришли.
Почему это важно?
Обнаружение гравитационных волн открыло новую эру в астрономии. Теперь мы можем "слышать" Вселенную! Если раньше мы могли только наблюдать космос с помощью различных видов излучения (свет, радиоволны, рентгеновские лучи и другие), то теперь у нас появился совершенно новый способ изучения космических явлений, происходящих на расстоянии в миллиарды световых лет от Земли.
Первый зарегистрированный сигнал, получивший название GW150914, пришел от слияния двух черных дыр на расстоянии около 1,3 миллиарда световых лет. В этом грандиозном событии участвовали черные дыры массами 29 и 36 солнечных масс, которые, слившись воедино, образовали новую черную дыру и отправили по Вселенной мощную гравитационную волну. Этот исторический сигнал стал первым прямым доказательством существования и гравитационных волн, и двойных систем черных дыр.
Будущее исследований
Сейчас ученые планируют создавать еще более чувствительные детекторы гравитационных волн, в том числе космические. Это позволит нам "услышать" еще больше космических событий и лучше понять устройство Вселенной.
Чтобы ответить на этот вопрос, нам придется вернуться назад во времени, в 1916 год, когда Альберт Эйнштейн, один из величайших умов в истории, опубликовал свою общую теорию относительности.
До 1916 года физики, пытаясь объяснить, что такое гравитация и почему она существует, выдвигали бесчисленное множество всевозможных гипотез. Ни одна из них не устраивала Эйнштейна, и он предложил свое объяснение: гравитация — это искривление пространства-времени.
Пространственно-временной батут
Математически Эйнштейн доказал, что за гравитационные эффекты отвечает искривление пространства-времени. Батут — отличный способ продемонстрировать это сложное явление на плоской поверхности.
Представьте, что вы кладете пушечное ядро в центр батута — его масса прогибает полотно, создавая впадину. Если мы поместим у внешнего края батута теннисный мяч, то он покатится не просто внутрь, но и вокруг ядра.
Гравитация — искажение ткани пространства-времени, влияющее на движение объектов.
Именно это объясняют знаменитые математические уравнения Эйнштейна — как пространство-время ведет себя при различных физических условиях.
Мы знаем, что во Вселенной все и всегда находится в постоянном движении. И когда объекты ускоряются в пространстве-времени, они могут создавать небольшую рябь, подобно камешку, брошенному в спокойную воду пруда.
Эта рябь — то, что мы называем гравитационными волнами.
Эйнштейн, предсказывая их существование, сомневался, что когда-нибудь в распоряжении человечества появится сверхчувствительный инструмент, который сможет зафиксировать эти ничтожно малые колебания, сотрясающие при этом всю Вселенную.
Хотелось бы узнать, как бы он отреагировал на тот факт, что мы не просто подтвердили существование гравитационных волн, но и зафиксировали около 300 событий, начиная с 2015 года. Это одно из крупнейших достижений в физике, и то, как ученым удалось осуществить это, просто взрывает мозг!
Сжатие и растяжение
Когда гравитационная волна проходит через Землю, она слегка сжимает или растягивает всю планету в направлении своего движения. Измерить такой эффект с помощью обычной линейки невозможно — ведь сама линейка тоже растянется или сожмется вместе с пространством, и показания останутся неизменными.
Поэтому для этих целей физики решили использовать свет, который за определенное время может пройти определенное расстояние. Если пространство растянуто, то свету придется пройти большее расстояние, потратив на это больше времени. И наоборот, если пространство сжато.
Чтобы узнать, сжалось или растянулось пространство, нужно измерить его в двух направлениях и вычислить разницу. Звучит просто, но осуществить подобное на практике — сложнейшая задача. Все дело в том, что искомая разница в расстоянии в 1 000 раз меньше крошечной частицы, именуемой протоном. Для понимания масштаба: в наших телах содержится около 10 октиллионов протонов (единица с 28 нулями). А детекторы должны уловить изменения, которые в тысячу раз меньше одной такой частицы.
Как уловить невозможное?
Для решения этой задачи ученые создали невероятно сложные устройства — лазерные интерферометры. Принцип их работы основан на измерении расстояния между специальными тестовыми массами с помощью лазерных лучей.
Тестовые массы устанавливаются на огромном расстоянии друг от друга — это позволяет сделать даже мельчайшие изменения достаточно заметными для измерения. Эти массы тщательно изолируются от всех возможных помех, кроме одной — гравитации, от которой защититься невозможно.
Лазеры непрерывно измеряют точное расстояние между массами. Когда проходит гравитационная волна, пространство-время слегка растягивается или сжимается, и время, необходимое свету для преодоления расстояния между массами, изменяется. Эти крошечные изменения и улавливают детекторы.
Первый улов
14 сентября 2015 года произошло событие, навсегда изменившее науку. Детекторы LIGO в США впервые зарегистрировали гравитационные волны от слияния двух черных дыр, произошедшего на расстоянии около 1,3 миллиарда световых лет от нас.
В 2017 году к охоте присоединился европейский детектор Virgo в Италии, а в 2020 году — японский детектор KAGRA. На начало 2030-х годов намечен запуск космического детектора гравитационных волн LISA в рамках программы Европейского космического агентства.
Что нам рассказывают волны?
Гравитационные волны подарили нам совершенно новый способ изучения Вселенной. Они помогают понять фундаментальные законы физики и рассказывают о самых грандиозных событиях космоса, которые невозможно наблюдать напрямую: формировании галактик, росте и слиянии сверхмассивных черных дыр, рождении и смерти звезд.
Ученые убеждены, что будущие детекторы позволят нам "заглянуть" в первые мгновения после Большого взрыва и приблизиться к пониманию того, как зарождалась наша Вселенная. Каждая новая зафиксированная гравитационная волна — это послание не только из глубин Вселенной, но и из невообразимо далекого прошлого.
Среди множества удивительных снимков Плутона, переданных космическим аппаратом NASA "Новые горизонты" после исторического пролета 14 июля 2015 года, фотография горы Райт занимает особое место.
Изображение этого объекта стало одним из ключевых доказательств того, что карликовая планета на окраине Солнечной системы гораздо активнее, чем предполагалось.
Что такое гора Райт
Гора Райт (англ. Wright Mons) — необычное образование, расположенное в юго-западной части Области Томбо, знаменитого светлого региона в форме сердца на поверхности Плутона. Диаметр этого региона составляет около 2 300 километров, и именно здесь обнаружены одни из самых интересных геологических особенностей карликовой планеты.
Сама гора также впечатляет своими размерами: диаметр ее основания составляет примерно 150 километров, а высота — около четырех километров. Для сравнения, высота Эвереста составляет 8 849 метров. На вершине горы Райт находится огромная впадина диаметром 56 километров с характерной бугристой текстурой по краям, что делает ее похожей на кальдеру земных вулканов.
Криовулканизм на Плутоне
Гора Райт представляет собой криовулкан — гигантское ледяное геологическое образование, которое вместо расплавленной горной породы извергает жидкую и газообразную смесь ("криолаву") из воды, аммиака, азота и метана. При экстремально низких температурах Плутона, в среднем около минус 230 градусов Цельсия, эти вещества ведут себя подобно лаве на Земле.
Криовулканическая активность на столь удаленном небесном теле — крайне неожиданная находка. До миссии "Новые горизонты" многие планетологи были убеждены, что Плутон — мертвый мир, геологическая активность которого давно прекратилась. Обнаружение горы Райт вкупе с другими признаками относительно недавней геологической активности полностью изменило это представление.
Подповерхностный океан
Существование криовулканов на Плутоне дает серьезные основания предполагать, что под его ледяной корой скрывается огромный резервуар жидкой воды — возможно, целый подповерхностный океан. Если это так, то в недрах Плутона все еще может сохраняться внутренняя энергия, оставшаяся после его формирования. Кроме того, его недра частично могут разогреваться приливными силами Харона — крупнейшего из пяти спутников.
Гипотезу о наличии подповерхностного океана подкрепляют и другие наблюдения. Например, в Области Томбо практически отсутствуют крупные кратеры, а значит, по космическим меркам поверхность здесь молодая — ей не более 100 миллионов лет. Это означает, что геологические процессы на Плутоне протекали сравнительно недавно и, вероятно, в какой-то форме сохраняются и сейчас.
В 2006 году английский язык пополнился необычным глаголом — "to pluto" (в русском переводе — "оплутонить"). Американское диалектное общество (American Dialect Society) даже признало его "Словом года". Смысл простой: лишить статуса, обесценить то, что когда-то считалось важным и значимым.
Глагол, как вы уже могли догадаться, напрямую связан с одним из самых громких событий в современной астрономии — переклассификацией Плутона из полноценной планеты в карликовую планету.
Плутон был открыт 18 февраля 1930 года 24-летним американским астрономом Клайдом Томбо. В тот исторический период человечество мало что знало об устройстве Солнечной системы, поэтому новую находку почти сразу наградили статусом девятой планеты. И Плутон удерживал это звание более 76 лет — до августа 2006 года, пока на Генеральной ассамблее Международного астрономического союза (IAU) его официально не перевели в категорию карликовых планет.
Почему Плутон оплутонили?
Это немного странно, но до 2006 года термин "планета" был скорее историческим, чем строго научным. Уточнение потребовалось после обнаружения множества объектов в поясе Койпера (по соседству с Плутоном). Кульминацией стало открытие Эриды в 2005 году — объекта, который, исходя из полученных данных, казался даже крупнее Плутона.
Во избежание хаоса (Солнечная система могла пополниться десятками новых планет), IAU ввел четкое определение планеты. Объект, чтобы получить этот статус, должен соответствовать трем критериям:
Вращаться вокруг Солнца, но при этом не быть спутником. Плутон — соответствует.
Обладать достаточной массой, чтобы под действием гравитации принять почти сферическую форму (гидростатическое равновесие). Плутон — соответствует.
Очистить окрестности своей орбиты от других объектов сопоставимого размера (быть гравитационно доминирующим в своей зоне). Плутон — не соответствует.
Орбита Плутона пролегает через пояс Койпера, где тысячи массивных ледяных тел. Плутон — один из многих объектов такого рода, и он не доминирует в этой области.
Поэтому было решено, что объекты, не удовлетворяющие последнему критерию, отныне будут классифицироваться как карликовые планеты. Сейчас их официально пять: Церера, Плутон, Эрида, Хаумеа и Макемаке. Кроме того, есть еще четыре объекта такого рода, которые рассматриваются астрономами как карликовые планеты, но пока не получили официального признания от IAU: Седна, Квавар, Орк и Гун-гун.
А еще в поясе Койпера есть не менее четырех десятков других ледяных объектов-кандидатов, масса и размеры которых продолжают уточняться. По предварительным данным, многие из них достаточно массивны, чтобы пополнить список карликовых планет. И нет сомнений, что с появлением новых мощных телескопов число известных карликовых планет будет только расти.
Решение вызвало (и вызывает до сих пор) бурную реакцию: от гнева и разочарования до мемов и шуток. Именно в этой буре родился глагол to pluto, ставший символом того, что наука непрерывно развивается. То, что вчера казалось незыблемым, завтра может быть пересмотрено — и это нормально.
Плутон, конечно, от наших манипуляций не стал меньше или хуже — он остался тем же далеким, загадочным миром на краю Солнечной системы с горами, разреженной атмосферой, пятью спутниками и, вероятно, даже с подповерхностным океаном.
На Плутоне есть область, которую помнит каждый, кто хотя бы раз видел снимки этой карликовой планеты из пояса Койпера. Речь идет об Области Томбо, или Сердце Плутона — гигантской "сердцеподобной" области, протяженность которой составляет примерно 2 300 километров.
Западную часть этой области занимает Равнина Спутника (лат. Sputnik Planitia), представляющая собой ледяную равнину размером 1 400 на 1 200 километров. И именно эта равнина привлекает особое внимание.
Для сравнения: средний диаметр Плутона составляет 2 377 километров.
Анализ снимков
14 июля 2015 года космический аппарат NASA "Новые горизонты" пролетел мимо системы Плутона, передав на Землю множество снимков, включая достаточно детализированные.
Внимание исследователей — как, пожалуй, и любого человека — тут же приковало "сердце". Взяв на вооружение все имеющиеся данные, они приступили к моделированию, чтобы объяснить, как вообще могла появиться столь необычная структура на задворках Солнечной системы. В первую очередь речь шла о Равнине Спутника — западной доле "сердца", резко контрастирующей на фоне остальной поверхности карликовой планеты.
В итоге было установлено: Равнина Спутника покрыта тонким слоем азотного льда, под которым расположена "плита" водяного льда толщиной от 40 до 80 километров, выполняющая роль природной теплоизоляции. Ниже нее может сохраняться подповерхностный океан, а его наличие влияет на напряжения в ледяной коре и на картину трещин на поверхности.
Моделирование показало, что соленость этого океана — около 8% от солености Мирового океана на Земле (то есть вода не "морская", а скорее слабосоленая).
Мощь моделирования
Фундаментом моделирования являются имеющиеся данные (константы), к которым добавляют предполагаемые явления и физические процессы (переменные и параметры), после чего модель проверяют: дает ли она картину, совпадающую с наблюдениями. Если результат отрицательный, то меняют переменные. Однако современные суперкомпьютеры позволяют рассматривать множество вариантов сразу, создавая тысячи, а то и миллионы моделей.
В моделировании подледного океана Плутона ключевым параметром стала его плотность, которая зависит от соли и температуры. Если бы океан был слишком "легким", то ледяная оболочка сверху вела бы себя иначе, и на поверхности было бы заметно больше разломов. Если бы он был слишком "тяжелым", наоборот, трещин оказалось бы меньше. Так, перебирая возможные диапазоны и сравнивая модели с наблюдаемыми изображениями, ученые смогли оценить соленость предполагаемого океана.
Важно понимать, что моделирование — это не полет фантазии, а методология, отточенная десятилетиями: она опирается на измерения, физику и статистику, а не на желание "подогнать" результат. Ценность и эффективность моделирования проще всего увидеть на Земле: ученые постоянно моделируют то, что напрямую не наблюдают (например, прогнозирование таяния ледников, риск паводков, распространение загрязнений или структуру пород при поиске полезных ископаемых), а затем проверяют выводы по независимым данным и реальным измерениям.
Рождение океана
Раньше, до встречи "Новых горизонтов" с Плутоном, концепции существования подповерхностного океана звучали как фантастика: тело маленькое, очень далеко от Солнца, строение не позволяет удерживать внутреннее тепло, да и внутреннего тепла там не осталось, так как карликовая планета давно остыла.
Сегодня же вероятность существования подповерхностного океана на Плутоне оценивается как "высокая". А появиться он мог в результате очень мощного древнего удара, который сформировал глубокую впадину и растопил огромное количество водяного льда. Соли, геология и окружающие условия привели не к полному промерзанию появившегося глобального водоема, а к формированию толстой коры над ним. Сегодня важную роль в поддержании жидкого состояния океана играет гравитационное взаимодействие с Хароном, крупнейшим спутником Плутона со средним диаметром 1 212 километров.
Что это меняет
Если под "сердцем" действительно есть океан, то Плутон перестает быть просто "замороженным камнем" на окраине Солнечной системы. При достаточной долговечности этого подповерхностного водоема карликовую планету можно рассматривать как потенциально обитаемый мир.
Хотите больше науки в вашей жизни? Тогда приглашаю вас в мой Telegram-канал — здесь каждые четыре часа выходит новый материал: https://t.me/thespaceway
На Марсе, в северных низменностях планеты, расположен удивительный природный феномен – кратер Королёва, настоящий ледяной оазис диаметром 82 километра. Он находится к югу от обширного поля дюн Olympia Undae, которое окружает часть северной полярной шапки планеты.
Кратер Королёва — это не просто впадина в марсианской поверхности, а уникальная природная морозильная камера, хранящая гигантские запасы водяного льда.
Естественный холодильник
Кратер Королева заполнен массивом льда толщиной 1,8 километра, который сохраняется круглый год. Это один из наиболее хорошо сохранившихся примеров марсианских кратеров, заполненных именно водяным льдом.
Механизм холодной ловушки
Кратер Королева представляет собой глубокую чашу, дно которой расположено почти на два километра ниже окружающей поверхности. Когда воздух проходит над ледяной поверхностью, он охлаждается и, становясь тяжелее, опускается вниз. Этот холодный воздух создает защитный слой непосредственно над льдом, действуя как изолятор.
Поскольку воздух – плохой проводник тепла, образуется своеобразный "щит", защищающий лед от нагревания и испарения. Благодаря этому естественному механизму кратер остается замороженным постоянно.
Исследования с орбиты
Первые снимки кратера были получены 4 апреля 2018 года камерой высокого разрешения HRSC космического аппарата ESA "Марс-экспресс". Для создания полной картины потребовалось объединить пять длинных полос изображений, снятых во время разных пролетов над кратером. Позже свой вклад в исследование внес и аппарат ESA Trace Gas Orbiter, который сфотографировал 40-километровый участок северного края кратера.
Кратер назван в честь Сергея Павловича Королёва, главного конструктора советской космической программы. Под его руководством были созданы первые искусственные спутники Земли в рамках программы "Спутник", осуществлены первые полеты человека в космос (программы "Восток" и "Восход", включая полет Юрия Гагарина в 1961 году), а также запущены первые межпланетные миссии к Луне, Марсу и Венере. Королев также работал над ракетами, которые стали предшественниками успешных носителей "Союз" – рабочих лошадок российской космической программы, используемых как для пилотируемых, так и для автоматических полетов.
Комментарии