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.
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.
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" совершил исторический пролет мимо системы Плутона, передав на Землю беспрецедентный объем данных о карликовой планете и ее спутниках.
При последующем детальном анализе снимков Плутона ученые обнаружили многочисленные дюны, раскинувшиеся на ледяной поверхности этого далекого мира из пояса Койпера.
Эти образования, сосредоточенные преимущественно вблизи горных массивов, обрамляющих знаменитую Равнину Спутника — гигантскую ледяную равнину со средним диаметром 1 492 километра, — сформировались всего за несколько десятков или сотен лет.
По геологическим меркам плутонианские дюны, состоящие из крошечных частиц замерзшего метана, можно назвать "младенцами". Это особенно впечатляет в сравнении с марсианскими дюнами, на формирование которых могут уходить тысячи и даже миллионы лет.
Существование столь молодых дюн говорит о том, 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.
На нашей планете подобные образования возникают благодаря эоловому переносу — процессу, при котором ветер перемещает частицы по поверхности, заставляя их рассеиваться, перекатываться, подскакивать, оседать и снова слипаться.
Однако на Плутоне местные ветры слишком слабы для классического эолового переноса. Ученые предполагают, что ключевую роль здесь играет процесс сублимации — прямого перехода льда в газообразное состояние, минуя жидкую фазу. Это явление подбрасывает частицы, а затем нисходящие потоки с окрестных гор подхватывают их и завершают формирование метановых дюн.
Несмотря на колоссальную удаленность от Солнца, Плутон остается поразительно активным небесным телом, хранящим множество тайн. Для их раскрытия NASA планирует организацию целевой миссии "Персефона", но пока это лишь концепция.
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.
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
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.
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 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.
22 июня 1978 года астрономы Джеймс Кристи и Роберт Харрингтон, работавшие при Военно-морской обсерватории США (NOFS) во Флагстаффе, штат Аризона, открыли Харон — крупнейший спутник Плутона.
Кристи и Харрингтон вовсе не охотились за спутниками. Перед собой они поставили задачу уточнить параметры орбиты Плутона. Но Кристи, изучая снимки, заметил нечто странное: на некоторых фотография карликовая планета (тогда еще полноценная девятая планета Солнечной системы) выглядела немного вытянутой, словно размазанной. Еще больше интриговал тот факт, что это "размытие" меняло положение с четкой периодичностью — каждые 6,39 дня.
Заинтригованный астроном рассказал о странности коллеге. Они подняли архивные снимки Плутона и обнаружили, что аномалия повторяется систематически. У этого могло быть только одно объяснение: рядом с Плутоном присутствует массивное тело, которое является его спутником.
Так человечество узнало, что далекий Плутон не одинок — у него есть своя луна. Сегодня же нам известны еще четыре спутника помимо Харона: Гидра и Никта (открыты в 2005 году), Кербер (открыт в 2011 году) и Стикс (открыт в 2012 году).
Все названия связаны с греческими мифами о подземном царстве:
Плутон - бог подземного царства;
Харон - перевозчик душ;
Никта - богиня ночи;
Гидра - девятиглавое змееподобное чудовище;
Кербер (Цербер) - трехглавый пес, охраняющий выход из царства мертвых;
Стикс - река в подземном царстве, отделяющая мир живых от мира мертвых.
Крупнейший спутник Плутона — Харон — имеет средний диаметр около 1 212 километров. Для сравнения: средний диаметр самого Плутона составляет 2 376,6 километра. Снимок был получен 14 июля 2015 года космическим аппаратом NASA "Новые горизонты".
Масса Харона — примерно 12% от массы Плутона (Луна — всего 1,2% от массы Земли). Из-за столь большого отношения массы спутника к карликовой планете (≈0,12) центр масс системы Плутон-Харон находится вне Плутона. В случае с системой Земля-Луна центр масс расположен внутри нашей планеты, на глубине около 1 700 километров от поверхности, что типично для "классической" пары: основное тело и заметно более легкий спутник.
Плутон и Харон в эти рамки не вписываются, поэтому ученые спорят: Харон — просто спутник или же второй полноценный компонент двойной системы карликовых планет.
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.
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.
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" 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.
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.
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.
Энцелад долго казался просто маленьким ледяным спутником Сатурна. Его диаметр — всего 504 километра, а средняя температура на поверхности, покрытой толстым слоем льда, составляет около −200 °C. На первый взгляд — совершенно непригодный для жизни мир вдали от Земли и Солнца.
Но затем космический аппарат NASA "Кассини", работавший в системе окольцованного гиганта с 2004 по 2017 год, увидел то, что полностью изменило отношение ученых к этому миру: из трещин возле южного полюса Энцелада бьют гейзеры, выбрасывающие в космос водяной пар и ледяные частицы. И самое интересное — эти гейзеры оказались связаны с глобальным подповерхностным океаном.
И вот тут начинается самое интересное.
"Кассини" несколько раз пролетал через эти выбросы, фактически беря пробы материала прямо на лету. И хотя набор его бортовых инструментов был достаточно скромным и не предназначался для прямого поиска жизни, он все же позволил выявить не только водяной пар и ледяные частицы, но и соли, сложную органику, углекислый газ, аммиак, молекулярный водород и метан.
Обнаружение водорода особенно важно, так как его присутствие указывает на химические реакции, связанные со взаимодействием воды с породами. А значит, океан Энцелада, скорее всего, контактирует с каменным ядром. На Земле похожие процессы питают сложные экосистемы возле гидротермальных источников — совершенно чуждые поверхности миры, куда не проникает солнечный свет.
Позже картина стала еще интереснее. В 2023 году новый анализ архивных данных "Кассини" показал, что в ледяных зернах, выброшенных Энцеладом, присутствуют фосфаты — соединения фосфора, одного из ключевых элементов земной жизни. Фосфор нужен для ДНК, РНК, АТФ и клеточных мембран. Поражает и то, что концентрация фосфора в океане Энцелада может быть как минимум в 100 раз выше, чем в земных океанах.
То есть Энцелад интересен не одним "подозрительным" веществом. Его статус потенциально обитаемого мира связан с целым набором условий. Там есть жидкая вода. Есть сложная органика. Есть соли. Есть фосфаты. Есть метан. Есть молекулярный водород. Есть вероятный контакт океана с породами. И есть источник энергии, без которого даже самая богатая химия остается просто химией.
В рамках своей деятельности я время от времени общаюсь с учеными из разных стран, и в ходе одной из таких дискуссий мы сошлись во мнении, что нас не так сильно удивило бы открытие жизни на Энцеладе, как ее отсутствие. Даже тот скромный набор данных, которым мы располагаем сегодня, буквально подталкивает к мысли, что на этой сатурнианской луне есть все для зарождения и поддержания жизни. Так что если Энцелад окажется стерильным, это будет не просто отрицательный результат, а настоящий научный шок.
Если Энцелад окажется безжизненным, это может означать, что список условий, необходимых для зарождения жизни, намного больше и сложнее, чем мы предполагаем, исходя из земного опыта. Возможно, одной воды, органики, фосфора, химической энергии и контакта океана с породами недостаточно. И тогда отсутствие жизни на Энцеладе станет не менее важным открытием, чем ее обнаружение: оно покажет, что между "пригодной средой" и живой биосферой может лежать куда более глубокая пропасть, чем нам кажется сейчас.
14 июля 2015 года произошло поистине историческое событие. Космический аппарат NASA "Новые горизонты", запущенный 19 января 2006 года, пролетел мимо системы Плутона, бегло исследовав карликовую планету и ее спутники, включая массивный Харон.
Несмотря на мимолетность свидания, зонду потребовались почти четыре года, чтобы передать на Землю данные, собранные в рамках этого события. Ученые до сих пор активно изучают их, публикуя все новые и новые исследования, которые позволяют нам ближе познакомиться с этим удивительным небесным телом и разгадать его тайны.
Вашему вниманию предлагаются пять впечатляющих фотографий, переданных "Новыми горизонтами", которые навсегда изменили наше представление о Плутоне.
Огромные ледниковые потоки
Пролетая над северной частью равнины Спутника (лат. Sputnik Planitia), зонд обнаружил удивительное явление — текучие льды. На изображении видно, как поверхностный слой экзотических льдов — замерзших азота и метана — обтекает препятствия и заполняет углубления.
Это открытие стало настоящим сюрпризом для планетологов, поскольку никто не ожидал увидеть такую геологическую активность на столь далекой от Солнца карликовой планете.
Ледяная "береговая линия"
Данное изображение демонстрирует завораживающий контраст между темными, скалистыми нагорьями Крун Макула (лат. Krun Macula) и соседними ледяными равнинами.
Граница между этими регионами создает потрясающий космический пейзаж, напоминающий земные береговые линии. Вот только на Плутоне все это представлено льдом и камнем при средней температуре около минус 230 градусов Цельсия.
Голубое небо далекого мира
Одно из самых неожиданных открытий "Новых горизонтов" — голубое небо Плутона. Слой дымки в чрезвычайно разреженной атмосфере карликовой планеты имеет удивительно знакомый сине-голубой оттенок.
Ученые считают, что по своей природе эта дымка схожа с той, что окружает Титан, крупнейший спутник Сатурна. Источником дымок в столь разных мирах, между которыми миллиарды километров, являются химические реакции с участием азота и метана под воздействием солнечного света. В результате этих процессов образуются мельчайшие частицы, похожие на сажу.
Плутонианский закат
Всего через 15 минут после максимального сближения с Плутоном космический аппарат "оглянулся" и запечатлел этот потрясающий закатный вид.
В кадр попали ледяные горы высотой до 3 500 метров и плоские равнины, простирающиеся до горизонта. Естественная "подсветка" со стороны Солнца позволяет идентифицировать отдельные слои дымки, указывающие на сложную природу даже столь скудной атмосферы.
Динамичный дуэт: Плутон и Харон
Это составное изображение показывает Плутон и его крупнейший спутник Харон в улучшенных цветах (искусственно усиленная цветопередача для выделения различий в составе поверхности).
Прекрасно видно поразительное сходство между красно-коричневым северным полюсом Харона и экваториальными ландшафтами самого Плутона, что дает ученым подсказки о происхождении и эволюции этих объектов.
Предполагается, что система Плутон-Харон сформировалась в результате гигантского столкновения — сценария, очень похожего на образование нашей Луны. Миллиарды лет назад массивное тело врезалось в протоплутон, выбросив в космос огромное количество материала, из которого впоследствии сформировался Харон. Эта модель способна объяснить схожий состав небесных тел, аномально большой размер спутника (Харон составляет около половины диаметра Плутона — уникальное соотношение в Солнечной системе) и специфические орбитальные характеристики системы (Плутон и Харон повернуты друг к другу одной стороной).
Миссия "Новые горизонты" показала, что даже столь далекие миры являются динамичными и таят множество загадок. Раскрыть их тайны помогут будущие целевые миссии — специально разработанные космические аппараты для долгосрочного изучения.
Представьте себе объект, который был свидетелем рассвета мироздания, когда первые звезды только начинали зажигаться, "прорезая" своими лучами кромешную тьму. И это не какая-то очень далекая галактика, которую можно разглядеть только с помощью самых продвинутых космических телескопов, а древнейший звездный сгусток — из таких когда-то собирались галактики.
Речь идет о шаровом скоплении M 15 (NGC 7078), расположенном в Млечном Пути, на расстоянии около 36 000 световых лет от нас в направлении созвездия Пегаса. Данное скопление — космическая капсула времени, несущая в себе секреты юной Вселенной, которые до сих пор не дают покоя астрономам.
M 15 — одно из самых плотных и древних скоплений в нашем галактическом окружении. Его возраст составляет примерно 13 миллиардов лет. Для сравнения: возраст Вселенной — 13,8 миллиарда лет. В сферическом объеме скопления, имеющего средний диаметр 175 световых лет, сосредоточены сотни тысяч звезд (по некоторым оценкам, около миллиона). Столь чудовищная плотность приводит к частым взаимодействиям между светилами и создает уникальные условия для изучения звездной эволюции.
Одна из самых интригующих загадок M 15 скрывается в ядре скопления. Наблюдения за движением звезд в центральной области указывают на присутствие массивного, но при этом очень компактного объекта. Ведущая гипотеза гласит, что это черная дыра промежуточной массы — "недостающее звено" между черными дырами звездной массы и сверхмассивными монстрами в "сердцах" галактик. Если это подтвердится, то последующие исследования могут пролить свет на механизм формирования и роста сверхмассивных черных дыр.
Кроме того, в M 15 обнаружено уже девять пульсаров (быстро вращающихся нейтронных звезд-маяков) — для шарового скопления это очень много, и прямое следствие высокой частоты тесных гравитационных взаимодействий в плотном ядре, где часто формируются и "перетасовываются" двойные системы.
M 15 движется по крайне вытянутой (эллиптической) орбите вокруг центра Млечного Пути. Скопление периодически "ныряет" в плотный галактический диск, а затем уносится высоко в разреженное гало — сферическую область, где обитают древнейшие звездные популяции нашей Галактики. Каждое такое прохождение сквозь диск — испытание на прочность, способное вырывать звезды из внешних областей скопления приливными силами.
Химический состав скопления, бедный тяжелыми элементами ("металлами"), говорит о том, что оно сформировалось из первозданного газа ранней Вселенной. Изучая M 15, астрономы обретают возможность заглянуть в эпоху рождения первых звездных систем. Поэтому скопление является ценным объектом для наблюдений, в том числе для таких космических телескопов, как NASA/ESA "Хаббл" и NASA "Джеймс Уэбб".
Это произошло 14 июня 2015 года. Международная сеть автоматических роботизированных телескопов ASAS-SN, предназначенная для непрерывного мониторинга всей видимой небесной сферы, зафиксировала в созвездии Индейца вспышку чудовищной яркости.
Нечто, получившее обозначение ASASSN-15lh, вспыхнуло так ярко, что с лихвой затмило свою родительскую галактику — целиком, с миллиардами звезд. При подсчете были получены невообразимые цифры: в пике светимость превосходила светимость нашего Солнца примерно в 570 миллиардов раз. Для сравнения: светимость Млечного Пути превосходит солнечную "всего" в 20 миллиардов раз.
В январе 2016 года команда ученых, которую возглавил профессор Субо Донг из Института астрономии и астрофизики имени Кавли при Пекинском университете, опубликовала в журнале Science исследование, в котором событие ASASSN-15lh было названо "самой яркой сверхновой в истории наблюдений". Однако вскоре начались сомнения, и уже через несколько месяцев было опубликовано несколько исследований, опровергающих вывод команды Донга.
Но обо всем по порядку.
Дешевая, но эффективная система
ASAS-SN — это сеть небольших роботизированных телескопов с диаметром зеркал всего 14 сантиметров, расположенных в разных точках Земли. Их задача проста и грандиозна одновременно: каждую ночь сканировать все доступное небо в поисках малейших изменений яркости. Сверхновые, вспышки в ядрах галактик, переменные звезды — любое событие, нарушающее привычный покой ночного неба.
Система работает автоматически. Камеры снимают один и тот же участок неба несколько раз за ночь, а алгоритмы сравнивают кадры в поисках новых ярких точек. Если изменения выявлены, то астрономы тут же получают уведомление и начинают наблюдения с помощью больших наземных и космических телескопов, доступных в тот момент. Именно так нашли ASASSN-15lh: на снимках участка неба появилась яркая точка там, где раньше была лишь едва заметная тусклая галактика, удаленная примерно на 3,8 миллиарда световых лет от нас.
Почему решили, что это сверхновая
Изначально все указывало на сверхяркую сверхновую типа SLSN-I — очень редкий класс взрывов массивных звезд, светимость которых в десятки раз ярче обычных сверхновых. Событие ASASSN-15lh демонстрировало запредельную светимость, спектр без водорода, плавный рост яркости, который достиг пика примерно через 30 дней, а затем начал медленно угасать. Все это в общем-то ничем не отличалось от поведения известных сверхярких сверхновых. Вот только мощность была несоизмеримо больше.
И эту аномалию команда Донга связала с тем, что в центре взрыва родился магнетар — быстро вращающаяся нейтронная звезда с невероятно сильным магнитным полем. Вращаясь, магнетар теряет энергию и подсвечивает выброшенную взрывом оболочку изнутри, подобно гигантской космической лампочке внутри расширяющегося газопылевого облака. Этот механизм объяснял и долгое свечение, и невероятную яркость. Но ученые признали, что это, по сути, костыль. Гипотеза звучала складно, однако реальные концы с концами в ней не сходились.
Фундамент гипотезы дал трещины
Сверхяркие сверхновые достигают пика и за несколько недель-месяцев стремительно тускнеют. Событие ASASSN-15lh падало в яркости гораздо медленнее и даже на какое-то время зависло на максимальном уровне светимости. Кроме того, спектр тоже был странным — линии оказались слишком широкими, а скорости выброса вещества казались аномально высокими. Проще говоря, при внимательном рассмотрении событие ASASSN-15lh не вписывалось в рамки сверхяркой сверхновой.
И еще одна любопытнейшая деталь, которая настораживала с самого начала: местоположение. Большинство сверхярких сверхновых взрываются в карликовых галактиках с низкой металличностью и активным звездообразованием — там рождаются очень массивные и горячие звезды, которые, проживая очень короткую — по астрономическим меркам — жизнь, становятся кандидатами на такой взрыв. Событие ASASSN-15lh было зафиксировано в крупной, старой галактике. И самое важное: объект располагался точно в центре галактики. Не на краю, не в спиральном рукаве, а в ядре — там, где обычно прячется сверхмассивная черная дыра.
Дубль два
В конце 2016 — начале 2017 года уже погасший было объект неожиданно вспыхнул снова. Яркость выросла примерно на 10%. Не секрет, что сверхновые так себя не ведут, ибо гибель звезды — одноразовое событие. Можно наблюдать, как оболочка сброшенного вещества расширяется и остывает, как взаимодействует с окружением, но взрыв происходит один раз. Так что данное событие стало весомым аргументом в руках тех, кто изначально сомневался в верности интерпретации данных команды Донга.
Несколько международных команд ученых независимо друг от друга предложили радикально иное объяснение: событие приливного разрушения (англ. Tidal Disruption Event, TDE). Это принципиально иной тип катастрофы, инициатором которого является не звезда, а черная дыра.
Представьте звезду, которая однажды подлетела слишком близко к сверхмассивной черной дыре массой в миллионы или даже миллиарды солнечных. Пересекая так называемый радиус приливного разрушения, светило сталкивается с настолько сильным гравитационным градиентом, что ее буквально разрывает на части. Та сторона звезды, что находится ближе к черной дыре, испытывает притяжение во много раз сильнее, чем противоположная — и звезда начинает растягиваться.
Часть вещества, что падает в черную дыру, попадает сначала в аккреционный диск, раскручивается и разогревается до миллионов градусов, излучая в рентгеновском, ультрафиолетовом и видимом диапазонах. Это может продолжаться месяцы и годы, постепенно затухая по мере того, как вещество поглощается черной дырой.
TDE — редкое явление. В типичной галактике такая "гравитационная мясорубка" разрывает звезду в клочья примерно раз в 10–100 тысяч лет. В наблюдаемой Вселенной около двух триллионов галактик, а астрономы наблюдали лишь несколько десятков событий такого рода, и большинство из них были относительно тусклыми. Так что если ASASSN-15lh действительно является TDE, то перед нами несравненный рекордсмен.
Весомые аргументы
Команды астрофизиков во главе с Йоргосом Лелудасом и Питером Брауном провели детальный анализ спектра, кривой блеска и положения объекта. Локация в самом центре галактики, где находится сверхмассивная черная дыра массой примерно 100 миллионов масс Солнца, перестала быть просто совпадением. Изменения в спектре выдали характерные признаки именно аккреционного диска, а не остывающей оболочки сверхновой.
Все, абсолютно все указывало на то, что перед нами TDE — но только при одном условии: черная дыра должна вращаться очень быстро. Вращение черной дыры напрямую определяет, сколько энергии высвободится при поглощении материи. И чтобы объяснить колоссальную светимость события ASASSN-15lh, сверхмассивная черная дыра, разорвавшая звезду, должна вращаться практически с максимально возможной скоростью.
Кстати, повторная вспышка тоже вписывается в эту картину: вещество падает в черную дыру неравномерно, образуя в аккреционном диске сгустки, которые время от времени приводят к всплескам излучения. Это нормальное поведение в случае с TDE, но нетипичное для сверхновой.
Спор не закончен
Дебаты продолжаются до сих пор. Некоторые астрономы по-прежнему считают, что ASASSN-15lh — экзотическая сверхновая. Спектр на ранних стадиях, по их мнению, больше похож на взрыв звезды, чем на приливное разрушение. Эволюция цвета объекта сначала была типичной для сверхярких сверхновых — от синего к красному, хотя позже появились аномалии. А повторная вспышка, что была зафиксирована в конце 2016 — начале 2017 года, может быть связана со спецификой взаимодействия сброшенной оболочки с окружающим веществом.
Есть и еще один аргумент: даже для TDE ASASSN-15lh — слишком яркое событие. Чтобы получить такую светимость, нужны крайне специфические условия: экстремальная скорость вращения черной дыры, очень массивная исходная звезда и, вероятно, узкий релятивистский джет, направленный почти точно на нас в момент наблюдения с помощью системы ASAS-SN. Все это делает сценарий маловероятным, но не невозможным.
Если ASASSN-15lh однажды вновь вспыхнет, это станет железобетонным аргументом в пользу TDE-гипотезы. А пока остается лишь ждать и наблюдать.
Комментарии