Сохраняй посты, комментируй и ставь оценки
Расстояние от Земли до Луны 384 тыс. км. Расстояние от Плутона до Харона 20 тыс. км
Как видно, это действительно двойная система, с отношением диаметров компонентов менее 2:1. У Земли и Луны это соотношение уже 3,7:1, а у Юпитера и Ганимеда - 26,5:1!
Миллиарды лет назад, в холодных глубинах Солнечной системы, произошло редкое событие: два ледяных мира столкнулись. Однако вместо разрушения в катастрофическом взрыве они ненадолго слились в единую структуру, напоминающую космического снеговика, а затем разделились, образовав двойную систему – Плутон и его крупнейший спутник Харон. К такому выводу пришли планетологи в исследовании, представленном в журнале Nature Geoscience.
Новая модель формирования системы Плутон-Харон
Долгое время учёные предполагали, что Харон образовался подобно Луне: в результате столкновения, после которого тела растеклись, как жидкость, а затем остыли и стабилизировались. Однако эта модель была основана на системах с большими массами и высокой температурой, где такие процессы вполне логичны. Для маленькой и холодной пары Плутон–Харон это предположение оказалось несостоятельным.
«Плутон и Харон отличаются – они меньше, холоднее и состоят преимущественно изо льда и камня. Учитывая прочность этих материалов, мы обнаружили нечто совершенно неожиданное», – рассказывают авторы исследования.
Симуляции, выполненные на высокопроизводительных вычислительных системах Университета Аризоны, показали, что во время столкновения Плутон и протохарон не растянулись, как жидкость, а временно слились в одну вращающуюся структуру, напоминающую снеговика. Затем тела разделились, образовав двойную систему, где оба объекта вращаются вокруг общего центра масс.
«Поцелуй и захват» – новая категория столкновений
Большинство столкновений в космосе классифицируются как «удар и бегство» или «касание и слияние». Однако исследователи предложили новый сценарий: «поцелуй и захват». В этом случае объекты временно «прилипают» друг к другу, но затем разделяются, оставаясь гравитационно связанными.
«Самое интересное в этом открытии то, что модель не только объясняет формирование Харона, но и правильно описывает его текущую орбиту. Это как решить две задачи одной моделью», – отметили авторы исследования.
Последствия столкновения: тепло и геологическая эволюция
Исследование показало, что Плутон и Харон пережили столкновение, сохранив большую часть своей исходной структуры и состава. Это противоречит предыдущим моделям, предполагающим сильную деформацию и смешение материалов. Более того, во время разделения тела выделили значительное количество внутреннего тепла, что могло способствовать формированию подповерхностного океана на Плутоне.
Эта гипотеза решает давнюю проблему: если Плутон сформировался на ранних этапах Солнечной системы, его океан мог бы быстро замёрзнуть из-за недостатка тепла. Однако энергия столкновения и приливное трение могли создать необходимые условия для поддержания жидкой воды.
Команда планирует продолжить изучение ряда ключевых вопросов. Среди них: как приливные силы влияли на эволюцию системы, как сценарий «поцелуя и захвата» согласуется с геологическими особенностями Плутона и могут ли подобные механизмы объяснить формирование других двойных систем.
«Нам особенно интересно, как это начальное столкновение повлияло на геологическую эволюцию Плутона. Тепло, выделившееся в результате удара и приливных сил, вероятно, сыграло ключевую роль в формировании поверхности Плутона, которую мы видим сегодня», – заключили авторы исследования.
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.
Это небесное тело совершает один оборот вокруг Плутона менее чем за 6 дней, а температура на поверхности Харона может опускаться до -258 градусов по Цельсию. Из-за того, что размеры Харона и Плутона сходны, они вращаются вокруг общего центра масс, который находится не в центре Плутона. Поэтому некоторые учёные считают Плутон двойной планетой.
В июле 2015 года автоматическая межпланетная станция New Horizons пронеслась мимо Плутона со скоростью около 50 000 км/ч. Миссия подарила науке детальные изображения Плутона и Харона, впервые позволив рассмотреть их вблизи.
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:
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.
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".
Загадочная область сформировалась благодаря экстремальным температурным условиям, царящим в столь удаленном от светила регионе Солнечной системы.
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.
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.
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.
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.
Команда американских астрономов изучила околоземный астероид 2024 PT5, который почти на два месяца стал временным спутником нашей планеты, и установила его природу. Похоже, он представляет собой отколовшуюся лунную породу. По мнению авторов новой научной работы, в космосе дрейфует скрытая популяция таких объектов, все они ожидают своего открытия.
Иногда Земля своей гравитацией может захватить небольшие околоземные астероиды. Происходит это в том случае, если такие объекты расположены достаточно близко к нашей планете (внутри сферы Хилла) и пролетают на подходящей скорости, чтобы гравитация Земли смогла изменить их орбиту. Ученые называют эти тела «мини-лунами». Они могут стать как квазиспутниками, способными находиться на орбите столетиями, так и временными спутниками, оставаясь вблизи планеты от нескольких часов до нескольких дней и даже месяцев.
Большинство «захваченных» околоземных астероидов слишком малы, чтобы причинить вред людям. Однако для ученых они удобные цели, так как находятся ближе, чем другие околоземные объекты.
За время астрономических наблюдений исследователи открыли десятки временных спутников Земли. Среди последних — 2024 PT5 диаметром 10-11 метров, который обнаружили в августе 2024 года благодаря наземной системе телескопов ATLAS. В статусе временного спутника он пробыл 56 дней, с сентября по ноябрь, снова «временным» станет только в 2055 году.
Первые наблюдения показали, что 2024 PT5 — вероятно, один из представителей семейства околоземных астероидов Арджуна, орбиты которых очень похожи на земные по своему характеру, имеют низкое наклонение и орбитальные периоды, близкие к одному году.
Команда астрономов из США под руководством Тедди Карета (Teddy Kareta) из обсерватория Лоуэлла в Аризоне повторно изучила 2024 PT5 и выяснила, что по своему внешнему виду космическое тело не похоже на большинство других известных околоземных астероидов. Об этом исследователи рассказали в статье, опубликованной на сайте электронного архива препринтов arXiv․org.
Химический состав 2024 PT5 схож с химическим составом образцов лунных пород, собранных миссией «Аполлон-14» в 1971 году. Кроме того, давление солнечного излучения, наблюдаемое на траектории астероида, на порядки ниже, чем ожидалось бы для искусственного объекта. Поэтому с большой долей вероятности 2024 PT5 не рукотворный объект или космический странник, образовавшийся на задворках Солнечной системы, а часть Луны — порода, отколовшаяся от поверхности нашего естественного спутника в результате столкновения с крупным телом.
Карет и его коллеги исследовали спектр отражения 2024 PT5 с помощью двух наземных телескопов: Lowell Discovery и инфракрасного телескопа NASA IRTF, установленного на вершине вулкана Мауна-Кеа на острове Гавайи. Ученые пришли к выводу, что состав астероида богат пироксеном — минералом, который часто встречается на Луне: его находят в базальтовых породах, образовавшихся из лавы в лунных морях.
Например, пироксена много в образцах, собранных астронавтами Аланом Шепардом и Эдгаром Митчеллом на видимой стороне Луны в формации Фра-Мауро — холмистой местности, сложенной, как предполагается, из обломочных пород. То есть из материала, который возник на глубине, но в результате импактного события оказался выброшен на поверхность.
«Астронавты собирали образцы в основном на возвышенностях — более светлых участках Луны, которые можно увидеть с Земли. Мы предполагаем, что относительно недавно — возможно, 200 тысяч лет назад — что-то большое врезалось в этот регион и выбросило в космос лунные породы, включая 2024 PT5. Если бы меня спросили, с какой именно части Луны родом этот астероид, я бы ответил, что из высокогорья», — объяснил Карет.
Если 2024 PT5 действительно фрагмент лунной породы, он будет вторым известным астероидом, сформировавшимся таким образом. В 2021 году группа астрономов пришла к выводу, что ранее открытый небольшой околоземный астероид (469219) Камоалева был выбит с поверхности Луны. Его спектры похожи на спектры образцов лунного грунта, доставленные миссиями «Аполлон-14» и «Луна-24». В частности, исследования спектра отраженного света показали, что химический состав астероида напоминает химический состав минерала анортозита — основной компонент лунной коры.
В 2025 году Китай собирается отправить миссию «Тяньвэнь-2» к околоземному астероиду (469219) Камоалева с возвратом образцов его грунта. В случае успеха миссии у ученых окажется ценный материал, который прольет свет не только на состав и происхождение этих объектов, но и позволит лучше понять процессы образования Луны и взаимодействия между Землей и ее спутником.
По мнению ученых, сделавших открытие, вблизи нашей планеты могут находиться около 16 околоземных астероидов, образовавшихся из лунных пород. Однако заметить их достаточно сложно, потому что они маленькие и очень тусклые.
Другие исследователи уверены, что такие объекты вряд ли будут встречаться слишком часто, поскольку для их образования нужны «правильные условия». Если во время столкновения астероида с лунной поверхностью выделится недостаточно энергии, образовавшиеся обломки просто упадут обратно на поверхность. Если же выделится слишком много энергии, обломки преодолеют гравитацию Луны и покинут гравитационное поле системы Земля — Луна.
Сегодня в 22:17 по московскому времени (а именно прямо сейчас) Resilience должен предпринять попытку мягкой посадки на Луну.
Ученые из Университета Рочестера показали, что магнитное поле Земли направляет частицы атмосферы к Луне. Компьютерное моделирование доказало: этот процесс идет миллиарды лет, создавая в лунном грунте запасы воды, азота и других летучих веществ, критически важных для будущих лунных баз.
Магнитное поле Земли возникло около 4 миллиардов лет назад благодаря движению расплавленного железа во внешнем ядре планеты. Оно защищает поверхность от заряженных частиц солнечного ветра, отклоняя их потоки. Но силовые линии поля не замкнуты: они простираются в космос на десятки тысяч километров, образуя магнитосферу. Некоторые линии достигают орбиты Луны, находящейся в среднем на расстоянии 384 000 км. Именно вдоль этих линий и движутся выбитые солнечным ветром частицы земной атмосферы.
Образцы лунного грунта, доставленные миссиями «Аполлон» в 1970-х годах, содержат удивительно много летучих веществ — воды, углекислого газа, гелия, аргона и азота. Часть этих элементов приносит солнечный ветер, но азота слишком много, чтобы его количество в лунном грунте можно было объяснить только солнечным ветром.
В 2005 году японские исследователи предположили, что источником азота могла быть земная атмосфера, но только в период до появления магнитного поля, которое, как считалось, блокирует выход частиц в космос.
Группа из Рочестера проверила эту гипотезу компьютерным моделированием. Они сравнили два сценария: ранняя Земля без магнитного поля под действием мощного солнечного ветра и современная Земля с сильным полем и слабым ветром. Неожиданно оказалось, что перенос частиц работает лучше именно в современных условиях.
Солнечный ветер выбивает заряженные частицы из земной атмосферы, а магнитные силовые линии направляют их к Луне. «Комбинируя данные о частицах в лунном грунте с компьютерным моделированием взаимодействия солнечного ветра с атмосферой Земли, мы можем проследить историю земной атмосферы и ее магнитного поля», — говорит Эрик Блэкман, профессор физики и астрономии. Работа опубликована в журнале Nature Communications Earth and Environment.
Миллиардолетний обмен частицами означает, что Луна хранит химическую летопись земной атмосферы. Изучение лунного грунта может показать, как менялись климат, океаны и жизнь на Земле.
В тоже время это делает лунный реголит крайне ценным ресурсом: накопленные там вода и азот могут поддержать долговременное присутствие людей на Луне, снизив потребность в доставке грузов с Земли.
Главная цель миссии — собрать образцы грунта с околоземного астероида 2016 HO3 (Камоалева) и доставить их на Землю в 2027 году.
Вот толькл на этом путешествие не завершится: после доставки образцов «Тяньвэнь-2» планирует сблизиться с короткопериодической кометой 311P/PANSTARRS в середине следующего десятилетия.
... 12 апреля 2017 года с расстояния в 1,4 миллиарда километров
Пространство, в котором виднеется наша планета с её спутником, — это Деление Роша, расположенное между кольцом A (внизу) и ярким кольцом F (вверху справа).
Комментарии