Планета Плутон. Структура Плутона
Только удалившись от системы Нептуна, путешественники начинают осознавать, что за кормой космического корабля осталась официальная граница Солнечной системы в виде орбиты последнего из ледяных гигантов. Такое решение принял Международный астрономический союз (MAC) 24 августа 2006 года, впервые дав исчерпывающее определение термина «планета». После этого небесное тело с названием Плутон, со времени своего открытия в 1930 году считавшееся девятой планетой Солнечной системы, мгновенно превратилось в карликовую планету 134340 Pluto.
Экс-планета бога подземного царства Плутона
Этому предшествовала череда открытий во внешней части Солнечной системы множества объектов (теперь они называются трансплутоновыми), среди которых выделялись Квавар, Седна и особенно Эрида, которая на 27 % массивнее Плутона. После этого MAC и причислил Плутон к новой категории карликовых планет наряду с Эридой и Церерой. Согласно новым взглядам, Плутон как крупнейший трансплутоновый объект представляет собой зародыш так и не сформировавшейся планеты или же, наоборот, осколок какого-то крупного объекта с окраин Солнечной системы. Правда, некоторые астрономы до сих пор оспаривают данное решение MAC и считают, что Плутон должен быть возвращен в разряд истинных планет.
Плутон действительно особый случай. По размерам это небесное тело вполне сопоставимо с земной группой, хотя представляет собой всего лишь гигантский массив льда различных летучих элементов и горных пород. Плутон долгое время считался не то странным природным феноменом, не то совершенно инородным телом, неизвестно как попавшим в Солнечную систему. Однако после открытия вдалеке за Плутоном скопления астероидов и карликовых планет, получивших название пояса Койпера. планетологи резко пересмотрели свои взгляды. В первую очередь это было связано с тем, что многие обитатели нового астероидного пояса оказались вполне сравнимыми по своим габаритам и массе с Плутоном. Все эти тела движутся по сильно вытянутым, а иногда и «неправильным» орбитам, являясь неиссякаемым источником комет, изредка залетающих в окрестности Солнца.
Масса Плутона в 5 раз меньше Луны, а объем — в 3 раза. Плутон и его спутник Харон часто рассматриваются в качестве двойной планеты, поэтому после понижения в ранге его можно считать даже не отдельной малой планетой, а кратной системой карликовых планет Плутон — Харон. поскольку их центр тяжести лежит в космосе на соединяющей их линии. У Плутона есть еще три меньших спутника — Никта, Гидра и не имеющий пока названия Р4.
Система карликовых планет Плутон – Харон (художественная реконструкция)
Плутон с атмосферой из тяжелых газов больше напоминает спутник газовых гигантов, уступая некоторым из них по массе и диаметру. В то же время плотность Плутона в 2 раза превышает плотность воды.
Орбита Плутона выделяется среди других орбит планет Солнечной системы своей вытянутостью и большим наклоном к плоскости эклиптики (более чем на 17°), поэтому эта карликовая планета изредка приближается к Солнцу на расстояние в 4,4 млрд км (29,6а. е.) и оказывается к нему ближе Нептуна. К счастью, из-за большого наклона орбиты столкновение Плутона с Нептуном полностью исключено, и эти небесные тела не сближаются менее чем на 17 а. е.
Кроме самого Плутона переклассификации ожидает и его крупнейший спутник Харон, ведь их общий центр тяжести, как мы уже говорили, находится вне поверхностей обоих объектов, а это первый признак двойной системы. Вообще говоря, MAC заявил о намерении дать формальное определение для двойных карликовых планет, а до этого момента Харон все еще остается спутником карликовой планеты.
При максимально доступном увеличении Плутон предстает светло-коричневым диском со слабым оттенком желтоватого цвета. Анализ поверхности показывает, что он практически полностью (более чем на 98 %) состоит из азотного льда с очень малыми добавками метана и окиси углерода. Сегодня даже на изображениях, полученных космическим телескопом «Хаббл», можно различить лишь самые общие детали поверхности карликовой планеты. На приблизительных картах, составленных по данным телескопических наблюдений, видно, что поверхность крайне неоднородна. Об этом свидетельствует и изменение блеска карликовой планеты вместе с измерениями в его инфракрасном спектре. Любопытно, что поверхность, обращенная к Харону содержит метановый лед в то время как противоположная — лед из азота и окиси углерода. Эту загадку еще предстоит решить будущим космическим миссиям.
Вид с поверхности Плутона на Солнце и Харон (художественная реконструкция)
Вид с поверхности Харона на Плутон (художественная реконструкция)
По последним данным, полученным с помощью космического телескопа, атмосфера карликовой планеты представляет собой тонкую азотную оболочку с примесью метана и оксида углерода, испаряющихся с ледяной поверхности. По мере смены годичных сезонов, которые длятся здесь долгие десятилетия, атмосфера значительно меняет свой вид за счет изменения скорости сублимации поверхностных льдов. Так, на рубеже нашего века она простиралась только на 100-135 км над поверхностью, а сегодня ее высота увеличилась почти на 3 тыс. км что составляет около четверти расстояния до Харона.
Собранные на сегодняшний день планетологами данные позволяют предположить, что внутреннюю структуру Плутона составляют на 50-70 % горные породы и на 50-30 % — лед.
Точный состав льда не известен, потому как в условиях системы Плутона может существовать и водяной лед, и замерзший азот, и оксид углерода, и метан. Поскольку за миллиарды лет радиоактивный распад минералов должен был бы прогреть сердцевину карликовой планеты, следует ожидать, что там льды отделились от горных пород и внутренняя структура выглядит как плотное ядро из горных пород в окружении ледяной мантии толщиной где-то 300 км. Возможно, внутренняя теплота даже растопила часть льда и в толще карликовой планеты есть обширные каверны, заполненные жидкой водой.
Большая удаленность карликовой планеты делает трудными экспедиции космических аппаратов в ее окрестности. Поэтому и первая АМС, побывавшая на окраинах планетарной Солнечной системы («Вояд-жер-1»), не посетила Плутон, а пролетела вблизи Титана — спутника Сатурна.
Структура Плутона
Атмосфера Плутона по наблюдениям космического телескопа «Хаббл»
Не было возможности приблизиться к карликовой планете и у «Вояджера-2». Уже в нашем столетии стал разрабатываться проект полета к Плутону и поясу Койпера Pluto Kuiper Express, вылившийся в миссию НАСА «Новые горизонты», успешно стартовавшую 19 января 2006 года. В торжественной обстановке на АМС была помещена ампула с прахом первооткрывателя Плутона Клайда Уильяма Томбо (1906-1997). Сближение аппарата «Новые горизонты» с Плутоном запланировано на 14 июля 2015 года, а научные наблюдения должны начаться за пять месяцев до этого и продолжаться месяц после прибытия в систему Плутона.
Уже сравнительно скоро после своего старта в конце сентября 2006 года станция «Новые горизонты», тестируя фотокамеру LORRI, получила первое изображение Плутона с расстояния 4,2 млрд км (28 а. е.).
Это интересно
Персиваль Лоуэлл, американский бизнесмен, востоковед, астроном и математик, основавший в 1894 году собственную обсерваторию, в 1906 году начал поиски девятой планеты X Солнечной системы. Несмотря на теоретические расчеты возможных небесных координат для планеты X, все попытки найти ее вплоть до кончины Лоуэлла в 1916 году не принесли результата. Впоследствии выяснилось, что 19 марта 1915 года Лоуэлл все же получил два очень слабых изображения Плутона, но не смог их выделить на фоне других звезд.
И только 18 февраля 1930 года астроном Клайд Томбо после двух лет напряженных наблюдений обнаружил признаки нового небесного тела — Плутона. За это открытие в 1931 году он был награжден золотой медалью Королевского Астрономического общества. Но и после открытия Томбо неразличимость тусклого диска Плутона долгое время вызывали дискуссии о том, является ли это небесное тело той самой планетой X, которую искал Лоуэлл.
В дальнейшем масса Плутона постоянно пересматривалась в сторону уменьшения. Это продолжалось до того времени, как открытие в 1978 году спутника Харона не выявило, что искомая масса составляет около 0,2 % земной. В свое время Лоуэлл строил расчеты местоположения планеты X на гравитационных искажениях орбиты Урана, но уточнения массы Нептуна при пролете в 1989 году «Вояджера-2» показало, что совместное притяжение Нептуна и Плутона на Уран не дают тех несоответствий в его орбите, на которые опирался Лоуэлл в своих поисках планеты X.
Сегодняшние поиски планеты X считаются ошибочными, а предсказание в 1915 году Лоуэллом координат этого гипотетического небесного тела, оказавшегося близким к фактическому положению Плутона, — случайным совпадением.
Вид на Харон с поверхности карликовой планеты Гидры (художественная реконструкция)
Миссия исследовательской АМС «Новые горизонты» вблизи Плутона
«Новые горизонты» несет множество разнообразнейшей научной аппаратуры, начиная от уникальных спектроскопов и фотокамер и заканчивая мощной радиостанцией дальней связи. В ходе миссии ученые НАСА надеются получить достаточно изображений поверхностей Плутона и Харона для создания их качественных атласов. Кроме того, АМС должна провести спектрографическое исследование их рельефов для изучения геологии и морфологии ландшафтов, а также уточнить данные об атмосфере Плутона.
Есть и определенные опасности в таком путешествии, ведь после открытия спутников Гидры и Никты была выдвинута гипотеза, что вблизи системы Плутон — Харон могут существовать обширные кольца из пыли, льда и обломков скальных пород, способные повредить АМС.
