Карликовая планета Плутон была открыта 95 лет назад
Охота астрономов на Плутон заняла практически сто лет и стала причиной преждевременной смерти как минимум одного ученого-любителя. Эту карликовую планету впервые удалось увидеть в 1930 году как тусклую движущуюся точку, о которой нельзя было сказать ничего определенного. Лишь недавно до Плутона долетел космический зонд, благодаря которому стало известно, что он очень красивый, разнообразный и горячий внутри. О том, что удалось узнать о Плутоне, откуда на нем океан и почему его вычеркнули из списка планет — в материале «Газеты.Ru».
Планета Х
Поиски Плутона стартовали сразу после обнаружения Нептуна в 1846 году. Тогда, в середине XIX века, открытие этого ледяного гиганта перевернуло астрономическую науку и внушило ученым небывалую уверенность в собственных силах. В отличие от всех прочих известных планет, существование Нептуна и его положение предсказали с помощью математических расчетов, проанализировав изменение орбиты Урана из-за гравитационного взаимодействия. Однако, поскольку траектория движения Нептуна тоже расходилась с предсказаниями математиков, астрономы начали охоту за «планетой Х», чья гравитация объясняла бы наблюдаемое возмущение орбит.
Наблюдения не давали никаких результатов и шли очень вяло, пока к работе не подключился американский бизнесмен Персиваль Лоуэлл. У него, кроме толстого кошелька, был большой набор хобби, от путешествий и изучения Востока до астрономии и оккультизма. Среди прочего, он считал, что обнаруженные телескопами каналы на Марсе были построены высокоразвитой цивилизацией. Эта теория создала Лоуэллу репутацию шута в астрономической среде, и чтобы побороть ее, в 1894-м он за свой счет основал в Аризоне современную обсерваторию с 61-сантиметровым телескопом, принявшись за поиски «планеты Х».
Сканирование неба не давало результата долгие десятилетия. Как поняли потом ученые, Плутон вращается вне эклиптики, то есть вне плоскости, на которой лежат орбиты других планет и где были сосредоточены поиски. Считается, что отчаяние от безрезультатной охоты наравне с начавшейся Первой мировой войной ввергло Лоуэлла в депрессию и привело к его преждевременной смерти на 62-м году жизни. Хотя на самом деле Плутон пару раз попал на его фотопластинки — просто на тусклую точку не обратили внимания.
Заметить Плутон смог лишь 23-летний Клайд Томбо, сын небогатого фермера и любитель астрономии. Он работал на телескопе Лоуэлла, делая регулярные парные снимки одного и того же участка неба с интервалом в несколько дней.
Затем снимки сравнивали в компараторе — устройстве, в котором при частой смене кадров движущиеся объекты выделялись на фоне статичных. Так 18 февраля 1930 года удалось заметить «планету Х», названную Плутоном. Это имя, очевидно, взято из греческой мифологии, но в то же время первые буквы названия совпадают с инициалами Персиваля Лоуэлла.
Молодой и горячий
О Плутоне долгое время было ничего не известно, кроме того, что он очень холодный и вращается по странной, наклоненной орбите. Размер и массу планеты определить было трудно, поскольку она виделась как точечный источник света. Поначалу астрономы сочли, что Плутон похож на Землю, но постоянно пересматривали оценку в сторону уменьшения, пока, наконец, в 1978 году не был открыт спутник Харон. Анализ его вращения показал, что Плутон — это крошечная планета массой в 0,2% земной, диаметром в 1,5 раза меньше лунного и с очень яркой поверхностью, состоящей из метанового льда. Его массы оказалось недостаточно, чтобы влиять на орбиту Нептуна, и ее кажущиеся искажения были связаны с ошибкой в оценке массы самого Нептуна.
Об облике Плутона оставалось лишь гадать, пока в 2015 году его не достиг американский аппарат New Horizons. Разница скоростей была слишком велика, чтобы зонд вышел на орбиту планеты, и потому он прислал серию фотографий с пролетной траектории. Максимальное сближение составило 12,5 тыс. километров.
Выяснилось, что Плутон — одно из самых красивых тел Солнечной системы. Во-первых, его поверхность имеет цвет сепии разных оттенков. Во-вторых, она очень разнородна, и даже не будучи астрономом можно заметить обширные равнины, горные хребты и редкие кратеры.
Почти вся поверхность состоит из замерзшего азота и метана с примесями монооксида углерода. Темный цвет отдельных регионов, вроде огромной макулы Ктулху , обусловлен присутствием толинов — смолоподобных полимеров, образующихся из метана и азота под действием ультрафиолета и космических лучей. При контакте с жидкой водой эти органические вещества могут превратиться в «бульон», позволяющий зародиться жизни. Светлые же регионы планеты — это почти чистый лед.
Однако азотный и метановый лед недостаточно прочен, чтобы сформировать настоящие горы, высота которых в отдельных местах превышает 4 км. Плутонианские горы состоят, в основном, из водяного льда, более прочного, чем азотный. Более того, поскольку водяной лед легче окружающей породы, его крупные фрагменты могут «плавать», подобно земным айсбергам, перемещаясь далеко от горных хребтов в самое сердце равнин. Подобные холмы можно заметить и на равнине Спутника — гладкой светлой области диаметром около 1,5 тыс. км.
Видимая гладкость равнины Спутника — не обман зрения, и отсутствие на ней кратеров стало, пожалуй, самым шокирующим открытием.
Планеты и спутники накапливают отметины от падения астероидов в течение жизни, а «смывает» их геологическая активность (например, извержения вулкана). Поэтому чем более гладкая поверхность, тем более она молодая. Возраст равнины Спутника, по оценке ученых, составляет всего 10 млн лет, что делает ее одной из самых молодых поверхностей в Солнечной системе. Для сравнения, 10 млн лет назад материки Земли имели уже почти современный облик, и на суше уже доминировали млекопитающие, вроде мастодонтов (родственников мамонтов) и гиппарионов (родственников лошадей).
Это говорит о том, что Плутон — геологически активное тело, и «смывать» кратеры могут как извержения криовулканов, так и более сложные малоизученные геологические процессы.
Наконец, миссия New Horizons подтвердила самые смелые гипотезы. Внутри Плутона, скорее всего, находится водяной океан, зажатый между ледяной мантией и каменным ядром. Антифризом для воды могут служить различные соли и аммиак, но даже их бы не хватило, если бы у Плутона не было внутреннего источника тепла.
Известно, что внутренний океан есть у многих спутников планет-гигантов, вроде Европы или Энцелада. Но их главным источником энергии считается приливный разогрев, возникающий из-за деформации внутренней структуры при вращении вокруг массивного тела. У Плутона же нет планеты-хозяина, и тепло внутри него должно порождаться преимущественно радиоактивным распадом тяжелых элементов. Таким образом, если интерпретация наблюдений верна, водный океан может образовываться в галактике где угодно, без привязки не только к звезде, но и к планетам-гигантам. Это может в корне изменить оценку вероятности существования жизни во Вселенной.
За что Плутон вычеркнули из планет?
Многие люди по старой памяти могут сказать, что в Солнечной системе девять планет. Но это не так — в 2006 году Плутон разжаловали и статуса планеты лишили. Связано это было с тем, что на еще большем удалении от Солнца обнаружили множество подобных ему тел: Эриду, Хаумею, Макемаке и дюжину других. Эрида, например, имеет почти такой же диаметр, как Плутон, и получалось, что в планеты придется зачислять все подряд, что лишит это понятие смысла.
Поэтому астрономы пересмотрели определение планеты и решили, что к ним нельзя причислять тела, которые не могут за счет гравитации расчистить свою орбиту от других тел.
Для обозначения же Плутона, Эриды, Цереры и других объектов ввели понятие карликовая планета. От астероида она отличается тем, что из-за крупного размера и большой гравитации приобретает правильную круглую форму.
К счастью для себя, ни Персиваль Лоуэлл, ни Клайд Томбо, ни другие люди, охотившиеся на «планету Х», до этого момента не дожили. Хотя с научной точки зрения их вклад очень ценен, «первооткрыватель планеты» — очень высокий статус. Понижение же могло стать тяжелым ударом для тех, кто посвятил поискам всю свою жизнь.