Он носит имя повелителя подземного царства и держит свой путь в темных глубинах космоса. Само Солнце там едва угадывается – маленький светлый кружок, перекатывающийся над горизонтом. Еще недавно он именовался девятой, самой дальней планетой Солнечной системы. Теперь он разжалован и считается карликовой планетой, наряду с сотнями своих собратьев.
Подписывайтесь на нас ВКОНТАКТЕ
Несмотря на все старания астрономов, он по-прежнему остается «великим неизвестным». Ведь он находится слишком далеко от Земли, и чересчур мал, чтобы за ним можно было наблюдать с помощью наземных телескопов. Пока сведения о Плутоне, которыми мы располагаем, скудны и не надежны.
Астрономы не могут даже поручиться, что знают точно размеры этой планеты и ее плотность. По их подсчетам, плотность Плутона и его спутника, Харона, примерно вдвое выше плотности воды. В таком случае эти небесные тела, вероятно, состоят изо льда и горных пород. Во всем остальном приходится полагаться на гипотезы. Каково внутреннее строение Плутона? Не скрывается ли под его ледяной поверхностью целый океан жидкой воды, как на спутнике Юпитера, Европе? Плутон ведь – очень необычная планета. Поистине, он всегда держался особняком от восьми других больших планет Солнечной системы, к числу которых еще недавно принадлежал.
Сразу после открытия Плутона астрономы стали задаваться вопросами. Откуда он взялся? Возник ли из того же протопланетного облака, что и другие планеты Солнечной системы? Или, может быть, случайно прибился к ней? Ведь, если все остальные большие планеты обращаются вокруг Солнца примерно в одной и той же плоскости по круговой или слегка вытянутой орбите, то Плутон, совершающий один оборот вокруг нашего светила за 248 земных лет, движется по эллиптической орбите, наклоненной под углом почти 17 градусов по отношению к плоскости движения других планет. Периодически он пересекает орбиту Нептуна и оказывается то дальше от Солнца, то ближе к нему, чем Нептун.
Своим открытием Плутон обязан окраске. Он гораздо светлее других транснептуновых объектов, которые начали обнаруживать лишь в 1990-е годы, через шесть десятилетий после того, как был замечен Плутон. Поначалу астрономы считали, что эта планета не уступает по размерам Марсу. Лишь к концу 1980-х годов, наблюдая за тем, как Харон, обнаруженный в 1978 году, покрывает его поверхность, ученым удалось точнее оценить размеры Плутона, а наблюдения, проведенные с помощью телескопа «Хаббл», заставили подкорректировать эту цифру, но не принесли желаемой точности. Диаметр Плутона составляет от 2300 до 2400 километров.
В 1975 году удалось установить, почему Плутон окрашен в светлые тона. Американские астрономы Дейл Крукшенк, Дэвид Моррисон и Карл Пилчер обнаружили в его инфракрасном спектре следы метанового льда. По меньшей мере, часть поверхности Плутона покрыта им. Позднейшие наблюдения, выполненные с помощью телескопа «Хаббл», выявили на этой планете значительные запасы замерзшего азота, а также водяной лед и замерзший моноксид углерода (угарный газ). Это позволилопредположить, что на поверхности Плутона есть ледяные вулканы, которые выбрасывают наружу жидкий азот.
Фотографии, сделанные телескопом «Хаббл», пусть и были очень нечеткими, выявили еще одну особенность Плутона. Его поверхность вовсе не являлась однородно светлой, там имелись и темные пятна, особенно выделявшиеся на светлом фоне. Что это за пятна? Может быть, какие-то органические соединения? Район южного полюса, например, окрашен в очень яркие тона. Вероятно, он покрыт замерзшим азотом, смешанным с метановым льдом. Экваториальные области, наоборот, выглядят темными вкраплениями. Чем дальше на север, тем слабее становится темная окраска, сменяясь сероватыми цветами.
Опираясь на компьютерные модели, астрономы предполагают, что у Плутона имеется твердое каменное ядро, которое разогревается за счет естественной радиоактивности и окружено мантией. Содержание горных пород и, возможно, металлов оценивается в этих моделях в 65 – 70%, а льда и жидких материалов, например, воды – в 30 – 35%.
В июне 1988 года, наблюдая за тем, как Плутон покрывает звезду, астрономы пришли к выводу, что у него имеется атмосфера. А в 2005 году телескоп «Хаббл» помог определить температуру на поверхности Плутона: -230°C. Это примерно на десять градусов ниже, чем явствовало из прежних расчетов. Очевидно, какие-то процессы, протекающие в атмосфере, способствуют резкому охлаждению Плутона.
Из чего вообще состоит его атмосфера? Из наблюдений за кометами известно, что близ Солнца лед с их поверхности начинает испаряться, минуя жидкую фазу. Вероятно, сублимация ледяного покрова происходит и на Плутоне. Поэтому его атмосфера должна содержать те же газы – главным образом, азот, а также метан и моноксид углерода, что в виде льда покрывают его поверхность. Атмосфера эта очень разрежена. Ее давление в 100 тысяч раз ниже, чем на Земле.
К слову, температура воздушной оболочки Плутона примерно на 40 градусов выше, чем его поверхности. С каждым километром ввысь ее температура до какого-то момента возрастает на 3 – 15°С. Подобный эффект обусловлен тем, что в атмосфере Плутона содержится метан. Этот парниковый газ поглощает солнечный свет, что приводит к разогреву воздушной оболочки.
Уже наблюдения, проведенные в 2002 году, показали, что всего за четыре года масса атмосферы Плутона почти удвоилась. В 2011 году британские астрономы, которые вели наблюдение за Плутоном с помощью телескопа имени Максвелла, сооруженного на Гавайских островах, установили, что толщина газовой оболочкой, окружающей планету, достигает сейчас 3000 километров. Это в 30 раз больше, чем предполагалось прежде. Таким образом, чуть ли не пятая часть промежутка, разделяющего две планеты, Плутон и Харон, занято этой воздушной оболочкой. Для сравнения: внешний слой атмосферы Земли – экзосфера – заканчивается примерно в 10 тысячах километров от планеты. Между Землей и Луной на сотни тысяч километров простирается безвоздушное пространство.
По некоторым предположениям, солнечный ветер отгоняет газообразную оболочку Плутона подобно тому, как распускает хвост кометы. А что если Плутон, да и Харон, являются… кометами, только очень большими?
Плутон и Харон образуют двойную планетную систему. Они довольно близки по размерам; их массы соотносятся как 1 : 8 (для сравнения: Земля весит в 81 раз больше, чем Луна). Расстояние между ними составляет всего 17 радиусов Плутона, а потому общий центр масс этой системы располагается не в недрах Плутона, а в пространстве, разделяющем обе планеты, – и это имеет свои последствия. Если Луна обращается вокруг Земли, то Плутон и Харон совместно обращаются вокруг общего центра масс, лежащего между ними. Так, вальсирующие, взявшись за руки, кружатся вокруг некой точки пространства, разделяющей их.
Как же образовалась эта необычная пара? Астрономы предполагают, что около 4,6 миллиарда лет назад на окраине Солнечной системы произошла катастрофа. Здесь столкнулись две протопланеты примерно одинаковых размеров. Они двигались с относительно низкой скоростью, но, все равно, разрушились после этого удара. Из разлетевшихся обломков составились две новые планеты: большая часть глыб пошла на формирование Плутона, а остальное – на Харон и другие его спутники, открытые лишь в последние годы. Кстати, скажем несколько слов и о них.
В 2005 году, к удивлению астрономов, были обнаружены Никс и Гидра. Они обращаются вокруг Плутона на расстоянии 65 и 50 тысяч километров, а их диаметры, по различным оценкам, лежат в пределах от 32 до 113 километров. Ученые не ожидали, что «двойная планета» может обладать еще и спутниками.
Между тем, летом прошлого (2011) года была замечена новая луна Плутона, получившая пока условное название«P4». Она располагается между Никсом и Гидрой и меньше их по размерам. Еще в 2006 году астрономы обратили внимание на небольшое светлое пятнышко в окрестности Плутона, но признать в нем спутник тогда не удалось. Лишь фотоснимки, сделанные телескопом «Хаббл» пять лет спустя с очень длительной экспозицией, позволили разглядеть эту каменную глыбу диаметром от 13 до 34 километров – реликт того столкновения двух крупных объектов пояса Койпера.
Итак, долгое время вокруг Плутона, по гипотезе исследователей, кружили многочисленные обломки разбившегося планетоида, которые постепенно стягивались в одно целое. Эти глыбы регулярно падали на ледяную поверхность Плутона, вырывая оттуда множество крупиц, устремлявшихся в космическое пространство. Все это время Плутон – по примеру Сатурна или Юпитера – был, очевидно, окружен системой колец, которая пополнялась этими бессчетными льдинками. С появлением рядом крупной планеты – Харона – изменился и характер движения Плутона. Поначалу он вращался очень быстро, но Харон постепенно затормозил его вращение.
Очевидно, нечто подобное происходило и с другими объектами пояса Койпера. Наверное, некоторые из них тоже были окружены своей системой колец, образовавшейся в результате таких же коллизий. Может быть, эти системы колец существуют там и теперь?
Впрочем, проверить все эти гипотезы пока нельзя даже с помощью компьютерных моделей, потому что многого о Плутоне и Хароне мы еще не знаем. Немало любопытного об этих планетах может поведать межпланетный зонд НАСА «Новые горизонты». Он прибудет к Плутону в 2015 году. Эта экспедиция, как полагают астрономы, заново откроет для нас мир «космического подземелья», затерянного на окраине Солнечной системы. Пока жетелескоп «Хаббл» ведет регулярное наблюдение за Плутоном и его окрестностями, чтобы выбрать наиболее благоприятную траекторию движения зонда, и это, в чем убедились читатели предлагаемой заметки, приводит к все новым открытиям. Ведь мы так плохо знаем Плутон и соседние с ним планеты, например, Эриду.
