Содержание

Космос: Наука и техника: Lenta.ru

В апреле в Философском обществе Вашингтона (округ Колумбия, США) между научным руководителем миссии New Horizons Аланом Стерном и бывшим президентом Международного астрономического союза (МАС) Роном Экерсом состоялись дебаты по определению того, что называть планетой. Предметом дискуссии стали формальные определения планеты и карликовой планеты, принятые XXVI Ассамблеей МАС в августе 2006 года. Тогда после решения, утвержденного в ходе международной конференции, Плутон, к которому в январе 2006 года отправилась станция New Horizons, стал считаться не планетой, а карликовой планетой, с чем не согласился Стерн. «Лента.ру» рассказывает о дискуссии ученых и аргументах сторон.

«Разрыв между планетами и непланетами поражает»

Согласно решению МАС, небесное тело может называться планетой, если удовлетворяет трем условиям: (a) находится на орбите вокруг Солнца, не являясь спутником другого небесного тела, (б) обладает массой, достаточной для принятия за счет самогравитации шарообразной формы, и (в) очистило окрестности собственной орбиты от посторонних небесных тел, например, сделав их своими спутниками. Под это определение формально попали всего восемь небесных тел — Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун, а Плутон, не удовлетворяющий условию (в), оказался карликовой планетой. Согласно тому же МАС, небесному телу, чтобы называться карликовой планетой, нужно удовлетворять лишь условиям (а) и (б). С такой точки зрения основное отличие планеты от карликовой планеты заключается в том, что первая очистила собственные окрестности от посторонних небесных тел, тогда как вторая — нет.

Материалы по теме:

Подобная классификация подкрепляется несколькими количественными критериями, из которых напрямую следует, что Плутон нельзя считать планетой подобно, например, Земле или Юпитеру. В дискуссии ученых особое внимание уделялось одному из таких предложенных критериев, а именно — представленному в июле 2015 года в публикации астронома Жан-Люка Марго из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (США). Согласно работе этого ученого, для проверки наличия статуса планеты у спутника звезды достаточно знания трех параметров: массы звезды, массы спутника и периода его обращения вокруг светила. Метод Марго учитывает время, в течение которого небесное тело расчищает свою орбиту вокруг материнской звезды, и применим к экзопланетам (которые по условию (а) автоматически не попадают под определение планеты, принятом МАС, поскольку находятся вне пределов Солнечной системы).

Параметр П у планет и карликовых планет отличается минимум на три порядка (взято из работы астронома Жан-Люка Марго)

Изображение: Jean-Luc Margot

Тем не менее метод калифорнийского ученого позволяет считать планетами 99 процентов планет и экзопланет. В Солнечной системе подход Марго оставляет, в частности, Цереру, Плутон и Эриду карликовыми планетами. «Разрыв между планетами и непланетами поражает. Резкое различие предполагает фундаментальное расхождение в том, как эти тела формировались, а сам факт их классификации демонстрирует нечто глубокое в наших знаниях о природе», — заявлял еще в июле 2015 года ученый.

Однако, если оставить в стороне дискуссию, развернувшуюся между спикерами, касающуюся механизма принятия решения в августе 2006 года (тогда на конференции присутствовало не так много профессиональных геофизиков, как того бы хотел научный руководитель New Horizons), а также исторический экскурс Экерса про историю астрономии (в нем, в частности, говорилось, что долгое время с момента открытия Плутона в феврале 1930 года его размеры считались сопоставимыми с земными), то стоит отметить позицию последнего, согласно которой решение МАС, принятое в августе 2006 года, касалось не научной стороны вопроса, а затрагивало всего лишь вопрос наименования.

«Определение планеты зависит от ее окружения»

Пожалуй, главным аргументом, который Стерн неоднократно использовал в ходе дебатов, критикуя решение МАС, стало то, что теперь «определение планеты зависит от ее окружения». На первый взгляд, согласно Стерну, это выглядит абсурдом. Действительно, рассуждает ученый, если, например, Землю поместить в облако Оорта, то ее уже нельзя будет считать планетой (согласно работе Марго, масса планеты должна расти по мере ее удаления от материнской звезды). В качестве наглядной иллюстрации своих соображений научный руководитель миссии New Horizons привел пример с горой, которая не перестает считаться таковой даже в случае, если она располагается не одиночно, а вместе с другими горами в составе горного массива. Как продолжение соображений, касающихся зависимости определения Земли (как планеты или карликовой планеты) от ее расстояния от Солнца, следующего из критерия Марго, Стерн заметил, что «размер [небесного тела] не важен».

Земля и Луна

Фото: NASA

Вместо принятого МАС определения научный руководитель New Horizons фактически предложил другое определение планеты. Последней, согласно Стерну, должно считаться небесное тело, которое обладает субзвездной массой, достаточной для формирования шарообразной формы, и в котором никогда не протекали термоядерные реакции. Таким образом Стерн автоматически предложил рассматривать экзопланеты в качестве планет и исключил третье условие (в), входящее в определение планеты по МАС. Спутники планет, размеры которых сопоставимы с размерами собственно планет, Стерн уже давно предложил называть планетами-спутниками.

«Два определения»

Стоит отметить, что в ходе дискуссии Экерс и Стерн пришли к своеобразному консенсусу, признав, что фактически говорят о «двух определениях», основывающихся на разных подходах. Позиция МАС отдает предпочтение «динамическому определению», то есть во главу угла ставит орбитальную динамику (учитывающую конкретное небесное тело во взаимодействии с окружающими его другими небесными телами), тогда как точка зрения главы New Horizons предполагает использование «геофизического определения» планеты (основывающегося на внутренних свойствах небесного тела). Также Экерс признал разумным то, что определение планет могло бы быть расширено и на случай экзопланет. По его мнению, в будущем МАС может принять такое решение.

Материалы по теме:

Однако нельзя не учесть то обстоятельство, что в ходе дебатов позиция Экерса критиковалась намного чаще, чем Стерна (об этом — ниже). С другой стороны, бывшему главе МАС, по всей видимости, все же удалось показать спорность точки зрения сторонника «геофизического определения» в части, касающейся ненужности учета окружения небесного тела для того, чтобы считать его планетой. В частности, как заметил Экерс, гора в океане скорее будет считаться не горой, а островом. Следуя такой точке зрения, гипотетическую Планету Х, о существовании которой заявляют астрономы Майк Браун и Константин Батыгин из Калифорнийского технологического института в Пасадене (США), все же следует считать планетой, поскольку именно она, как показывают расчеты ученых, отвечает за ряд наблюдаемых орбитальных параметров карликовых планет, находящихся за пределами орбиты Нептуна. Именно Планета Х, если ее существование будет подтверждено, станет настоящей девятой планетой Солнечной системы, заняв место Плутона, вдруг ставшего карликовой планетой.

Также важно отметить отношение участников дискуссии к профессиональной принадлежности ученых, которые в августе 2006 года проголосовали за текущее определение планеты. Экерс уверен, что решение, принятое специалистами различных областей астрономии, не должно находиться в исключительной компетенции геофизиков, на чем настаивает Стерн.

«Не нужно»

Дебаты ученых, прошедшие в Философском обществе Вашингтона, в части обоснованности определения планеты, принятого в августе 2006 года МАС, «Ленте.ру» прокомментировал доктор физико-математических наук, заведующий отделом физики и эволюции звезд Института астрономии Российской академии наук (ИНАСАН) Дмитрий Вибе.

«Начну с того, что я прежде всего не понимаю, насколько обосновано вообще желание дать «официальное» определение термину «планета». Особенно с учетом того, что все остальные астрономические объекты — галактики, звезды, туманности и прочее — прекрасно существуют без определений, и это отсутствие определений не приводит ни к какой путанице», — полагает астрофизик.

Экзопланета Глизе 667 C c

Изображение: European Southern Observatory

По его мнению, «оба определения плохие». «Недостаток определения МАС — и в этом можно согласиться со Стерном — состоит в том, что оно привязано к Солнечной системе, то есть правильнее было бы называть его не определением планеты, а определением планеты Солнечной системы, больше того, определением планеты в современной Солнечной системе. Последний пункт определения МАС о способности планеты расчистить свое окружение предполагает, что процесс расчистки длится во времени, и в начале эволюции Солнечной системы был интервал времени, в течение которого планеты расчищали пространство вокруг себя. Означает ли это, что они стали планетами только по окончании этого процесса? Про другие недостатки достаточно сказал Стерн», — считает Вибе.

Материалы по теме:

С другой стороны, полагает доктор физико-математических наук, определение МАС легко критиковать из-за его детальности, тогда как «большую часть выступления Стерн посвятил не защите своего определения, а недостаткам определения МАС». «Его определение лишено этих недостатков, но в данном случае, на мой взгляд, отсутствие недостатков само по себе является большим недостатком. А давайте, говорит Стерн, называть планетой все круглое и без термоядерных реакций. Ну, давайте. И какой в этом смысл? Кстати, про определение Стерна один из моих коллег пошутил, что ему не соответствует Земля, поскольку на Земле происходили термоядерные реакции (при взрывах бомб)», — говорит ученый.

Определения планеты российский астрофизик логичным видит строить с опорой на ее происхождение. «Как-то, может быть, так: планетой считается тело, обращающееся или обращавшееся вокруг звезды, возникшее позже звезды в окружающем ее газо-пылевом диске, достаточно массивное, чтобы принять округлую форму, и способное со временем расчистить пространство вокруг себя от вещества исходного протопланетного диска. Это очень хорошее определение с единственным недостатком: в большинстве случаев его невозможно или крайне трудно проверить», — заключает Вибе.

И повторяет, что любое определение планеты на самом деле «не нужно».

Плутон — это планета? 16 самых интересных фактов о Плутоне

Что на самом деле такое Плутон? Это планета или просто другой транснептуновый объект (карликовая планета)? Неопределенность в отношении планетарности Плутона, несомненно, является одной из самых острых проблем среди исследователей и космических фанатиков. Уже более десяти лет ученые спорят о том, как точно классифицировать Плутон.

Плутон был открыт в феврале 1930 года американским астрономом Клайдом У. Томбо и вскоре получил статус планеты, став девятой планетой Солнечной системы. В 1931 году, примерно через год после его открытия, группа исследователей оценила массу Плутона, которая оказалась очень похожей на массу Земли.

Затем, в 1948 году, планетолог Жерар П. Койпер провел свои собственные исследования, но на этот раз масса Плутона была около 1/10 от массы Земли. В этой области было проведено еще два отдельных исследования, и оба раза расчетная масса Плутона была резко снижена.

К 1992 году была обнаружена группа новых транснептуновых объектов, обладающих Плутоноподобными характеристиками. Важный поворотный момент в этом вопросе произошел в 2005 году, когда группа исследователей обнаружила более массивный транснептуновый объект под названием Эрида. Примерно в это же время был поставлен под сомнение планетарный статус Плутона.

Это открытие вызвало горячие споры среди астрономического сообщества о том, следует ли назвать Эриду десятой планетой или переклассифицировать Плутон в карликовую планету.

Плутон в истинном цветном изображении, сделанном New Horizons

Решающий шаг, наконец, был сделан в августе 2006 года, когда МАС или Международный астрономический союз приняли своеобразную резолюцию. Согласно этой резолюции, существует три условия, которые объект Солнечной системы должен выполнить, чтобы считаться планетой.

Этими условиями являются:

1. Рассматриваемый объект должен вращаться вокруг Солнца.
2. Это должно быть достаточно массивно, чтобы быть круглым; собственная гравитация должна привести его в четко определенное (гидростатическое равновесие) состояние.
3. Объект должен был очистить окрестности вокруг своей орбиты.

Последнее уточнение насчет свободного пространства, добавленное на ассамблее, означает, что на орбите планеты нет небесных тел, не являющихся её спутниками.

Ассамблея явно декларировала, что Плутон не является планетой. Он удовлетворяет только двум первым критериям, использовавшимся ранее, и не удовлетворяет новому критерию. Его классификация изменена на «карликовая планета». К этой группе также отнесли Эриду, Цереру, а позднее — Макемаке и Хаумеа.

Хотя это решение было одобрено членами астрономических обществ во всем мире, оно также вызвало негативную реакцию со стороны многих астрономов. Одним из главных критиков резолюции МАС является Алан Стерн, который в настоящее время является главным следователем миссии «Новые горизонты».

Он высмеял это решение, сказав, что;
«Введенное определение в корне неверно. Как ученый, я смущен» — Алан Стерн.

Стерн продолжал и утверждал, что по новому определению ни Земля, ни Марс, ни Юпитер, ни Нептун, все из которых сосуществуют с рядом других тел вблизи своих орбит, не превратятся в планету. Он также критикует тот факт, что только около 5% от общего числа 9000 (приблизительно) членов МАС проголосовали по этому вопросу. Другие выдающиеся астрономы, такие как Марк Уильям Бьюи, протестовали против этого решения.

Со времени реклассификации Плутона было опубликовано много исследований и разработок, дающих что-то новое в этом деликатном вопросе. В исследовательской работе, опубликованной в сентябре 2018 года, указывалось на наличие более сложной геологии на Плутоне, которая является более динамичной, чем большинство других планет в нашей Солнечной системе.

Ниже мы собрали некоторые из самых интересных фактов о Плутоне.

Профиль планеты

    • Диаметр: 2,372 км
    • Масса: 1,31 × 10 22 кг
    • Афелий: 49,305 А.Е.
    • Перигелий: 29,658 А.Е.
    • Известные спутники: 5
    • Средняя температура поверхности: -230 ° C
    • Среднее расстояние до Солнца: 5,9 млрд км.

16. Клайд Уильям Томбо искал планету X

Все началось в 1840-х годах, когда многие астрономы, в том числе Урбен Ле Верье, размышляли о наличии необнаруженной планеты, которая мешает орбитам наиболее известных планет. Помня об этом, бизнесмен и исследователь Персиваль Лоуэлл основал знаменитую Лоуэллскую обсерваторию в 1906 году и начал поиск таинственной планеты, которую он назвал «Планета X» . После смерти Лоуэлла поиски были возобновлены Клайдом Томбо в 1929 году, которому тогда было всего 23 года.

15. Плутон назван в честь греческого бога подземного мира

В классической греческой мифологии Плутон изображается как правитель Подземного мира, который впервые появился в греческой литературе в произведениях Платона и других древнегреческих драмах. Это имя было предложено Венецией Берни, школьницей из Оксфорда, Англия, которая очень интересовалась древней мифологией.

Предложение Венеции было передано через ее дедушку, который поделился им с профессором астрономии, который затем отправил это имя своим коллегам-исследователям в Обсерватории Лоуэлла в Соединенных Штатах.

14. Его уже посетил один космический аппарат

Впечатление Художника Новые горизонты Предоставлено: NASA

«Новые горизонты» НАСА, запущенные еще в 2006 году, — единственный космический корабль, когда-либо отправленный для исследования холодной и далекой карликовой планеты. Зонд впервые столкнулся с Плутоном в январе 2015 года. Потребовалось еще шесть месяцев для того, чтобы «Новые горизонты» приблизились к Плутону, в течение которых он сделал несколько снимков и других важных данных.

После успешного выполнения своих первоначальных задач миссия «Новые горизонты» была расширена, и ей было поручено изучить другие близлежащие объекты пояса Койпера. Знаете ли вы, что «Новые горизонты» является одним из самых отдаленных искусственных объектов в космосе? В настоящее время он движется в направлении созвездия Стрельца.

13. Самая большая карликовая планета в Солнечной системе

После открытия Эриды в 2005 году Плутон стал второй по массе карликовой планетой, сохранив при этом свою метку самой большой в Солнечной системе. Это делает Плутон в настоящее время девятым по величине и десятым массивным объектом, вращающимся вокруг Солнца. Наименее массивной карликовой планетой, с другой стороны, является Церера, которая была открыта еще в 1801 году.

12. Плутон меньше, чем несколько лун

Это хорошо известный факт, что Плутон намного меньше, чем все известные планеты в Солнечной системе, но вы знаете, что он меньше, чем даже некоторые Луны или планетные спутники. Эти спутники — Ганимед, Каллисто, Ио, Европа, Титан и Тритон.

Диаметр Плутона 2376 км составляет всего лишь около 66% от диаметра Земли, в то время как масса 1,303×1022 кг составляет всего лишь около 0,22%. В перспективе общая площадь поверхности Плутона будет примерно такой же, как и у России.

11. Поверхность Плутона в основном состоит из водяного льда

Водяной лед на Плутоне Изображение предоставлено: NASA

Одним из наиболее важных открытий, сделанных космическим кораблем «Новые горизонты», является обнаружение водяного льда на поверхности Плутона, который гораздо более распространен по всей его поверхности, чем считалось ранее. Эти водяные льды состоят из азота, метана или окиси углерода. Его горы также сделаны из водяного льда.

Многие исследователи выдвинули гипотезу о подземном океане воды под обнаженным водяным льдом, что может быть возможно из-за продолжающегося внутреннего нагрева Плутона. Однако важно отметить, что до сих пор не ясно, имеет ли Плутон магнитное поле или нет.

10. Инверсия температуры на Плутоне

Многочисленные исследования атмосферы Плутона показали возможную температурную инверсию на карликовой планете. Одно из таких исследований было проведено еще в 2009 году, когда был сделан вывод, что средняя температура верхней атмосферы Плутона (около 100° к) значительно выше, чем его поверхность.

Однако более недавние наблюдения, проведенные миссией New Horizons, показали, что верхняя атмосфера Плутона намного холоднее, чем предполагалось ранее (около 70° K вместо 100° K). Это, скорее всего, связано с присутствием метана на карликовой планете.

9. Плутон обладает удивительно устойчивой атмосферой

Рентгеновское изображение Плутона (синее пятно), полученное в результате взаимодействия газов вокруг планеты-карлика с солнечным ветром. Изображение предоставлено: NASA JPL

Долгое время считалось, что у Плутона может не быть никакой атмосферы из-за его маленьких размеров и огромного расстояния от Солнца. А если и будет, то периодические изменения его орбиты постепенно заморозят его атмосферу в землю. Однако исследование, основанное на данных, полученных в ходе миссии «Новые горизонты», указывает на обратное.

Согласно исследованию, карликовая планета, скорее всего, останется в газообразном состоянии по всей своей орбите. Ученым также удалось вычислить его поверхностное давление, которое составляет около 1 Па, что примерно в 100 000–1 миллион раз меньше, чем у Земли. На сегодняшний день Плутон является единственным известным транснептуновым объектом, обладающим атмосферой.

8. Орбитальный период Плутона

Эллиптическая орбита Плутона (в красном)

Период обращения Плутона (время, за которое он совершает один оборот вокруг Солнца) составляет около 248 лет, самая длинная из всех известных планет. Карликовая планета также обладает уникальной орбитальной характеристикой. В отличие от большинства других планет в солнечной системе, которая вращается вокруг Солнца в плоской плоскости (для справки), орбита Плутона слегка наклонена (чуть более 17 ° относительно плоскости).

7. Своеобразные отношения с Нептуном

Один взгляд на орбиты Нептуна и Плутона сверху создаст впечатление, что они должны столкнуться в ближайшее время, но на самом деле эти два планетных тела расположены таким образом, что они никогда не смогут опасно приблизиться друг к другу. Однако исследования и компьютерное моделирование показали, что ситуация может измениться в течение длительного времени.

Одна из причин, по которой столкновение Плутона и Нептуна никогда не происходило в прошлом, обусловлена орбитальным резонансом Плутона 2:3 с Нептуном: на каждые три орбиты, которые Нептун совершает вокруг Солнца, Плутон делает только две. Такой тип орбит предотвращает столкновение планетарных тел.

Некоторые короткие факты

6. В отличие от большинства планет нашей Солнечной системы (кроме Урана), вся Плутон-Харон система наклонена на свою сторону из-за гораздо более высокого осевого наклона (более 120°). Это делает сезонные колебания на Плутоне более сильными. Около одной четверти поверхности Плутона остается в постоянной темноте, в то время как другая четверть — в постоянной дневной.

Изображение предоставлено: NASA Spaceplace

5. Расстояние Плутона от Земли значительно отличается из-за его странной орбиты вокруг Солнца. На своем самом близком расстоянии Плутон находится примерно в 4,2 миллиарда километров, в то время как он находится почти в 7,5 миллиарда километров от Земли на самом дальнем расстоянии. Космическому зонду потребуется чуть меньше 10 лет, чтобы достичь карликовой планеты, как в случае с новыми горизонтами.

4. На расстоянии 39,5 АЕ или 5,9 миллиардов километров Солнцу требуется около 5,3 часов, чтобы достичь Плутона. Он (солнечный свет) также примерно в 2000 раз тусклее на карликовой планете, чем на Земле.

3. Астрономический символ Плутона ♇ сделан путем объединения букв Р и L. он обозначает первые две буквы карликовой планеты, а также инициалы астронома Персиваля Лоуэлла, который первоначально начал поиски планеты за пределами Нептуна.

2. Плутону требуется чуть более 6 земных дней (6 дней, 9 часов и 17 минут), чтобы завершить один оборот, что делает его вторым самым медленным вращающимся планетарным объектом в Солнечной системе после Венеры, что занимает около 243 дней для завершения одного оборота. С другой стороны, самой быстро вращающейся планетой в Солнечной системе является Юпитер, вращающийся каждые 10 земных часов.

1. Многие эксперты и ученые-планетологи считают, что Плутон может быть просто сбежавшей луной планеты Нептун. Эта гипотеза в значительной степени подпитывается необычными характеристиками самой большой луны Нептуна, Тритона, которая вращается вокруг своего родителя в ретроградном движении: вращается в противоположном направлении вращения первичного объекта.

Хотя в настоящее время неизвестен механизм, который мог бы объяснить образование такой орбиты, предполагается, что причиной этого может быть столкновение Плутона и Тритона в прошлом.

Плутон и Солнечная система

Быстрые ссылки:

  • Открытие Плутона
  • Развивающийся ландшафт нашей Солнечной системы
  • Как определить планету
  • Определение планеты
  • Определение карликовой планеты
  • Карликовые планеты в нашей Солнечной системе
  • Новые горизонты
  • Дополнительная информация
  • Благодарности
  • Часто задаваемые вопросы
  • Ссылки

Открытие Плутона

В начале 1930 года астроном, работавший в обсерватории Лоуэлла в Соединенных Штатах, сделал открытие, которое в конечном итоге привело к кардинальным изменениям в нашем взгляде на нашу Солнечную систему. Молодым астрономом был Клайд Томбо, помощник наблюдателя, работавший в обсерватории, прославившейся великим астрономом Персивалем Лоуэллом. Томбо продолжал поиск неуловимой планеты — Планеты X, — которую астрономы того времени ошибочно считали ответственной за нарушение орбит Урана и Нептуна.

Проведя множество ночей у телескопа и месяцы утомительного сканирования своих данных в поисках характерных признаков планеты — легких движений одного и того же тела между двумя изображениями (в те дни на фотопластинках) неба, сделанными в разное время — Томбо сделал открытие. Сравнивая две фотопластинки в поисках этого небольшого движения, Томбо заметил небольшой объект, перемещающийся всего на несколько миллиметров рядом с созвездием Близнецов. Томбо нашел свою новую планету! (Штерн и Миттон, 2005 г.)

Развивающийся ландшафт Солнечной системы

Объект, обнаруженный Томбо, в конечном итоге был назван Плутоном, имя, официально принятое Американским астрономическим обществом, Королевским астрономическим обществом в Великобритании и Международным астрономическим союзом. Это холодный мир, удаленный от Солнца на миллиарды километров и в 30 раз менее массивный, чем самая маленькая из известных на тот момент планет Меркурий. Но Плутон не одинок: позже были обнаружены пять его спутников. Самый крупный, Харон, был открыт в 1978 (Бьюи и др., 2006). Меньшие четыре были обнаружены с помощью космического телескопа Хаббла в период с 2005 по 2012 год (Stern et al. 2018) и официально названы IAU Nix, Hydra, Kerberos и Styx (Aksnes, 2006; Showalter et al., 2013).

В течение десятилетий после открытия Плутона астрономы предположили, что за орбитой Нептуна может существовать пояс объектов. В 1992 году это окончательно подтвердили Дэвид Джуитт и Джейн Луу из Гавайского университета. Они обнаружили (Джевитт и Луу 1993) первый в особом классе объектов, вращающихся вокруг Нептуна, известных как объекты пояса Койпера, которые имеют большое значение для теории формирования Солнечной системы. Сегодня нам известно более 1000 объектов, вращающихся в так называемой транснептуновой области; эти тела часто называют транснептуновыми объектами (ТНО).

Из-за притока открытий TNO было неизбежно, что один или несколько могут соперничать по размеру с Плутоном. В 2003 году Майк Браун (Калифорнийский технологический институт), Чад Трухильо (Международная обсерватория Близнецов) и Дэвид Рабинович (Йельский университет) исследовали край нашей Солнечной системы из Паломарской обсерватории в США. Они сфотографировали область неба, на которой был виден объект, движущийся относительно фоновых звезд, как это сделал Клайд Томбо десятилетия назад. Более поздний анализ показал, что они обнаружили еще один холодный мир: чуть больше Плутона и вращающийся вокруг Солнца (Brown et al., 2004). Последующие наблюдения (Brown, 2006) показали, что новый объект, первоначально названный 2003 UB 313 , согласно протоколу присвоения имен МАС, был более массивным, чем Плутон, и у него тоже был спутник. Команда обнаружила несколько объектов, которые не были похожи ни на одну из 8 планет, которые мы рассматриваем сегодня, но были достаточно большими, чтобы их можно было сравнить с Плутоном. Эти открытия побудили астрономов задать вопрос: «Что представляет собой планета?»

Процесс определения планеты

МАС отвечает за присвоение имен планетарным телам и их спутникам с начала 19 века.00с. Как объяснил профессор Рон Экерс, бывший президент МАС, в газете Генеральной Ассамблеи МАС 2006 года:

Такие решения и рекомендации не подлежат исполнению ни национальным, ни международным законодательством; скорее они устанавливают соглашения, которые призваны помочь нашему пониманию астрономических объектов и процессов. Следовательно, рекомендации IAU должны основываться на хорошо установленных научных фактах и ​​иметь широкий консенсус в заинтересованном сообществе. (стр. 4)

МАС создал комитет для сбора мнений представителей широкого круга научных интересов с участием профессиональных астрономов, планетологов, историков, научных издателей, писателей и педагогов. Таким образом, Комитет по определению планет Исполнительного комитета МАС был сформирован для тщательного сбора этих мнений и обсуждений в течение двух лет. Комитет подготовил проект резолюции для представления членам МАС. После итоговой встречи в Париже работа над проектом резолюции была завершена. Профессор Оуэн Джинджерич, председатель Комитета по определению планет МАС, описал один важный аспект резолюции: «мы хотели избежать произвольных отсечений, основанных просто на расстояниях, периодах, величинах или соседних объектах» (Gingerich, 2006). Вместо этого принятое определение основано на нашем понимании физики формирования планет.

Определение планеты

Слово планета происходит от греческого слова, означающего странник : изначально планеты определялись как объекты, которые перемещались в ночном небе относительно фона неподвижных звезд. Только на Генеральной ассамблее МАС в Праге в 2006 году астрономы попытались согласовать формальное определение этого слова. Современная наука предоставляет огромное количество информации, и многие научные исследования использовались, чтобы помочь астрономам сформулировать их определение. Например, наблюдения во внешних областях Солнечной системы обнаружили объекты, сравнимые по размерам с Плутоном. Эти открытия и многое другое поставили под вопрос, следует ли считать эти недавно обнаруженные объекты планетами или они должны составлять отдельный класс объектов в Солнечной системе.

Проект предложения по определению планеты бурно обсуждался астрономами на Генеральной ассамблее МАС в 2006 году, и новая версия постепенно обретала форму. Этот новый вариант был более приемлем для большинства и был представлен членам МАС для голосования на церемонии закрытия Генеральной Ассамблеи. К концу Генеральной ассамблеи в Праге члены МАС проголосовали за то, чтобы определение планеты в Солнечной системе было следующим:

Небесное тело, которое (а) находится на орбите вокруг Солнца, (б) имеет достаточную массу для того, чтобы его собственная гравитация преодолела силы твердого тела, так что он принял гидростатически равновесную (почти круглую) форму, и (c) очистил окрестности вокруг своей орбиты. (стр. 1)

Другими словами, планета:

  1. вращается вокруг Солнца, как Земля и Юпитер,
  2. достаточно большой, чтобы быть в основном круглым, а
  3. должен иметь важное влияние на орбитальную стабильность других объектов по соседству.

Недавно обнаруженные объекты будут классифицированы наблюдательным комитетом МАС. Процесс обзора будет включать оценку, основанную на наилучших доступных данных, которые демонстрируют, удовлетворяют ли физические свойства объекта определениям IAU. Вполне вероятно, что для многих объектов может потребоваться несколько лет для сбора достаточного количества данных.

Сегодня разрешение остается прежним и является свидетельством изменчивой природы науки и того, как наше представление о Вселенной продолжает развиваться с изменениями, внесенными наблюдениями, измерениями и теорией. Продолжающиеся и оживленные дискуссии по этой теме также показывают, насколько сложно классифицировать объекты по четко определенным классам. Вселенная не любит, когда ее помещают в «коробочки». Все континуум: кометы могут вести себя как астероиды, а коричневые карлики могут быть звездами. Точно так же карликовые планеты могут обладать теми же качествами, что и планеты.

Определение карликовой планеты

Резолюция МАС 2006 года означает, что Солнечная система официально состоит из восьми планет: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. В том же разрешении был также определен новый отдельный класс объектов, названный карликовыми планетами . Карликовая планета — это объект на орбите вокруг Солнца, который достаточно велик, чтобы принять почти круглую форму, но не смог очистить свою орбиту от мусора. Как правило, карликовые планеты меньше Меркурия. Карликовая планета может также вращаться в зоне, в которой есть много других объектов. Например, объект в поясе астероидов находится в зоне со многими другими объектами примерно одинакового размера. Плутон теперь попадает в категорию карликовых планет, потому что он находится в зоне других объектов, которые могут пересекать его орбитальный путь, известной как Транснептуновая область. Плутон также признан важным прототипом нового класса транснептуновых объектов: плутоидов. Определение этого класса объектов помогает астрономам различать разные типы карликовых планет в нашей Солнечной системе.

Термин маленькое тело Солнечной системы был введен вместе с карликовая планета в резолюции Генеральной Ассамблеи МАС 2006 года. Этот термин охватывает все объекты, вращающиеся вокруг Солнца, которые слишком малы (то есть недостаточно массивны), чтобы соответствовать определению планеты или карликовой планеты.

Карликовые планеты в нашей Солнечной системе

Помимо Плутона, в нашей Солнечной системе в настоящее время известны четыре карликовые планеты: Церера, Хаумеа, Макемаке и Эрида.

Когда Церера была впервые обнаружена на орбите в поясе астероидов между Марсом и Юпитером в 1801 году, ее назвали планетой. Однако из-за технологий того времени астрономы не могли определить размер и форму Цереры, и, поскольку в том же регионе было обнаружено множество других тел, Церера потеряла свой планетарный статус. По мере совершенствования технологий астрономы обнаружили, что Церера чуть меньше половины размера Плутона и достаточно велика, чтобы иметь собственную гравитацию, притягивая себя к почти круглой форме (Thomas, 2005). Поскольку Церера вращается вокруг Солнца в поясе астероидов, она является хорошим примером объекта, который не движется по четкой траектории: есть много астероидов, которые могут приблизиться к орбитальной траектории Цереры.

В начале 2000-х астрономы использовали космический телескоп Хаббла для наблюдения за ТНО, первоначально названной 2003 UB 313 , но позже переименованной в Эриду, в честь греческого бога раздора и раздора. Данные показали, что Эрида такая же большая, а может быть, и больше, чем Плутон (Brown, 2006), и, что важно, у нее есть спутник, позже названный Дисномией в честь дочери Эриды, греческого демона беззакония. Отслеживая движения Дисномии вокруг Эриды, астрономы смогли очень точно измерить массу Эриды. Они обнаружили, что Эрида почти на 30% массивнее Плутона! Поскольку орбиты Эриды находятся в Транснептуновой области, и другие ТНО могут приближаться к ее орбите, Эрида считается карликовой планетой.

Примерно в то же время были обнаружены Хаумеа и Макемаке. Как и все TNO, и в соответствии с рекомендациями IAU по именованию, эти два объекта в конечном итоге были названы в честь мифологических существ, связанных с творением: Макемаке — создательница человечества для Рапа-Нуи, а Хаумеа — гавайская богиня плодородия и деторождения. Считается, что Хаумеа имеет продолговатую форму, покрытую льдом, имеет две луны (Хиака и Намака) и кольцо. Макемаке — это круглый красноватый мир с единственным спутником, который в настоящее время обозначен как S/2015 (136472) 1. Это второй по яркости — и второй по величине — объект пояса Койпера, не считая Плутона.

Это не конец истории карликовых планет в нашей Солнечной системе. В ближайшие годы некоторые из крупнейших астероидов и некоторые транснептуновые объекты могут получить статус карликовых планет. Точное число до сих пор неизвестно, так как мы постоянно открываем новые малые тела в нашей Солнечной системе. Их могут ждать десятки, а может быть, даже больше сотни!

New Horizons

14 июля 2015 года космический корабль НАСА New Horizons пролетел мимо Плутона (Young et al. , 2008), предоставив многочисленные наблюдения, которые резко изменили наши знания о карликовой планете Плутон и ее пяти спутниках. Изображения установили, что диаметр Плутона на самом деле больше, чем у Эриды, несмотря на то, что считалось ранее. Таким образом, Плутон вернул себе место крупнейшего TNO. Снимки также показали замечательный ландшафт, содержащий множество форм рельефа, в том числе широкие равнины, горные хребты высотой в несколько километров и следы вулканов.

Плутон необычен разнообразием состава и цвета поверхности. Некоторые регионы яркие, как снег, а другие темные, как уголь. Цветные изображения и другие данные выявили очень сложное распределение поверхностных льдов, включая азот, окись углерода, воду и метан, а также их химические побочные продукты, образующиеся в результате длительного воздействия солнечной радиации. Кроме того, ученые обнаружили, что некоторые поверхности Плутона полностью свободны от видимых кратеров, что указывает на то, что они были созданы или изменились в недавнем прошлом. С другой стороны, другие поверхности сильно покрыты кратерами и кажутся очень старыми. Плутон окутан холодной атмосферой с преобладанием азота, которая содержит тонкий слой дымки, простирающийся примерно на 150 км над поверхностью Плутона.

New Horizons также хорошо рассмотрел спутники Плутона. Было обнаружено, что самый большой спутник, Харон, демонстрирует впечатляющую тектонику, загадочно темный полярный ландшафт, потенциально дифференцированную внутреннюю структуру и отсутствие признаков атмосферы (Moore et al., 2016). New Horizons также обнаружил загадочные новые факты (Lakdawalla, 2015) о меньших спутниках Hydra и Nix: их поверхности ярче, чем ожидалось, а это означает, что их поверхности содержат большое количество водяного льда. Новых спутников обнаружено не было, колец не обнаружено. Окружающая среда вокруг Плутона явно завораживает!

Эти результаты поднимают фундаментальные вопросы о том, как маленький холодный объект может оставаться активным в течение всего возраста Солнечной системы. Они демонстрируют, что карликовые планеты могут быть столь же интересны с научной точки зрения, как и планеты.

Дополнительная информация:

  • Резолюция B5: Определение планеты в Солнечной системе
  • IAU Themes: Naming Astronomical Objects

Выражение признательности:

Мы хотели бы отметить вклад президента Отдела F Антонеллы Баруччи, бывшего президента Отдела F Надера Хагипура, членов Организационного комитета Комиссии F4 по астероидам, кометам и транснептуновым объектам, Джо Масьеро и Хорхе Марсио Феррейра Карвано, а также директор по связям с общественностью МАС Ларс Линдберг Кристенсен (автор первой версии этой темы) и заместитель директора ОАО Келли Блюменталь.

Часто задаваемые вопросы

В: Какие новые термины используются в официальном определении IAU?
A: МАС принял три новых термина в качестве официальных определений. Термины: планета , карликовая планета и маленькое тело Солнечной системы .

В: Должно ли тело быть идеально сферическим, чтобы его можно было назвать планетой?
A: Нет. Например, вращение тела может немного исказить форму, так что оно не будет идеально сферическим. Земля, например, имеет немного больший диаметр, измеренный на экваторе, чем измеренный на полюсах.

В: Это все, только восемь планет?
A: Нет. Помимо восьми планет, есть еще пять известных карликовых планет: Плутон, Церера, Эрида, Макемаке и Хаумеа. Скорее всего, вскоре будет открыто еще много карликовых планет.

В: Например, Юпитер и Сатурн имеют вокруг себя большие сферические спутники. Можно ли теперь называть эти большие сферические спутники карликовыми планетами?
A: Нет. Все крупные спутники Юпитера (например, Европа) и Сатурна (например, Титан) вращаются вокруг общего центра тяжести (называемого 9-й0041 барицентр ), который находится глубоко внутри их массивной планеты. Независимо от большого размера и формы этих вращающихся тел, расположение барицентра внутри массивной планеты является одним из ключевых факторов, определяющих большие вращающиеся тела, такие как Европа и Титан, как спутники, а не планеты.

В: У Юпитера есть астероиды, ведущие и отстающие от его орбиты. Следует ли Юпитер считать карликовой планетой, потому что он не очистил свою орбиту?
А: Нет. Одна из основных теорий образования этого класса астероидов состоит в том, что они были захвачены Юпитером, когда он мигрировал к своему нынешнему местоположению в начале истории Солнечной системы. Астероиды сгруппированы вокруг двух стабильных точек на орбите Юпитера и были загнаны на свои нынешние орбиты гравитационной силой Юпитера. Эти объекты явно имеют совсем другие свойства, чем те, что находятся на «неясных» орбитах карликовых планет.

В: Как называется объект, который слишком мал, чтобы быть планетой или карликовой планетой?
A: Все объекты, вращающиеся вокруг Солнца, которые слишком малы, чтобы иметь почти сферическую форму, теперь определяются как малых тел Солнечной системы . Этот класс в настоящее время включает большинство астероидов Солнечной системы, околоземных объектов (NEO), Марса и Юпитера, троянских астероидов, большинство кентавров, большинство транснептуновых объектов (TNO) и комет.

В: Термин «малая планета» все еще используется?
A: Термин малая планета все еще можно использовать. Однако в целом предпочтение отдается термину «малое тело Солнечной системы».

В: Рассматриваются ли в настоящее время дополнительные планеты-кандидаты?
A: Нет. Вероятно, в нашей Солнечной системе нет ни одного. Тем не менее, есть множество открытий планет вокруг других звезд.

В: Что такое плутоиды?
A: Плутоиды (Bowell et al., 2008) — это небесные тела, находящиеся на орбите вокруг Солнца на расстоянии большем, чем расстояние от Нептуна, которые достаточно велики, чтобы образовать почти сферическую форму, и которые не очистили окрестности вокруг своей орбиты. Спутники плутоидов сами по себе не являются плутоидами, даже если они достаточно массивны, чтобы быть почти круглыми. Два известных и названных плутоида — это Плутон и Эрида. Мы ожидаем, что по мере развития науки и новых открытий будет названо больше плутоидов.

В: Может ли спутник, вращающийся вокруг плутоида, тоже быть плутоидом?
A: Нет, согласно Резолюции МАС B5, карликовая планета не может быть спутником, даже если она достаточно массивна, чтобы ее форма диктовалась собственной гравитацией.

Ссылки:

Акснес, К. (2006). МАС назвал два новых спутника Плутона. Международный астрономический союз . https://www.iau.org/news/announcements/detail/ann06007/

Боуэлл, Э., Л., Г., Цесарски, К., Дж., ван дер Хухт, К., А. и Кристенсен , Л., Л. (2008). Плутоид выбран в качестве названия для объектов Солнечной системы, таких как Плутон. Международный астрономический союз . https://www.iau.org/news/pressreleases/detail/iau0804/

Браун, М., Э., Трухильо, К. и Рабиновиц, Д. (2004). Открытие потенциального планетоида внутреннего облака Оорта. Астрофизический журнал, 617 (1). https://doi.org/10.1086/422095

Браун, М., Э., Шаллер, Э., Л., Роу, Х., Г. , Рабинович, Д., Л., и Трухильо, К. , А. (2006). Прямое измерение размера 2003 UB313 с помощью космического телескопа Хаббл. Астрофизический журнал, 643 (1), стр. L61-L63. https://doi.org/10.1086/504843

Buie, M., W., Grundy, W., M., Young, E., F., Young, L., A., & Stern, S. , А. (2006). Орбиты и фотометрия спутников Плутона: Харон, S/2005 P1 и S/2005 P2. Астрономический журнал, 132 (1). https://doi.org/10.1086/504422

Определение планеты Солнечной системы, Резолюция B5, XXVI Генеральная Ассамблея. (2006). www.iau.org/static/resolutions/Resolution_GA26-5-6.pdf

Экерс, Р. (2006 г., август). Комитет по определению планет МАС. Dissertatio cum Nuncio Sidereo, 3 (3). Получено с https://www.iau.org/static/publications/ga_newspapers/20060812.pdf

Gingerich, O. (2006, август). Путь к определению планет. Dissertatio cum Nuncio Sidereo, 3 (3). Получено с https://www.iau.org/static/publications/ga_newspapers/20060812.pdf

Jewitt, D. & Luu, J. (1993). Открытие объекта-кандидата в пояс Койпера 1992 QB1. Nature , 362(6422), стр. 730-732. https://doi.org/10.1038/362730a0

Лакдавалла, Э. (10 ноября 2015 г.). DPS 2015: малые спутники Плутона Стикс, Никс, Керберос и Гидра [ОБНОВЛЕНО]. Планетарное общество . https://www.planetary.org/articles/dps15-1110-small-moons

Мур, Дж., М. и др. (2016). Геология Плутона и Харона глазами New Horizons. Science , 351(6279), стр. 1284-1293. https://doi.org/10.1126/science.aad7055

Шоуолтер, М., Шульц, Р., М., Тича, Дж., Монтмерле, Т. и Кристенсен, Л., Л. (2013). Имена для новых спутников Плутона приняты МАС после общественного голосования. Международный астрономический союз . https://www.iau.org/news/pressreleases/detail/iau1303/

Стерн А. и Миттон Дж. (2005 г.). Плутон и Харон: ледяные миры на неровном краю Солнечной системы (2-е изд.). Джон Уайли и сыновья.

Стерн, С., А., Гранди, В., М., Маккиннон, В. , Б., Уивер, Х., А., и Янг, Л. А. (2018). Система Плутона после новых горизонтов. Ежегодный обзор астрономии и астрофизики , 56 (1), стр. 357-392. https://doi.org/10.1146/annurev-astro-081817-051935

Томас П., К., Паркер, Дж., В., Макфадден, Л., А., Рассел, К., Т., Стерн, С., А., Сайкс, М., В. и Янг, Э., Ф. (2005). Дифференциация астероида Церера по его форме. Nature , 437(7056), стр. 224-226. https://doi.org/10.1038/nature03938

Young, L.A. et al. (2008). Новые горизонты: ожидаемые научные исследования в системе Плутона.
Обзоры космической науки , 140 (1-4), стр. 93-127. https://doi.org/10.1007/s11214-008-9462-9

Плутон: все, что вам нужно знать о карликовой планете

Улучшенный цветной вид Плутона с использованием изображений, полученных с помощью устройства формирования изображений дальнего действия New Horizons Long Range Reconnaissance Imager (LORRI), и данных о цвете, полученных с помощью космического корабля Ralph Instrument.
(Изображение предоставлено: НАСА/Лаборатория прикладной физики Университета Джона Хопкинса/Юго-Западный научно-исследовательский институт)

Плутон — крупнейшая из известных карликовых планет в Солнечной системе и раньше считалась девятой и самой удаленной планетой от Солнца.

Странный мир находится в Пояс Койпера , зона за пределами орбиты Нептуна , наполненная сотнями тысяч скалистых ледяных тел размером более 62 миль (100 км) каждое, а также 1 триллионом или более комет .

Плутон перестал быть планетой в 2006 году, когда он был реклассифицирован как карликовая планета, что вызвало споры и вызвало споры в научном сообществе и среди широкой публики.

Связанный: Почему Плутон больше не планета?

Американский астроном Персиваль Лоуэлл впервые предположил существование Плутона в 1905 году, когда заметил странные отклонения орбит Нептуна и Урана. Лоуэлл подумал, что должен быть еще один, чья гравитация 90 298 90 299 тянет этих ледяных гигантов, вызывая расхождения на их орбитах. Лоуэлл начал предсказывать местонахождение загадочной планеты в 1915 году, но умер за 15 лет до ее открытия. В конечном итоге Плутон был открыт в 1930 году Клайдом Томбо в обсерватории Лоуэлла на основании предсказаний Лоуэлла и других астрономов.

Плутон получил свое имя от 11-летней Венеции Берни из Оксфорда, Англия, которая предложила своему деду назвать новый мир именем римского бога подземного мира. Затем ее дедушка передал это имя обсерватории Лоуэлла. Имя также дано в честь Персиваля Лоуэлла, инициалы которого — первые две буквы Плутона.

Как выглядит Плутон?

Поскольку Плутон находится так далеко от Земли, мало что было известно о размере карликовой планеты или состоянии ее поверхности до 2015 года, когда космический зонд НАСА «Новые горизонты» совершил близкий облет Плутона. New Horizons показал, что диаметр Плутона составляет 1473 мили (2370 км), что составляет менее одной пятой диаметра Земли и лишь около двух третей ширины земной Луны.

Наблюдения за поверхностью Плутона с помощью космического корабля «Новые горизонты» выявили множество особенностей поверхности, в том числе горы, достигающие высоты 11 000 футов (3 500 метров), что сопоставимо со Скалистыми горами на Земле. Хотя метан и азотный лед покрывают большую часть поверхности Плутона, эти материалы недостаточно прочны, чтобы поддерживать такие огромные пики, поэтому ученые подозревают, что горы образовались на основе водяного льда.

Поверхность Плутона, вид с NASA New Horizons во время пролета в июле 2015 года. (Изображение предоставлено: НАСА/Лаборатория прикладной физики Университета Джона Хопкинса/Юго-Западный научно-исследовательский институт)

Поверхность Плутона также покрыта метановым льдом, но ученые New Horizons заметили существенные различия в том, как лед отражает свет на поверхности карликовой планеты. Карликовая планета также имеет рельеф ледяного хребта, который выглядит как змеиная кожа; астрономы заметили черты, похожие на Penitentes Земли, или эрозионные образования на гористой местности. Особенности Плутона намного больше; их высота оценивается в 1650 футов (500 м), в то время как размеры земных объектов составляют всего несколько метров.

Еще одна отличительная черта на поверхности Плутона — большая область в форме сердца, неофициально известная как Томбо Регио (в честь Клайда Томбо; regio на латыни означает регион). Левая сторона области (область, которая принимает форму рожка мороженого) покрыта льдом из угарного газа. В «сердце» Плутона были обнаружены и другие вариации состава поверхностных материалов.

В левом центре региона Томбо находится очень гладкая область, неофициально известная команде New Horizons как «Sputnik Planum» в честь первого искусственного спутника Земли, спутника. В этой области поверхности Плутона отсутствуют кратеры, образовавшиеся в результате ударов метеоритов, что позволяет предположить, что эта область по геологическим меркам очень молода — не более 100 миллионов лет. Возможно, этот регион все еще формируется и изменяется геологическими процессами.

На этих ледяных равнинах также видны темные полосы длиной в несколько миль, направленные в одном направлении. Возможно, линии созданы сильными ветрами, дующими по поверхности карликовой планеты.

Космический телескоп НАСА «Хаббл» также обнаружил доказательства того, что кора Плутона может содержать сложные органические молекулы.

Связанный: Фотографии Плутона и его спутников

Поверхность Плутона — одно из самых холодных мест в Солнечной системе. Температура здесь может упасть примерно от минус 375 до минус 400 градусов по Фаренгейту (от минус 226 до минус 240 градусов по Цельсию). При сравнении с прошлыми изображениями снимки Плутона, сделанные космическим телескопом Хаббла, показали, что карликовая планета со временем стала краснее, по-видимому, из-за сезонных изменений.

Плутон может иметь (или мог иметь) подповерхностный океан, хотя доказательств этого пока нет. Если бы подземный океан существовал, он мог бы сильно повлиять на историю Плутона. Например, ученые обнаружили, что зона Sputnik Planitia изменила ориентацию Плутона из-за количества льда в этом районе, который был настолько тяжелым, что повлиял на Плутон в целом; По оценкам New Horizons, толщина льда составляет примерно 6 миль (10 км). Исследователи добавили, что подземный океан является лучшим объяснением доказательств, хотя, рассматривая менее вероятные сценарии, причиной движения может быть более толстый слой льда или движения в скале. Некоторые ученые считают, что если бы на Плутоне действительно был жидкий океан и достаточно энергии, на Плутоне могла бы существовать жизнь.

Из чего состоит Плутон?

Некоторые параметры Плутона, согласно НАСА (открывается в новой вкладке):

Состав атмосферы : Метан, азот. Наблюдения New Horizons показывают, что атмосфера Плутона простирается на 1000 миль (1600 км) над поверхностью карликовой планеты.

Магнитное поле : Остается неизвестным, есть ли у Плутона магнитное поле, но небольшой размер карликовой планеты и медленное вращение позволяют предположить, что у нее почти нет такого поля.

Химический состав : Плутон, вероятно, состоит на 70 процентов из горных пород и на 30 процентов из водяного льда.

Внутренняя структура : карликовая планета, вероятно, имеет каменистое ядро, окруженное мантией из водяного льда, с более экзотическими льдами, такими как метан, монооксид углерода и азотный лед, покрывающими поверхность.

Инфографика, показывающая свойства поверхности, мантии и ядра Плутона. (Изображение предоставлено: Future/Wikimedia Commons)

(открывается в новой вкладке)

Орбитальные характеристики Плутона

Высокоэллиптическая орбита Плутона позволяет ему находиться в 49 раз дальше от Солнца, чем Земля. Поскольку орбита карликовой планеты настолько эксцентрична или далека от круговой, расстояние Плутона от Солнца может значительно варьироваться. Карликовая планета на самом деле становится ближе к Солнцу, чем Нептун, на 20 лет вне орбиты Плутона длиной 248 земных лет, что дает астрономам редкую возможность изучить этот маленький, холодный, далекий мир.

Орбита Плутона: Краткие факты

Вращение Плутона ретроградно по сравнению с другими мирами Солнечной системы; он вращается в обратном направлении, с востока на запад.

Среднее расстояние от Sun : 3 670,050 000 миль (5 906 380 000 км) — в 39,482 раза больше, чем у Земли

Перихелион (ближайший подход к Солнцу): 2 755,773 000 миль (4,434,987777750505050,950505050,9505050,9505050,950505050,9505050 000 9000 7000 9000 3,000,987 000 Km) — 30,155,773 000 миль (4,434,987775750,950505050,9000 9000 3,000,9000. Афелий (самое дальнее расстояние от Солнца): 4 538 698 000 миль (7 304 326 000 км) — в 48,023 раза больше, чем у Земли 9.0003

В результате этой орбиты, спустя 20 лет в качестве восьмой планеты (в порядке удаления от Солнца), в 1999 году Плутон пересек орбиту Нептуна и стал самой дальней планетой от Солнца (пока он не был понижен до статуса карликовая планета).

Когда Плутон приближается к Солнцу, льды на его поверхности оттаивают и временно образуют разреженную атмосферу, состоящую в основном из азота с небольшим количеством метана. Низкая гравитация Плутона, которая составляет немногим более одной двадцатой от земной, заставляет эту атмосферу простираться намного выше по высоте, чем земная. Считается, что при удалении от Солнца большая часть атмосферы Плутона замерзает и почти исчезает. Тем не менее, пока у Плутона есть атмосфера, на Плутоне, по-видимому, могут дуть сильные ветры. Атмосфера также имеет вариации яркости, которые можно объяснить гравитационными волнами или потоками воздуха над горами.

Хотя сегодня атмосфера Плутона слишком тонкая, чтобы позволить жидкостям течь, они могли течь по поверхности в далеком прошлом. New Horizons сфотографировал замерзшее озеро в районе Томбо, рядом с которым, похоже, были древние каналы. В какой-то момент в далеком прошлом планета могла иметь атмосферу примерно в 40 раз толще, чем на Марсе.

Художественное представление космического корабля NASA New Horizons. (Изображение предоставлено NASA/JHUAPL/SwRI)

В 2016 году ученые объявили, что они могли обнаружить облака в атмосфере Плутона, используя данные New Horizons. Исследователи увидели семь ярких деталей вблизи терминатора (границы между дневным светом и тьмой), где обычно формируются облака. Все объекты расположены на небольшой высоте и примерно одинакового размера, что указывает на то, что это отдельные объекты. Состав этих облаков, если это действительно облака, скорее всего, состоит из ацетилена, этана и цианистого водорода.

Есть ли у Плутона спутники?

Плутон имеет пять спутников: Харон, Стикс, Никс, Керберос и Гидра, причем Харон является ближайшим к Плутону, а Гидра — самым дальним.

В 1978 году астрономы обнаружили, что у Плутона есть очень большой спутник, размер которого почти вдвое меньше карликовой планеты. Эта луна была названа Хароном в честь мифологического демона, который переправлял души в подземный мир в греческой мифологии.

Поскольку Харон и Плутон очень похожи по размеру, их орбита не похожа на орбиту большинства планет и их спутников. И Плутон, и Харон вращаются вокруг точки в пространстве, которая находится между ними, подобно орбитам двойных звездных систем. По этой причине ученые называют Плутон и Харон двойной карликовой планетой, двойной планетой или двойной системой.

Комбинация улучшенных цветных изображений Харона (вверху слева) и Плутона (внизу справа), сделанных космическим кораблем НАСА «Новые горизонты» во время пролета в 2015 году. (Изображение предоставлено: НАСА/Лаборатория прикладной физики Университета Джона Хопкинса/Юго-Западный научно-исследовательский институт)

Плутон и Харон находятся на расстоянии всего 12 200 миль (19 640 км) друг от друга, что меньше, чем расстояние полета между Лондоном и Сиднеем. Орбита Харона вокруг Плутона занимает 6,4 земных дня, и один оборот Плутона — Плутон-день — также занимает 6,4 земных дня. Это связано с тем, что Харон парит над одним и тем же местом на поверхности Плутона, и одна и та же сторона Харона всегда обращена к Плутону, явление, известное как приливная блокировка.

В то время как Плутон имеет красноватый оттенок, Харон кажется более серым. В первые дни на Луне мог быть подповерхностный океан, хотя сегодня спутник, вероятно, не может его поддерживать. По сравнению с большинством планет и лун Солнечной системы, система Плутон-Харон наклонена на бок по отношению к Солнцу.

Наблюдения за Хароном с помощью New Horizons выявили наличие каньонов на поверхности спутника. Самый глубокий из этих каньонов уходит вниз на 6 миль (9,7 км). Длинная полоса скал и впадин простирается на 600 миль (970 км) через середину спутника. Часть поверхности Луны около одного полюса покрыта гораздо более темным материалом, чем остальная часть планеты. Подобно областям Плутона, большая часть поверхности Харона свободна от кратеров, что говорит о том, что поверхность довольно молода и геологически активна. Ученые увидели на его поверхности признаки оползней, впервые такие особенности были обнаружены в поясе Койпера. Луна, возможно, также обладала собственной версией тектоники плит, которая вызывает геологические изменения на Земле.

В 2005 году ученые сфотографировали Плутон с помощью космического телескопа «Хаббл» в рамках подготовки к миссии «Новые горизонты» и обнаружили два других крошечных спутника Плутона, которые теперь называются Никс и Гидра. Эти спутники в два и в три раза дальше от Плутона, чем Харон. Основываясь на измерениях New Horizons, Никс оценивается в 26 миль (42 км) в длину и 20 миль (32 км) в ширину, а Гидра оценивается в 34 мили (55 км) в длину и 70 миль (113 км) в ширину. Вполне вероятно, что поверхность Гидры в основном покрыта водяным льдом.

Ученые с помощью Хаббла обнаружили четвертую луну, Кербер, в 2011 году. Эта луна имеет форму с двумя лопастями, причем большая доля составляет около 5 миль (8 км) в поперечнике, а меньшая — около 3 миль (5 км) в поперечнике. 11 июля 2012 года была обнаружена пятая луна, Стикс (с оценочной шириной 6 миль или 10 км), что еще больше разожгло споры о статусе Плутона как планеты.

Основная гипотеза формирования Плутона и Харона состоит в том, что зарождающийся Плутон был поражен скользящим ударом другого объекта размером с Плутон. Эта идея предполагает, что большая часть объединенной материи стала Плутоном, а остальная часть превратилась в Харона. Остальные четыре спутника могли образоваться в результате того же столкновения, что и Харон.

Миссии к Плутону

Миссия НАСА «Новые горизонты» — это первый зонд, изучающий Плутон, его спутники и другие миры в поясе Койпера с близкого расстояния. Он был запущен в январе 2006 года и успешно приблизился к Плутону 14 июля 2015 года. 

Зонд «Новые горизонты» несет часть праха первооткрывателя Плутона Клайда Томбо.

Недостаточное знание системы Плутона создало беспрецедентную опасность для зонда «Новые горизонты». До запуска миссии ученые знали о существовании только трех спутников вокруг Плутона. Открытие Кербероса и Стикса во время путешествия космического корабля породило идею о том, что вокруг карликовой планеты может быть больше спутников, невидимых с Земли. Столкновения с невидимыми лунами или даже с небольшими осколками могли серьезно повредить космический корабль. Но команда разработчиков New Horizons оснастила космический зонд средствами защиты во время путешествия.

В октябре 2021 года New Horizons вошла в историю, когда вернула первые изображения Плутона и его спутников крупным планом.

Первое крупное изображение Плутона и одного из его спутников. Плутон окружен солнечным светом, отраженным от Харона. (Изображение предоставлено: NASA/Johns Hopkins APL/Southwest Research Institute/NOIRLab)

Дополнительные ресурсы

Более подробно изучить Плутон с помощью 10 интересных вещей НАСА, которые мы узнали о Плутоне, статья (откроется в новой вкладке). Узнайте больше о Плутоне и развивающемся ландшафте нашей Солнечной системы в Международном астрономическом союзе. Откройте для себя шесть вещей, которые карликовые планеты рассказали нам о Солнечной системе, в журнале научных новостей Американского геофизического союза Eos .

Библиография

Международный астрономический союз. ИАУ. Получено 28 июля 2022 г. с https://www.iau.org/public/themes/pluto/

9.0002 НАСА. (2021, 5 августа). Плутон. НАСА. Получено 28 июля 2022 г. с https://solarsystem.nasa.gov/planets/dwarf-planets/pluto/overview/

Talbert, T. (Ed.). (2020, 14 июля). 10 интересных вещей, которые мы узнали о Плутоне. НАСА. Получено 28 июля 2022 г. с https://www.nasa.gov/feature/five-years-after-new-horizons-historic-flyby-here-are-10-cool-things-we-learned-about-plut. -0

Вендель, Дж. А. (2016, 17 августа). Шесть вещей, которым карликовые планеты научили нас о Солнечной системе. Эос. Получено 28 июля 2022 г. с https://eos.org/articles/six-things-dwarf-planets-have-taught-us-about-the-solar-system 9.0003

Присоединяйтесь к нашим космическим форумам, чтобы продолжать обсуждать последние миссии, ночное небо и многое другое! А если у вас есть новость, исправление или комментарий, сообщите нам об этом по адресу: [email protected].

Чарльз К. Чой — автор статей для Space.com и Live Science. Он охватывает все, что связано с человеческим происхождением и астрономией, а также физику, животных и общие научные темы. Чарльз имеет степень магистра гуманитарных наук Университета Миссури-Колумбия, Школу журналистики и степень бакалавра гуманитарных наук Университета Южной Флориды.