Астрономия. Популярные лекции

Орбиты остальных четырех карликовых планет целиком или частично лежат в поясе Койпера. Все они заметно крупнее Цереры и все обладают спутниками, что дает возможность определять их массу. «Патриарх» этой группы — Плутон. Он самый большой по размеру и второй по массе (после Эриды) из известных карликовых планет. Как и другие объекты пояса Койпера, Плутон состоит изо льда и камня. По массе он в 6 раз, а по объему в 3 раза меньше Луны. У Плутона есть крупный спутник — Харон, открытый с Земли в 1978 г. Диаметром он лишь вдвое, а массой в 8 раз меньше самой планеты. Харон движется по круговой орбите с периодом 6,4 сут на расстоянии около 20 тыс. км от Плутона. Поскольку центр масс системы Плутон — Харон лежит в пространстве между ними, вне пределов их тел, эту пару нередко называют двойной карликовой планетой. Вокруг Плутона и Харона обращаются четыре маленьких спутника (Кербер, Никта, Гидра и Стикс) диаметрами от 6 до 50 км.

Рис. 7.5. Наилучшие изображения Плутона, полученные издалека (от Земли). Слева: изображение восстановлено математическим методом по результатам наземных изменений яркости Плутона в период прохождения перед ним Харона (1985–1990). Справа: изображение восстановлено по вариациям яркости, вызванным суточным вращением Плутона и наблюдавшимся космическим телескопом «Хаббл».

По стечению обстоятельств первый космический зонд добрался до Плутона лишь на несколько месяцев позже, чем до Цереры, — в июле 2015 г. Это был «New Horizons» (NASA), пролетевший вблизи Плутона и его спутников и передавший детальные снимки их поверхностей. Осуществление этого проекта заняло более 26 лет: 14 лет потребовалось, чтобы проработать проект и добиться его финансирования, еще 4 года — чтобы построить и запустить космический аппарат, и затем более 9 лет, чтобы он пролетел через Солнечную систему к самой далекой планете (в день запуска, 19 января 2006 г., Плутон еще формально входил в категорию больших планет). После встречи с Плутоном передача на Землю всех собранных о нем и его свите данных продолжалась около полутора лет. Их детальное изучение началось только в конце 2016 г.

До этого момента о Плутоне было известно очень мало. Даже космический телескоп «Хаббл» лишь с трудом различал его диск с несколькими крупными деталями альбедо на нем. Правда, именно «Хаббл», и только он, смог в 2011–2012 гг. обнаружить 4 малых спутника Плутона. Но в результате экспедиции «New Horizons» мы узнали о Плутоне, Хароне и их спутниках гораздо больше интересного и неожиданного, чем смогли дать все наблюдения издалека.

Детальные снимки Плутона поразили нас тем, что эта маленькая планета оказалась в геологическом смысле живым телом. Хотя бóльшая часть поверхности Плутона, судя по множеству метеоритных кратеров на ней, весьма древняя, все же значительная доля поверхности залита свежим льдом, т. е. геологически молода.

Рис. 7.6. Плутон. Контраст цвета усилен. Фото: «New Horizons» (NASA).

В целом поверхность Плутона покрыта летучими льдами — замерзшими азотом, метаном, монооксидом углерода и этаном. При температуре и давлении, царящих на Плутоне, азот, метан и монооксид углерода являются летучими и могут перемещаться путем сублимации и конденсации. Самое летучее вещество из них — азот, поэтому крайне разреженная атмосфера Плутона более чем на 99 % состоит именно из него. На поверхности азот и метан не образуют чистых льдов, а составляют твердый раствор друг в друге, причем где-то в нем преобладает азот, а где-то метан. Монооксид углерода также растворен в летучих льдах.

Рис. 7.7. Равнина Спутника. Контраст цвета усилен. Фото: «New Horizons» (NASA).

На полушарии Плутона, детально сфотографированном зондом «New Horizons» в момент наибольшего сближения с планетой (рис. 7.7.), выделяется обширная светлая Область Томбо (Tombaugh Regio), названная в честь первооткрывателя планеты Клайда Томбо, и особенно ее левая часть — Равнина Спутника (Sputnik Planitia), названная в честь нашего первого спутника 1957 года. Но дело, разумеется, не в названии, а в том, что лед, покрывающий Равнину Спутника, практически полностью лишен метеоритных кратеров, следовательно, он недавно образовался в этой части планеты. Возраст этой поверхности — не более 10 млн лет.

Рис. 7.8. Поверхность Равнины Спутника с признаками криовулканической активности. Фото: «New Horizons» (NASA).