Серия «Система Плутона»

24 августа 2006 года на конференции Международного астрономического союза в Праге произошло событие, которое неожиданно взволновало миллионы людей по всему миру, никогда прежде не интересовавшихся астрономией. Ученые лишили Плутон статуса полноценной планеты Солнечной системы, переквалифицировав этот далекий мир в карликовую планету.

С тех пор прошло без малого два десятилетия, но споры не утихают. Каждые несколько лет тема вновь всплывает на просторах интернета, вызывая волну ностальгических постов в соцсетях, авторы которых говорят, что для них Плутон всегда будет девятой планетой Солнечной системы. Кто-то даже неуклюже пытается юморить, вопрошая: "А Плутон вообще в курсе?". Другие же всерьез призывают пересмотреть решение и вернуть далекому миру прежний статус.

Но за всеми этими эмоциями стоит куда более интересный вопрос: а есть ли вообще научный смысл в том, чтобы возвращать Плутону статус планеты?

Три условия членства в клубе

Решение 2006 года появилось не на пустом месте. Международный астрономический союз сформулировал три критерия, которым обязан соответствовать объект, чтобы называться планетой.

Во-первых, он должен вращаться вокруг Солнца. Во-вторых, обладать достаточной массой, чтобы гравитация придала ему округлую форму. С этими двумя пунктами у Плутона все в порядке.

Проблема кроется в третьем критерии: объект должен "расчистить" окрестности своей орбиты от других тел сопоставимого размера. И вот тут Плутон провалился полностью. Он находится в поясе Койпера — области за орбитой Нептуна, буквально усеянной ледяными телами. Более того, масса Плутона — это лишь 0,07% от общей массы объектов, с которыми он делит свою орбиту. Для сравнения: Земля массивнее всех астероидов, комет и метеороидов на своем пути в 1,7 миллиона раз. Она безоговорочно доминирует на своей орбите.

Именно поэтому Плутон отправили в новую категорию — карликовая планета. Вместе с ним туда же попали Церера, Эрида, Хаумеа и Макемаке.

Для чего нужны классификации

Зачем вообще человечеству понадобилось делить объекты на категории? Ну, оставался бы Плутон планетой, разве это кому-то мешало?

Ответ прост — классификация нужна для удобства работы с информацией, а не потому что вдруг выяснилось, что во Вселенной существует какая-то священная иерархия небесных тел. Аналогичным образом биологи делят живые организмы на виды и роды не потому что природа учтиво подписала каждого обитателя Земли, а потому что это помогает систематизировать знания и выявлять закономерности.

Если довести логику противников решения 2006 года до абсурда, то можно вспомнить, что когда-то человечество считало нашу планету центром мироздания, вокруг которого вращаются все небесные тела. Эта модель была интуитивно понятна и комфортна (людям всегда нравилось думать, что у Вселенной есть на них какие-то планы и что они здесь не по воле случая). Научный геоцентризм просуществовал почти два тысячелетия! Но когда накопилась критическая масса наблюдательных данных, противоречащих общепринятой модели, ученые не стали цепляться за привычную, удобную картину мира. Они пересмотрели модель, потому что новая — гелиоцентрическая — лучше объясняла реальность.

С Плутоном произошло аналогичное, просто в куда более скромном масштабе.

История науки — это процесс непрерывного уточнения моделей по мере накопления новых знаний. Вот, например, можно ли будет называть спутниками юпитероподобные небесные тела, вращающиеся вокруг коричневого карлика (промежуточное звено между звездами и планетами), который в свою очередь вращается вокруг звезды? А будут ли считаться спутниками небесные тела, вращающиеся вокруг других спутников? Это, непременно, придется обсуждать и согласовать.

Что показал зонд "Новые горизонты"

Особого внимания заслуживают научные данные, полученные зондом NASA "Новые горизонты", который 14 июля 2015 года совершил исторический пролет мимо Плутона. Анализ изображений, которые обнародовались практически в режиме реального времени, преподнес массу сюрпризов.

Оказалось, что Плутон — это далеко не безжизненный кусок льда на задворках Солнечной системы, как предполагали раньше. На поверхности обнаружились огромное сердцевидное ледяное образование, названное равниной Спутника, горные хребты из водяного льда высотой до 3,5 километра, свидетельства криовулканизма и даже намеки на наличие подповерхностного океана жидкой воды.

Именно эти данные легли в основу главного научного аргумента сторонников возвращения статуса. Алан Штерн, руководитель миссии "Новые горизонты", настойчиво продвигает альтернативное определение планеты — геофизическое, а не орбитальное. По его логике, если объект достаточно массивен, чтобы принять сферическую форму под собственной гравитацией, и демонстрирует признаки геологической активности, этого достаточно для звания планеты, вне зависимости от того, расчистил ли он свою орбитальную траекторию или нет.

Проблема в том, что при таком подходе список планет Солнечной системы разрастется как минимум до нескольких десятков, породив путаницу. Так, следуя логике Штерна, первым делом в список придется включить Цереру из пояса астероидов, спутник Юпитера Европу и спутники Сатурна Титан с Энцеладом. Планета, вращающаяся вокруг планеты... на какой только абсурд не готовы люди ради подпитки ностальгии.

Администраторы NASA

В 2019 году, во время первого президентского срока Трампа, тогдашний глава NASA Джим Брайденстайн в ходе встречи со студентами заявил: "На мой взгляд, Плутон — это планета". Фраза мгновенно разлетелась по новостным лентам.

Комедия в том, что подобные заявления не имеют отношения к реальной научной позиции агентства. Администратор NASA — это политическая должность, назначаемая президентом, и, как показывает практика, она достается человеку, имеющему отношение к науке не больше, чем я к игре на баяне. Администратор — лояльный действующей власти человек, медийная фигура, политик, бывший военный летчик или вообще бизнесмен. Его задача — представлять интересы агентства перед конгрессом и общественностью, выступать перед прессой и по возможности хоть как-то увеличивать годовой бюджет.

История повторяется и сейчас, но в более нелепом формате. Нынешним администратором NASA является Джаред Айзекман — миллиардер, тесно связанный со SpaceX и лично с Илоном Маском. Его назначение на должность не было продиктовано научными соображениями — он занял этот пост за счет Маска, нуждающегося в человеке у "космической кормушки" с государственным финансированием. Айзекман открыто лоббирует интересы SpaceX, постоянно делая громкие заявления без каких-либо значимых результатов.

Поэтому любую болтовню Айзекмана, включая его призыв к возвращению Плутону статуса полноценной планеты, стоит воспринимать исключительно как популистские высказывания, рассчитанные на эмоциональный отклик широкой публики, а не как пересмотр позиции научного сообщества. Международный астрономический союз — единственный орган, наделенный полномочиями менять номенклатуру небесных тел. И своего решения по поводу Плутона он не менял.

Привязанность к Плутону, как к планете

На протяжении почти семидесяти шести лет, с 1930 по 2006 год, несколько поколений школьников по всему миру заучивали список из девяти планет Солнечной системы. Это знание стало частью базовой картины мира, усвоенной в детстве, а любая информация, полученная в раннем возрасте, нередко воспринимается мозгом как нечто более фундаментальное и незыблемое.

Добавьте к этому общечеловеческую особенность психики — сопротивление любой информации, способной пошатнуть устоявшееся представление о мироустройстве, во избежание когнитивного диссонанса. Плутон как физическое тело ничего не потерял от того, что его переквалифицировали. Он как летал по своей вытянутой орбите за Нептуном, так и летает. Но у некоторых людей сам факт сокращения числа планет Солнечной системы вызывает негодование, а то и гнев.

Шаг назад ради ностальгии

Если подойти к вопросу максимально трезво, то возвращение Плутону статуса полноценной планеты стало бы шагом назад с научной точки зрения. Классификация 2006 года появилась не в результате чьей-то прихоти, а как ответ на реальную проблему — по мере открытия все новых объектов в поясе Койпера стало очевидно, что старое интуитивное понимание планеты больше не работает и грозит либо бесконечным разрастанием списка планет, либо произвольным включением одних объектов и исключением других без четкого критерия.

Айзекман, вещающий о своей "борьбе за Плутон", может с таким же успехом побороться за признание существования Атланта, который на своих плечах держит небосвод, или черепахи, на панцире которой покоится наш мир.

Стоит отметить, что в научном сообществе продолжаются дискуссии о более универсальном определении, которое одинаково хорошо работало бы и для нашей системы, и для тысяч открытых экзопланет. Но это разговоры о совершенствовании научного инструмента, а не о стремлении реабилитировать конкретное небесное тело в угоду коллективной ностальгии.

Хотите больше науки в вашей жизни? Тогда приглашаю вас в мои каналы — новый материал выходит каждые четыре часа:

▪ VK: https://vk.com/thespaceway

▪ Telegram: https://t.me/thespaceway

Среди множества удивительных снимков Плутона, переданных космическим аппаратом NASA "Новые горизонты" после исторического пролета 14 июля 2015 года, фотография горы Райт занимает особое место.

Изображение этого объекта стало одним из ключевых доказательств того, что карликовая планета на окраине Солнечной системы гораздо активнее, чем предполагалось.

Что такое гора Райт

Гора Райт (англ. Wright Mons) — необычное образование, расположенное в юго-западной части Области Томбо, знаменитого светлого региона в форме сердца на поверхности Плутона. Диаметр этого региона составляет около 2 300 километров, и именно здесь обнаружены одни из самых интересных геологических особенностей карликовой планеты.

Сама гора также впечатляет своими размерами: диаметр ее основания составляет примерно 150 километров, а высота — около четырех километров. Для сравнения, высота Эвереста составляет 8 849 метров. На вершине горы Райт находится огромная впадина диаметром 56 километров с характерной бугристой текстурой по краям, что делает ее похожей на кальдеру земных вулканов.

Криовулканизм на Плутоне

Гора Райт представляет собой криовулкан — гигантское ледяное геологическое образование, которое вместо расплавленной горной породы извергает жидкую и газообразную смесь ("криолаву") из воды, аммиака, азота и метана. При экстремально низких температурах Плутона, в среднем около минус 230 градусов Цельсия, эти вещества ведут себя подобно лаве на Земле.

Криовулканическая активность на столь удаленном небесном теле — крайне неожиданная находка. До миссии "Новые горизонты" многие планетологи были убеждены, что Плутон — мертвый мир, геологическая активность которого давно прекратилась. Обнаружение горы Райт вкупе с другими признаками относительно недавней геологической активности полностью изменило это представление.

Подповерхностный океан

Существование криовулканов на Плутоне дает серьезные основания предполагать, что под его ледяной корой скрывается огромный резервуар жидкой воды — возможно, целый подповерхностный океан. Если это так, то в недрах Плутона все еще может сохраняться внутренняя энергия, оставшаяся после его формирования. Кроме того, его недра частично могут разогреваться приливными силами Харона — крупнейшего из пяти спутников.

Гипотезу о наличии подповерхностного океана подкрепляют и другие наблюдения. Например, в Области Томбо практически отсутствуют крупные кратеры, а значит, по космическим меркам поверхность здесь молодая — ей не более 100 миллионов лет. Это означает, что геологические процессы на Плутоне протекали сравнительно недавно и, вероятно, в какой-то форме сохраняются и сейчас.

Хотите больше науки в вашей жизни? Тогда приглашаю вас в мои каналы — новый материал выходит каждые четыре часа:

▪ VK: https://vk.com/thespaceway

▪ Telegram: https://t.me/thespaceway

Говоря о Солнечной системе, мы знаем о существовании всего двух небесных тел, где можно увидеть горы со стабильно присутствующими белоснежными вершинами. Первое, разумеется, наша планета. А вот вторым, как ни удивительно, является очень далекий Плутон. Разница в том, что белые "шапки" на Земле состоят изо льда и снега, а на далекой карликовой планете из пояса Койпера природа этого покрытия совсем другая.

Данные, полученные в ходе миссии NASA "Новые горизонты", показали: верхушки плутонианских гор покрывает тонкий слой метанового инея. Это не "снег" в земном смысле, а осевшие из атмосферы кристаллы метана, которые формируют светлые пятна именно на вершинах и гребнях. Со стороны это выглядит очень знакомо, по-земному, но механизм появления и пребывания в стабильном состоянии совершенно иной.

Еще удивительнее то, что большинство горных массивов Плутона состоят не из твердых каменных пород, а преимущественно из водяного льда. Звучит парадоксально, если не учитывать местные условия: на Плутоне настолько холодно (средняя температура составляет -233 градуса Цельсия), что вода ведет себя не как хрупкий лед в морозильной камере, а становится чрезвычайно твердой и прочной.

"Температура на Плутоне настолько низкая, что водяной лед становится твердым и прочным, как камень на Земле", — объясняет Танги Бертран, астроном из Исследовательского центра Эймса в Калифорнии.

Именно поэтому на этой карликовой планете могут существовать огромные возвышенности из водяного льда, включая Горы Тенцинга* высотой до 3,4 километра.

*Эта плутонианская горная гряда названа в честь непальского шерпа Тенцинга Норгея, одного из двух людей, первыми покоривших высочайшую вершину мира — Эверест.

Вершины гор — идеальное место для перехода газов в твердую фазу. Там ниже давление, чаще возникают подходящие условия для конденсации, а особенности рельефа влияют на перемещение воздушных масс (у Плутона есть очень разреженная атмосфера, этого хватает для переноса газов). В итоге замерзший метан охотнее "ложится" на вершины, формируя тонкую белую пленку и создавая узнаваемый "альпийский" образ на окраинах Солнечной системы.

Миссия "Новые горизонты" показала, что Плутон — не скучный ледяной шар, а очень сложное небесное тело с активной поверхностью, разнообразными геологическими образованиями и "живой" — хотя и очень тонкой — атмосферой. Метановый иней на вершинах ледяных гор — не просто интересная деталь, а маркер процессов, которые формируют знакомые землянам ландшафты там, где привычные нам материалы ведут себя совершенно иначе.

И нет никаких сомнений, что к Плутону будет организована полноценная миссия, так как этот далекий мир заслуживает пристального внимания.

Хотите больше науки в вашей жизни? Тогда приглашаю вас в мой Telegram-канал — здесь каждые четыре часа выходит новый материал: https://t.me/thespaceway

На Плутоне есть область, которую помнит каждый, кто хотя бы раз видел снимки этой карликовой планеты из пояса Койпера. Речь идет об Области Томбо, или Сердце Плутона — гигантской "сердцеподобной" области, протяженность которой составляет примерно 2 300 километров.

Западную часть этой области занимает Равнина Спутника (лат. Sputnik Planitia), представляющая собой ледяную равнину размером 1 400 на 1 200 километров. И именно эта равнина привлекает особое внимание.

Для сравнения: средний диаметр Плутона составляет 2 377 километров.

Анализ снимков

14 июля 2015 года космический аппарат NASA "Новые горизонты" пролетел мимо системы Плутона, передав на Землю множество снимков, включая достаточно детализированные.

Внимание исследователей — как, пожалуй, и любого человека — тут же приковало "сердце". Взяв на вооружение все имеющиеся данные, они приступили к моделированию, чтобы объяснить, как вообще могла появиться столь необычная структура на задворках Солнечной системы. В первую очередь речь шла о Равнине Спутника — западной доле "сердца", резко контрастирующей на фоне остальной поверхности карликовой планеты.

В итоге было установлено: Равнина Спутника покрыта тонким слоем азотного льда, под которым расположена "плита" водяного льда толщиной от 40 до 80 километров, выполняющая роль природной теплоизоляции. Ниже нее может сохраняться подповерхностный океан, а его наличие влияет на напряжения в ледяной коре и на картину трещин на поверхности.

Моделирование показало, что соленость этого океана — около 8% от солености Мирового океана на Земле (то есть вода не "морская", а скорее слабосоленая).

Мощь моделирования

Фундаментом моделирования являются имеющиеся данные (константы), к которым добавляют предполагаемые явления и физические процессы (переменные и параметры), после чего модель проверяют: дает ли она картину, совпадающую с наблюдениями. Если результат отрицательный, то меняют переменные. Однако современные суперкомпьютеры позволяют рассматривать множество вариантов сразу, создавая тысячи, а то и миллионы моделей.

В моделировании подледного океана Плутона ключевым параметром стала его плотность, которая зависит от соли и температуры. Если бы океан был слишком "легким", то ледяная оболочка сверху вела бы себя иначе, и на поверхности было бы заметно больше разломов. Если бы он был слишком "тяжелым", наоборот, трещин оказалось бы меньше. Так, перебирая возможные диапазоны и сравнивая модели с наблюдаемыми изображениями, ученые смогли оценить соленость предполагаемого океана.

Важно понимать, что моделирование — это не полет фантазии, а методология, отточенная десятилетиями: она опирается на измерения, физику и статистику, а не на желание "подогнать" результат. Ценность и эффективность моделирования проще всего увидеть на Земле: ученые постоянно моделируют то, что напрямую не наблюдают (например, прогнозирование таяния ледников, риск паводков, распространение загрязнений или структуру пород при поиске полезных ископаемых), а затем проверяют выводы по независимым данным и реальным измерениям.

Рождение океана

Раньше, до встречи "Новых горизонтов" с Плутоном, концепции существования подповерхностного океана звучали как фантастика: тело маленькое, очень далеко от Солнца, строение не позволяет удерживать внутреннее тепло, да и внутреннего тепла там не осталось, так как карликовая планета давно остыла.

Сегодня же вероятность существования подповерхностного океана на Плутоне оценивается как "высокая". А появиться он мог в результате очень мощного древнего удара, который сформировал глубокую впадину и растопил огромное количество водяного льда. Соли, геология и окружающие условия привели не к полному промерзанию появившегося глобального водоема, а к формированию толстой коры над ним. Сегодня важную роль в поддержании жидкого состояния океана играет гравитационное взаимодействие с Хароном, крупнейшим спутником Плутона со средним диаметром 1 212 километров.

Что это меняет

Если под "сердцем" действительно есть океан, то Плутон перестает быть просто "замороженным камнем" на окраине Солнечной системы. При достаточной долговечности этого подповерхностного водоема карликовую планету можно рассматривать как потенциально обитаемый мир.

Хотите больше науки в вашей жизни? Тогда приглашаю вас в мой Telegram-канал — здесь каждые четыре часа выходит новый материал: https://t.me/thespaceway

В 2006 году английский язык пополнился необычным глаголом — "to pluto" (в русском переводе — "оплутонить"). Американское диалектное общество (American Dialect Society) даже признало его "Словом года". Смысл простой: лишить статуса, обесценить то, что когда-то считалось важным и значимым.

Глагол, как вы уже могли догадаться, напрямую связан с одним из самых громких событий в современной астрономии — переклассификацией Плутона из полноценной планеты в карликовую планету.

Плутон был открыт 18 февраля 1930 года 24-летним американским астрономом Клайдом Томбо. В тот исторический период человечество мало что знало об устройстве Солнечной системы, поэтому новую находку почти сразу наградили статусом девятой планеты. И Плутон удерживал это звание более 76 лет — до августа 2006 года, пока на Генеральной ассамблее Международного астрономического союза (IAU) его официально не перевели в категорию карликовых планет.

Почему Плутон оплутонили?

Это немного странно, но до 2006 года термин "планета" был скорее историческим, чем строго научным. Уточнение потребовалось после обнаружения множества объектов в поясе Койпера (по соседству с Плутоном). Кульминацией стало открытие Эриды в 2005 году — объекта, который, исходя из полученных данных, казался даже крупнее Плутона.

Во избежание хаоса (Солнечная система могла пополниться десятками новых планет), IAU ввел четкое определение планеты. Объект, чтобы получить этот статус, должен соответствовать трем критериям:

• Вращаться вокруг Солнца, но при этом не быть спутником. Плутон — соответствует.

• Обладать достаточной массой, чтобы под действием гравитации принять почти сферическую форму (гидростатическое равновесие). Плутон — соответствует.

• Очистить окрестности своей орбиты от других объектов сопоставимого размера (быть гравитационно доминирующим в своей зоне). Плутон — не соответствует.

Орбита Плутона пролегает через пояс Койпера, где тысячи массивных ледяных тел. Плутон — один из многих объектов такого рода, и он не доминирует в этой области.

Поэтому было решено, что объекты, не удовлетворяющие последнему критерию, отныне будут классифицироваться как карликовые планеты. Сейчас их официально пять: Церера, Плутон, Эрида, Хаумеа и Макемаке. Кроме того, есть еще четыре объекта такого рода, которые рассматриваются астрономами как карликовые планеты, но пока не получили официального признания от IAU: Седна, Квавар, Орк и Гун-гун.

А еще в поясе Койпера есть не менее четырех десятков других ледяных объектов-кандидатов, масса и размеры которых продолжают уточняться. По предварительным данным, многие из них достаточно массивны, чтобы пополнить список карликовых планет. И нет сомнений, что с появлением новых мощных телескопов число известных карликовых планет будет только расти.

Решение вызвало (и вызывает до сих пор) бурную реакцию: от гнева и разочарования до мемов и шуток. Именно в этой буре родился глагол to pluto, ставший символом того, что наука непрерывно развивается. То, что вчера казалось незыблемым, завтра может быть пересмотрено — и это нормально.

Плутон, конечно, от наших манипуляций не стал меньше или хуже — он остался тем же далеким, загадочным миром на краю Солнечной системы с горами, разреженной атмосферой, пятью спутниками и, вероятно, даже с подповерхностным океаном.

Читайте также:

• Плутон без фильтров: что скрывается за красочными снимками NASA.

• Криовулканизм на Плутоне: гора Райт раскрывает тайны карликовой планеты.

• Под «Сердцем Плутона» скрывается соленый океан.