CC BY
57
Текст: Сергей ШАМСУТДИНОВ, Сергей ГЕРАСЮТИН
Фото: NASA, лаборатория прикладной физики Университета Джонса Хопкинса, Юго-Западный исследовательский институт
гл
крупным ПЛАНОМ
В настоящий момент автоматическая межпланетная станция передала 80 % сведений о Плутоне. Передача данных должна завершиться к концу 2016 года. Сейчас станция направляется к астероиду 2014 Миб9 в поясе Койпера.
Воздушно-космическая сфера №2(87) сентябрь 2016 57
имя планете дала школьница
14 июля 2015 года, после девяти с половиной лет странствий, американская автоматическая межпланетная станция (АМС) «Новые горизонты» (New Horizons) наконец достигла своей цели - карликовой планеты Плутон. Это произошло спустя 85 лет после его открытия.
Планета была обнаружена американским астрономом Клайдом Томбо в феврале 1930 года. До этого ученые вели поиски планеты, расположенной в области за Нептуном, способной возмущать движение Нептуна и Урана, в течение 15 лет.
Название Плутону дала 11-летняя школьница из Оксфорда Венеция Берни, интересовавшаяся мифологией. Она предположила, что там, где находится планета, царит довольно мрачная атмосфера, как в подземном царстве Аида (Плутона). Об этом она сообщила своему деду, работавшему в библиотеке Оксфордского университета, а тот в свою очередь рассказал о нем профессору Герберту Тернеру, который поделился с коллегами.
как плутон потерял статус
С того момента, как было совершено открытие, и до 2006 года Плутон числился девятой планетой Солнечной системы. В конце XX - начале XXI века в поясе Койпера - на окраине Солнечной системы - было обнаружено несколько объектов, по размеру сравнимых с Плутоном.
24 августа 2006 года Международный астрономический союз дал понятию «планета» официальное определение. Отныне планетой Солнечной системы называется объект, удовлетворяющий следующим критериям:
1. Он должен обращаться по орбите вокруг Солнца и быть его спутником.
2. Он должен быть достаточно массивным, чтобы принять форму гидростатического равновесия (близкую к сферической) под действием своих гравитационных сил.
3. Он должен расчистить окрестности своей орбиты, то есть обязан быть гравитационной доминантой, и рядом не должно быть других тел сравнимого размера, кроме его собственных спутников.
Плутон не удовлетворяет третьему условию, так как его масса составляет всего 7 % массы всех объектов пояса Койпера. В итоге на съезде Международного астрономического союза было принято решение о причислении Плутона к ряду карликовых транснептуновых планет, и он потерял статус девятой планеты Солнечной системы.
основные параметры
Долго время мы знали о Плутоне немного: по размерам он в два раза меньше Меркурия, масса около 0,2 массы Земли, обращается вокруг Солнца на среднем расстоянии 39,4 а. е. (почти
, «и
Планета названа по имени древнеримского бога подземного царства мертвых. Плутон - старший сын бога земледелия Сатурна и богини плодородия Опы, супруг богини подземного царства Прозерпины, брат громовержца Юпитера и бога морей Нептуна.
в 40 раз дальше Земли). Иногда он оказывается ближе к Солнцу, чем Нептун, как, например, это произошло в конце XX века.
Наклонение орбиты к эклиптике (17°) очень большое, и Плутон выходит за пределы пояса зодиакальных созвездий. Он считается самым крупным объектом пояса Койпера.
Средняя температура поверхности - 37 K (-236° С), она покрыта льдами из метана и азота с примесью углеводородов, на планете замечена разреженная атмосфера из тех же газов.
Обнаружено пять спутников Плутона. Самый большой - Харон - образует с ним двойную систему, так как размеры Харона уступают Плутону только в два с половиной раза, а масса меньше в 10-20 раз.
Плутон до недавнего времени был единственной планетой Солнечной системы, которую еще не исследовал космический аппарат. Полеты долго откладывались, в приоритете были более близкие к Земле объекты.
В 2003 году NASA, наконец, нашло средства на финансирование экспедиции к далекой плане-
те. Американское космическое агентство поддержало проект Алана Штерна «Новые горизонты».
19 января 2006 года автоматическая межпланетная станция стартовала к Плутону. Она была запущена с космодрома на мысе Канаверал с помощью РН «Атлас-5». В феврале 2007 года станция «Новые горизонты» пролетела мимо Юпитера на расстоянии 2,3 млн км. После пролета и гравитационного маневра аппарат направился к Плутону. В течение нескольких лет он пребывал в спящем режиме. В 2008 году зонд пересек орбиту Сатурна, а в 2011 году - Урана.
6 декабря 2014 года аппарат «проснулся» и начиная с января 2015 года передавал снимки Плутона.
Первый четкий снимок планеты был сделан 11 июля 2015 года. Через три дня, 14 июля, станция «Новые горизонты» пролетела на минимальном расстоянии 12 500 км от карликовой планеты Плутон (диаметр 2370 км) и в 27 тыс. км от его спутника Харона (диаметр 1208 км). 13-15 июля были получены сотни фотографий высокого разрешения и собрано 50 Гб данных о системе Плутона. После этого станция улетела во внешние области Солнечной системы.
Полученная информация передается со скоростью всего 1 Кб/с. Этот процесс завершится лишь в октябре-декабре 2oi6 года. В настоящее время АМС передала примерно Bo % данных. Напомним, что межпланетной станции понадобилось девять с половиной лет, чтобы добраться до бывшей девятой планеты Солнечной системы. И вот что она смогла зафиксировать.
ПЕЙЗАЖ С ДАЛЬНЕЙ ПЛАНЕТЫ
Область Плутона, над которой пролетела станция, всегда повернута к Харону, она красноватого цвета, и на ней есть несколько крупных кратеров. С севера на юг протянулась цепочка ледяных гор высотой до 3soo м, пока неофициально названных Аль-Идриси (в честь средневекового арабского географа и путешественника), Чжэн Хэ (в честь китайского путешественника, флотоводца и дипломата), Хиллари и Нор-гей (в честь первых покорителей Эвереста - новозеландского альпиниста Эдмунда Хиллари и непальского шерпа Тенцинга Норгея).
Молодая ледяная равнина Спутника (Sputnik Planum) совсем лишена кратеров, она находится севернее гор Норгей и названа в честь первого искусственного спутника Земли. Эта обширная местность в западной половине сердцеобразной структуры, которую сразу стали называть «сердцем» Плутона, имеет возраст примерно loo млн лет. Она включает область Томбо (Tombaugh Regio), названную в честь Клайда Томбо, открывшего Плутон. Активность ледников из замерзшего азота, окиси углерода и метана обнаружена по краям равнины Спутника.
Если из недр Плутона поступает хотя бы незначительное тепло, это может объяснить движение поверхностного льда, а также то, почему он стекает по склонам холмов и гор.
Область лишена ударных кратеров и покрыта толстым слоем замерзшего метана с узором из сегментов неправильной формы шириной около 2o км, окантованных неглубокими рвами. На дне некоторых из этих рвов можно увидеть очень темный материал, в то время как другие рвы «показывают» цепочки холмов, возвышающихся над окружающей местностью.
Справа от этой области выгнулся гигантской дугой уступ Кусто (Cousteau Rupes), которому присвоено имя знаменитого французского исследователя мирового океана. Этот обрыв завершается невысокими холмами Колумбия и Челленджер в честь погибших экипажей космических кораблей.
К нижней части равнины Спутника примыкают возвышенности области Ктулху и Крун. В дру-
гих местах поверхность словно покрыта ямами и рытвинами, образовавшимися в результате сублимации.
Ученые предположили, что Плутон на 70 % состоит из горных пород, а на 30 % изо льда.
Планета окружена тонкой разреженной атмосферой из азота (на 98 %) и примесей - ацетилена и этилена. Атмосферное давление у поверхности (ниже 10 микробар) в 10 тысяч раз меньше, чем на Земле. Из-за своей малой массы Плутон постепенно теряет атмосферу, которая улетучивается со скоростью сотен тонн в час.
В результате моделирования ученые пришли к заключению, что дымка в атмосфере планеты не может возникать на высотах свыше 30 км. Но на снимках, полученных камерой LORRI спустя семь часов после момента максимального сближения с Плутоном, видны два слоя дымки, находящиеся на высотах около 50 км и 80 км. Пока это остается загадкой.
ПОРТРЕТ ХАРОНА
АМС сделала и снимки Харона с высоким разрешением. Его рельеф оказался гораздо разнообразнее, чем ожидалось: кроме ударных кратеров, на поверхности спутника обнаружены высокие горы и глубокие расселины, каньоны, оползни и равнины.
К северу от экватора расположен пояс трещин и разломов. Глубина гигантского каньона на Хароне (9000 м) в пять раз больше, чем у Гранд-Каньона на плато Колорадо (штат Аризона, США). Это огромное образование простирается примерно на 1600 км по всей поверхности полушария Харона, обращенного к Плутону, и, вероятно, заходит на обратную сторону спутника.
Ученые предполагают, что в недрах Харона протекают геологические процессы, так как вся кора оказалась расколотой. Южнее экватора лежит очень гладкая область, получившая неофициальное наименование равнина Вулкана (Vulcan Planum), покрытая множеством следов относительно недавней геологической активности. Она содержит меньшее количество ударных кратеров, чем северное полушарие Харона. От свежих кратеров исходят яркие и темные лучи.
На снимках можно рассмотреть загадочную северную околополярную область Мордор (Mordor Macula) с размытым темным пятном красноватого оттенка. Равнины к югу от каньонов Харо-на имеют меньше крупных кратеров в сравнении с регионами, расположенными к северу от них. Это указывает на то, что они значительно моложе.
6о
Харон
диаметр 1,210 км
Малые спутники Плутона имеют ледяной состав и сформировались около четырех млрд лет назад в результате колоссального столкновения, приведшего к образованию Плутона и Харона.
I # | <
Никта Гидра
размер 36х42 км размер 40х55 км
никта, гидра, кербер и стикс
Кроме Харона, сфотографированы четыре небольших спутника Плутона - Никта (36x42 км), Гидра (40x55 км), Кербер (около 30 км) и Стикс (около 20 км).
Все четыре спутника имеют вытянутую форму и высокое альбедо, соответствующее водяному льду. Кербер предположительно состоит из двух частей (подобно ядру кометы Чурюмо-ва - Герасименко). Возможно, он образовался в результате мягкого столкновения двух небольших спутников.
Малые спутники Плутона имеют ледяной состав и сформировались около четырех млрд лет назад в результате колоссального столкновения, приведшего к образованию Плутона и Харона.
Интересно, что все четыре малых спутника вращаются не синхронно, причем их оси вращения сильно наклонены - почти перпендикулярны - к осям вращения Плутона и Харона.
новая цель «Горизонтов»
NASA приняло решение направить станцию «Новые горизонты» к астероиду 2014 MU69 в поясе Койпера, который даже не был открыт, когда аппарат начал свой полет. Астероид 2014 MU69 был обнаружен космическим телескопом «Хаббл» всего полтора года назад, когда NASA начало подыскивать новую цель для «Горизонтов». Этот небольшой астероид размером примерно 45 метров находится на расстоянии около 4,8 млрд км от Земли. Ученые рассчитывают, что станция пролетит около астероида 1 января 2019 года. А значит, нас впереди ожидают новые интереснейшие события и открытия.
ДАЛЬНИЙ КОСМОС
ИНТЕРЕСНЫХ ФАКТОВ
О ПЛУТОНЕ
В настоящее время в NASA создают трехмерную карту Плутона. На основе полученных данных удалось сделать около 50 открытий. Например:
На Плутоне есть два 1. потухших криовулкана. Вместо расплавленных скальных пород криовулканы извергают криолаву -воду и метан - в жидком и газообразном состоянии.
2 Скорость убегания . атмосферы планеты оказалась меньше, чем предсказывали. Атмосфера Плутона синего цвета.
Тысячекилометровый, . в форме сердца, азотный ледник Плутона (равнина Спутника) является самым большим ледником в Солнечной системе.
4 На Плутоне открыто замерзшее . озеро жидкого азота размером 30 км. Оно расположено в горной местности, лежащей севернее равнины Спутника. По мнению ученых, жидкий азот на планете все еще существует на километровой глубине под ее ледяным покровом.
Огромный экваториальный . тектонический пояс Харона намекает на замораживание водяного океана внутри него в далеком прошлом. Темно-красная полярная шапка Харона является беспрецедентным в Солнечной системе образованием и может быть результатом атмосферных газов, «сбежавших» с Плутона, а затем осевших на поверхности Харона.
АМС «Новые горизонты» имеет размеры 2,2 х 2,7 х 3,2 м, масса -478 кг (из них 77 кг - топливо и 30 кг - научные приборы). Ориентироваться аппарату в пространстве помогают 16 двигателей. Источником электроэнергии служит радиоизотопный термоэлектрический генератор (РИТЭГ) мощностью 250 Вт. На борту аппарата установлено семь научных приборов:
УФ-спектрометр Alice (измерение параметров атмосферы Плутона);
обзорная фотокамера Ralph (черно-белые и цветные снимки и стереоизображения);
телескоп LORRI (детальные снимки высокого разрешения);
детектор солнечных частиц SWAP (изучение магнитосферы Плутона);
спектрометр энергетических частиц PEPSSI (регистрация нейтральных атомов);
детектор пыли SDC (определение массы и скорости частиц);
6 Все спутники Плутона имеют . тдин и тот же древний возраст, что говорит о том, что они были сформированы одновременно при очень давнем столкновении Плутона с другим объектом в поясе Койпера.
• радиоспектрометр REX (антенна для связи с Землей и исследования структуры атмосферы и тепловых свойств поверхности Плутона, измерение массы этой карликовой планеты, Харона и других объектов пояса Койпера).
Воздушно-космическая сфера №2(87) сентябрь 2016
63
