Не справился с конкурентами: как Плутон исключили из планет
Плутон — маленькое небесное тело с непростой историей. Человечество знает о его существовании менее века, но он уже многократно становился предметом ожесточенных споров астрономов. Открытый в 1930 году, он более 70 лет числился полноправной планетой. Однако в 2006-м Международный астрономический союз исключил его из этого списка. Pro Космос разобрался, почему так произошло, как Плутон открывали и изучали и какие кандидаты на роль Девятой планеты есть сейчас.
Кто и как открыл Плутон
В конце XIX века астрономы заметили, что орбиты Урана и Нептуна испытывают небольшие отклонения. Возникло предположение, что за Нептуном скрывается еще одно небесное тело — таинственная «планета X». Американский астроном и математик Персиваль Лоуэлл взялся за поиски: он провел вычисления и в 1915 году опубликовал предсказание координат гипотетической планеты. Лоуэлл не успел завершить поиски, потому что умер в 1916-м, но оставил после себя подробный план наблюдений.
Поиски продолжили в обсерватории Лоуэлла. Для этого построили специальный 13-дюймовый телескоп-астрограф и наняли молодого астронома по имени Клайд Томбо. Тот с энтузиазмом приступил к работе: фотографировал участки неба и с помощью блинк-компаратора искал объекты, смещающиеся между снимками. 18 февраля 1930 года после годового поиска он сравнил две фотопластинки, снятые с разницей в шесть дней, и заметил еле заметную точку, сдвинувшуюся относительно звезд. Это и было новое небесное тело.
«Кажется, я нашел вашу Планету X», — объявил Томбо директору обсерватории. Открытие подтвердилось, и миру представили девятую планету Солнечной системы.
Новую планету назвали Плутоном — в честь римского бога подземного мира. Название удачно вписалось в традицию давать планетам имена из мифологии. А еще оно отдавало дань Персивалю Лоуэллу: первые две буквы совпадают с его инициалами, П.Л. Интересно, что имя для планеты предложила 11-летняя Венеция Берни, школьница из Англии.
Плутон быстро обрел официальное признание как девятая планета. 13 марта 1930 года обсерватория Лоуэлла объявила об открытии, приурочив новость ко дню рождения Лоуэлла. В те годы никто не сомневался, что нашлось именно то самое массивное тело, которое искали за орбитой Нептуна.
Почему Плутон считали планетой
С момента открытия и до начала 2000-х Плутон оставался «изгоем» среди планет. У него была необычная орбита — вытянутая и наклоненная. При этом она пересекает орбиту Нептуна, хотя они никогда не сталкиваются из-за резонанса 3:2. Это значит, что на три оборота Нептуна вокруг Солнца приходятся два оборота Плутона. Один оборот этой маленькой удаленной планеты вокруг светила занимает 248 лет.
Кроме того, вскоре выяснилось, что Плутон очень мал: его диаметр около 2377 км — это в три меньше, чем у нашей Луны. Масса его меньше лунной в шесть раз. Наша страна, Россия, немного больше этой планеты по площади.
Тем не менее в XX веке Плутон считали полноправной планетой. Во-первых, к тому моменту не существовало четкого научного определения планеты. Исторически к ним относили все достаточно крупные объекты, обращающиеся вокруг Солнца. Во-вторых, у астрономов не было данных о других похожих телах за орбитой Нептуна, поэтому Плутон казался единственным в своем роде.
Сразу после открытия считалось, что Плутон по массе сопоставим с Землей. Позже, с развитием астрономии, оценки массы понижались. Открытие спутника Харона в 1978 году позволило точно измерить массу Плутона — она оказалась в 500 раз меньше земной. Это примерно 0,02%. Хотя Плутон и был крошечным, его продолжали называть планетой уже в силу традиции. В популярной культуре он прочно занял место девятой планеты. В учебниках астрономии и моделях Солнечной системы за Нептуном всегда шел Плутон.
К концу XX века астрономы начали находить и другие тела на окраинах Солнечной системы. В 1992 году был открыт первый транснептуновый объект за пределами орбиты Плутона. Стало ясно, что Плутон — лишь часть целого пояса ледяных малых миров, который позже назвали поясом Койпера. Однако вплоть до 2006 года Плутон формально оставался девятой планетой. Астрономическая традиция и отсутствие официальных критериев позволяли ему удерживать этот титул.
Что произошло в 2006 году
В начале 2000-х открытия посыпались одно за другим. Астрономы обнаружили несколько дальних объектов, сравнимых по размеру с Плутоном: Квавар, Седну, Хаумеа, Макемаке. В январе 2005 года команда под руководством Майка Брауна нашла объект 2003 UB₃₁₃. По оценкам он оказался не меньше Плутона. Первооткрыватели назвали его Ксеной в честь главной героини сериала «Зена — королева воинов». Немного позже его признали карликовой планетой и нарекли Эридой — официальным именем.
Тогда новая претендентка на звание десятой планеты заставила ученых задуматься. Нужно было решить: либо объявить планетами и Плутон, и все похожие на него находки, либо строго определить понятие «планета» и сузить круг избранных.
В августе 2006 года астрономы собрались на Генеральной ассамблее Международного астрономического союза (МАС) в Праге, чтобы решить судьбу Плутона. После бурных обсуждений и дебатов было вынесено на голосование новое определение планеты.
Согласно принятой резолюции, планетой отныне считается небесное тело, которое: (1) обращается по орбите вокруг Солнца; (2) достаточно массивно, чтобы под действием собственной гравитации принять округлую форму; (3) смогло расчистить окрестности своей орбиты от других объектов. Плутон удовлетворяет лишь первым двум критериям: он вращается вокруг Солнца и имеет почти сферическую форму. Однако третий критерий не соблюден: орбита Плутона лежит в поясе Койпера, заполненном множеством других малых тел — маленькая планета не доминирует на своей орбитальной трассе. Из-за этого ее исключили из списка классических планет.
24 августа 2006 года Генассамблея МАС официально присвоила Плутону новый статус — карликовая планета. Помимо него, к карликовым отнесли ранее признанную астероидом Цереру и новооткрытую Эриду, ту самую, из-за которой усомнились в праве Плутона считаться полноценной планетой. Число планет в Солнечной системе сократилось до восьми. Это решение сразу же вызвало горячие споры и недовольство части ученых.
Главным оппонентом выступил Алан Стерн — руководитель миссии New Horizons и давний сторонник планетарного статуса Плутона. «Наука — это не голосование. Мы ведь не голосуем за теорию относительности или эволюцию», — возмущался Стерн, комментируя процедуру в МАС. Он и другие планетологи указывали, что определение получилось нестрогим.
Например, даже Земля не полностью очистила свою орбиту от астероидов, но ее же не разжалуют из планет. Сторонники решения возражали, что Земля по крайней мере на порядок массивнее всех объектов возле своей орбиты, а Плутон — лишь один из многих в поясе Койпера.
Сам Майк Браун, первооткрыватель Эриды, заявил в интервью, что Плутон, по сути, «ничтожный кусок льда, не играющий никакой роли в планетарной архитектуре». Так или иначе, МАС не пересматривал свое решение все последующие годы. С 2006-го Плутон официально перестал быть планетой, хотя остался интересным объектом для исследований.
Миссия New Horizons: каков Плутон вблизи
По иронии судьбы, когда разгорелся спор о статусе Плутона, к нему уже летела космическая станция New Horizons, запущенная в январе 2006 года. Она должна была впервые в истории подобраться поближе к небесному телу, чтобы передать на Землю его снимки и научные данные. Несмотря на понижение статуса Плутона, интерес к нему не угас — скорее, наоборот, интрига только возросла. В июле 2015 года New Horizons достигла Плутона, и карликовая планета впервые предстала перед человечеством во всех деталях.
Ожидания ученых оправдались с лихвой. Плутон оказался вовсе не скучной ледышкой, а сложным и активным миром. Фотографии показали на его поверхности горы высотой до 3–4 км, огромные гладкие равнины без кратеров и даже следы возможных ледяных вулканов. Это означало, что на Плутоне есть источники внутренней энергии и геологические процессы. «Такое открытие заставит геофизиков поломать голову», — заявил Алан Стерн после изучения снимков. Его удивила молодость местных ландшафтов.
Действительно, в отличие от безжизненных спутников, покрытых кратерами, поверхность Плутона в некоторых областях оказалась скрыта свежим льдом. Самая знаменитая деталь — светлая сердцевидная равнина. Неофициально ее называют «Сердцем Плутона», а в документах она значится как область Томбо. Она представляет собой гигантское ледяное «море» замерзшего азота. Оно молодое и гладкое, на нем совершенно нет метеоритных кратеров, а снимки показали характерные многоугольные ячейки — результат конвекции в толще азотного льда.
Ученые пришли к выводу, что эта ледяная сердцевина Плутона постоянно обновляется: она то замерзает, то частично испаряется, создавая ветра и погоду на карликовой планете. Более того, данные New Horizons указали на существование под поверхностью Плутона гигантского океана из жидкой воды. Гравитационные измерения и снимки разломов говорят, что под толстым ледяным панцирем скрыта вода, не успевшая полностью замерзнуть. «Это было по-настоящему поразительное открытие», — отметил член научной команды Уильям Маккиннон, подчеркнув, что теперь Плутон можно считать океаническим миром наряду со спутниками Европы и Энцелада.
Оказалось, что по геологической сложности Плутон уступает разве что Земле. У него есть атмосфера (хоть и разреженная, с голубоватым дымчатым небом), погода и целая система из пяти спутников. Он совершает оборот вокруг Солнца за 248 лет по очень вытянутой орбите. Когда Плутон ближе к Солнцу, часть его атмосферных газов замерзает и выпадает на поверхность снегом; когда дальше — наоборот, испаряется. Благодаря New Horizons человечество увидело подробные фотографии этого далекого мира – от гор из водяного льда до туманных слоев атмосферы на фоне Солнца. Стерн, главный исследователь миссии, восторженно заявил после успеха пролета: «Кажется, Солнечная система приберегла самое интересное напоследок!» Плутон удивил астрономов и доказал, что даже за пределами «большой восьмерки» классических планет могут скрываться сложные и активные объекты.
А за что дают статус планеты в 2025 году?
После 2006 года определение планеты остается формально неизменным. Международный астрономический союз признает планетами лишь восемь крупнейших тел, отвечающих трем критериям — орбита вокруг Солнца, сильная собственная гравитация и сферическая форма, расчистка орбиты. Плутон и еще четыре признанных карликовых планеты (Церера, Эрида, Хаумеа, Макемаке) этим критериям не соответствуют — главным образом из-за того, что делят свою орбитальную область с другими объектами. Таким образом, по состоянию на 2025 год в Солнечной системе восемь «официальных» планет.
Однако споры вокруг критериев не утихают. Некоторые планетологи считают определение МАС слишком жестким или даже некорректным. Например, требование «расчистить орбиту» критиковали за историческую необоснованность и неоднозначность формулировки. В научной литературе по планетологии зачастую используют слово «планета» шире, называя так и спутники (например, Титан или Европу), и карликовые планеты, исходя из их геологических свойств.
В 2018 году группа ученых во главе с Филипом Мецгером и Аланом Стерном провела обзор литературы и заявила, что критерий очищения орбиты не отражен ни в одной современной научной работе о планетах. Они предложили альтернативное определение: считать планетой любое достаточно крупное тело, ставшее округлым под действием собственной гравитации. По такой геофизической классификации в планеты автоматически попали бы и Луна, и Европа, и Плутон с Эридой — всего более 100 объектов в одной только нашей системе. Конечно, это лишь частное предложение. МАС не пересматривал свою резолюцию 2006 года, и официальная точка зрения остается прежней.
Кандидаты на роль девятой планеты
После «разжалования» Плутона тему девятой планеты не закрыли. В январе 2016 года тот же Майк Браун и его коллега Константин Батыгин из Калифорнийского технологического института опубликовали статью, в которой представили косвенные доказательства существования еще одной крупной планеты на окраине системы. Исследуя орбиты ряда удаленных транснептуновых объектов, они заметили странную конфигурацию: несколько небольших ледяных миров имеют орбиты, вытянутые и повернутые в одном направлении, словно их выстроила гравитация чего-то массивного и далекого.
Компьютерные моделирования показали, что виновник может быть один — неизвестная планета размером с Нептун, которая обращается на расстоянии сотен астрономических единиц от Солнца. Это гипотетическое тело окрестили «Девятой планетой» (Planet Nine). По оценкам, она может иметь массу около 5–10 земных и двигаться по очень вытянутой орбите, делая полный виток вокруг Солнца за 10–20 тысяч лет.
Важно отметить, что Девятую планету пока никто не наблюдал напрямую — ее существование остается гипотезой. Но за последние годы накопилось несколько независимых свидетельств, что она реальна. Астрономы открыли уже около десятка отдаленных объектов с аномальными орбитами, и совокупность этих орбит лучше всего объясняется влиянием невидимой планеты. Периодически появляются сообщения об обнаружении возможных следов новой планеты.
Например, в 2023 году команда из Японии и Тайваня проанализировала архивы инфракрасных обзоров неба и сообщила, что нашла слабый источник, который может оказаться искомой планетой. Если это подтвердится, таинственный объект расположен примерно в 700 раз дальше Земли от Солнца и по массе превосходит Нептун. Однако без дополнительных наблюдений уверенно говорить рано: сигнал очень слабый, и его еще предстоит проверить на больших телескопах.
А буквально на днях команда китайских ученых провела анализ инфракрасных данных японского телескопа AKARI и обнаружила уже два слабых источника теплового излучения в предполагаемом районе нахождения Девятой планеты. Такой метод оказался эффективнее, чем поиск по отраженному свету: тепловое излучение слабо зависит от расстояния, а оптические телескопы просто не видят столь удаленные и темные объекты. Оба найденных кандидата испускают похожее количество тепла и остаются неподвижными на коротких временных отрезках, как и ожидалось от далекой планеты. Однако, чтобы исключить ошибку, нужно наблюдать их несколько месяцев и использовать более мощные инструменты — например, телескопы «Уэбб» или «Евклид». Если хотя бы один из объектов подтвердится, число планет в Солнечной системе вновь вырастет до девяти.
В научном сообществе отношение к Девятой планете пока осторожное. Есть и скептики, указывающие, что странное сближение орбит дальних объектов может быть результатом случайности или неполноты наблюдений. Тем не менее поиски продолжаются. В ближайшие годы новые обзоры неба позволят намного лучше прочесать внешние рубежи Солнечной системы. Например, уже заработал новый телескоп в обсерватории Веры Рубин. Если Девятая планета существует, у астрономов есть шансы ее обнаружить.
Самое популярное
