Плутон: почему его исключили из списка планет, как он выглядит и из чего состоит
Когда-то Плутон считался девятой планетой Солнечной системы. В 2006 году его понизили в статусе, но интерес к нему только вырос: за маленькой точкой на старых снимках скрывался объект с неожиданно сложной историей.
Pro Космос разобрался, как Плутон открыли, почему вокруг него до сих пор столько споров и что на самом деле увидел аппарат New Horizons на далекой окраине Солнечной системы.
Плутон — планета или нет
Плутон — это карликовая планета Солнечной системы, расположенная в поясе Койпера — дискообразной области за орбитой Нептуна, где движется множество ледяных тел. Он находится настолько далеко, что Солнце в его небе выглядит как яркая звезда.
Главный вопрос о Плутоне — почему он больше не считается планетой. Ответ интереснее, чем кажется: за историю астрономии число планет уже несколько раз менялось. Не потому, что они появлялись или исчезали, а потому, что ученые открывали новые объекты и уточняли классификацию.
С древности были известны пять планет, видимых невооруженным глазом: Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн. Древние греки еще иногда включали в список планет Солнце и Луну, потому что они тоже двигались по небу относительно звезд. В конце XVIII века открыли Уран. Это стало революцией: до этого никто не был уверен, что за видимыми пятью планетами есть другие.
В начале XIX века астрономы начали находить объекты между Марсом и Юпитером: Цереру, Палладу, Юнону, Весту. Все они находятся в области, которую сейчас называют главным поясом астероидов, но сначала эти тела астероидами не называли — в учебниках начала XIX века они числились планетами. Затем похожих тел стало слишком много. К 1860-м годам их насчитывали уже больше сотни, и для них ввели отдельную категорию. Так список планет впервые сократился.
Астероиды: как они выглядят, откуда берутся и чем отличаются от метеоритов
С Плутоном произошло нечто похожее. Его открыли в 1930 году и на фоне восторга от обнаружения такого далекого объекта отнесли к планетам. Однако через несколько десятилетий стало ясно, что он не вполне похож на остальные планеты. Например, выяснилось, что он намного меньше, чем ожидали ученые: его масса составляет всего около 1/6 массы Луны.
Кроме того, Плутон движется по вытянутой и наклонной орбите — настолько вытянутой, что иногда он оказывается ближе к Солнцу, чем Нептун.
В 1990-х телескопы стали намного лучше, и астрономы начали находить другие крупные объекты за орбитой Нептуна — Эриду, Хаумеа, Макемаке, Седну и не только. Как когда-то было с поясом астероидов, стало ясно, что на окраине Солнечной системы есть целая область похожих тел — пояс Койпера. Новые объекты там находят до сих пор.
Тогда возник вопрос: если оставить Плутон планетой, почему такой же статус не получают другие похожие объекты?
Чтобы решить эту проблему, в 2006 году Международный астрономический союз утвердил новое определение планеты. Объект должен обращаться вокруг Солнца, иметь достаточную массу, чтобы собственная гравитация придала ему почти круглую форму и очистить окрестности своей орбиты от соседей. Плутон подходит под первые два условия, но не под третье: он остается частью пояса Койпера и делит свою область с множеством других тел.
Поэтому сейчас Плутон официально считается карликовой планетой. Это не делает его менее интересным. Скорее наоборот: он оказался представителем целого класса объектов за орбитой Нептуна, о которых ученые долгое время знали очень мало. Церера тоже выиграла от новой классификации: бывший астероид стал карликовой планетой.
Все о Церере: где находится, как выглядит и является ли планетой
Характеристики Плутона
Расстояние от Солнца — меняется из-за его вытянутой орбиты. В ближайшей точке Плутон подходит к Солнцу на 29,7 астрономической единицы, а в самой дальней уходит почти на 49,3 астрономической единицы.
Орбитальный период — около 248 земных лет. Столько Плутону нужно, чтобы сделать один оборот вокруг Солнца.
Орбита — вытянутая и наклоненная. Ее наклон составляет примерно 17 градусов к плоскости орбит большинства планет, поэтому Плутон движется не в одной плоскости с ними.
Диаметр — около 2377 км. Диаметр Луны, для сравнения, составляет 3474 км.
Масса — около 1,3 × 10²² кг. Это примерно 0,2% массы Земли и около 1/6 массы Луны.
Плотность — около 1,85 г/см³. Это говорит о том, что Плутон состоит не только из льда, но и из каменистого вещества.
Сила тяжести — примерно 0,62 м/с², то есть около 6% земной. Человек весом 70 кг на Земле на Плутоне весил бы около 4–5 кг.
Сутки на Плутоне — около 6 суток 9 часов. Плутон вращается медленно и в обратном направлении по отношению ко многим планетам.
Атмосфера — очень тонкая. Она состоит в основном из азота, метана и угарного газа, а давление у поверхности в миллионы раз ниже земного.
Температура поверхности — в среднем около −229 °C. При такой температуре азот, метан и угарный газ могут замерзать.
Когда открыли Плутон
Плутон открыли в 1930 году, но его искали задолго до этого. В начале XX века астроном Персиваль Лоуэлл был уверен, что за орбитой Нептуна должна скрываться еще одна планета. Ее называли Планетой X. Лоуэлл считал, что она может объяснить небольшие странности в движении Урана и Нептуна. Астрономы уже знали, что гравитация еще не открытой планеты может слегка менять движение известной: именно так в XIX веке вычислили положение Нептуна по отклонениям в орбите Урана. Лоуэлл надеялся повторить этот опыт и найти еще одну планету дальше Нептуна.
Он построил обсерваторию во Флагстаффе, в Аризоне, и годами пытался найти этот неуловимый объект. Но безрезультатно: Лоуэлл умер в 1916 году, так и не увидев новую планету, хотя позже выяснилось, что Плутон уже попадал на его фотопластинки — его просто не распознали.
К поискам вернулись только в конце 1920-х. Работу поручили Клайду Томбо — молодому астроному, которому на тот момент было всего 23 года. Томбо фотографировал одни и те же участки неба с разницей в несколько дней, а затем сравнивал снимки на специальном приборе — блинк-компараторе. Этот прибор быстро переключал две фотографии: далекие звезды оставались неподвижными, а близкое тело — планета, астероид или комета — успевало немного сместиться на их фоне.
18 февраля 1930 года Томбо заметил такую движущуюся точку на пластинках, снятых 23 и 29 января. После дополнительных проверок Лоуэлловская обсерватория 13 марта 1930 года сообщила об открытии новой планеты. Дату выбрали не случайно: она совпала с днем рождения Персиваля Лоуэлла и заодно годовщиной открытия Урана.
Название «Плутон» предложила 11-летняя Венеция Берни из Оксфорда. Она интересовалась античной мифологией и сказала дедушке, что новую планету можно назвать в честь Плутона — римского бога подземного царства, аналога греческого Аида. Идея дошла до Лоуэлловской обсерватории, где название быстро поддержали. Во-первых, оно хорошо подходило далекому и темному объекту, а во-вторых, начиналось с букв PL — инициалов Персиваля Лоуэлла.
Тем не менее долгое время после открытия Плутон оставался маленькой размытой точкой даже для лучших телескопов. «Хаббл» смог различить на его поверхности только пятна разной яркости.
Плутон был последней из девяти планет, до которой добралась космическая миссия. Так вышло из-за огромного расстояния, а еще потому, что долгое время его просто не считали особенно интересным. К счастью, команда New Horizons сумела настоять на запуске аппарата. Он стал первой миссией, специально отправленной к Плутону, и в 2015 году впервые показал его вблизи.
New Horizons запустили в 2006 году в рамках программы NASA New Frontiers, рассчитанной на миссии среднего бюджета. Цель его была простой: добраться до Плутона как можно быстрее. Поэтому аппарат сделали легким и отправили на одной из самых мощных доступных тогда ракет — Atlas V с ускорителями. На старте New Horizons стал одним из самых быстрых аппаратов, когда-либо покидавших Землю: мимо Луны он пролетел всего за девять часов. «Аполлонам» на это требовалось в десять раз больше времени.
По дороге к Плутону аппарат использовал Юпитер для гравитационного маневра. Это сократило перелет примерно на три года. Заодно Юпитер стал проверкой систем New Horizons: аппарат сделал снимки и видео планеты и ее спутников. После успешной проверки New Horizons перевели в режим гибернации, чтобы снизить износ приборов.
Перед сближением с Плутоном в 2015 году команда снова включила системы, и аппарат начал каждый день передавать снимки системы Плутона — и с каждым днем изображения становились четче.
Как выглядит Плутон
Плутон очень маленький — намного меньше нашей Луны — и куда более пестрый. На его поверхности есть белые, красноватые, оранжевые и почти черные области. По контрастности среди тел Солнечной системы он уступает только Япету, спутнику Сатурна.
Плутон в среднем в 40 раз дальше от Солнца, чем Земля, и получает примерно 1/1600 солнечного света. На снимках New Horizons Плутон выглядит светлее и четче, чем выглядел бы в глазах человека. Камеры могут дольше накапливать свет, а затем изображения осветляют при обработке. Поэтому фотографии показывают детали поверхности, которые человеческий глаз в таком освещении мог бы и не различить.
Самая известная деталь Плутона — светлая область в форме сердца. Ее западная часть называется «Спутник Планития» (Sputnik Planitia). Это огромная равнина из азотного льда, почти без кратеров. Раз кратеров мало, значит поверхность там сравнительно молодая: ее обновляют внутренние процессы и движение азотного льда.
Цвет Плутона во многом дают толины — сложные органические вещества, которые образуются, когда солнечный ультрафиолет и космические частицы воздействуют на метан и азот. Именно они окрашивают часть поверхности в красноватые и оранжевые оттенки. Но распределены они неравномерно: одни районы темные и красные, другие остаются почти белыми.
Из чего состоит планета Плутон
Плутон вообще оказался гораздо сложнее, чем ожидали ученые. На нем есть горы, равнины, долины, длинные разломы, кратеры и следы движения ледников. Только ледники там состоят не из воды. Во время пролета New Horizons подтвердилось, что около 98% поверхности Плутона покрыто азотным льдом, но водяной лед там тоже есть. При средней температуре около −229 °C водяной лед становится твердым и прочным, почти как камень. Из него могут складываться горы высотой несколько километров. Азотный лед ведет себя иначе: он мягче, медленно течет, заполняет низины и сглаживает рельеф.
Ученые до сих пор разбираются, почему Плутон окрашен именно так. Часть вещества может переноситься сезонно: льды испаряются, снова замерзают и меняют внешний вид поверхности. Еще здесь может быть замешан криовулканизм: в районах Virgil Fossae и Viking Terra есть участки, похожие на следы выбросов холодной смеси воды, льдов и темного органического материала. Толины тоже явно входят в состав выбрасываемой смеси.
New Horizons также подтвердил, что у Плутона есть тонкая атмосфера. Она состоит из тех же веществ, что конденсируются на поверхности: азота, метана и угарного газа. Давление у поверхности крайне низкое — в сотни тысяч раз меньше земного. Но из-за слабой гравитации атмосфера поднимается очень высоко над поверхностью.
Атмосфера Плутона меняется вместе с сезоном. Когда он приближается к Солнцу, поверхностные льды начинают сублимировать — переходить из твердого состояния сразу в газ. Когда Плутон удаляется, часть атмосферы может снова замерзать и выпадать на поверхность. Один год на Плутоне длится 248 земных лет, поэтому эти изменения растянуты на огромные промежутки времени.
Сколько лететь до Плутона
Расстояние от Земли до Плутона постоянно меняется, потому что оба тела движутся по своим орбитам. В среднем это несколько миллиардов километров: от 4,3 до 7,5 млрд км в зависимости от положения Земли и Плутона.
Единственный аппарат, который добрался до Плутона, — New Horizons. Его запустили 19 января 2006 года, а 14 июля 2015 года он пролетел мимо Плутона. Путь занял почти девять с половиной лет. Во время пролета сигнал от New Horizons шел до Земли 4,5 часа в одну сторону.
Спутники Плутона
У Плутона пять известных спутников: Харон, Стикс, Никта, Кербер и Гидра. Они образуют компактную систему, которая устроена необычно даже по меркам внешней Солнечной системы. В центре находится не один Плутон, вокруг которого спокойно движутся мелкие тела, а пара Плутон — Харон.
Харон
Харон открыли в 1978 году. Американский астроном Джеймс Кристи заметил, что на некоторых снимках изображение Плутона выглядит странно вытянутым. Причем направление этого вытяжения менялось с периодом около 6,4 суток — почти как вращение самого Плутона. Кристи проверил архивные снимки и нашел ту же особенность на более ранних фотографиях. Так стало ясно, что у Плутона есть крупный спутник.
Харон — самый большой спутник Плутона. Его диаметр составляет около 1212 км, то есть он примерно вдвое меньше самого Плутона. Для спутника это много: масса Харона составляет около 12% массы Плутона. Харон настолько велик по сравнению с Плутоном, что барицентр — общий центр масс двух тел — находится за пределами самого Плутона. Иными словами, Плутон и Харон обращаются вокруг точки в пространстве между ними.
Харон обращается очень близко к Плутону — на расстоянии около 19600 км от его центра. Один оборот занимает 6,4 земных суток. За то же время Плутон делает оборот вокруг своей оси. Поэтому Плутон и Харон взаимно приливно заблокированы: если стоять на Плутоне со стороны Харона, он всегда будет висеть в одной и той же точке неба. С обратного полушария Плутона Харон вообще никогда не виден.
На снимках New Horizons Харон выглядит менее пестрым, чем Плутон, но и его поверхность не однообразна. Там есть огромные разломы, каньоны, равнины и темная область у северного полюса — Neverland Regio, названная в честь Нетландии из «Питера Пэна». До утверждения названия команда New Horizons называла ее Mordor Macula — по Мордору из «Властелина колец». Красноватый оттенок этой области, вероятно, дают вещества, которые попали на Харон из атмосферы Плутона, а затем изменились под действием солнечного излучения.
Поверхность Харона в основном состоит из водяного льда. В отличие от Плутона, на нем почти нет летучих льдов из азота и метана. У Харона нет заметной атмосферы, а его рельеф хранит следы древней внутренней активности: разломы и гладкие равнины могли появиться, когда подповерхностный океан замерзал, расширялся и растягивал кору.
Стикс
Стикс — самый маленький из спутников Плутона. Его открыли в 2012 году с помощью телескопа «Хаббл», когда ученые готовились к пролету New Horizons и проверяли окрестности Плутона на наличие колец и мелких спутников.
Размеры Стикса оценивают в 10–24 км. Это не шар, а маленькое неправильное тело, похожее на вытянутый ледяной обломок. Он движется между орбитами Харона и Никты и делает оборот вокруг системы Плутон — Харон примерно за 20 земных суток.
Стикс слишком мал, чтобы иметь атмосферу или заметную геологическую активность. Как и другие малые спутники Плутона, он, скорее всего, состоит в основном из водяного льда. Его орбита почти круговая и лежит примерно в той же плоскости, что орбиты остальных спутников. Это говорит о том, что все малые спутники могли возникнуть из общего диска обломков после древнего столкновения.
Никта
Никту открыли в 2005 году на снимках телескопа «Хаббл» вместе с Гидрой. Это был период подготовки к миссии New Horizons: ученым нужно было точнее понять, что окружает Плутон и насколько безопасным будет пролет аппарата.
Никта намного меньше Харона: ее размер составляет около 50 км по самому длинному измерению. На снимках New Horizons она выглядит как небольшое неправильное тело с яркой ледяной поверхностью.
Деталь, которая заинтересовала ученых, — красноватое пятно на Никте. Пока неясно, кратер ли это, участок с другим составом или след древнего удара. Вращается Никта тоже необычно: она не держит одну сторону к центру системы, как Луна к Земле, а меняет ориентацию во время движения вокруг Плутона и Харона.
Гидра
Гидру открыли в 2005 году вместе с Никтой. Ее нашли на снимках телескопа «Хаббл» — работу вела группа астрономов под руководством Хэла Уивера.
Гидра очень тусклая. Она примерно в 5000 раз слабее Плутона и находится в два-три раза дальше от него, чем Харон. Из-за этого для общих изображений системы ученым приходилось совмещать разные выдержки: короткую для ярких Плутона и Харона и длинную для слабых Никты и Гидры.
Размер Гидры оценивают в 32–113 км. Это небольшое тело неправильной формы с яркой поверхностью, богатой водяным льдом. Один оборот вокруг системы Плутон — Харон занимает у нее около 38 земных суток.
Кербер
Кербер открыли в 2011 году с помощью телескопа «Хаббл». Сначала объект получил временное обозначение P4, потому что это был четвертый известный спутник Плутона. Он движется между орбитами Никты и Гидры и делает оборот вокруг системы Плутон — Харон за 32 земных суток.
До пролета New Horizons Кербер казался необычно тусклым. Из-за этого ученые думали, что он может быть темнее остальных малых спутников. Но аппарат показал, что поверхность у него светлая, вероятно богатая водяным льдом. Просто сам Кербер очень мал: около 19 км по длинной оси и около 9 км по короткой.
Форма у Кербера тоже необычная: он состоит из двух долей, как будто два небольших тела когда-то слиплись. Такое строение называют контактной двойной системой. Его первое изображение опубликовали позже снимков остальных спутников Плутона — 22 октября 2015 года.
Частые вопросы
Что больше — Луна или Плутон?
Луна больше. Ее диаметр составляет 3474 км, а диаметр Плутона — 2377 км. Плутон примерно на треть меньше Луны по диаметру и гораздо легче по массе [1].
Сколько длится год на Плутоне?
Один год на Плутоне длится около 248 земных лет. За это время он делает один оборот вокруг Солнца. Из-за такой длинной орбиты времена года там растянуты на десятилетия, а изменения атмосферы и поверхности происходят очень медленно [2].
Как ученые изучают Плутон?
С Земли Плутон изучают с помощью мощных телескопов: по яркости, цвету, спектру и движению его спутников. Но настоящую революцию устроил New Horizons. В 2015 году аппарат пролетел мимо Плутона и впервые показал его поверхность, атмосферу, Харон и малые спутники в деталях [3].
Может ли на Плутоне быть жизнь?
На поверхности Плутона слишком холодно, почти нет давления, а вся вода находится в состоянии твердого льда. Поэтому земная жизнь там существовать не смогла бы. Иногда ученые обсуждают, мог ли под ледяной корой Плутона сохраняться океан, но доказательств жизни или пригодных условий для таковой пока нет [4].
Можно ли увидеть Плутон с Земли?
Невооруженным глазом — нет. Плутон слишком маленький, далекий и тусклый. В любительский телескоп его тоже трудно отличить от слабой звездочки. Чтобы увидеть, что это именно Плутон, обычно нужно сравнивать снимки, сделанные в разные дни: звезды останутся на месте, а Плутон чуть сместится на их фоне [5].
Главное о Плутоне
Плутон — карликовая планета Солнечной системы и один из крупнейших известных объектов пояса Койпера.
Его открыли в 1930 году в Лоуэлловской обсерватории. Почти весь XX век Плутон считали девятой планетой.
В 2006 году Плутон перевели в категорию карликовых планет.
Плутон меньше Луны: его диаметр составляет около 2377 км, а диаметр Луны — около 3474 км.
Орбита Плутона вытянутая и наклоненная. Иногда он оказывается ближе к Солнцу, чем Нептун, но их орбиты устроены так, что столкновение им не грозит.
Поверхность Плутона покрыта льдами азота, метана, угарного газа и воды.
У Плутона пять известных спутников: Харон, Стикс, Никта, Кербер и Гидра. Харон настолько велик, что Плутон и Харон обращаются вокруг общего центра масс за пределами Плутона.
Единственный аппарат, который пролетал мимо Плутона, — New Horizons. В 2015 году он впервые показал Плутон, Харон и малые спутники в деталях.
Читайте также:
Экзопланета: что такое, открытие, типы, пригодные для жизни, ближайшая к Земле
Интересные факты о Юпитере — самой большой планете Солнечной системы
Галактики: что это, как они выглядят и сколько их во Вселенной
Что такое Млечный Путь, как он выглядит и почему так называется
На обложке – графическое изображение Плутона и его спутника Харона такими, какими они выглядели бы, если бы были расположены немного выше поверхности Земли и наблюдались с большого расстояния. Диаметр Плутона составляет 18,5% от диаметра Земли, а диаметр Харона — 9,5%. Источник фото: NASA
