Плутоническая любовь

Плутон, вид с его спутника – Харона. Диаметр Харона оказался всего лишь в два раза меньше диаметра Плутона.
Картина Мэриллин Флинн

Сто лет тому назад мир был покорен идеей о существовании девятой планеты в составе Солнечной системы. Но и сегодня, в год 75-летнего знакомства с Плутоном, астрономы всего мира испытывают к этому «малышу» романтические чувства.

Планета Икс

Существование девятой планеты в 1905 году предсказал американец Персиваль Лоуэлл, прославившийся поисками цивилизации на Марсе. Согласно вычислениям Лоуэлла, за орбитой Нептуна находится еще одно крупное небесное тело, имеющее непосредственную связь с Солнечной системой. Лоуэлл заметил отклонения в движениях Урана и Нептуна от рассчитанных орбит и решил, что это происходит из-за влияния более дальней планеты. Объект своей гипотезы Лоуэлл назвал планетой Икс, но до ее «реального» открытия он, увы, не дожил.

Первым планету обнаружил молодой сотрудник Флагстаффской обсерватории штата Аризона Клайд Уильям Томбо. Средь бела дня, 18 февраля 1930 года, сравнивая фотографии звездного неба, сделанные с помощью телескопа обсерватории имени Лоуэлла, Томбо обнаружил объект, который перемещался в направлении, противоположном направлению движения звезд. Это и был Плутон. Томбо обнаружил его в месте, предсказанном Лоуэллом. Позднее планета была найдена и на более ранних фотографиях неба.

Интересно, что история открытий Плутона и Нептуна в действительности начинается с открытия Урана, знаменующего начало новой эпохи в астрономии, поскольку Уран был первой планетой, которую именно «открыли», в то время как все другие были видны невооруженным глазом любому человеку, посмотревшему на небо. Таким образом, не будь наблюдений Урана, два более поздних открытия могли бы задержаться на многие годы.

Сразу после открытия девятой планеты был объявлен конкурс на лучшее название. Из множества предложений – Афина, Геракл, Гера, Прометей, Хаос, Атлас и других – было выбрано имя Плутон. Так из мрака окраин Солнечной системы, будто из недр подземного царства античного бога, был извлечен новый член нашей планетной семьи. При этом первые буквы названия совпали с инициалами Персиваля Лоуэлла. Официально свое имя Плутон получил первого мая того же года.

Однако прошло более сорока лет до того, как астрономы смогли начать более подробное изучение далекой планеты: знания о ней начали формироваться лишь с развитием техники космических исследований в середине семидесятых годов. Тут-то и стали раскрываться тайны столь необычного небесного тела, каковым является Плутон.

Плутон и его спутник Харон

Поначалу ученые полагали, что по размеру Плутон примерно равен Земле. Но сегодня известно, что его диаметр составляет всего лишь 2274 километра, что в полтора раза меньше диаметра Луны. Надо сказать, что маленькая масса Плутона недостаточна, чтобы вызвать отклонения гигантских Урана и Нептуна, поэтому многие ученые еще надеются отыскать десятую планету.

Сложности с определением диаметра Плутона были вызваны особым обстоятельством. До 1978 года Плутон считался «полноценной» планетой. Но 22 июня того года Джим Кристи из Морской обсерватории в Вашингтоне решил посмотреть снимки Плутона, сделанные во Флагстаффе за месяц до этого. Цель наблюдений была довольно рутинной – уточнить орбиту этой все еще слабо изученной планеты. Тут Кристи бросилось в глаза то, что тело Плутона выглядит как-то странно: оно вроде бы вытянуто в одну сторону. Гора? Но даже помыслить невозможно о такой гигантской вершине, которая была бы заметна за миллиарды километров, пускай и в наилучший телескоп. Кристи решил: спутник!

Коллега первооткрывателя Р. Харрингтон занялся вычислениями и пришел к такому же выводу. При этом обнаружилось, что луна Плутона вращается вместе с ним так, что постоянно «висит» над одной точкой поверхности планеты. Тем временем на более ранних фотографиях Кристи обнаружил слабый выступ, который до него никто не сумел разглядеть. Первооткрыватель предложил для спутника имя Харон. Так перевозчик душ через реку Стикс в царство Плутона занял свое место на космическом небосклоне.

Дальнейшие наблюдения и вычисления привели к определению размеров «двойной планеты», как принято ее называть, ведь диаметр Харона оказался всего лишь в два раза меньше диаметра Плутона.

Сенсационное открытие Кристи доставило Плутону немало неприятностей, ведь определение истинных размеров «малыша» грозит ему разоблачением.

Покушение на «двойную планету»

Еще 50 лет назад американский астроном Джерард Койпер предсказал, что между орбитами Нептуна и Плутона находится астероидный пояс, в котором возможно существование малых планет, подобных Плутону. Пояс Койпера действительно был обнаружен в начале 90-х годов и на сегодняшний день насчитывает более 300 малых планет. Открытие Пояса перевернуло представление об истории Солнечной системы. Астероиды Пояса содержат то протовещество, из которых сформировались Солнце и планеты. Однако сам Пояс не стал планетой и не претерпел с тех пор особых изменений. Поэтому изучение Плутона и пояса Койпера сродни раскопкам Шлимана в Трое – это настоящая космическая археология.

В «толкотне» Пояса астероидов некоторые ученые видят Плутон лишь как самый крупный из своих собратьев и призывают отказать Плутону в статусе планеты. Ученые из Центра Роуз по исследованию Земли и космоса при Нью-Йоркском музее естественной истории заявляют, что Плутон, будучи небольшим по размеру и состоящий из льда, имеет больше общего с кометами, чем с планетами. При этом музейные власти неохотно объясняют, почему на схеме Солнечной системы Плутон отсутствует.

Масла в огонь подлило недавнее открытие в поясе Койпера нового крупного небесного объекта, названного Седной в честь эскимосской богини моря. Диаметр Седны оценивается в 1700 километров, что не намного меньше диаметра самого Плутона. Многие ученые, в том числе и Майк Браун из Калифорнийского технологического института, руководивший группой ученых, открывших Седну, признают, что до полноценной планеты она не дотягивает, и предпочитают называть ее планетоидом, то есть чем-то средним между планетой и астероидом. Однако, как и другие объекты, найденные в последнее время и населяющие пояс Койпера, Седна куда больше типичного астероида. Полагают даже, что открытие в этом районе нового небесного тела, рядом с которым и Седна и Плутон покажутся карликами, – это лишь вопрос времени.

В связи с открытием Седны Международный астрономический союз намерен пересмотреть классификацию планет. Рабочая группа Союза решит, следует ли считать Седну и подобные ей объекты планетами. При этом ученые попытаются определить, какой минимальный размер должно иметь небесное тело, чтобы называться планетой. «Если мы начнем эту работу, без сомнения, Плутон перестанет называться планетой, – заявил профессор Айван Уильямс. – Однако существует уже вековая культура, согласно которой Плутон планетой является. Так что Союз учреждает рабочую группу, которая попытается определить неопределимое». В 1999 году, в последний раз, когда вопрос о деклассификации Плутона обсуждался на серьезном уровне, дискуссия вызвала настоящую бурю. Видимо, астрономическое сообщество и сегодня не готово смириться с потерей планетарного статуса Плутона.

Кошки-мышки с Солнцем

Исследования поведения и структуры Плутона лишь усиливают его загадочность. С помощью спектроскопического анализа на поверхности Плутона ученые обнаружили атмосферу из замерзшего газа метана, а также азот и углерод, тоже замерзшие. Это возможно при очень низких температурах, которые царят так далеко от Солнца: температура на Плутоне колеблется от минус 240 до минус 210 градусов Цельсия. Также было обнаружено, что, подобно Урану, Плутон вращается вокруг своей оси в обратном направлении по сравнению со всеми другими планетами Солнечной системы. Сутки на Плутоне длятся 153 часа, что почти в шесть с половиной раз дольше, чем на Земле. Столь небольшому космическому телу это несвойственно. К тому же планета настолько наклонена к своей околосолнечной орбите, что движется «лежа на боку».

Все четыре планеты, расположенные за Марсом – Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун, – обладают гигантскими размерами, огромной массой и общим газо-жидким строением, что решительно отличает их от внутренних – Меркурия, Венеры, Земли и Марса. А вот Плутон всеми этими параметрами, кажется, схож с твердотельными околосолнечными планетами. Далекие от Солнца самостоятельные небесные тела такими быть не должны. Значит, спутник? Но чей? Сравнение периодов обращения Нептуна и Плутона вокруг Солнца наводит на мысль, что Плутон наравне с Тритоном и Нереидой был некогда спутником Нептуна, но затем «сбежал» от своего хозяина.

Какие же катаклизмы вырвали Плутон из «объятий» восьмой планеты? Одним из первых, кому пришло на ум увидеть в Плутоне «беглого прислужника» Нептуна, был директор Квасанской обсерватории в Киото И.Ямамото. Он предложил такой сценарий этой драмы.

Некогда Нептун обращался вокруг Солнца на расстоянии, более подобающем девятой планете. Затем из глубин Вселенной появилось некое крупное тело. Оно вторглось в царство Нептуна и своим притяжением отняло у него один из спутников. Совсем увести добычу оно не смогло и бросило ее на границе Солнечной системы. С тех пор Плутон стал независимой планетой, а Нептун под влиянием потери тоже изменил свою орбиту, приблизившись к Солнцу.

Конечно, это всего лишь гипотеза. До титула теории ей недостает еще многого. И в первую очередь – фактов. А они на таком удалении от Земли достаются нелегко, ведь до сих пор ни один космический аппарат не появлялся в окрестностях Плутона, и вся информация об этой планете получена наземными средствами.

Следует заметить, что орбита Плутона очень вытянута, и иногда он оказывается даже ближе к Солнцу, чем соседний Нептун. Правда, подобная смена происходит нечасто, ведь для того, чтобы сделать один оборот вокруг Солнца, Плутону необходимы 248 с половиной лет. Последняя «рокировка» произошла совсем недавно – в 1979 году – и длилась 20 лет. Теперь Плутон удаляется от Солнца на долгие и долгие годы. Из этого можно заключить, что «полярная ночь» на Плутоне чудовищна и безнадежна.

Утечка атмосферы грозит жизнью!

Нашему поколению все же повезло. Ведь именно сегодня Плутон доступен для землян, поскольку находится близко к Солнцу. К тому же атмосфера его разогрета и доступна для исследований. Поэтому NASA решило направить к Плутону исследовательский зонд. Конкурс проектов выиграла группа «Новые горизонты», работающая на базе исследовательского института в Сан-Антонио и лаборатории прикладной физики Университета Джона Хопкинса.

Аппарат весом 416 кг планируется запустить в 2006 году. К границе Солнечной системы он отправится с крейсерской скоростью в 17 километров в секунду, что в два раза выше второй космической скорости. Расстояние в шесть миллиардов километров корабль преодолеет за 12 лет. Благодаря баллистическому ускорению на орбите Юпитера полет можно сократить до восьми лет.

Основные задачи – составление карт невидимой стороны Плутона и Харона, карт геологических районов, определение состава атмосферы Плутона и скорости гидродинамической утечки. Большую часть путешествия системы аппарата будут находиться в режиме консервации, до Земли будут доноситься лишь сигналы о местонахождении. Один раз в год на полтора месяца аппарат будет пробуждаться для проверки систем, а затем опять погружаться в летаргический сон. К Плутону зонд приблизится на расстояние нескольких тысяч километров. Предполагается, что аппарат поработает в окрестностях Плутона и в поясе Койпера пять лет.

Именно атмосфера Плутона, состоящая из метана, окиси углерода и азота, является его наибольшей загадкой. Когда планета приближается к Солнцу, атмосфера испаряется, прорываются гейзеры, выстреливают гигантские, невиданные на Земле фонтаны газа и льда. Ни на одной планете не встречается так называемая гидродинамическая утечка атмосферы в космос, а ведь именно это явление могло стать причиной потери водорода на молодой Земле, что сделало ее пригодной для нынешних форм жизни.

Астрономы едины в том, что изучение этого феномена на Плутоне даст бесценные сведения о природе планетной атмосферы. Повсюду ученые искали органические вещества и воду, но нашли их в такой концентрации лишь на самой окраине Солнечной системы. Есть мнение, что и другие тела в поясе Койпера скрывают большие массы льда и органики. На заре Солнечной системы подобные объекты бродили и в ее внутренних областях, снабжая, согласно гипотезам, молодую Землю исходным материалом для зарождения жизни.

Наблюдая за атмосферой Плутона, астроном из Гавайского университета Дэвид Толен обнаружил странный эффект: удаляясь от Солнца, Плутон продолжает нагреваться. При этом большая часть его атмосферы улетучивается в космос. Астроном объясняет загадку так: любому материалу требуется некоторое время, чтобы нагреться или охладиться, именно поэтому самая жаркая часть дня на Земле не полдень, когда Солнце стоит в зените, а обычно два или три часа пополудни. Эта задержка прогрева Плутона могла растянуться на 13 лет.

Джеймс Элиот из Массачусетского технологического института высказал другую гипотезу. Он сравнил Плутон с Тритоном, спутником Нептуна. Оба имеют атмосферу, состоящую в основном из азота. В 1989 году космический аппарат «Вояджер», посетивший орбиту Нептуна, обнаружил на поверхности Тритона следы возможной вулканической деятельности. Но говорить с уверенностью о том, что разогрев атмосферы Плутона – результат именно вулканической активности, пока рано.

Тем не менее нетерпеливые астробиологи не согласны ждать так долго, чтобы проверить все эти теории. Они разрабатывают компьютерные модели для того, чтобы понять, какие условия для жизни могли бы возникнуть в местах, ныне считающихся некондиционными. И выясняется, что к тому времени, когда Солнце «опухнет», скромный Плутон будет представлять собой вполне райское местечко.

«В будущем Плутон превратится в своего рода Майами-Бич и будет оставаться таким на протяжении миллионов лет», – утверждает Алан Стерн, планетолог из американского Юго-Западного научно-исследовательского института, один из инициаторов миссии NASA «Новые горизонты». Правда, пока рано туда заказывать путевки... В настоящее время Плутон представляет собой экстремально холодный и наверняка безжизненный мир.

Но ближе к финалу истории Солнечной системы все изменится. Уже через миллиард лет яркость Солнца увеличится на 11%, и Земля превратится в знойную пустыню. А через пять миллиардов лет Солнце, как ожидается, раздуется в сто раз и станет в тысячу раз более ярким. По мере того как Солнце расширяется и разгорается, обитаемая зона будет сдвигаться к внешним краям Солнечной системы – эстафета жизни перейдет к Марсу, потом к Юпитеру, и, наконец, к царству Плутона. Земля и другие внутренние планеты к тому времени, вероятно, просто испарятся, но, возможно, внешняя часть Солнечной системы сохранится и станет последним оазисом человечества.

Целый рой мелких объектов Солнечной системы, расположенных в поясе Койпера, станет весьма привлекательным для жизни, ведь и Плутон, и Тритон, и схожие тела той зоны содержат достаточное количество замороженной воды, и когда она расплавится, то станет одним из важнейших компонентов жизни. Наблюдения также показывают, что на этих объектах можно отыскать и органические молекулы вроде углеводородов, которые также являются потенциальными строительными элементами для будущей жизни. Алан Стерн называет эту зону «отсроченным вознаграждением человечеству». Но здесь уже начинается сфера беллетристики┘

Плутон далек, и Плутон заманчив. Вся проблема в том, что, если его не удастся исследовать до 2020 года, такого шанса не представится еще 230 лет, ведь как раз к тому времени атмосфера Плутона полностью замерзнет. Сейчас Плутон удаляется от Солнца, скоро его атмосфера превратится в некое подобие снега. Плутон переживает драматическим момент в своей биографии, по сравнению с которой жизнь других планет похожа на сон обывателя.