Плутону нужно вернуть статус планеты, считают эксперты

Неофициальное экспертное обсуждение планетного статуса Плутона, состоявшееся позавчера, 29 апреля, завершилось голосованием, результаты которого демонстрируют, что большинство присутствующих экспертов согласны на возвращение объекту статуса планеты. Рано утром по восточному времени, на следующий день после обсуждения этой темы на собрании Философского общества Вашингтона, США, Алан Штерн – руководитель проекта New Horizons («Новые горизонты»), миссии, в ходе которой был совершен пролет мимо системы Плутона – сообщил в Твиттере, что его позиция выиграла по итогам голосования. В этом голосовании могли принимать участие все желающие, зашедшие на веб-сайт Философского общества Вашингтона – даже те, кто не является его членами. Результаты показали, что 130 человек проголосовали за возвращение Плутону статуса планеты, в то время как «против» было всего лишь 30 голосов. Во время этого обсуждения Штерн придерживался геофизического определения понятия «планета». Вкратце, суть этого определения состоит в том, что планетой называют небесное тело, достаточно массивное для того, чтобы иметь почти круглую форму, однако недостаточно массивное для протекания в его недрах термоядерных реакций (как это происходит в недрах звезд). Однако, начиная с 2006 г. Международный астрономический союз, представленный на этом обсуждении бывшим его президентом Роном Экерсом, использовал другое определение статуса планеты, не позволяющее назвать полноценной планетой Плутон. 

Согласно этому определению, планета должна обращаться вокруг Солнца, иметь почти круглую форму, а также «расчищать пространство в окрестностях своей орбиты». Исторически именно эта часть определения вызывала наибольшее количество вопросов у сторонников планетного статуса Плутона, поскольку на орбитах даже более крупных планет обнаруживается значительное количество астероидов.

Споры относительно планетного статуса Плутона разгорелись с новой силой после того, как космический аппарат НАСА New Horizons совершил пролет мимо карликовой планеты в 2015 г. Аппарат обнаружил огромное количество сюрпризов: высокие горы; возможно, подповерхностный океан и тонкую «экзосферу», или очень тонкую атмосферу. Учитывая сложную геологию Плутона, Штерн и другие члены этого астрономического сообщества теперь настаивают на возвращении Плутону статуса полноценной планеты.

Зонд «Новые горизонты» делает новые снимки в Поясе Койпера

Космический аппарат НАСА New Horizons («Новые горизонты») недавно направил свою камеру на скопление звезд, сделал снимок – и поставил новый рекорд! Этот рядовой снимок для калибровки камеры Long Range Reconnaissance Imager (LORRI), на котором представлено рассеянное скопление звезд «Колодец желаний», был сделан 5 декабря 2017 г., когда зонд New Horizons находился на расстоянии 6,12 миллиарда километров от Земли. Этот снимок установил новый рекорд как снимок, сделанный при помощи космического аппарата, находящегося на максимальном удалении от нашей планеты. Зонд New Horizons находился в этот момент даже дальше от Земли, чем аппарат НАСА Voyager 1 («Вояджер-1»), когда тот делал свой знаменитый снимок нашей планеты под названием "Pale Blue Dot". Тот снимок был частью коллекции из 60 снимков, на которых запечатлена Солнечная система в то время, когда аппарат Voyager 1 находился на расстоянии 6,06 миллиарда километров от нашей планеты. Вскоре после получения этого снимка камеры зонда Voyager 1 были отключены, и рекорд, установленный при получении этого снимка, в течение последних 27 лет оставался никем не превзойденным.

В настоящее время зонд New Horizons, который в 2015 г. пролетел мимо Плутона и собрал большое количество ценной информации о его системе, направляется к объекту Пояса Койпера под названием 2014 MU69, встреча с которым должна состояться 1 января 2019 г. В рамках расширенной миссии зонд будет наблюдать не менее двух десятков других объектов Пояса Койпера, карликовых планет и «Кентавров», бывших объектов Пояса Койпера, находящихся на нестабильных орбитах, пересекающихся с орбитами гигантских планет.

Загадочный туман Плутона поможет нам в борьбе с глобальным потеплением

Когда «Новые горизонты» пролетели мимо Плутона в 2015 году, зонд не только открыл для нас шикарные виды гигантской планеты Солнечной системы, но и научный сюрприз: Плутон оказался намного холоднее, чем мы ожидали. Хотя на тему этого расхождения выдвигались самые разные теории, группа ученых считает, что пришла к окончательной разгадке: во всем виноват атмосферный туман. Если атмосферный туман может охлаждать далекий ледяной карлик на целых 30 градусов Цельсия, возможно, мы могли бы взять его на вооружение в борьбе с глобальным потеплением. Миссия «Новых горизонтов» также измерила температуру Плутона и обнаружила, что та была прохладнее, чем мы ожидали. По какой-то причине Плутон либо не получал столько тепла, сколько мы ожидали, либо эффективнее рассеивал его. По последним данным, опубликованным на днях в журнале Nature, «туман нагревает атмосферу Плутона и также объясняет ее низкую температуру». Ученые предположили, что наши модели не сработали, потому что атмосфера Плутона состоит не только из газов, но и из тумана. А туман — это взвесь частиц скорее в твердом, нежели в газообразном состоянии.

Этот необычный вид Плутона — топографическая карта, показывающая вариации высот коры, извлеченных из данных «Новых горизонтов».

Как определяется средняя температура планеты? Вот несколько моментов:

- сколько излучения планета получает от Солнца
- каковые ее отражающие и поглощающие свойства
- какая у планеты атмосфера.

В обычных условиях этот третий фактор обычно определяется содержанием газов в атмосфере. Определяя свойства газа по длине волны, мы можем рассчитать его температуру. Зонд «Новые горизонты» проделал фантастическую работу по измерению содержания и свойств атмосферы Плутона, позволив нам составить рабочую модель.

Атмосфера Плутона в основном состоит из легких газов, таких как молекулярный азот и метан. Хотя расстояние от Солнца сохраняет Плутон в холоде, остается также высокоэнергетический ультрафиолетовый свет. Когда этот коротковолновый свет попадает в молекулы, азот и метан ионизируются, поскольку выбиваются электроны. Это приводит к взаимодействию молекул и формированию более сложных углеводородов — в 100 раз больше молекул азота и метана, из которых они сформировались. Поскольку эти новые частицы больше и массивнее остальной атмосферы, они начинают тонуть, сливаясь по мере опускания. В конечном итоге они оседают на поверхности как плутоновские осадки.

По мнению Ци Чжана, ведущего автора работы, эти же углеводорода создают красно-коричневые отложения, которые мы видим на цветных снимках поверхности Плутона.

«Мы считаем, что это углеводородные частицы связаны с красноватым и коричневатым веществом, которые мы видим на снимках поверхности Плутона. Плутон — первое планетарное тело, известное нам, в котором энергетический бюджет атмосферы представлен в большей части твердыми частицами, а не газами».

С точки зрения температуры разница огромна. Плутон без тумана должен был иметь температуру в 100 Кельвинов (-173 Цельсия), но по факту намного холоднее, на 30 градусов. Эта разница температур в 10 раз больше того влияния, которое оказали люди своей деятельностью с выбросами парниковых газов.

Земля продемонстрировала нечто подобное: в процессе глобального затемнения. В отличие от сложных углеводородных туманов Плутона, похожие туманы Земли вызваны сочетанием природных факторов (например, извержениями вулканов и лесными пожарами) и антропогенных (сульфатные аэрозоли и мелкие загрязняющие частицы). Из-за обилия воды на Земле, эти частицы служат семенами для капель воды в облаках, причем более мелкие частицы производят капельки поменьше, которые отражают сильнее.

Глобальное затемнение могло бы однажды обеспечить геоинженерное решение для противодействия последствиям глобального потепления, если наши экологические усилия по сдерживанию наших выбросов окажутся провальными. Открытие связи туманных взвесей и температуры на Плутоне наглядно демонстрирует, что этот эффект может снизить всемирную температуру весьма серьезно. На первый взгляд это предлагает геоинженерное решение по смягчению глобального потепления. Однако неизбежны побочные эффекты, связанные с загрязнениями и токсичными частицами в наших облаках, а значит и в водоемах. Мы должны убедиться, что лекарство не станет эвтаназией.

Космический аппарат «НОВЫЕ ГОРИЗОНТЫ» стремится к объекту MU69

Космический аппарат NASA «Новые горизонты» в настоящий момент движется в сторону загадочного объекта пояса Койпера, получившего название MU69. Недавние наблюдения за этим объектом указывают на то, что он обладает красноватым оттенком поверхности. Размер объекта, находящегося сейчас примерно в 2,6 миллиарда километрах позади Плутона, составляет около 30-45 километров в диаметре. К моменту, когда аппарат «Новые горизонты» до него долетит (январь 2019 года), объект будет находиться примерно в 43,3 раза дальше, чем расстояние от Солнца до Земли. Руководители данной космической миссии планируют подвести «Новые горизонты» к объекту MU69 ближе, чем это было в случае с Плутоном, когда аппарат 15 июля 2015 года совершил это историческое сближение.

Сравнение размера объекта MU69 с территорией восточного побережья США

Выступая на днях на собрании Американского астрономического общества и планетарных наук, ученые этой космической миссии в большей степени говорили о том самом историческом пролете мимо Плутона. Но была также затронута и тема будущей цели космического аппарата «Новые горизонты». Последние наблюдения за объектом MU69 с помощью космического телескопа «Хаббл» указывают на то, что этот объект обладает красной поверхностью. Возможно, даже более красной, чем Плутон. При этом было отмечено, что MU69 является самым маленьким объектом пояса Койпера, у которого удалось узнать его истинный цвет.

Траектория движения аппарата «Новые горизонты», а также орбиты Плутона и объекта 2014 MU69

Красноватый оттенок MU69 может указывать на присутствие в составе поверхности объекта толина – вида молекул, образующихся под воздействием ультрафиолетового облучения простейших органических веществ вроде метана и этана. Появившийся естественным путем толин на Земле не встречается, но он был обнаружен в спектрах многих ледяных тел внешней Солнечной системы. Используя телескоп «Хаббл», ученые подтвердили, что MU69 является частью «классической холодной части» пояса Койпера, где находятся некоторые самые древние космические объекты нашей Солнечной системы.

Чем ближе «Новые горизонты» подбирается к объекту и дальше удаляется от Земли, тем более «стартрекоподобной» становится эта миссия. Раскрытие же всех карт и загадок этого объекта стоит ожидать в первый день 2019 года, когда аппарат максимально приблизится к MU69.

Команда миссии «Новые горизонты» выбирает новую научную цель в поясе Койпера

НАСА выбрало потенциальную следующую цель для посещения зондом «Новые горизонты» после его исторического пролета мимо системы Плутона, состоявшегося 14 июля. Эта новая цель представляет собой небольшой объект Пояса Койпера (Kuiper Belt object, KBO), известный как 2014 MU69, который движется вокруг Солнца по орбите, радиус которой примерно на 1,5 миллиарда километров больше радиуса орбиты Плутона.

Этот далекий KBO стал одной из двух потенциальных новых научных целей для миссии, а также потенциальной научной целью, рекомендованной американскому космическому агентству командой миссии «Новые горизонты». Однако, несмотря на то, что НАСА выбрало объект 2014 MU69 в качестве цели, агентство, тем не менее, проведет подробную оценку целесообразности этого исследования в рамках стандартного процесса рассмотрения проекта расширенной миссии.

Настолько ранний выбор новой научной цели обусловлен тем, что команде миссии «Новые горизонты» нужно направить зонд к выбранной цели уже в этом году, чтобы успеть совершить необходимые для сближения маневры, пока у космического аппарата не иссякнет запас топлива. Любые задержки приведут к потере драгоценного топлива и повышению рисков.

KBO 2014 MU69 составляет в поперечнике лишь 45 километров, при этом он примерно в 10 раз крупнее и в 1000 раз массивнее, чем типичная комета, но в 100-200 раз меньше по размеру и в 10000 раз менее массивен, чем Плутон. Считается, что объекты, подобные 2014 MU69, являются «строительными кирпичиками», из которых формировались планеты Пояса Койпера, такие как Плутон.

Зонд «Новые горизонты» открывает широко простирающуюся атмосферу Плутона

Ученые, которые обрабатывают данные, полученные при помощи космического аппарата НАСА «Новые горизонты», наблюдали атмосферу Плутона на расстоянии 1600 километров от его поверхности, что свидетельствует о довольно широкой протяженности богатой азотом атмосферы карликовой планеты. Эти наблюдения стали первыми наблюдениями атмосферы Плутона на высоте большей, чем 270 километров над поверхностью карликовой планеты.

Эти новые научные данные были получены при помощи спектрографа с устройством получения изображений Alice зонда «Новые горизонты» во время вхождения зонда в специальное, тщательно спланированное учеными положение относительно Солнца и Плутона, которое состоялось спустя примерно один час после максимального сближения космического аппарата с карликовой планетой, имевшего место 14 июля. Во время этого астрономического события, известного как покрытие Солнца Плутоном, зонд «Новые горизонты» прошел через тень Плутона, в то время как Солнце освещало с противоположной стороны атмосферу карликовой планеты.

«Это лишь первое из новых открытий, связанных с атмосферой Плутона, – говорит ученый миссии «Новые горизонты» Эндрю Стеффл из Юго-Западного исследовательского института, США. – В следующем месяце мы получим в полном объеме все научные данные о покрытии Солнца Плутоном, собранные спектрографом Alice. Но даже исходя из той информации, которая у нас имеется на настоящее время, можно заключить, что атмосфера Плутона простирается выше над его поверхностью, в относительных величинах, чем земная атмосфера над поверхностью Земли».

На графике: на некотором расстоянии от Плутона количество света, получаемого спектрографом зонда, начинает резко снижаться, так как молекулярный азот атмосферы карликовой планеты поглощает часть падающего солнечного излучения. При дальнейшем приближении к поверхности Плутона интенсивность света, достигающего чувствительного элемента спектрографа, падает ещё резче, возможно, за счет поглощения солнечного света молекулами газообразных углеводородов атмосферы карликовой планеты.