Плутон

Плутон — это карликовая планета Солнечной системы, крупнейший известный объект пояса Койпера. До 2006 года Плутон считался девятой планетой Солнечной системы, однако после пересмотра определения планеты Международным астрономическим союзом (МАС) он был переклассифицирован в категорию карликовых планет. Плутон обладает сложной геологической историей, имеет пять известных спутников и атмосферу, состоящую в основном из азота.

История открытия

Поиски «Планеты Икс»

Существование Плутона было предсказано на основе возмущений в орбитах Урана и Нептуна. В конце XIX — начале XX века американский астроном Персиваль Лоуэлл активно искал гипотетическую «Планету Икс», которая, по его расчётам, должна была влиять на движение внешних планет. Лоуэлл основал обсерваторию во Флагстаффе (Аризона) и вёл систематические наблюдения, но при жизни не обнаружил объект.

Открытие Клайда Томбо

Плутон был открыт 18 февраля 1930 года американским астрономом Клайдом Томбо в обсерватории Лоуэлла. Томбо сравнивал фотографические пластинки, сделанные в разные ночи, и обнаружил слабый объект, смещающийся на фоне звёзд. Открытие было подтверждено 13 марта 1930 года, в день 75-летия Персиваля Лоуэлла. Название «Плутон» предложила 11-летняя школьница Венеция Берни из Оксфорда (Великобритания) — в честь римского бога подземного мира.

Статус планеты и переклассификация

С 1930 по 2006 год Плутон официально считался девятой планетой Солнечной системы. Однако по мере накопления данных становилось ясно, что Плутон значительно меньше других планет и имеет необычную, вытянутую орбиту. В 1992 году был открыт первый объект пояса Койпера, а в 2005 году — Эрида, которая оказалась массивнее Плутона. Это поставило вопрос о критериях планеты.

В 2006 году МАС на Генеральной ассамблее в Праге принял новое определение планеты, согласно которому тело должно:

1. Обращаться вокруг Солнца.
2. Иметь достаточную массу для гидростатического равновесия (быть близким к сферической форме).
3. «Очищать» свою орбиту от других объектов.

Плутон не выполняет третье условие, так как делит орбиту с множеством тел пояса Койпера. В результате он был отнесён к новой категории — карликовые планеты. Решение вызвало споры в научном сообществе и среди общественности, но остаётся действующим.

Физические характеристики

Размер и масса

Плутон — одна из крупнейших карликовых планет. Его диаметр составляет около 2377 км (примерно две трети диаметра Луны). Масса Плутона — 1,303×10²² кг, что в 0,0022 раза меньше массы Земли. Плутон меньше семи спутников Солнечной системы (Ганимеда, Титана, Каллисто, Ио, Луны, Европы и Тритона).

Орбита и вращение

Плутон обращается вокруг Солнца по сильно вытянутой эллиптической орбите с эксцентриситетом 0,2488. Расстояние от Солнца варьируется от 29,7 а.е. в перигелии до 49,3 а.е. в афелии. Период обращения — 247,94 земных года. Орбита Плутона наклонена к плоскости эклиптики на 17,16°, что нетипично для планет.

Ось вращения Плутона наклонена на 122,5°, что приводит к смене времён года. Плутон вращается в противоположном направлении по сравнению с большинством планет (ретроградное вращение). Период вращения вокруг оси — 6,387 земных суток.

Состав и внутреннее строение

Плутон состоит в основном из горных пород и льда. Предполагается, что он имеет каменное ядро диаметром около 1700 км, окружённое мантией из водяного льда толщиной 100–200 км. На поверхности присутствуют льды азота, метана и угарного газа. Криовулканизм (извержения водяного льда и аммиака) наблюдался на некоторых участках.

Поверхность

Поверхность Плутона отличается большим разнообразием. Наиболее заметная область — равнина Спутника (Sputnik Planitia), представляющая собой ледяную равнину из азотного льда, лишённую кратеров. Возраст этой равнины оценивается менее чем в 10 миллионов лет, что указывает на активные геологические процессы. Другие регионы включают горные хребты (например, горы Тенцинга и Хиллари) высотой до 3–4 км, а также тёмные области, покрытые толинами — сложными органическими полимерами, образующимися под действием ультрафиолетового излучения.

Атмосфера

Атмосфера Плутона разрежена, состоит в основном из азота, с примесями метана и угарного газа. Давление у поверхности составляет около 1–10 микробар (менее 1/100 000 земного). Атмосфера простирается на высоту до 1000 км. При удалении Плутона от Солнца атмосфера частично вымерзает и оседает на поверхность в виде льда. При приближении к Солнцу лёд сублимируется, и атмосфера восстанавливается.

Спутники

У Плутона известно пять естественных спутников. Крупнейший — Харон, открытый в 1978 году. Харон имеет диаметр около 1207 км, что составляет примерно половину диаметра Плутона. Из-за близости масс Плутон и Харон часто рассматриваются как двойная карликовая планета. Барицентр системы находится вне объёма Плутона. Оба тела обращены друг к другу одной стороной (приливный захват).

Остальные четыре спутника — Стикс, Никта, Кербер и Гидра — были открыты с помощью космического телескопа «Хаббл» в 2005–2012 годах. Они имеют неправильную форму и небольшие размеры (от 10 до 50 км в поперечнике). Все спутники обращаются по круговым орбитам в той же плоскости, что и Харон.

Исследование

Наземные наблюдения

До 2015 года Плутон оставался практически неизученным. Наземные телескопы позволяли лишь определять его орбиту, размер и приблизительный состав поверхности. Космический телескоп «Хаббл» в 1990-х годах получил первые карты поверхности, но с низким разрешением.

Миссия «Новые горизонты»

Основной вклад в изучение Плутона внесла американская межпланетная станция «Новые горизонты» (New Horizons), запущенная НАСА в 2006 году. 14 июля 2015 года аппарат пролетел на минимальном расстоянии 12 500 км от поверхности Плутона, собрав огромный объём данных.

В ходе пролёта были получены детальные снимки поверхности, измерены состав атмосферы и льдов, обнаружены криовулканы и ледяные равнины. «Новые горизонты» также изучил Харон и малые спутники. После пролёта Плутона аппарат продолжил движение к поясу Койпера и в 2019 году исследовал объект Аррокот (2014 MU69).

Интересные факты

• Плутон — единственная карликовая планета, посещённая космическим аппаратом.
• Из-за вытянутой орбиты Плутон иногда оказывается ближе к Солнцу, чем Нептун. Последний раз это произошло в 1979 году, а в 1999 году Плутон снова стал самой удалённой планетой (до переклассификации).
• На Плутоне есть «сердце» — область Томбо, ледяная равнина Спутника, которая является самой яркой деталью поверхности.
• Плутон назван в честь римского бога подземного мира, что символично, так как он находится на окраине Солнечной системы, в «тёмном» регионе.
• В 2006 году, когда Плутон был переклассифицирован, МАС присвоил ему номер 134340 в каталоге малых планет.

Критика решения МАС

Решение о переклассификации Плутона вызвало критику со стороны части астрономов и общественности. Основные аргументы противников: определение планеты, требующее «очистки орбиты», является произвольным и исключает многие объекты, которые традиционно считались планетами. Предлагалось считать планетами все тела, имеющие достаточную массу для гидростатического равновесия, что вернуло бы Плутону статус. Однако МАС сохранил свою позицию. В 2018 году группа учёных предложила новое определение, основанное на геофизических критериях, но оно не было принято.

Источники

• Stern, S. A., & Mitton, J. (2005). Pluto and Charon: The New Horizons Mission. Springer.
• Международный астрономический союз (IAU). Resolution B5: Definition of a Planet in the Solar System (2006).
• НАСА. New Horizons Mission to Pluto (официальные материалы миссии).
• Бусарев, В. В. (2016). Плутон: от планеты к карликовой планете. Астрономический вестник.
• McKinnon, W. B., et al. (2016). Pluto’s Geology and Geophysics. Science, 351(6279).