Из князей в карлики: история планеты Плутон

На сегодняшний день астрофизика считается одной из самых противоречивых и динамично развивающихся наук. Если в физике и в математике доминируют классические и академические истины, ставшие утверждениями и аксиомами, то в астрономии ученым постоянно приходится сталкиваться с чем-то новым, доказывая обратное для устоявшихся утверждений. Нынешние технические достижения позволяют научному сообществу вести более детальное изучение и исследование космоса, поэтому все чаще в современной науке и возникают ситуации, подобные той, которая сложилась вокруг Плутона.

С 1930 года, с момента своего открытия, некоторое время Плутон считался полноправной планетой, имея девятый порядковый номер. Однако в таком статусе небесное тело находилось недолго — всего 76 лет. В 2006 году из списка планет Солнечной системы Плутон был исключен, перейдя в категорию карликовых планет. Этот шаг со стороны научного сообщества нарушил классическое представление о Солнечной системе, став прецедентом в современной науке. Что послужило поводом современной науке принять столь радикальное решение и с чем мы можем столкнуться завтра, продолжая изучать ближний космос?

Основные характеристики новой карликовой планеты

Чтобы прийти к решению о переводе девятой планеты в разряд карликовых планет, человечеству потребовалось немного времени. Период в 76 лет даже по земным меркам считается достаточно коротким для того, чтобы в астрофизической лаборатории смогли произойти существенные изменения. Однако стремительное развитие науки и техники за прошедшие годы поставило под сомнение, казалось бы, неоспоримый факт, является ли Плутон планетой.

Еще лет 15-20 назад во всех школьных учебниках по астрономии, во всех планетариях о Плутоне говорилось как о полноправной планете Солнечной системы. Сегодня это небесное тело понижено в ранге и считается карликовой планетой. В чем же разница между этим двумя категориями? Чего не достает Плутону, чтобы считаться полноценной планетой?

По своим размерам экс-планета действительно очень маленькая. Размер Плутона составляет 18% от земного, 2360 км против 12742 км. Однако даже при таких небольших размерах Плутон имел статус планеты. Такая ситуация выглядела несколько необычной учитывая тот факт, что в Солнечной системе существует немало естественных спутников, имеющих гораздо большие размеры. Чего только стоят гигантские спутники Юпитера и Сатурна — Ганимед и Титан — своими размерами превышающие даже Меркурий. По своим физическим параметрам Плутон уступает даже нашей Луне, диаметр которой составляет 3 474 км. Оказывается, что размер небесного тела не всегда в астрофизике является главным критерием для определения его статуса.

Маленькие размеры Плутона не помешали астрономам долгое время теоретически признавать его присутствие. Еще задолго до своего открытия этот небесный объект носил скромное название — Планета X. В 1930 году американский астроном Клайд Томбо визуально обнаружил, что наблюдаемая им звезда на ночном небосклоне, движется по собственной планетарной орбите. Тогда ученые посчитали, что перед ними девятая планета Солнечной системы, орбита которой является границей нашей Солнечной системы. Научное сообщество не смущали ни размеры вновь открытого небесного тела, ни его орбитальные параметры. В довершение ко всему, новой планете было присвоено солидное название – Плутон, данное в честь древнегреческого бога, властелина подземного царства. Расстояние от Солнца до девятой планеты составляло 5,9 млрд. км. Эти параметры потом долгое время использовались для определения масштабов нашей Солнечной системы.

Тот, кто открыл планету, не имел технических возможностей заглянуть глубже в космос и расставить все на свои места. На тот момент астрофизики имели ограниченные знания и информацию о пограничных областях нашей Солнечной системы. Они не знали о том, где заканчивается ближний космос и начинается безграничное космическое пространство.

Почему Плутон не планета?

Несмотря на то, что бывшая девятая планета была крошечной по размерам, именно она считалась последним и единственным крупным небесным телом, расположенным за орбитой Нептуна. Появление более мощных оптических телескопов во второй половине XX века совершенно изменило представление о космическом пространстве, окружающем нашу звездную систему. Помимо того, что ученым удалось обнаружить у малыша Плутона собственные естественные спутники, статус у девятой планеты пошатнулся.

Основной причиной изменившегося отношения ученых к маленькой планете стало обнаружение на расстоянии в 55 а.е. от Солнца большого скопления небесных тел различных размеров. Эта область простиралась сразу за орбитой Нептуна и получила название «пояс Койпера». Впоследствии в этом районе космоса удалось обнаружить многочисленные объекты, диаметр которых превышает 100 км, и по своему составу схожие с Плутоном. Оказалось, что маленькая планета — всего лишь одно из многих небесных тел, вращающихся в таком тесном кругу. Это и стало главным аргументом в пользу того, что Плутон не последнее крупное небесное тело, обнаруженное за орбитой Нептуна. Первой ласточкой стало обнаружение в поясе Койпера маленькой планеты Макемаке в 2005 году. Следом за ней в этом же году астрофизики открыли в поясе Койпера еще три крупных небесных тела, получившие статус транснептуновых объектов – Хаумеа и Седна. По своим размерам они немногим уступали Плутону.

Для астрофизиков 2005 год стал переломным. Обнаружение за пределами орбиты Нептуна многочисленных объектов дало ученым повод считать, что Плутон не единственное крупное небесное тело. Возможно, в этой области Солнечной системы существуют объекты схожие или превосходящие своими размерами девятую планету. Полученная точная информация об Эриде, поставила точку в спорах о судьбе с Плутоном. Оказалось, что Эрида не только по своим размерам превышает планетарный диск Плутона (2600 км против 2360 км), но и имеет на целую четверть большую массу.

Наличие такой информации привело к тому, что научному сообществу пришлось срочно искать выход из создавшейся ситуации. Среди ученых и астрологов на международных конференциях развернулись настоящие баталии по этому случаю. После первых же выступлений ученых и астрологов стало ясно — нельзя называть Плутон планетой. Ими был накоплен большой материал в пользу того, что в поясе Койпера наряду с Плутоном существуют и другие объекты с аналогичными астрофизическими параметрами и характеристиками. Сторонниками пересмотра концепции классического строения Солнечной системы выдвигалось предположение выделить все транснептуновые объекты в отдельный класс небесных тел Солнечной системы. Согласно этой концепции Плутон становился рядовым транснептуновым объектом, окончательно теряя свой статус девятой планеты нашей звездной системы.

Точку в этом вопросе поставили члены Международного астрономического союза, собравшиеся в Праге на XXVI Генеральную Ассамблею. В соответствии с решением Генеральной Ассамблеи Плутон лишили статуса планеты. Вдобавок ко всему в астрономии появилось новое определение: карликовые планеты — небесные тела, отвечающие определенным критериям. К ним отнесли Плутон, Эриду, Макемаке и Хаумеу и крупнейший Астероид – Цереру.

Считается, что Плутон, в отличие от других крупных небесных тел, не отвечает одному из четырех критериев, согласно которым можно классифицировать небесное тело в качестве планеты. Для бывшей девятой планеты характерны следующие особенности:

• наличие достаточно большой массы;
• Плутон не является ничьим спутником, и сам имеет четыре естественных спутника;
• у небесного тела имеется собственная орбита, по которой Плутон совершает оборот вокруг Солнца.

Последний четвертый критерий, который позволяет классифицировать Плутон как планету, в данном случае отсутствует. Небесное тело ни до, ни после так и не сумело расчистить вокруг себя орбитальное пространство. Это и послужило главным аргументом в пользу того, что Плутон — теперь карликовая планета, небесное тело с совершенно иным статусом.

В подтверждение этой концепции приводится версия о формировании планеты, когда она становится доминирующим объектом на определенной орбите, подчиняя все остальные тела собственному гравитационному полю. Впоследствии крупное небесное тело должно либо поглотить более мелкие объекты, либо вытолкнуть их за границы собственной гравитации. Судя по размерам и массе Плутона, ничего подобного с экс-планетой не произошло. Маленькая планета имеет массу равную всего 0,07 массы всех космических объектов, входящих в пояс Койпера.

Основные данные о Плутоне

В былое время, когда Плутон являлся полноправным членом клуба планет, его причисляли к планетам земной группы. В отличие от газовых гигантов Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна, бывшая последней планета имеет твердую поверхность. Рассмотреть с близкого расстояния поверхность самого далекого объекта Солнечной системы удалось только в 2020 году, когда космический зонд «Новые горизонты» пролетел в 12 тыс. км от подземного бога. С помощью этого автоматического зонда человек впервые увидел поверхность карликовой планеты в деталях и смог составить краткое описание этого небесного тела.

Маленькая планета, которая видна в небе едва заметной звездочкой, оббегает вокруг Солнца за 249 лет. В перигелии Плутон приближается к нему на расстояние 29-30 а.е., в афелии карликовая планета удаляется на расстояние 50-55 а.е. Несмотря на такие огромные расстояния, Плутон, в отличие от своих соседей Нептуна и Урана,  — открытый для изучения ледяной мир. Малыш вертится вокруг собственной оси со скоростью 6 дней и 9 часов, хотя его орбитальная скорость достаточно мала — всего 4,6 км/с. Для сравнения, орбитальная скорость Меркурия составляет 48 км/с.

Площадь планеты составляет 17,7 млн. кв. километров. Практически на всей площади поверхность планетарного диска доступна для обозрения и представляет царство вечного льда и холода. Предполагается, что Плутон состоит из замершего водяного льда, азота и силикатных пород. Другими словами, это огромная ледяная глыба, плотность которой составляет 1,860 ± 0,013 г/см3. Средние температуры на планете экстремальные:  — 223 градуса Цельсия ниже нуля. Слабое гравитационное поле и невысокая плотность привели к тому, что на Плутоне минимальное значение ускорения свободного падения — 0,617 м/с2.

Судя по снимкам, на Плутоне имеются впадины и горы, высота которых может достигать 3-3,5 км. Помимо твердой поверхности, Плутон также имеет свою атмосферу. Слабое гравитационное поле не позволяет планете иметь обширный воздушно-газовый слой. Толщина газовой прослойки составляет всего 60 км. В основном это газы, испаряющиеся с ледяной поверхности Плутона под воздействием жесткого ультрафиолетового излучения.

Новые открытия из жизни Плутона

В дополнение ко всей имеющейся информации о Плутоне, недавно удалось обнаружить атмосферу и на Хароне — спутнике Плутона. Этот спутник немногим уступает по размерам главной планете, и у ученых по этому поводу имеются свои соображения.

Последний факт является достаточно любопытным. Имеется версия, что Плутон и Харон – типичная двойная планета. Это единственный случай в нашей Солнечной системе, когда материнское небесное тело и его спутник по многим параметрам схожи друг с другом. Так ли это — покажет время, пока же человечество продолжает собирать интересные факты о поясе Койпера, где наряду с Плутоном существует еще немало любопытных космических объектов.