Рейтинг@Mail.ru
Поиск
x
Журнал №193, октябрь 2019
Журнал №71, сентябрь–октябрь 2019
Это новый сайт National Geographic Россия. Пока мы работаем в режиме бета-тестирования.
Если у вас возникли сложности при работе с сайтом, напишите нам: new-ng@yasno.media
Космос

Плутон: накануне долгожданной встречи

Надя Дрейк
08 июля 2015
/upload/iblock/50d/50d24c9eaf99c185d1f898bb6ea5584c.jpg
В середине июля космический аппарат NASA, преодолев около пяти миллиардов ?километров, пройдет на расстоянии 12,5 тысячи километров от Плутона, который ?изображен здесь вместе с Хароном, самым крупным из пяти его известных спутников.
Фото: художник: Дейна Берри
/upload/iblock/f8e/f8e519fdbc761fea846a157fc26ba7d7.jpg
Клайд Томбо, фермер из Канзаса, в 1928 году сконструировал телескоп, использовав коленчатый вал от «Бьюика» 1910 года выпуска и старое фермерское оборудование. Благодаря сделанным им рисункам Марса и Юпитера он получил работу в Лоуэлловской обсерватории. Там два года спустя он и открыл Плутон. 
Фото: Bettmann/Corbis
/upload/iblock/3af/3afc8bd81a8fec9d1f56969495f53373.jpg
Аппарат New Horizons в Космическом центре имени Кеннеди во Флориде скоро облачат в обтекаемую обшивку, которая защитит его во время запуска и полета сквозь земную атмо-сферу. Самый быстрый из тех, что когда-либо стартовали с Земли, запущенный в 2006-м, он достигнет Плутона 14 июля 2015 года.
Фото: NASA
/upload/iblock/32b/32bdbeea9cd1f6050e2ef56c70cd966c.jpg
New Horizons взлетает с мыса Канаверал на борту ракеты «Атлас-V». Миновав Плутон, космический аппарат продолжит полет в самые дальние области Солнечной системы.
Фото: NASA
Проведя в полете почти десять лет, космический аппарат New Horizons («Новые горизонты») приближается к загадочной карликовой планете. Что он там найдет, пока можно только гадать.
Маленький, холодный и чудовищно далекий, Плутон никогда не любил делиться своими тайнами. С 1930 года, когда открыли эту карликовую планету, она ушла слишком далеко по своей орбите, и ее ледяная поверхность превратилась в расплывчатое пятнышко, на котором не могут сфокусироваться даже самые мощные телескопы. Нам известно, что Плутон существует, но о нем самом мы, по сути, ничего не знаем.  Все изменится 14 июля, когда космический аппарат NASA New Horizons пролетит на расстоянии 12,5 тысячи километров от замерзшего карлика. Это рискованный маневр, но, если все пройдет хорошо, мимолетный близкий контакт приоткроет тайну последнего неизученного мира классической Солнечной системы. Мы наконец-то встретимся с бывшей девятой планетой лицом к лицу – и сможем увидеть поверхность как самого Плутона, так и его самого крупного спутника – Харона. У ученых есть некоторые предположения относительно того, что им предстоит обнаружить, но наверняка известно только одно: Плутон преподнесет немало сюрпризов.  «Наши представления о Плутоне могут просто-напросто развеяться как дым», – говорит Алан Стерн, ведущий исследователь проекта New Horizons.  Планета Икс Уже в 40-е годы XIX века с помощью сложных вычислений было предсказано, что за орбитой Нептуна должна находиться еще одна планета. Расчеты, основанные на данных о массе Нептуна, говорили о том, что орбита этого ледяного гиганта, как и его соседа Урана, не совсем такая, какой она должна была бы быть. Поэтому некоторые астрономы стали утверждать, что как минимум одно небесное тело, находящееся на краю Солнечной системы и еще не открытое, подталкивает ледяных гигантов и вынуждает их отклоняться от правильного пути вокруг Солнца. К началу XX века охота за недостающим элементом Солнечной системы шла вовсю: первооткрыватель покрыл бы себя славой человека, нашедшего новую планету. Увлеченно присоединился к этой охоте и Персиваль Лоуэлл, представитель бостонского высшего света, назвавший отбившийся от стаи объект «Планетой Икс», но более известный благодаря своему заявлению: Лоуэлл утверждал, что разглядел на поверхности Марса ирригационные каналы. У Персиваля была собственная обсерватория во Флагстаффе, штат Аризона, и в 1905 году она стала центром поисков Планеты Икс. Персиваль Лоуэлл постоянно высчитывал – и пересчитывал – возможную позицию планеты, влезал в долги, чтобы купить новое оборудование для поиска. Однако он умер в 1916 году, так и не успев убедиться, что Планета Икс действительно существует.  Перенесемся в февраль 1930 года. Как-то ближе к вечеру сын канзасского фермера, 24-летний Клайд Томбо сидел за своим телескопом в Лоуэлловской обсерватории. Ему было поручено искать неуловимую планету Лоуэлла. Астрономического образования у Клайда не было, однако он сам научился конструировать телескопы – иногда из деталей старых автомобилей и других, казалось бы,  малоподходящих предметов.
«...мне непременно нужно было до конца расследовать дело потенциальной Планеты Икс. Это была самая скучная работа, которую я делал в своей жизни». 
Томбо можно было назвать перфекционистом. «Когда я сажал сорго, – писал он в своих воспоминаниях, изданных в 1980 году, – ряды всходов должны были быть идеально ровными, иначе я расстраивался. Позже мне непременно нужно было до конца расследовать дело потенциальной Планеты Икс, насколько бы малыми ни были шансы на то, что это она… Это была самая скучная работа, которую я делал в своей жизни».  В поисках недостающей планеты Томбо провел около года, используя инструмент под названием блинк-компаратор. Эта шумная машина позволяла исследователям быстро просматривать в прямом и обратном порядке сделанные на большой выдержке с разницей в несколько дней снимки неба, зачастую содержащие сотни тысяч звезд. Любой объект (например, планета или астероид), преодолевший за это время значительное расстояние, при таком просмотре начинал двигаться. 
В тот день, 18 февраля, Томбо работал с блинк-компаратором, рассматривая, прищурившись, тысячи звезд. Вдруг он заметил, что на снимках, сделанных в январе с разницей в шесть дней, крошечное пятнышко света не стоит на месте. На одной фотографии оно находилось слева от двух ярких звезд, а на другой – сдвинулось на несколько миллиметров правее их. Томбо снова и снова перепрыгивал с одного снимка на другой и смотрел, как пятнышко сдвигается со своего места и возвращается обратно. Потом он схватил линейку и измерил точное расстояние между позициями пятнышка, а затем нашел другую фотографию этого участка неба, сделанную ранее в январе, и отыскал это же пятнышко на ней. Наконец, с помощью лупы Клайд убедился в том, что претендент на звание планеты есть еще на одной серии фотографий, сделанных другой камерой. Через три четверти часа развеялись последние сомнения.  Томбо нашел Планету Икс. Продолжив наблюдения еще несколько недель, 13 марта, в день 75-летия со дня рождения Лоуэлла, Лоуэлловская обсерватория объявила об открытии Томбо. Однако почти сразу астрономы почувствовали: тут что-то не так. Скачущее пятнышко света было слишком тусклым для Планеты Икс. Даже лучшие телескопы того времени не могли сфокусироваться на диске планеты, что означало только одно: объект мал – слишком мал, чтобы вызывать отклонения орбит ледяных гигантов.   Первым делом Лоуэлловской обсерватории нужно было решить, как назвать новую планету. Письма потекли рекой. Поначалу в лидеры вышла «Минерва». Вдова Лоуэлла, Констанция, которая в свое время застопорила поиски Планеты Икс, пытаясь отсудить у обсерватории наследство покойного мужа, предложила варианты «Персиваль» и «Лоуэлл», а затем, отбросив ложную скромность, – «Констанция». 
С годами предполагаемая масса Плутона все уменьшалась и уменьшалась, пока наконец в 2006 году он не потерял статус обычной планеты и не стал карликовой.
По другую сторону Атлантического океана, в Англии, одиннадцатилетняя Венеция Берни, случайно узнавшая о конкурсе, предложила назвать планету Плутоном в честь римского бога подземного мира. Мрачное название казалось вполне подходящим для объекта на сумеречной окраине Солнечной системы, к тому же укладывалось в «мифологическую» традицию наименования планет. Весьма кстати оказалось и то, что слово «Плутон» начиналось с инициалов Персиваля Лоуэлла. И вот 1 мая Лоуэлловская обсерватория объявила: Планету Икс назовут Плутоном.  Но сам новый мир Плутона с необычной наклонной орбитой и ставящим в тупик скромным размером, продолжал оставаться загадкой. С годами предполагаемая масса открытой Клайдом Томбо планеты все уменьшалась и уменьшалась, пока наконец в 2006 году Плутон не потерял статус обычной планеты и не стал карликовой.  Благодаря наблюдениям за взаимодействием Плутона с его спутником Хароном сегодня ученые знают, что масса Плутона составляет всего лишь две тысячных земной. Харон, открытый в 1978 году, размером почти вдвое меньше Плутона – то есть настолько велик, что эти два небесных тела фактически образуют бинарную систему. Они вращаются вокруг находящейся между ними точки в пространстве – двойная карликовая планета в центре поразительно сложной системы, в которую входят по меньшей мере еще четыре луны. Ученые предполагают, что вокруг Плутона лун даже больше, причем некоторые из них, не исключено, делят орбиты друг с другом или меняются ими и, может быть, хаотически кружатся, вместо того чтобы совершать выверенные пируэты вокруг стабильной оси. «Одновременно и удивительно, и закономерно обнаружить так далеко от нас нечто в высшей степени необычное и причудливое», – говорит научный сотрудник проекта New Horizons Алекс Паркер. 
К концу 1980-х годов космический аппарат NASA «Вояджер-2», пронесшийся сквозь владения планет-гигантов, открыл истинную массу Нептуна – она равна примерно семнадцати массам Земли. Если это значение вставить в те старые уравнения, на основании которых было предсказано существование девятой планеты, то все получается так, как должно быть. Уран вращается вокруг Солнца по предсказуемой, вполне заурядной орбите, на которую никогда не влияла другая крупная планета. Впрочем, если бы не ошибочные расчеты и не поразительное упорство Клайда Томбо, мы бы, возможно, на несколько десятилетий позже открыли этот маленький мир.  Пояс Койпера Итак, Плутон больше не планета. Теперь его даже не считают чем-то уникальным в своем роде. Это один из тысяч миров, населяющих пояс Койпера – обширное кольцо обломков за орбитой Нептуна, дом для великого множества комет и ледяных карликов. Следы начальных эпох существования Солнечной системы, давно стертые с поверхности Земли, по-прежнему отпечатаны на этих глыбах возрастом 4,6 миллиарда лет, которые должны подтвердить или опровергнуть теории, описывающие первые бурные годы существования Солнечной системы.  Строение пояса Койпера указывает на то, что когда-то планеты-гиганты менялись местами, и в результате этих грандиозных перестроений мелкие небесные тела разлетались во все стороны, превращая Солнечную систему в подобие гигантского тира. Ученые надеются исследовать кратеры, испещряющие поверхность Плутона и Харона. Это позволит им сделать выводы о составе пояса Койпера и о тех переменах, которые он претерпевал с течением времени. Такие вычис-ления необходимы для того, чтобы примирить разные гипотезы о том, как миграция планет-гигантов формировала облик Солнечной системы на ранних этапах. «Мы полагаем, что поначалу пояс Койпера был гораздо массивнее», – говорит ведущий исследователь проекта New Horizons Алан Стерн. Сведения, полученные при изучении Плутона, могут также пролить свет на процессы, которые сделали нашу собственную планету такой, какой мы ее знаем. Некогда новорожденную Землю окружало облако водорода и гелия. За миллионы лет эта атмосфера улетучилась в космическое пространство. Плутон – единственное место в Солнечной системе, где мы можем изучить подобный процесс, происходящий сегодня, хотя его атмосфера и состоит из азота. И этим сходства не исчерпываются. Ученые полагают, что Харон образовался в результате грандиозного столкновения, похожего на то, что породило нашу Луну. Но если Луна сгустилась из диска расплавленных обломков, возникших в результате столкновения, то Харон откололся от Плутона относительно целым.
И если рост нашей Луны привел к тому, что небо над Землей достаточно чисто, то слабая гравитация Плутона позволила осколкам разлететься, нашпиговав бинарную систему космическим мусором, который может сделать визит New Horizons весьма рискованным делом.  На пороге открытий Космический аппарат NASA, запущенный с мыса Канаверал во Флориде, пронесся сквозь Солнечную систему, в среднем преодолевая примерно 1,6 миллиона километров в сутки. Всего лишь за год с небольшим он добрался до Юпитера, после чего использовал гравитацию этой гигантской планеты в качестве ускорителя, чтобы сократить общее время в пути почти на четыре года. Но даже с этим ускорением New Horizons предстояло лететь еще восемь лет до бывшей планеты, удаленной от Солнца на расстояние, в сорок раз большее, чем Земля. Там, на «окраине», невероятно холодно: температура на поверхности Плутона может достигать –240 градусов Цельсия.  Ученые, участвующие в проекте, заключают пари о том, какие их ждут неожиданности. Они уже знают, что карликовая планета будет красноватой благодаря взаимодействию солнечных лучей с органическими молекулами на поверхности; знают, что ее поверхность покрыта различными видами льда. На расплывчатых изображениях, полученных с помощью телескопа «Хаббл», видно, что на Плутоне есть очень темные и очень светлые области, и некоторые ученые предполагают, что это органические соединения придают отдельным участкам карликовой планеты темный оттенок. Вид других фрагментов поверхности намекает на то, что на разноцветной территории образуется зимний ледяной покров, так что ученые не слишком удивятся, если увидят на Плутоне гейзеры, как на Тритоне, самом большом спутнике Нептуна. Вокруг карликовой планеты – толстый слой азотной атмосферы, которая может оказаться в 350 раз объемнее самого Плутона.  «Я подозреваю, что мы увидим туманы и, может быть, густые облака», – говорит Фрэн Багенал, участник проекта из Университета Колорадо в Боулдере.  Вообще, члены команды New Horizons высказывают предположения обо всем, начиная с диаметра Плутона и количества его лун и заканчивая тем, будут ли обнаружены на Плутоне и Хароне кратеры, каньоны и криовулканы. Некоторые даже считают, что Харон окажется интереснее своего родственника.  Чтобы получить истинные знания о Плутоне, нужно отправиться туда и посмотреть на этот мир с его порога. На то, чтобы подготовить такое путешествие, ушло 85 лет, и теперь наконец нам предстоит поближе познакомиться с загадочной планетой Томбо. Клайд, в каком-то смысле, пребудет с нами: на борту New Horizons летит маленькая колбочка с частичкой его праха – символический посланник, который проплывет мимо Плутона и устремится дальше, в пояс Койпера, чтобы, возможно, найти еще один новый маленький мир, ждущий своих исследователей.