Плутон разжалован в рядовые

В России царят небывалые холода, а обливающиеся потом американские операторы с космодрома на мысе Канаверал в жаркой Флориде отправили космический корабль в самое холодное место Солнечной системы - на ее периферию. Мы тоже решили своеобразным способом утешить читателей: есть в нашей Вселенной места, где изнывающая от морозов Москва покажется райским местечком! Как можно заметить, практически все утвержденные названия планетоидов далекого пояса Койпера связаны с божествами, олицетворяющими либо холод, либо воду, либо то и другое разом, поскольку там царят мрак и лед.

Еще совсем недавно Плутон (к которому в четверг успешно стартовала автоматическая межпланетная станция "Новые горизонты") считался величайшим экзотом во всей Солнечной системе - и не только из-за своей эксцентричной орбиты, но и потому, что он может похвастаться небывало крупным спутником - Хароном. Считается, что Харон появился в результате катаклизма, во многом подобного тому, что привел к образованию нашей земной Луны... Однако теперь Плутон неожиданно оказался в "теплой" (вернее, наоборот, феноменально промерзшей...) компании во многом сопоставимых по своим параметрам транснептуновых объектов, "обзаведшихся" к тому же и собственными лунами. Из четырех крупнейших известных тел пояса Койпера (KBOs) три обладают одним или большим числом спутников.

"Мы теперь начинаем понимать, что Плутон следует отнести к небольшому семейству подобных ему объектов, почти каждый из которых имеет луну или луны", - говорит астроном Антонин Буше (Antonin Bouchez) из Калифорнийского технологического института (California Institute of Technology - Caltech). Соответствующий доклад был зачитан на закончившейся недавно зимней 207-й встрече Американского астрономического общества (American Astronomical Society - AAS) в Вашингтоне (округ Колумбия).

Объект 2003 UB313, по своей величине процентов на 25 превышающий диаметр Плутона и к тому же обладающий большим эксцентриситетом орбиты (афелий - 97 а.е., перигелий - 36 а.е.), был открыт американскими астрономами Майком Брауном (Michael E. Brown), Чедвиком Трухильо (Chad Trujillo) и Дэвидом Рабиновичем (David L. Rabinowitz) в ходе обзора, проводимого с помощью автоматического телескопа имени Сэмюеля Осчина обсерватории Паломар. Ранее с помощью того же телескопа той же группой были открыты Седна (2003 год) и Кваоар (2002 год). Официальный номер и название для 2003 UB313 и его предполагаемого спутника (S/2005) утверждаются Международным астрономическим союзом, и скорее всего ими станут И'мир (Ymir) и А'уду'мла (Audumla), предложенные первооткрывателями. В скандинавской мифологии Имиром звался первый великан, из тела которого был создан мир. Корова Аудумла, возникшая из растаявшего инея, наполнявшего мировую бездну, выкормила Имира своим молоком (сама она при этом питалась тем, что лизала соленые камни, покрытые инеем). Впрочем, с легкой руки журналистов гораздо большую популярность получили совсем иные названия для этого планетоида и его спутника - Зена (или Ксена - Xena) и Габриель (Gabrielle) - по именам героев известного телесериала "Зена - королева воинов", - или же имя дочери Майкла Брауна Лайлы (Lila), именем которой был назван файл со сведениями о новой планете на сайте самого астронома.

Одновременно с 2003 UB313 было объявлено об открытии 2003 EL61. Планетоид 2003 EL61 чрезвычайно быстро вращается - делает один оборот за четыре часа и обладает сигарообразной формой - вытянут на 2 тысячи километров в длину, что сопоставимо с диаметром Плутона (впрочем, возможно корректнее его форму было бы сравнить с гандбольным мячом). Выяснилось, что у 2003 EL61 имеется целых два спутника, поперечник крупнешего из них может составлять 300 километров. И если сам планетоид предполагалось наименовать Сантой (Santa), то его луну, разумеется, решили называть в честь оленя Санта Клауса Рудольфом (Rudolph). Второй спутник Санты оказался примерно вдвое меньше, а как его предполагается именовать, пока не сообщается. Исследователи считают, что эти луны образовались из осколков другого крупного обитателя пояса Койпера, разбившегося о 2003 EL61 еще во времена формирования Солнечной системы - свыше 4 миллиардов лет назад. Согласно этому сценарию, та давняя катастрофа так сильно разогрела 2003 EL61, что планетоид потерял большую часть своего льда, и остались главным образом скальные породы. Удар по касательной заставил разогретый камень вращаться столь быстро, что форма его вытянулась в виде сигары, так и застывшей после охлаждения (камни там "зацементированы" остатками льда).

А вот у самого яркого после Плутона обитателя пояса Койпера - 2005 FY9 - современными средствами спутников обнаружить пока не удается. 2005 FY9 носит странноватое (для планеты) прозвище Пасхальный Кролик (Истербанни - Easterbunny), его поперечник (по предварительным оценкам) составляет около полутора тысяч километров (то есть по размерам он скорее всего уступает 2003 UB313 и Плутону, но превосходит Седну).

Буше считает, что перед учеными-планетологами теперь стоит задача разгадать новую загадку: почему подавляющее большинство "мелких" небесных тел среди сотен известных нам объектов, которые населяют пояс Койпера, имеет лишь приблизительно 11-процентный шанс на обладание собственными спутниками, при том что три из четырех крупнейших объектов (что явно больше 11%) "оборудованы" лунами. Возможно, это означает то, что для крупных и малых тел, расположенных за пределами орбиты Нептуна, характерны принципиально разные механизмы обретения спутников.

В течение последних десятилетий эксперты сходились во мнении, что спутник Плутона Харон сформировался в результате катастрофического соударения. Согласно компьютерным моделям, Плутон был поражен объектом, размеры которого примерно в два раза уступали его собственному диаметру, и в результате этой коллизии часть вещества планеты попросту испарилась, но большая часть этого материала все же осталась практически неповрежденной, дав начало Харону. Земная Луна, как ныне считают, тоже была создана подобным образом (в результате столкновения Земли с небесным телом размером с Марс), с тем лишь отличием, что вся она формировалась из горячего диска, образованного материалом, выброшенным на орбиту после мощного столкновения. Лишь в прошлом году астрономы обнаружили две новые небольшие плутониевые луны, но и они также вписываются в привычную схему: огромный Харон сформирован за счет скользящего удара Плутона с другим телом, и при этом оставшаяся пара известных спутников (так же, как и какие-нибудь дополнительные, не выявленные пока еще с Земли) была создана из его осколков.

Что же касается других жителей пояса Койпера, то они, вероятно, могли приобретать свои луны только за счет более редких случаев гравитационного захвата с участием трех тел - именно поэтому для них и характерен вышеупомянутый 11-процентный барьер.

Открытие трех гигантских планетоидов отодвинуло на второй план прежние достижения и, в частности, обнаружение (в ноябре 2003 года) группой того же Майкла Брауна с помощью космического телескопа "Спитцер" планетоида, вращающегося вокруг Солнца по необычной вытянутой и удаленной орбите. Этот планетоид необычного красноватого оттенка теперь уже официально называется Седной (Sedna, прежнее обозначение 2003 VB12) по имени эскимосской богини моря.

Согласно предварительным данным, поперечник Седны составляет от 1600 до 2000 километров, но до сих пор не исключается возможность того, что она окажется больше того же Плутона, диаметр которого составляет 2390 километров. Это самый отдаленный и самый холодный планетоид из всех, когда-либо найденных в Солнечной системе. Седна систематически становится то немного более яркой, то немного более тусклой, возможно оттого, что ее поверхность покрыта светлыми и темными пятнами. Первоначально считалось, что период вращения Седны составляет 20-40 дней. Тогда у нее должен был бы быть крупный спутник, который постепенно за счет гравитационного взаимодействия "затормозил" вращение. Так, вращение Меркурия и Венеры замедлилось под воздействием приливно-отливных сил со стороны Солнца, а вращение Плутона имеет относительно "неторопливый" характер (период - 6 дней), благодаря тому, что на Плутон также действуют приливно-отливные силы вращающегося вокруг него спутника - Харона.

У Седны спутник найти так и не удалось, ну а новые измерения позволили снять саму эту проблему. Тщательные измерения мельчайших пульсаций яркости (вероятно, пропущенные в ходе предыдущих исследований), отражающие перемещение более темных и более светлых деталей ее поверхности (в деталях не различимой, разумеется, с такого расстояния даже в лучшие телескопы) позволили "отказаться от услуг" гипотетической луны. Самым подходящим периодом вращения для Седны теперь считаются 10 часов или около того, что типично для астероидов в нашей Солнечной системе (Земля оборачивается за 24 часа, Юпитер и Сатурн - за 10 часов), и для его объяснения не требуется предполагать наличия каких-либо внешних воздействий.

Приблизительно 12 тысяч лет требуется Седне, чтобы замкнуть свою чрезвычайно вытянутую орбиту, которая в точке, ближайшей к Солнцу, удалена от нашего светила на 74 а.е., а в дальней - на 600-900 а.е. (для сравнения: Плутон в среднем удален от Солнца на 39 а.е., а Нептун - на 30 а.е.) Некоторые ученые относят Седну к числу самых внешних членов пояса Койпера, другие же считают планетоид первым известным нам представителем так называемого облака Оорта - гипотетического образования на самых окраинах планетной системы, откуда к нам лишь изредка "наведываются" кометы. Точнее говоря, в случае Седны речь ведут о так называемом "внутреннем" облаке Оорта.

На столь экзотичную орбиту Седна была закинута, вероятно, в результате давнего межзвездного катаклизма. Об этом свидетельствуют первые детальные исследования этого объекта. Скорее всего, какая-то бродячая звезда прошла рядом с Солнцем свыше четырех миллиардов лет назад и стала виновником ряда потрясений, изменивших нашу планетную систему. В результате компьютерного моделирования поддержку получила именно эта, ведущая теория происхождения Седны, однако остается открытым вопрос о возможности реализации и других, более диковинных сценариев, например, взаимодействие с гипотетической планетой, находящейся на расстоянии приблизительно 75 а.е. от Солнца. И обнаружение такой планеты все еще остается возможным, хотя до сих пор поиски оказывались безуспешными.

Еще один причудливый сценарий, который также способен объяснить нынешнюю орбиту Седны, говорит о том, что Седна могла родиться рядом с коричневым (бурым) карликом с массой, приблизительно в 20 раз меньшей, чем масса нашего Солнца, а затем была захвачена Солнечной системой во время катастрофического сближения с этим самым коричневым карликом. Таким образом в "злодеянии" обвиняется уже не чужая бродячая звезда, а наше собственное Солнце-захватчик, при этом сама Седна может оказаться ближайшим к нам "кусочком" совершенно чуждой планетной системы.

Еще один герой, неоправданно быстро отступивший на второй план, - это планетоид Кваоар (или Квавар, Quaoar, его бывшее обозначение - 2002 LM60, а нынешний официальный номер - 50000), открытый с помощью все того же 1,2-метрового калифорнийского телескопа имени Сэмюеля Осчина в июне 2002 года. Диаметр Кваоара равен 1250 километрам. Имя дано в честь индейского божества дождя.

Этот транснептуновый объект следует по круговой орбите приблизительно в 6,3 миллиарда километров от Солнца (42 а.е.) и в 1,8 миллиарда километров от орбиты Нептуна. Это классический объект пояса Койпера - его орбита гораздо "правильнее" той эллиптической, что наблюдается у Плутона. Временами Кваоар оказывается ближе к Солнцу, чем Плутон, но большую часть времени - все-таки дальше.

Наблюдения в инфракрасной части спектра позволили выяснить, что Кваоар отражает всего 10 процентов солнечного света, поэтому его было довольно сложно обнаружить. Напротив, Плутон отражает 60 процентов падающего света. Его орбита большей частью расположена ближе к Солнцу, льды испаряются и повторно конденсируются на поверхности, добавляя ей белого цвета.

Впрочем, и Кваоар - этот мертвый замороженный мир - не может рассматриваться только как "вечное кладбище". Даже в экстремально удаленных от нашего светила краях временами бывает достаточно "тепло", чтобы можно было говорить о поддержке некоторых планетарных процессов вроде криовулканизма.

Наблюдения, проведенные с помощью 8-метрового японского телескопа "Субару", установленного на Гавайских островах, позволили обнаружить в спектрах (то есть в солнечном свете, отраженном от Кваоара) "подпись" кристаллического водяного льда, а также, возможно, и аммиака.

Обнаружение кристаллического льда означает, что Кваоар разогревается чем-то помимо солнечных лучей. Мысль о наличии альтернативного источника тепла возникла потому, что в том районе, где обитает Кваоар, Солнце может нагревать тела только до минус 223 градусов по Цельсию, а молекулы воды организуют кристаллическую решетку при температурах выше минус 163 градусов, при сверхнизких же температурах они застывают в беспорядке (для того, чтобы молекулы могли выстроиться в кристаллические решетки, требуется дополнительная энергия).

Источником дополнительной тепловой энергии может служить непосредственно сам Кваоар. Так, объекты, чей поперечник превышает 400 километров, могут генерировать тепло за счет радиоактивного распада минералов, содержащих в своем составе уран. Эта теплота расплавила лед в глубине Кваоара, в его внутреннем ядре. Расплавленная жидкость затем выступила на поверхность и повторно замерзла в виде кристаллического льда, имитируя таким образом земные вулканические процессы, в результате которых расплавленная горная порода - магма - вытекает на поверхность, а затем остывает и отвердевает. Обнаружение на Кваоаре аммиака также могло бы "проложить путь" подобному вулканизму. Ведь аммиак - это самый эффективный антифриз во Вселенной, он заставляет лед плавиться уже при минус 100 градусах Цельсия. Другое возможное объяснение наличия на Кваоаре кристаллического льда - это соударения с микрометеоритами, что "экспонировали" лед, сформировавшийся на планетоиде в глубокой древности - четыре миллиарда лет назад. Соударения могли также обеспечить и выработку достаточного количества тепла для кристаллизации "беспорядочного" аморфного льда уже на поверхности планеты. Наблюдения, правда, пока не позволяют ответить на вопрос, покрыт ли Кваоар грязным льдом полностью, или же глыбы льда покоятся среди областей, заполненных грунтом.

Кроме 2003 UB313, 2005 FY9, 2003 EL61, Седны и Кваоара упоминания достойны еще несколько относительно "свежих" и довольно крупных объектов, в свое время ставших сенсацией, но в свете последних открытий отошедших даже не на второй, а на третий план. Это в первую очередь астероид номер 90482 Оркус (Orcus, его прежнее обозначение 2004 DW), "задним числом" обнаруживаемый даже на фотопластинках 1951 года, вероятный диаметр этого объекта сопоставим с размерами 2005 FY9 и составляет порядка 1500 километров. Затем идут Варуна (Varuna, ударение на первом слоге, санскр. वरुण - в ведической мифологии это божество космических вод, а также хранитель истины и справедливости и судья, его официальный номер 20000, а прежнее обозначение - 2000 WR106, диаметр - 900±140 км), Иксион (Ixion, номер 28978, прежнее обозначение 2001 KX76, ~1065 км), безымянный астероид, получивший официальный номер 55565 (ранее он обозначался как 2002 AW197, 890±120 км) и, наконец, Хаос (Chaos, номер 19521, прежний 1998 WH24, 500-600 км). А последней сенсацией следует признать обнаружение сравнительно крупного объекта пояса Койпера с очень экзотичной орбитой (представляющей собой окружность, расположенную вне плоскости эклиптики). До сих пор нет внятного объяснения, каким образом могла сформироваться подобная орбита...

Ссылка:

Kuiper Belt Moons Might Be More Common - Universe Today (NASA Astrobiology)