Летом 2015 года произошло знаменательное событие: рукотворное тело впервые в истории приблизилось к Плутону, некогда девятой планете Солнечной системы. Мы получили возможность впервые подробно изучить систему этого далекого и холодного небесного тела.

карликовая планета Плутон

Плутон. Это изображение составлено из фотографий, полученных через синий, красный и инфракрасный фильтры на камере Ralph/Multispectral Visual Imaging Camera (MVIC) космического аппарата «Новые Горизонты». Яркая гладкая равнина, занимающая верхнюю правую часть снимка — долина Спутника, гигантское ледяное поле, покрытое замерзшими газами: азотом, угарным газом и метаном. Фото: NASA/JHUAPL/SwRI

Снимки Плутона, переданные космическим аппаратом «Новые горизонты», показали фантастически красивый мир с неожиданно сложной геологией, мир, на поверхности которого древние горы и кратеры соседствуют с молодыми ледяными равнинами. Крупнейший спутник Плутона, Харон, наоборот, продемонстрировал древнюю поверхность, иссеченную кратерами и разломами, которым миллиарды лет. Крошечные спутники Стикс, Никта, Гидра и Кербер имеют неправильную форму, быстро вращаются вокруг своей оси, а поверхность их имеет высокую отражательную способность.

Были проведены также исследования атмосферы Плутона, измерены ее химический состав и скорость убегания в космическое пространство. На фотографиях были найдена дымка и даже, возможно, облака, плавающие в разреженной атмосфере Плутона.

атмосфера Плутона

Слои дымки, плавающей в разреженной атмосфере Плутона. Фото: NASA/JHUAPL/SwRI/Gladstone et al./Science (2016)

Что все это значит? Что добавили данные, собранные «Новыми горизонтами», в копилку наших знаний о Плутоне?

18 марта 2016 года в авторитетном журнале Science была опубликована серия из пяти статей, в которых были суммированы данные, переданные АМС «Новые горизонты», а также сделаны первые общие выводы относительно геологии и состава поверхности Плутона и Харона, природы малых спутников Плутона, состава и динамики атмосферы Плутона.

Это первые научные статьи от команды, непосредственно работающей с данными «Новых горизонтов». Основные выводы и открытия резюмируются на сайте НАСА. Перечислим их:

  1. Поверхность Плутона геологически неоднородна и активно изменялась на протяжении последних 4 миллиардов лет. Одно из самых молодых образований на поверхности карликовой планеты — долина Спутника, огромное ледяное поле размером в сотни тысяч квадратных километров. Она практически лишена кратеров, что говорит о ее чрезвычайной молодости. Возраст долины Спутника не больше 10 миллионов лет.
  2. Спутник Плутона, Харон, имеет древнюю поверхность. В долине Вулкана на Хароне обнаружены явные следы криовулканизма. Огромные потоки извергались на поверхность спутника примерно 4 миллиарда лет назад, когда под поверхностью Харона еще была жидкая вода. В дальнейшем по мере замерзания океан разрывал кору Харона во многих местах, порождая наблюдаемые сегодня гигантские разломы.
  3. Химический состав поверхности Плутона крайне неоднороден. Ученые уже знали, что именно они встретят: замерзшие воду, метан и азот. Однако распределение этих веществ по поверхности оказалось настолько сложным и запутанным, что создало настоящую головоломку для тех, кто думал легко построить модель климата и геологии Плутона. По мнению команды «Новых Горизонтов» различие в химическом составе различных участков поверхности Плутона беспрецедентно и не имеет аналогов в Солнечной системе.
  4. Температура верхних слоев атмосферы Плутона оказалась почти на 40° цельсия ниже, чем считалось на основе наблюдений с Земли. Почему атмосфера карликовой планеты настолько холодна — полная загадка.
  5. Впервые был построен профиль основных газов, составляющих атмосферу Плутона (молекулярный азот, метан, ацетилен, этан, этилен), как функция высоты над поверхностью карликовой планеты.
  6. Предложен механизм образовании дымки в разреженной атмосфере Плутона. Этот механизм предполагает концентрацию частиц дымки атмосферными волнами, созданными ветрами над горами и холмами Плутона.
  7. Перед встречей «Новых Горизонтов» с Плутоном высказывались серьезные опасения по поводу возможного мусора и мелких обломков в системе карликовой планеты, которые могли бы повредить космический аппарат. (Предположение о «замусоренности» и даже кольцах Плутона возникло из-за особой архитектуры системы спутников Плутона.) Однако плотность микрочастиц в окрестностях Плутона оказалась сопоставимой с плотностью частиц на окраине Солнечной системы — около 2,5 частиц на км³. Это означает, что система Плутона свободна от пыли и микрометеоритов.
  8. Еще одно интересное открытие. Область взаимодействия между солнечным ветром и атмосферой Плутона с дневной стороны планеты ограничена 6 радиусами Плутона (около 7 тыс. километров), что намного меньше, чем ожидалось. Это свидетельствует о том, что скорость убегания молекул атмосферы гораздо ниже, чем считалось раньше. Соответственно, меньше ее концентрация на больших высотах.
  9. Малые спутники Плутона имеют высокое альбедо — они отражают 50-80% падающего на них света. Это очень много, если сравнивать с альбедо тел, составляющих пояс Койпера (5-20%). Вероятно, спутники не были захвачены Плутоном из пояса Койпера, а родились в далеком прошлом после гигантского столкновения, которое сформировало всю систему Плутона.

Все вышеперечисленное дает представление о Плутоне, как о чрезвычайно интересном небесном теле. Есть ли под поверхностью равнины Спутника жидкая вода? Насколько сильно влияние атмосферы Плутона на формирование его топографии? Из чего состоят малые спутники Плутона? Эти и еще многие другие вопросы ждут своего ответа.

С абстрактами статей можно познакомиться на сайте журнала Sceience.