Новітні горизонти

У липні 2015 року міжпланетна станція НАСА «Нові горизонти» пролетіла поблизу Плутона, що дозволило вивчити карликову планету і її супутники на якісно новому рівні. Два роки потому робота з аналізу даних триває. Ми вивчили останню оглядову статтю про те, що нового ми дізналися про Плутон за цей час.

Підліт «Нових горизонтів» до Плутону 15-го липня 2015-го в уявленні художника. Зображення: NASA/JHU APL/SwRI/Steve Gribben

Що було відомо до «Нових горизонтів»

Плутон – карликова планета, що знаходиться в 30-50 разів далі від Сонця, ніж Земля – була відкрита тільки в 1930 році. Кутовий розмір Плутона на небі становить всього 0,1 кутової секунди, в той час як роздільна здатність наземних телескопів – від 1 кутової секунди, тому ні в один наземний телескоп неможливо розглянути будь-які деталі цієї планети. Довгий час про Плутон не було ніяких точних відомостей: спочатку вважали, що за своїми розмірами і масою він близький до Землі, потім – що схожий на Марс.

Тільки відкриття супутника Харона в 1978 році дозволило точно визначити загальну масу цієї подвійної системи, пов’язану, за Третім закону Кеплера, з періодом її обертання в 6,4 земних днів. Виявилось, що вона майже в 500 разів менше від земної. У 80-х вдалося побудувати перші «карти» поверхні Плутона.

Новий етап у вивченні системи Плутона почався з запуском космічного телескопа «Хаббл» на початку 90-х. Його роздільна здатність приблизно в 10 разів більше, ніж у найкращих наземних телескопів, так що з його допомогою вперше вдалося отримати прямі зображення поверхні Плутона і Харона. Правда, розмір одного пікселя на фотографіях «Хаббла» становив близько 200 км, і перший «портрет» Плутона, що має діаметр 2374 км, був розмитою світлою плямочкою розміром 10×10 пікселів. Астрономи дізналися, що Плутон має більш високе альбедо, що він більш червоний, ніж Харон, і що у нього світлі полярні шапки і темна екваторіальна область.

«Сімейне фото» у виконанні «Хаббла»: Плутон ліворуч, Харон праворуч. Фото: Dr. R. Albrecht, ESA/ESO Space Telescope European Coordinating Facility; NASA

Крім цього, в 2000-х за допомогою «Хаббла» були відкриті чотири інших супутника Плутона – Гідра, Нікс, Кербер і Стікс. Також на початку нульових було виявлено кілька порівняних з Плутоном об’єктів за орбітою Нептуна: Квавар, Седна і Еріда. Їх відкриття привело до того, що в 2006 році Плутон був позбавлений статусу планети, але про нього як і раніше було відомо до болю мало.

Що таке «Нові горизонти»

«Нові горизонти» – це автоматична міжпланетна станція НАСА, яка була запущена до системи Плутона в 2006 році. Апарат розміром 2,2×2,7×3,2 метри і вагою майже півтонни несе 7 фотокамер, спектрометрів і детекторів, 4 комп’ютери, систему зв’язку із Землею та інше обладнання. Зібрана інформація зберігається на двох пристроях флеш-пам’яті ємністю 8 гігабайт.

У травні 2015 року, через 9 років від початку польоту, станції вдалося отримати перші знімки, що перевершили за якістю знімки «Хаббла». Активні спостереження проводилися протягом 9 днів приблизно 14 липня 2015 року, коли «Нові горизонти» наблизилися до Плутона на мінімальну відстань приблизно в 12 500 км. За цей час було зібрано близько 6 гігабайтів інформації, які потім передавалися на Землю понад рік – до жовтня 2016- го – зі швидкістю менше тисячі біт в секунду.

«Сімейне фото» у виконанні «Нових горизонтів» (коллаж). Плутон на попереду, Харон позаду. Фото: NASA/JHUAPL/SwRI

Що ж цінного містилося в переданій інформації, яку можна порівняти за обсягом з парою серій серіалу в хорошій якості? (За оцінкою 2006 року вартість всього проекту склала 650 млн доларів. Цікаво зауважити, що приблизно таку ж величину має загальний бюджет всіх сезонів «Ігри престолів».)

Що ми дізналися про геологію Плутона

Найбільше значення має якісний стрибок дозволу зображень – в 2 тисячі разів, від 200 км на піксель у «Хаббла» до 80 метрів на піксель на кращих фотографіях «Нових горизонтів». Це дало змогу розглядати на Плутоні цілий новий світ з горами, кратерами, рівнинами, ущелинами і льодовиками. Плутон з астрономічного об’єкта перетворився в геологічний.

Велика частина поверхні планети густо покрита метеоритними кратерами. Це означає, що вона формувалася на початку створення Сонячної системи. Крім того, вона покрита мережею протяжних розломів. Ймовірно, вони свідчать про те, що в минулому планета збільшувалася в розмірі. Це могло статися в результаті часткового замерзання океану під поверхнею або переходу льоду, з якого складається зовнішній шар Плутона, в стан з іншою густиною.

Однак деякі ділянки істотно молодші. Великі регіони, особливо в полярних областях, покриті товстим, в кілька кілометрів товщиною, шаром відкладень. Там, де цей шар зруйнований, з-під нього проступають ділянки давньої поверхні. За своєю текстурою ці відкладення нагадують кальгаспори – химерні утворення у вигляді похилих голок або пірамід, які утворюються на снігових полях в результаті багаторазового повторення циклів танення і замерзання. Правда, на відміну від земних, структури на Плутоні мають в тисячу разів більший масштаб.

Область «порізаної» поверхні Плутона (Фото: NASA/JHUAPL/SWRI). У кутку — півториметрові кальгаспори в Андах (Фото: Arvaki / wikipedia)

Але найбільшу увагу дослідників привернула рівнина Супутника. Це величезна низина шириною в 750, довжиною в 1400 кілометрів і глибиною 3-4 кілометри, заповнена замерзлим азотом, метаном та монооксидом вуглецю (чадним газом). Поверхня рівнини дуже пласка, не має кратерів і розбита на багатокутники, що представляють собою гігантські осередки Бенара (щось на зразок стовпів, на які розбивається тонкий шар речовини при конвекції, в їх середині речовина піднімається, а по краях – опускається). Згідно з результатами комп’ютерного моделювання, вона має невеликий за космічними мірками вік – близько півмільйона років. На півночі і сході рівнини Супутника розташовані деревоподібні долини – льодовики з азотного льоду, що рухаються на рівнину. На заході – хаотичні структури з величезних – п’ять кілометрів заввишки! – блоків водяного льоду. На півдні – дві великі гори, і не прості – ймовірно, кріовулкани.

Рівнина Супутника. Фото: NASA/JHUAPL/SWRI

Геологія Харона здивувала дослідників горами висотою до 10 км. Вони розташовані в екваторіальній області і поділяють поцятковані кратерами північні і рівніші південні рівнини. Ймовірно, Харон теж збільшувався в розмірах, проте наявні моделі поки не можуть пояснити ці особливості.

Що ми дізналися про атмосферу і клімат

Раніше про атмосферу Плутона вже було дещо відомо. Інформацію про неї отримували непрямими методами за спостереженнями затінення, коли диск планети закриває від спостерігача світло далекої зірки. Однак «Нові горизонти» надали унікальну за своєю цінністю пряму інформацію про її склад і будову.

Атмосфера Плутона складається переважно з азоту з невеликими домішками метану, етану, етилену та інших газів. Вона надзвичайно розріджена: її тиск приблизно в 100 тисяч разів менше атмосферного тиску на Землі. Незважаючи на це, вона має великий вплив не тільки на клімат, але і на геологію карликової планети. Так, вона сприяє вирівнюванню температури в різних областях Плутона, а через створюваний метаном парниковий ефект, температура поверхні планети дещо збільшується. На подив учених, температура зовнішніх шарів атмосфери виявилася набагато нижче передбаченої, а механізм охолодження поки залишається незрозумілим.

Атмосфера Плутона. Фото: NASA/JHUAPL/SwRI

Зміна пір року на Плутоні відбувається не через нахил осі обертання планети, як на Землі, а через витягнутість орбіти. Протягом займає майже 250 земних років витка навколо Сонця, кількість одержуваного Плутоном тепла змінюється майже в три рази. Це призводить до того, що істотно змінюється щільність атмосфери: довгим літом, яке триває трохи менше половини плутонічного року, замерзлі гази випаровуються, а взимку – знову переходять в твердий стан. Вони випаровуються з найбільш освітлених і нагрітих ділянок і осідають на більш холодних. Цей процес забезпечує перенесення речовини з поверхні планети, і за мільйони років «виліпив» найдивовижніші форми рельєфу. Цим же пояснюються відмінності складів поверхні в різних регіонах планети: в екваторіальній області переважає водяний лід, в середніх широтах – азотний, а в полярних – метановий.

Також в екваторіальній області виявлено високий вміст толінів – полімерних сполук, що утворюються з метану під впливом сонячної і космічної радіації. Ці речовини виявлені також на крижаних супутниках планет-гігантів: Юпітера, Сатурна і їх «льодових» побратимів. Саме вони відповідають за червоний колір поверхні Плутона. Вони ж відповідальні і за незвичайну темно-червону пляму на полюсі Харона. Виявляється, деякі молекули метану долітають з Плутона до Харона і осідають в найбільш холодній його області – на полюсі, де з них і утворюються толіни.

Що далі?

«Нові горизонти» поставили перед нами більше нових питань, ніж розв’язали старих. Чи є під поверхнею Плутона рідкий океан? Чим пояснюється аномально високий рівень рухливості речовини на поверхні планети? Коли і як утворилася рівнина Супутника? Чим пояснюється незвичайний рельєф Харона?

Найближчим часом нові місії до Плутона не плануються. Так що нову інформацію, яку можна порівняти за своїм значенням з отриманої «Новими горизонтами» ми отримаємо ще нескоро.

Проте, далеко не все безнадійно: найближчим часом вчені, зацікавлені Плутоном, продовжать шукати відповіді в лабораторіях. Щоб перевірити різні гіпотези і моделі, необхідно досліджувати властивості крижаних сумішей при низьких температурах і залучити комп’ютерні обчислення. Так що не варто думати, що нібито після «Нових горизонтів» нічого нового про Плутон ми не дізнаємося. Перед вченими вже починають світитися нові перспективи досліджень.

Джерело: x-files.org.ua
Переклад: Kurai

Рейтинг читателей
[Всего: 1 Средний: 5]

Добавить комментарий

0
Web Design BangladeshWeb Design BangladeshMymensingh