Что случилось с плутоном
Плутон снова может стать планетой: как это произойдет и почему так важно
Группа исследователей выдвинула идеи, которые могут изменить астрономию как науку. Ученые хотят вернуть Плутону его статус планеты. Согласно недавнему исследованию, причин для этого очень много. «Хайтек» разобрался в ситуации.
Читайте «Хайтек» в
Астрономы вновь предлагают изменить определение планеты, чтобы вернуть Плутону его статус. Свое предложение они изложили в журнале Icarus.
С чего все началось?
Американский астроном Клайд Томбо открыл Плутон в 1930 году во время наблюдений из обсерватории Лоуэлла в Аризоне. Учебники быстро обновили — с тех пор считалось, что в Солнечной системе всего девять планет. Но в последующие десятилетия астрономы задавались вопросом, действительно ли Плутон (2 400 км в диаметре) можно приравнять к Юпитеру (140 000 км) и Сатурну (116 000 км) и считать планетой. Ученые сомневались. Возможно, этот объект — всего лишь часть популяции маленьких ледяных тел за орбитой Нептуна.
Этот регион стал известен как пояс Койпера, но только в 1992 году ученые обнаружили его первого «резидента». Кандидат в объект пояса Койпера (Kuiper Belt Object, KBO) 1992 QB1 нашел Дэвид Джуитт и его коллеги с помощью 2,24-метрового телескопа Гавайского университета на Мауна-Кеа. Утверждение первого KBO активизировало уже существующие дискуссии. А в 2000 году планетарий Хейдена в Нью-Йорке приобрел скандальную популярность, когда представил выставку, на которой было представлено всего восемь планет. Его директор — Нил де Грасс Тайсон — позже стал активным лицом в публичных обсуждениях статуса Плутона.
Но именно открытия объектов пояса Койпера с массой, примерно сопоставимой с массой Плутона, таких как Квавар (получил статус KBO в 2002 году), Седна (2003) и Эрис (2005), обострили дискуссию. В частности Эрида оказалась больше Плутона, и ее стали неофициально называть «десятой планетой» в Солнечной системе.
Больше не планета
В итоге Международный астрономический союз (МАС) создал комитет, которому поручили определить, что такое планета вообще. Согласно одному из планов, количество планет увеличилось с девяти до 12: Плутон и его спутник Харон предложили считать планетами-близнецами, а Церера и Эрида получили право вступить в эксклюзивный клуб. Но идея подверглась критике и ее и отвергли.
В итоге обсуждения в 2006 году привели к тому, что появилась новая версия определения планеты. В последний день собрания, 24 августа, члены МАС проголосовали за принятие новой резолюции, которая определяет критерии для наименования планеты. Во-первых, она должна находиться на орбите вокруг Солнца, во-вторых, иметь массу, достаточную для того, чтобы под воздействием сил гравитации принять почти сферическую форму, в-третьих, не иметь возможности расчистить окрестности своей орбиты от других тел (этим карликовая планета отличается от обычных планет).
Плутон отвечал первым двум из этих критериев, но последний оказался решающим. «Очистка окрестностей» означает, что планета выбросила другие крупные объекты в непосредственной близости, другими словами, он добился господства над гравитацией. Поскольку Плутон находится рядом с другими ледяными объектами пояса Койпера, декларация фактически лишила его мир планетарного звания, которое он сохранял почти 76 лет. Его сразу же отнесли к отдельной категории «карликовых планет», наряду с самым большим телом в поясе астероидов, Церерой, и другими крупными объектами пояса Койпера — такими как Эрида, Квавар и Седна.
Почему Плутону хотят вернуть статус планеты?
Филип Мецгер из Университета Центральной Флориды и его коллеги предлагают пересмотреть не только статус Плутона, но и сам подход к определению планеты. Они считают, что требование о гравитационном доминировании планеты в районе своей орбиты основано скорее на астрологии и фольклоре, и не имеет отношения к научной систематике. Чтобы доказать свою позицию, ученые изучили научную литературу за последние 400 лет. Они выяснили, что, начиная с Галилея, который интересовался образованием гор на Луне, планетой считалось геологически активное тело в космосе.
По мнению ученых, эти представления начали меняться примерно 200 лет назад, когда стала популярна публикация астрологических альманахов. Это изменило взгляд на сущность планет. Они больше не считались таковыми просто потому что у них есть сложная структура, они проявляют геологическую активность и могут быть местом для зарождения жизни и цивилизации. «Вместо этого они понимались как нечто простое, что следует определенным идеализированным путям вокруг Солнца», — объясняют авторы исследования.
Также ученые ссылаются на устоявшиеся, но, по факту бессмысленные «астрологические представления», согласно которым, планет в принципе не должно быть много. Именно поэтому, по мнению авторов новой статьи, астрономы и выработали определение, под которое попадает лишь восемь тел в Солнечной системе. Ученые с этим не согласны. Они уверены — главный фактор, по которому надо определять, планета — какой-то космический объект или нет, — это его структура.
Представим, что речь идет о млекопитающих. Они остаются млекопитающими, живут ли они на суше или в море. Дело не в их местонахождении, а во внутренних характеристиках, которые делают их такими, какие они есть.
Филип Мецгер, соавтор исследования о статусе Плутона
Зачем это нужно?
Уже десятилетия не утихают споры о статусе Плутона. Если Международное астрономическое сообщество примет во внимания доводы ученых, то не только Плутон, но и геологически активные спутники планет-гигантов вроде Титана и Энцелада станут планетами. Разработка корректной классификации важнее, чем кажется. Скоро запустят новый телескоп «Джеймс Уэбб», и одной из его задач будет поиск новых экзопланет и жизни на них. Если научное расширит понятие «планеты», то в выборке окажется больше объектов и можно будет изучить огромное количество новых миров за пределами Солнечной системы.
Размер — не главное Почему Плутон больше никогда не станет планетой
Плутон. Фото: NASA/JHUAPL/SwRI
В апреле в Философском обществе Вашингтона (округ Колумбия, США) между научным руководителем миссии New Horizons Аланом Стерном и бывшим президентом Международного астрономического союза (МАС) Роном Экерсом состоялись дебаты по определению того, что называть планетой. Предметом дискуссии стали формальные определения планеты и карликовой планеты, принятые XXVI Ассамблеей МАС в августе 2006 года. Тогда после решения, утвержденного в ходе международной конференции, Плутон, к которому в январе 2006 года отправилась станция New Horizons, стал считаться не планетой, а карликовой планетой, с чем не согласился Стерн. «Лента.ру» рассказывает о дискуссии ученых и аргументах сторон.
«Разрыв между планетами и непланетами поражает»
Согласно решению МАС, небесное тело может называться планетой, если удовлетворяет трем условиям: (a) находится на орбите вокруг Солнца, не являясь спутником другого небесного тела, (б) обладает массой, достаточной для принятия за счет самогравитации шарообразной формы, и (в) очистило окрестности собственной орбиты от посторонних небесных тел, например, сделав их своими спутниками. Под это определение формально попали всего восемь небесных тел — Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун, а Плутон, не удовлетворяющий условию (в), оказался карликовой планетой. Согласно тому же МАС, небесному телу, чтобы называться карликовой планетой, нужно удовлетворять лишь условиям (а) и (б). С такой точки зрения основное отличие планеты от карликовой планеты заключается в том, что первая очистила собственные окрестности от посторонних небесных тел, тогда как вторая — нет.
Подобная классификация подкрепляется несколькими количественными критериями, из которых напрямую следует, что Плутон нельзя считать планетой подобно, например, Земле или Юпитеру. В дискуссии ученых особое внимание уделялось одному из таких предложенных критериев, а именно — представленному в июле 2015 года в публикации астронома Жан-Люка Марго из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (США). Согласно работе этого ученого, для проверки наличия статуса планеты у спутника звезды достаточно знания трех параметров: массы звезды, массы спутника и периода его обращения вокруг светила. Метод Марго учитывает время, в течение которого небесное тело расчищает свою орбиту вокруг материнской звезды, и применим к экзопланетам (которые по условию (а) автоматически не попадают под определение планеты, принятом МАС, поскольку находятся вне пределов Солнечной системы).
Параметр П у планет и карликовых планет отличается минимум на три порядка (взято из работы астронома Жан-Люка Марго)
Изображение: Jean-Luc Margot
Тем не менее метод калифорнийского ученого позволяет считать планетами 99 процентов планет и экзопланет. В Солнечной системе подход Марго оставляет, в частности, Цереру, Плутон и Эриду карликовыми планетами. «Разрыв между планетами и непланетами поражает. Резкое различие предполагает фундаментальное расхождение в том, как эти тела формировались, а сам факт их классификации демонстрирует нечто глубокое в наших знаниях о природе», — заявлял еще в июле 2015 года ученый.
Однако, если оставить в стороне дискуссию, развернувшуюся между спикерами, касающуюся механизма принятия решения в августе 2006 года (тогда на конференции присутствовало не так много профессиональных геофизиков, как того бы хотел научный руководитель New Horizons), а также исторический экскурс Экерса про историю астрономии (в нем, в частности, говорилось, что долгое время с момента открытия Плутона в феврале 1930 года его размеры считались сопоставимыми с земными), то стоит отметить позицию последнего, согласно которой решение МАС, принятое в августе 2006 года, касалось не научной стороны вопроса, а затрагивало всего лишь вопрос наименования.
«Определение планеты зависит от ее окружения»
Пожалуй, главным аргументом, который Стерн неоднократно использовал в ходе дебатов, критикуя решение МАС, стало то, что теперь «определение планеты зависит от ее окружения». На первый взгляд, согласно Стерну, это выглядит абсурдом. Действительно, рассуждает ученый, если, например, Землю поместить в облако Оорта, то ее уже нельзя будет считать планетой (согласно работе Марго, масса планеты должна расти по мере ее удаления от материнской звезды). В качестве наглядной иллюстрации своих соображений научный руководитель миссии New Horizons привел пример с горой, которая не перестает считаться таковой даже в случае, если она располагается не одиночно, а вместе с другими горами в составе горного массива. Как продолжение соображений, касающихся зависимости определения Земли (как планеты или карликовой планеты) от ее расстояния от Солнца, следующего из критерия Марго, Стерн заметил, что «размер [небесного тела] не важен».
Вместо принятого МАС определения научный руководитель New Horizons фактически предложил другое определение планеты. Последней, согласно Стерну, должно считаться небесное тело, которое обладает субзвездной массой, достаточной для формирования шарообразной формы, и в котором никогда не протекали термоядерные реакции. Таким образом Стерн автоматически предложил рассматривать экзопланеты в качестве планет и исключил третье условие (в), входящее в определение планеты по МАС. Спутники планет, размеры которых сопоставимы с размерами собственно планет, Стерн уже давно предложил называть планетами-спутниками.
«Два определения»
Стоит отметить, что в ходе дискуссии Экерс и Стерн пришли к своеобразному консенсусу, признав, что фактически говорят о «двух определениях», основывающихся на разных подходах. Позиция МАС отдает предпочтение «динамическому определению», то есть во главу угла ставит орбитальную динамику (учитывающую конкретное небесное тело во взаимодействии с окружающими его другими небесными телами), тогда как точка зрения главы New Horizons предполагает использование «геофизического определения» планеты (основывающегося на внутренних свойствах небесного тела). Также Экерс признал разумным то, что определение планет могло бы быть расширено и на случай экзопланет. По его мнению, в будущем МАС может принять такое решение.
Однако нельзя не учесть то обстоятельство, что в ходе дебатов позиция Экерса критиковалась намного чаще, чем Стерна (об этом — ниже). С другой стороны, бывшему главе МАС, по всей видимости, все же удалось показать спорность точки зрения сторонника «геофизического определения» в части, касающейся ненужности учета окружения небесного тела для того, чтобы считать его планетой. В частности, как заметил Экерс, гора в океане скорее будет считаться не горой, а островом. Следуя такой точке зрения, гипотетическую Планету Х, о существовании которой заявляют астрономы Майк Браун и Константин Батыгин из Калифорнийского технологического института в Пасадене (США), все же следует считать планетой, поскольку именно она, как показывают расчеты ученых, отвечает за ряд наблюдаемых орбитальных параметров карликовых планет, находящихся за пределами орбиты Нептуна. Именно Планета Х, если ее существование будет подтверждено, станет настоящей девятой планетой Солнечной системы, заняв место Плутона, вдруг ставшего карликовой планетой.
Также важно отметить отношение участников дискуссии к профессиональной принадлежности ученых, которые в августе 2006 года проголосовали за текущее определение планеты. Экерс уверен, что решение, принятое специалистами различных областей астрономии, не должно находиться в исключительной компетенции геофизиков, на чем настаивает Стерн.
«Не нужно»
Дебаты ученых, прошедшие в Философском обществе Вашингтона, в части обоснованности определения планеты, принятого в августе 2006 года МАС, «Ленте.ру» прокомментировал доктор физико-математических наук, заведующий отделом физики и эволюции звезд Института астрономии Российской академии наук (ИНАСАН) Дмитрий Вибе.
«Начну с того, что я прежде всего не понимаю, насколько обосновано вообще желание дать «официальное» определение термину «планета». Особенно с учетом того, что все остальные астрономические объекты — галактики, звезды, туманности и прочее — прекрасно существуют без определений, и это отсутствие определений не приводит ни к какой путанице», — полагает астрофизик.
Экзопланета Глизе 667 C c
По его мнению, «оба определения плохие». «Недостаток определения МАС — и в этом можно согласиться со Стерном — состоит в том, что оно привязано к Солнечной системе, то есть правильнее было бы называть его не определением планеты, а определением планеты Солнечной системы, больше того, определением планеты в современной Солнечной системе. Последний пункт определения МАС о способности планеты расчистить свое окружение предполагает, что процесс расчистки длится во времени, и в начале эволюции Солнечной системы был интервал времени, в течение которого планеты расчищали пространство вокруг себя. Означает ли это, что они стали планетами только по окончании этого процесса? Про другие недостатки достаточно сказал Стерн», — считает Вибе.
С другой стороны, полагает доктор физико-математических наук, определение МАС легко критиковать из-за его детальности, тогда как «большую часть выступления Стерн посвятил не защите своего определения, а недостаткам определения МАС». «Его определение лишено этих недостатков, но в данном случае, на мой взгляд, отсутствие недостатков само по себе является большим недостатком. А давайте, говорит Стерн, называть планетой все круглое и без термоядерных реакций. Ну, давайте. И какой в этом смысл? Кстати, про определение Стерна один из моих коллег пошутил, что ему не соответствует Земля, поскольку на Земле происходили термоядерные реакции (при взрывах бомб)», — говорит ученый.
Определения планеты российский астрофизик логичным видит строить с опорой на ее происхождение. «Как-то, может быть, так: планетой считается тело, обращающееся или обращавшееся вокруг звезды, возникшее позже звезды в окружающем ее газо-пылевом диске, достаточно массивное, чтобы принять округлую форму, и способное со временем расчистить пространство вокруг себя от вещества исходного протопланетного диска. Это очень хорошее определение с единственным недостатком: в большинстве случаев его невозможно или крайне трудно проверить», — заключает Вибе.
И повторяет, что любое определение планеты на самом деле «не нужно».
Почему Плутон исключили из списка планет Солнечной системы и где он сейчас в закладки 9
Со школьных лет помню, что в Солнечной системе 9 планет:
Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон.
Но если открыть современные энциклопедии и справочники о Солнечной системе, то вы увидите, что планет только 8 и в этом списке нет планеты Плутон.
Куда же она исчезла?
Нет, она не испарилась, не пугайтесь! Просто её исключили из этого списка. И я расскажу почему.
Плутон занимал почётное место в списке планет аж целых 76 лет, пока в 2006 году маленький шарик не был разжалован.
Если рассмотреть планетарное строение Солнечной системы, то, начиная от Солнца, расположились каменистые планеты земной группы – Меркурий, Венера, Земля, Марс.
Затем идёт пояс астероидов – пристанище сотен тысяч огромных каменных и железных глыб.
Этот пояс отделяет планеты земной группы от газовых гигантов – Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, которые в отличии от младших собратьев по большей части состоят из газов – водорода и гелия.
Всё, что находится за пределами Нептуна, называется “транснептуновыми объектами”, из которых мы выделяем пояс Койпера . Он очень похож на пояс астероидов, но объекты, находящиеся в нём, состоят в основном изо льда. Ещё он гораздо массивнее и ощутимо шире.
На окраине нашей системы, возможно, располагается гипотетическое облако Оорта, представляющее собой сферическую оболочку – источник комет и гравитационная граница нашей Солнечной системы.
И где же в этом многообразии находится Плутон?
Плутон, расположен в 40 раз дальше от Солнца, чем мы и является самым известным и самым крупным объектом пояса Койпера.
Объектом, но не планетой! По крайней мере не в привычном понимании этого слова.
Дело в том, что Плутон обладает рядом особенностей, которые сильно отличают его от других планет. Некоторые из этих особенностей лишь выделяют Плутон среди прочих, другие подталкивают астрономов к более строгому определению термина “планета”.
Раньше, до 2006 года, Плутон считался 9-й планетой, соответственно, его орбита должна находиться где-то за орбитой Нептуна.
На самом деле орбита Плутона отклоняется от плоскости Эклиптики на целых 17 градусов и достаточно приплюснута, что отличает её от орбит остальных 8-ми планет.
К тому же Плутон не может похвастаться выдающимися размерами. Несмотря на то, что у него целых 5 спутников, Плутон в 7 раз легче и в 1,5 раза меньше нашего естественного спутника Луны.
Именно эти характеристики заставили учёных отправить Плутон на “скамью запасных”. После его открытия, он стал, как белая ворона среди других планет – уж очень сильно он отличался.
Но формального повода для исключения Плутона из списка планет не предвиделось вплоть до 2005 года. К тому моменту уже 15 лет активно изучался пояс Койпера. И с 2004 по 2005 годы были открыты ещё целых три схожих по размерам и орбитам транснептуновых объекта.
Они были названы: Эрида, Хаумеа и Макемаке.
Оказалось, что у Плутона больше общего с этими телами, чем с 8-мью планетами.
Вот и появился повод объединить эти объекты в отдельную группу. Они уже не астероиды, но ещё не планеты. Ещё сюда относят бывший астероид Церера.
Они – карликовые планеты. Не путать с просто планетами!
В ходе 26-й Ассамблеи Международного астрономического союза, проходившей в Праге 14-25 августа 2006 года, было принято изменить определение термина “планета”.
Теперь официально планетой Солнечной системы называется небесное тело, удовлетворяющее всем следующим условиям:
На данный момент в группу Карликовых планет входят: Плутон, Эрида, Хаумеа, Макемаке и бывший астероид из пояса астероидов Церера.
Таким образом, самая маленькая планета Плутон стала самой крупной планетой в группе Карликовых планет!
«Плутон все еще активен»: раскрыта тайна его ледяных ячеек
Ученые разгадали тайну загадочных многоугольников на Плутоне
Ученые из Великобритании и Франции получили новые ответы на вопрос о том, как могли формироваться ландшафты карликовой планеты Плутон. Группа исследователей, возглавляемая Адриеном Морисоном из Эксетерского университета в Великобритании, сумела показать, как могли возникать огромные ледяные многоугольники на Равнине Спутника, названной так в честь первого советского искусственного спутника Земли. Статья об этом опубликована в журнале Nature.
Характерные ячеистые структуры — самая примечательная деталь обширного и относительно гладкого бассейна, по своим размерам превосходящего Францию, лишенного при этом кратеров и состоящего в основном из замерзшего азота с включением небольшого количества также замерзших окиси углерода и метана.
Отсутствие кратеров говорит о том, что это сравнительно молодая геологическая структура, образовавшаяся предположительно в течение последних 100 млн лет.
До сих пор формирование многоугольных структур объясняли процессами твердотельной конвекции внутри десятикилометрового слоя азотного льда, однако этим нельзя было удовлетворительно описать наблюдаемую топографию поверхности с характерным рисунком: плоские многоугольники, ограниченные узкими впадинами. К тому же загадкой оставался и достаточно мощный источник необходимого для этого нагрева.
Теперь наблюдаемые полигональные структуры удалось воспроизвести с помощью нового моделирования эффектов сублимации возле поверхности Равнины Спутника с уменьшенным на порядок тепловым потоком у основания слоя льда (
0,3 мВт/м 2 вместо 2–3 мВт/м 2 ). Для нового исследования ученые использовали сложные методы моделирования, показывающего, как гигантские многоугольники образуются в результате сублимации льда — явления, при котором твердый лед может превращаться в газ, минуя жидкое состояние, — и обратного процесса — десублимации. Исследовательская группа показывает, что сублимация азотного льда способствует конвекции в ледяном слое Равнины Спутника, охлаждая его поверхность за счет передачи энергии молекулам газа.
«Сублимация льда — это обычный геоморфный процесс на планетах с твердой поверхностью: например, сублимация углекислого льда рисует множество впечатляющих впадин на Южной полярной шапке Марса,
— пишут исследователи. — На Земле тоже встречаются зубчатые лезвия — так называемые пенитенты, наблюдаемые в высокогорных пустынях и связанные с сублимацией снега. А из-за специфики разреженной атмосферы Плутона ее ключевым ингредиентом считается азот (N2)». Климатические модели показывают, что именно западная часть области Томбо, обрамленной горами Хиллари и Тенцинга, где расположена Равнина Спутника, и является основным источником азотного льда, участвующего в климатических циклах.
В ходе нового исследования группа ученых провела серию численных симуляций, показавших, что охлаждение при процессах сублимации способно усиливать конвекцию приповерхностного слоя таким образом, что это согласуется с многочисленными данными, полученными от New Horizons, включая размер многоугольников, амплитуду топографических структур и скорость этих преобразований. Все это естественным образом накладывается также на временную шкалу, в рамках которой климатические модели предсказывают очередной цикл сублимации Равнины Спутника, начавшийся примерно 1-2 млн лет назад.
«Когда космический зонд New Horizon совершил единственный на сегодняшний день облет Плутона в 2015 году, собранных данных оказалось достаточно, чтобы радикально изменить наше понимание этого удаленного мира, — говорит доктор Морисон. — В частности, зонд показал, что Плутон все еще геологически активен, несмотря на то, что находится далеко от Солнца и имеет ограниченные внутренние источники энергии. Это касается и Равнины Спутника, где приповерхностные условия позволяют газообразному азоту из атмосферы Плутона находиться в сложном динамическом равновесии с твердым азотом самой равнины».
Такая обусловленная климатом динамика твердого слоя может также встречаться и на поверхности других небесных тел в Солнечной системе, включая спутник Нептуна Тритон или другие крупнейшие объекты пояса Койпера — Эриду и Макемаке.
Сближение автоматической межпланетной станции New Horizons с Плутоном состоялось 14 июля 2015 года. Полученные при этом фотографии продемонстрировали большое разнообразие ландшафтов на карликовой планете и показали, что Плутон нельзя считать мертвым объектом, на котором больше не происходит никаких изменений. Изображения включали в себя как темные древние сильно кратеризованные участки, так и яркие гладкие геологически молодые вкрапления, а также горные массивы, холмы и дюны. Происхождение многих геологических образований на Плутоне до сих пор остается предметом научных дискуссий.