23.10.2006 | Наука

Развенчание Плутона

В Солнечной системе вновь осталось всего 8 планет

В Солнечной системе вновь осталось всего 8 планет. 24 августа XXVI ассамблея Международного астрономического союза приняла специальную резолюцию, лишающую Плутон звания планеты. Бывший замыкающий в свите Солнца переведен во вновь созданный класс карликовых планет, куда вместе с ним включены считавшийся ранее его спутником Харон, самый крупное тело из пояса астероидов – Церера, а также ряд объектов, недавно открытых за пределами орбиты Плутона. Утешением экс-планете может служить разве только то, что ее имя рекомендовано использовать как нарицательное: карликовые планеты можно также называть плутонами.

Ассамблея не ограничилась решением судьбы одного конкретного светила – она приняла также новую классификацию тел солнечной системы и критерии, позволяющие относить вновь обнаруживаемые объекты к тому или иному классу. Отныне планетой можно называть небесное тело, удовлетворяющее следующим признакам. Во-первых, оно должно обращаться вокруг Солнца, а не какого-либо иного тела. Во-вторых, его собственное гравитационное поле должно быть мощнее сил упругости – что выражается в правильной (близкой к шару) форме и сложном внутреннем строении. В-третьих, рядом с его орбитой не должно быть других сопоставимых по размеру спутников Солнца.

Каждый из трех остальных классов небесных тел определяется тем, чего не хватает состоящим в нем светилам, чтобы считаться планетами.

Если тело вращается не вокруг солнца, а вокруг планеты – это спутник. Если оно имеет неправильную форму и однородное строение (проще говоря, представляет собой глыбу камня или льда) – это астероид. Наконец, если в районе его орбиты есть другие подобные или более крупные тела – это карликовая планета, сиречь плутон.

Нетрудно видеть, что первые два критерия просты, содержательны и относительно легко применимы на практике, а определяемые ими классы тел качественно отличаются друг от друга либо своей природой, либо характером движения. Третий же выглядит вымученным и внутренне противоречивым – словно его придумали только для того, чтобы преградить вход в «клуб планет» персонально Плутону. Да, известно, что орбита этого светила настолько вытянута, что часть ее находится внутри орбиты предыдущей планеты – Нептуна. Но если строго применять третий критерий, то придется исключить из числа планет и Нептун – ведь получается, что в районе его орбиты тоже болтается постороннее тело. У людей, далеких от астрономии, невольно возникает вопрос: а зачем вообще надо было пересматривать статус Плутона – тем более, что никаких новых знаний новая классификация пока не принесла?

 

Планета ХХ века

С тех пор, как люди стали более-менее систематически глядеть на звезды, им известны пять странных светил (не считая Солнца, Луны и комет), движущихся не так, как все прочие: Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн. Теория Коперника добавила к ним шестое – Землю, объяснив заодно механизм их «неправильного» движения. Ньютонова механика и растущее совершенство астрономической техники привели к тому, что в XVIII веке Вильям Гершель открыл седьмую планету – Уран. В XIX веке список пополнил Нептун, вычисленный «на кончике пера» (по возмущениям орбиты Урана) Урбаном Леверье и только после этого отысканный на небе Иоганном Гелле. Так, может быть, и у ХХ века найдется собственная планета?

Для маститого американского астронома Персиваля Ловелла это стало почти навязчивой идеей. С 1905 года Ловелл непрерывно искал свою «планету Икс», одновременно пытаясь вычислить ее местоположение по возмущениям орбиты Нептуна и непосредственно увидеть ее на небе. В 1914 году он опубликовал расчеты примерной орбиты гипотетической планеты, а два года спустя – умер, так и не удостоверившись в ее существовании.

Последующий анализ его архива показал, что на одном из сделанных Ловеллом снимков есть изображение Плутона – но оно попало рядом со случайным дефектом фотопластинки и выглядит как его часть.

После смерти Ловелла поиски Девятой планеты прервались – пока их в 1929 году не возобновил в основанной Ловеллом Флагстаффовской обсерватории 24-летний астроном-любитель из Канзаса Клайд Томбо, в то время не имевший даже высшего образования (он закончил университет, получив от родного штата именную стипендию за свое открытие). Уже через несколько месяцев, в январе – феврале 1930 года ему удалось зафиксировать неизвестную ранее слабенькую звездочку, местоположение и движение которой соответствовали расчетам Ловелла. Руководство обсерватории сообщило об этом ученому миру 13 марта – в день 75-летия Ловелла. А 1 мая Международный астрономический союз официально внес вновь открытое светило в список известных небесных тел – в статусе планеты Солнечной системы и под названием Плутон. Это имя, предложенное 11-летней внучкой библиотекаря Оксфордского университета Венецией Берни, подкупило астрономов тем, что, с одной стороны, безукоризненно соответствовало традиции мифологических наименований, а с другой – начиналось с инициалов рыцаря Девятой планеты Персиваля Ловелла.

Вновь открытая планета с самого начала отличалась странностями. Как уже упоминалось, ее орбита необычайно вытянута. Еще Кеплер доказал, что орбиты планет – не круги, а эллипсы, но у большинства планет они очень близки к кругам: их «продольная» ось лишь чуть длиннее «поперечной». У Плутона же расстояния до Солнца в афелии и перигелии (т. е. самой ближней и самой дальней точках орбиты) отличаются в 1,66 раза. Еще более странным было то, что если орбиты всех прочих планет лежат почти в одной плоскости, то орбита Плутона торчит под углом 17 градусов к ней. Ну и наконец, Плутон решительно не вписывался в наметившуюся закономерность: ближе к Солнцу располагаются небольшие плотные (средняя плотность вещества – 5 – 6 г/куб. см) планеты земного типа – Меркурий, Венера, Земля и Марс. Подальше, отделенные поясом астероидов, вращаются планеты-гиганты: Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Их размеры гораздо больше, а плотность не превышает 2 г/куб. см, так как они состоят из соединений легких элементов – водорода, метана и аммиака.

Плутон же было невозможно отнести ни к тем, ни к другим – он оказался маленьким и рыхлым.

Впрочем, его истинные размеры и масса были определены далеко не сразу. В 1950 году астроном Герард Койпер (голландец по рождению, перебравшийся в США) оценил диаметр Плутона в 5900 км – в два с лишним раза меньше, чем у Земли и примерно равный диаметру Меркурия. В 1965 году особые условия наблюдения позволили уточнить, что поперечник Плутона не может быть больше 5500 км. В 1978 году сотрудник уже известной нам Флагстаффской обсерватории Джеймс Кристи открыл спутник Плутона – Харон, а заодно определил массу и размер самой планеты. У него получилось 2600 км. Наконец, уже в 90-е годы снимки, сделанные космическим телескопом «Хаббл», дали окончательный ответ: 2300 ± 20 км, в полтора раза меньше, чем у Луны (3500 км). А поскольку средняя плотность Плутона (тоже неоднократно уточнявшаяся) не превышает 2 г/куб. см, его масса оказалась почти в 500 раз меньше массы Земли. Койпер и его современники ошибались, оценивая размеры планеты по количеству отраженного света: отражающая способность поверхности Плутона, состоящей из азотного или метанового льда, оказалась гораздо выше, чем у планет земного типа.

Новые данные о Плутоне наделали много шума в астрономическом мире. Некоторые ученые даже усомнились в том, что столь легкое тело могло заметно повлиять на движение Нептуна. Тогда получалось, что открытие Плутона в предсказанной Ловеллом точке – чистая случайность, а возмущения орбиты Нептуна означают, что где-то поблизости бродит еще не открытое массивное тело – Десятая планета, Трансплутон. Но на статус самого Плутона в ту пору никто не покушался: как бы мал и легок он ни был, он все же многократно превышал по размеру самый крупный из астероидов – Цереру (780 км в диаметре).

 

Карлики выходят из тьмы

Уточнение размеров Плутона было не единственной задачей «Хаббла» на периферии Солнечной системы. Много лет подряд легендарный телескоп внимательно вглядывался в «пояс Койпера». Это название части околосолнечного пространства, лежащей за пределами орбит известных планет, – редкий пример того, как опровергнутая гипотеза увековечила имя своего автора.

Еще до начала космической эры знакомый нам Герард Койпер выдвинул теорию, согласно которой от орбиты Плутона и до областей, где уже не ощущается влияние Солнца, лежит полоса пространства, свободная от всех заметных небесных тел, кроме изредка пересекающих ее комет. Хотя целый ряд астрономов в разные годы высказывал прямо противоположные гипотезы, рассудить их с Койпером никто не мог – на таком удалении от Солнца разглядеть с Земли даже самые крупные астероиды было в ту пору невозможно.

Но термин «пояс Койпера» прижился и к моменту запуска «Хаббла» был уже общепринятым именем самой дальней периферии Солнечной системы.

Наблюдения «Хаббла» показали, что Койпер, что называется, попал пальцем в небо: область, которую он полагал пустой, оказалась вторым поясом малых небесных тел. Первый трансплутоновый астероид QB1 был открыт в 1992 году. А в 1999 – 2003 гг. в поясе Койпера было открыто около 800 объектов. Правда, большинство из них имело скромный размер (десятки – первые сотни километров), сохраняя почтительную дистанцию, отделяющую их от планет. Но, насколько можно было судить по снимкам, это были не глыбы неправильной формы (как большинство астероидов «первого» пояса), а аккуратные шары, вероятно, состоящие из замерзших до твердости соединений легких элементов. Как и Плутон.

Статус Плутона пошатнулся в 2002 году, когда группа Майкла Брауна из Паломарской обсерватории открыла объект LM60, получивший экзотическое имя Кваоар (так звали своего бога-творца индейцы племени тонгва; давно исчерпав греко-римский пантеон, астрономы сейчас используют самые экзотические мифологии). Диаметр этого тела отличался от диаметра Плутона всего вдвое – 1250 км. На следующий год та же группа зафиксировала объект 90377, он же Седна – более 1,5 тысяч километров в поперечнике, с невероятно вытянутой орбитой и, кажется, даже со своим спутником. А еще через несколько месяцев неугомонный Браун сообщил об открытии объекта UB313, после некоторых споров названного Ксеной. И прямо потребовал признать Ксену планетой – ведь ее диаметр составлял около 2800 км, т. е. заметно больше, чем у Плутона.

Международный астрономический союз оказался в тяжелом положении.

Конечно, можно было бы продолжить традицию «каждому веку – своя планета» и признать Ксену полноправным членом элитного клуба планет. Можно было бы даже включить туда и Седну, и Кваоар, и вообще все трансплутоновые тела с диаметром больше 1000 км (а таких наоткрывали уже около десятка). Но систематическое изучение пояса Койпера только начинается, и теоретики говорят, что в нем могут найтись сотни ледяных шаров такого размера. Впрочем, тысяча километров – это же чисто условная величина, а по форме, структуре и составу все трансплутоновые шары подобны друг другу. Выплесни кто-нибудь в поясе Койпера стакан воды – у нас будет еще несколько правильных шарообразных твердых тел, вращающихся вокруг Солнца. И что тогда – считать каждый из этих ополосков самостоятельной планетой, равной по статусу нашей Земле?

В такой ситуации рабочие органы союза сочли наименьшим злом исключить Плутон из списка планет. Оппоненты же предлагали сделать этот список закрытым, оставив Плутон, но запретив добавлять в него прочих обитателей пояса Койпера, каковы бы ни были их размеры и прочие параметры: дескать, планета – это не только класс астрономических объектов, но и категория культуры и в этом качестве не подлежит пересмотру. (Правда, последовательно проводя этот принцип, пришлось бы вернуть статус планет Солнцу и Луне, считавшихся таковыми не 76 лет, а много веков.) Наконец, были предложения оставить пока все как есть, подождав результатов миссии аппарата New Horizons, который стартовал 20 января этого года и в июле 2015-го должен достичь окрестностей Плутона, а после его обследования основательно поработать в поясе Койпера. (Кстати, Плутон оставался единственной «классической» планетой, не посещенной ни одним исследовательским аппаратом.) Дескать, получим сколько-нибудь достоверные данные о строении Плутона и его соперников – тогда и разберемся, кто из них планета.

Но подавляющее большинство собравшихся в Праге 2500 делегатов XXVI ассамблеи МАС проголосовало за решение немедленное и радикальное.

Возможно, на их выбор повлияла небывалая со времен Коперника стройность предлагаемой новой структуры Солнечной системы: 4 землеподобных планеты – пояс астероидов – 4 планеты-гиганта – пояс Койпера. Симметрия, гармония и полное соответствие современным представлениям о механизмах формирования планетных систем.

Вот только надолго ли?

Источник: «Что нового в науке и технике» № 10, 2006,