Загадки космоса. Планеты и экзопланеты - Андрей Мурачёв

Для объектов пояса Койпера эта граница, по логике, должна лежать ниже, так как в их составе меньше горных пород и больше легких элементов. Но насколько ниже? На сегодняшний день мы располагаем всего несколькими достаточно четкими изображениями транснептуновых объектов, полученными аппаратом «Новые горизонты», однако, имея в распоряжении лишь эти изображения, мы не можем ответить на поставленный вопрос. Поэтому стоит обратить внимание на близкие по составу и гораздо более изученные спутники планет-гигантов. Из них самый маленький, но уже имеющий округлую форму, – спутник Сатурна Мимас (тот самый, который открыл Гершель). Его диаметр всего 400 км. Все спутники планет-гигантов с бо́льшим диаметром имеют сферическую форму, а форма тех, чей диаметр меньше, напоминает скорее огромные куски битого щебня. Так что давайте возьмем величину диаметра 400 км в качестве условной границы, отделяющей малые тела Солнечной системы от потенциальных карликовых планет.

Сегодня известно 60 транснептуновых объектов с диаметром больше 400 км в поясе Койпера и 20 объектов рассеянного диска, не принадлежащих ему. Ожидается, что полный обзор пояса Койпера увеличит это число вдвое. Это означает, что на окраинах Солнечной системы вращается полторы сотни таинственных миров, и мы не знаем о них ничего[68]. В нашей галактике, в других звездных системах, должно быть, множество планет, вращающихся на таких орбитах, на которых эти планеты получают ничтожно малое количество тепла родительской звезды. Плутон может служить отличным примером, точкой отсчета для изучения всех этих миров, что наверняка окажутся гораздо богаче и разнообразнее, чем мы себе представляем.

До 2015 года Плутон считался мертвым куском камня и льда на задворках Солнечной системы. И совершенно понятно почему. Днем Солнце хоть и выглядит с его поверхности гораздо ярче Луны, оно все равно дает ему совсем немного света – примерно столько же, сколько самая обычная лампочка. Количество энергии, которое получает Плутон вместе с этим светом, незначительно: оно не способно ни обеспечить условия для сколько-нибудь разнообразной химии, ни создать зоны с разными климатическими условиями, как на Земле или Марсе например. Температура на поверхности Плутона в среднем равна –230 °C. Кроме того, на этой карликовой планете не может быть никакой тектонической активности. Так, по крайней мере, считалось ранее. Тектоника, как вы помните, вызывается лишь наличием горячего ядра, которое еще не остыло с момента своего образования или же разогревается приливными силами. Для первого условия Плутону недостаточно массы, а для второго – не хватает рядом планеты-гиганта. Также Плутон не может сильно разогреваться за счет радиоактивного распада изотопов в своих недрах – тут, опять же, все упирается в массу (Земле, например, естественная радиоактивность дает около половины внутреннего тепла).

На фотографиях, сделанных зондом «Новые горизонты» в 2015 году, астрофизики впервые смогли рассмотреть Плутон в деталях. На них видна сложная, неоднородная поверхность с горными цепями, равнинами и снежными дюнами, подвергавшаяся в прошлом различным геологическим процессам. Плутон в основном покрыт льдами четырех веществ: воды, метана, азота и окиси углерода. Наиболее распространен здесь водяной лед: если исходить из плотности карликовой планеты, он составляет до половины ее объема – в этом смысле внутреннее строение Плутона напоминает строение спутников планет-гигантов. Также из сверхтвердого водяного льда состоят горы Плутона, достигающие 5 км в высоту.

Сюрпризом стало наличие у Плутона азотистой атмосферы, пусть очень разреженной, но все же способной производить ветра, поднимающие с поверхности частицы льда. Эти частицы затем осаждаются из атмосферы на поверхность, затвердевают и снова подвергаются эрозии – в общем, ведут себя так, как льды в полярных областях Земли. Разница между ними не качественная, а лишь количественная. К счастью, попасть в снежный буран на Плутоне нам с вами вряд ли представится возможность.

В верхней части знаменитого «сердца» Плутона, его назвали областью Томбо, есть участок поверхности, испещренный извилистыми линиями, гребнями и канавками длиной около 1 км. Эти образования, напоминающие горные массивы на Земле, проходят поверх ударных кратеров, что говорит об их относительной молодости. Встретить такое в замершем мире крайне удивительно. Очевидно, некая сила ответственна за их образование на Плутоне, однако до сих пор неясно, какая именно – возможно, это эрозия или даже потоки жидкого азота. В любом случае эти линии позволили ученым понять, что Плутон не мертв – это геологически живой объект!

Рисунок 25. Участки ландшафта в области Томбо. Изображения получены с помощью станции «Новые горизонты»

Область Томбо – уникальное место. Западная ее часть, так называемая Равнина Спутника, заполнена слоем молодого богатого азотом льда, покрывающего водяную литосферу. Необычна и структура области. Ледяной азотистый панцирь поделен канавками глубиной около 100 м на неровные, чуть приподнятые многоугольники шириной 20–40 км. Такая структура напоминает конвекционные ячейки, образующиеся на тонком слое масла на разогретой сковороде.

В очередной раз нам остается лишь догадываться о том, чем вызвана такая структура: возможно, мы здесь имеем дело с твердофазной конвекцией, происходящей за счет того, что более теплый лед поднимается в центр этих ячеек, а более холодный опускается по краям. Это очень захватывающе – ничего подобного вы не встретите во всей Солнечной системе. Согласно математическим моделям полный цикл такой ячейки может составлять от 100 тысяч до миллиона лет.

Окончательно представление о Плутоне как о мертвом, замершем мире разрушили ледники. Их обнаружили в горной местности вокруг и внутри Равнины Спутника. Они берут начало в горах и стекают в долину. Эти ледники невероятно молоды для такого небесного тела – им не более 10 миллионов лет. А в южной части карликовой планеты найдены – вы не поверите – два криовулкана!

Исследование географических особенностей Плутона – поистине увлекательнейшее занятие. Но больше всего загадок таит в себе не какая-нибудь деталь рельефа, а та сила, что обеспечивает энергией процессы, происходящие на Плутоне. Эта сила ответственна за достаточно высокие температуры, необходимые, чтобы растопить подповерхностный океан и способствовать созданию разнообразного рельефа.

Результатом действия этой силы, как считается, стал подповерхностный океан жидкой воды. Косвенным подтверждением этой гипотезы служит аммиак, найденный на поверхности Плутона. Молекулы аммиака могут быть легко разрушены ионной бомбардировкой и ультрафиолетовым излучением – всем тем, чего на этой карликовой планете в избытке. Так что наличие аммиака на поверхности говорит о том, что что-то постоянно доставляет его туда – например, криовулканы.