Солнечная система - Владимир Сурдин

Неожиданный результат был получен при расчете структуры атмосферы Плутона. Оказалось, что из-за малого расстояния между Плутоном и Хароном у них должна быть общая атмосфера. Но это требует подтверждения. Если существующие оценки массы Плутона и Харона правильны, то метан в атмосфере Плутона находится на грани диссипации. Для сохранения метановой атмосферы требуются примерно такие параметры: масса Плутона 2,3×1022 кг. (1/3 массы Луны), радиус 1400 км., средняя температура поверхности не более 52 К, максимальная 62 К. При этом сферическое альбедо должно быть около 0,45, а ускорение свободного падения у поверхности около 0,8 м/с2.

В 1988—91 гг. методами астрометрии удалось определить положение центра масс и оценить среднюю плотность Плутона как 1,8—2,1 г/см3., что типично для силикатно-ледяных тел вроде Тритона, Титана или Ганимеда. Плотность Харона получилась равной 1,2—1,3 г/см3. Отсюда следовало, что состав Плутона — это каменные породы и водяной лед, а Харон — это аналог ледяных спутников Сатурна. Такое различие должно было указывать на независимое происхождение этих небесных тел. Однако позже были получены иные оценки: расстояние между центрами компонентов 19640 км., диаметр Плутона 2300 км., диаметр Харона 1200 км. Полная масса системы 1,46×1022 кг., из которых на Харон приходится около 10%. Отсюда плотность Харона 1,7 г/см3, что заметно ближе к плотности Плутона. Таким образом, вопрос о происхождении Плутона и Харона остается открытым до более детального их исследования.

Транснептуновые объекты

Выше говорилось о гипотезе образования двойной системы Плутон-Харон в космической катастрофе, но ныне проблема получила новое освещение: происхождение Плутона весьма вероятно связано с поясом транснептуновых объектов.

Кеннет Эджворт в Англии (1943, 1949 гг.) и Джерард Койпер в США (1951 г.) выдвинули гипотезу о существовании, наряду с облаком Оорта, еще одного, более близкого резервуара комет. Ныне гипотеза подтверждается; за этой зоной закрепилось название «пояс Койпера». Вначале, в 1992 г. в результате многолетних поисков был обнаружен очень далекий и слабый объект, названный 1992 QB1, принадлежащий Солнечной системе и находящийся далеко за орбитами Нептуна и Плутона, на расстоянии 41 а.е. Объект оказался гигантским ядром кометы, размером 200—500 км. (размер ядра кометы Галлея «всего» около 10 км.). Уточненная орбита оказалась именно такой, как была предсказана: почти круговой, с большой полуосью 44 а.е. и малым наклонением к эклиптике (2°). Всего через год был обнаружен еще один объект такого же размера, 1993 FW, также с большой полуосью 44 а.е. и наклонением 8°. Поскольку в ходе их поиска был исследован лишь небольшой участок неба, стало ясно, что таких объектов должно быть очень много. В том же 1993 г. были обнаружены еще 4 объекта в интервале от 32 до 34 а.е. снова с малым наклонением орбиты. Поэтому первичные предположения, что 1992 QB1 и 1993 FW могут быть кометами, идущими из облака Оорта, были полностью отвергнуты. Тела этого типа получили название «транснептуновые объекты», или ТНО.

Астрономы давно подметили, что орбиты большинства короткопериодических комет лежат близ плоскости эклиптики, а орбиты долгопериодических комет расположены как угодно. Теперь это объясняется просто: первые приходят из пояса Койпера, вторые — из облака Оорта. В отличие от населения облака Оорта объекты пояса Койпера сформировались неподалеку, на окраине планетной системы, поэтому плоскости их орбит близки к эклиптике. Там могла бы сформироваться еще одна планета, но из-за взаимной удаленности и медленного движения находящихся в поясе Койпера тел на это не хватило 4,5 миллиардов лет существования Солнечной системы. Можно считать, что эта планета формируется у нас на глазах.

К 2007 г. было найдено более 1200 ТНО. Большинство из них, «классические» ТНО, находятся на расстояниях 40—50 а.е., имеют сравнительно небольшие эксцентриситеты (до 0,2) и наклонения орбит (до 40°). В своем движении они не входят в резонанс с Нептуном. Удалось обнаружить ТНО на орбитах, существенно превышающих орбиту Плутона. Например, у объекта 1999 DG8 большая полуось орбиты составляет 61 а.е., а объект 1996 TL66, имеющий вытянутую (е=0,58) орбиту с большой полуосью 84 а.е., удаляется от Солнца в афелии втрое дальше Плутона.

Общая численность населения пояса Койпера составляет порядка 108—1010. Такая оценка следует из числа наблюдаемых короткопериодических комет. Внешняя граница пояса Койпера может находится очень далеко, на расстоянии сотен астрономических единиц, а общая масса его населения может составить десятки масс Земли.

Сейчас, после длительных поисков, астрономы уверены, что крупной планеты за орбитой Нептуна нет. Поэтому все возмущения кометных орбит, превращающие их из круговых в вытянутые, может создавать только Нептун (ничтожная масса Плутона позволяет им полностью пренебречь). Под действием этих возмущений тела пояса Койпера иногда переходят на эллиптическую орбиту и в качестве короткопериодических комет проникают в область внутренних планет. Но расчеты показали, что влияние Нептуна на население пояса Койпера все же весьма ограничено. Во-первых, дальше 48 а.е. находится стабильная зона, где движение кометных тел от Нептуна уже практически не зависит. Во-вторых, на возмущение Нептуном орбит даже более близких тел, 40—41 а.е., требуется около миллиарда лет. Четыре объекта, найденных в пределах 33—35 а.е., находятся на нестабильных орбитах и на своем пути к появлению в качестве короткопериодических комет.

Литература

Саймон Т. Поиски планеты Икс. М.: Мир, 1966.

Уайт А. Планета Плутон. М.: Мир, 1983.

Рускол Е.Л. Естественные спутники планет. М.: ВИНИТИ, 1986. В сер. Итоги науки и техники. Астрономия, том 28.

Введение

К моменту написания этой книги в Солнечной системе обнаружено 166 спутников планет. Кроме того, у планет-карликов обнаружено 4 спутника. Множество спутников открыто у астероидов Главного пояса и пояса Койпера.

Меркурий 0

Венера 0

Земля 1

Марс 2

Юпитер 63

Сатурн 60

Уран 27

Нептун 13

Церера 0

Плутон 3

Эрида 1

Из всех спутников только Луна известна с глубокой древности, а остальные спутники планет были открыты с помощью телескопов и космических зондов. Конечно, Луну трудно не заметить: в полнолуние ее блеск почти достигает —13m. Спутники других планет недоступны невооруженному глазу, и только четыре галилеевых спутника Юпитера могли бы быть видны как звездочки 5m, если бы не соседство яркого Юпитера (впрочем, исключительно зоркие люди замечают их присутствие даже невооруженным глазом).