Почему Плутон до сих пор называют планетой: что на самом деле изменилось после его «разжалования»

Плутон остаётся одним из самых обсуждаемых объектов Солнечной системы, хотя официально уже почти два десятилетия не считается планетой. Решение, принятое Международным астрономическим союзом в 2006 году, не уничтожило интерес к далёкому миру. Напротив, Плутон стал одним из наиболее известных примеров того, насколько сложной может быть граница между разными классами небесных тел.

Сегодня Плутон официально относится к карликовым планетам. Он находится в поясе Койпера — области за орбитой Нептуна, заполненной ледяными и каменными объектами, оставшимися после формирования Солнечной системы. При этом Плутон заметно отличается от большинства известных тел пояса Койпера: у него сложная поверхность, разреженная атмосфера, несколько спутников и разнообразный рельеф.

Поэтому спор вокруг его статуса имеет значение не только для школьной классификации. История Плутона показывает, как астрономы определяют, какие объекты считать планетами, почему открытие новых небесных тел может заставить пересматривать привычные категории и что именно учёные узнали о Плутоне после того, как перестали рассматривать его как девятую планету.

Как Плутон стал девятой планетой

Открытие далёкого объекта

Плутон был обнаружен 18 февраля 1930 года американским астрономом Клайдом Томбо. Поиск нового объекта был связан с предположением о существовании ещё одной крупной планеты за орбитой Нептуна.

Первые оценки размеров Плутона оказались сильно завышенными. В течение многих десятилетий астрономы считали его значительно крупнее, чем он оказался на самом деле. Постепенно наблюдения показали, что Плутон гораздо меньше Земли и даже меньше Луны.

Тем не менее после открытия Плутон получил статус планеты и на протяжении более 70 лет воспринимался как девятая планета Солнечной системы. Он прочно вошёл в учебники, карты Солнечной системы и массовую культуру.

Почему его размер долго оставался неизвестным

Главная проблема заключалась в огромном расстоянии до Плутона и его небольших размерах. До начала космической эры астрономы могли изучать объект преимущественно по его слабому свету и движению.

Ситуация начала меняться после обнаружения спутника Плутона Харона в 1978 году. Наблюдения взаимного движения Плутона и Харона позволили гораздо точнее определить массу системы.

Оказалось, что Плутон существенно меньше, чем предполагалось ранее. Более того, стало ясно, что он является необычным объектом, существенно отличающимся от планет земной группы и газовых гигантов.

Что изменилось в астрономии в конце XX века

За Нептуном обнаружили множество небольших миров

Положение Плутона стало гораздо сложнее после открытия других транснептуновых объектов. В конце XX века астрономы начали обнаруживать многочисленные тела за орбитой Нептуна.

Они оказались частью огромной популяции ледяных объектов, которую сегодня называют поясом Койпера. Многие из этих тел движутся по орбитам на значительном расстоянии от Солнца и имеют размеры в сотни километров.

Плутон оказался не изолированной аномалией, а одним из крупнейших представителей этой популяции.

Это открытие поставило перед астрономами принципиальный вопрос: если Плутон считать планетой только потому, что он был открыт первым среди крупных объектов пояса Койпера, нужно ли присваивать такой же статус другим похожим телам?

Открытие Эриды стало переломным моментом

Особенно важным стало обнаружение Эриды — далёкого объекта, который первоначально оценивался как сопоставимый с Плутоном или даже несколько более крупный.

Если сохранить старое определение планеты, возникала проблема. Эрида тоже могла претендовать на статус планеты. Но тогда нужно было решать, где провести границу между планетами и многочисленными другими крупными телами Солнечной системы.

Именно эта ситуация заставила астрономическое сообщество формализовать определение планеты.

Почему Плутон перестал считаться планетой

Новое определение появилось в 2006 году

В августе 2006 года Международный астрономический союз принял официальное определение планеты для Солнечной системы.

Согласно этому определению, планета должна обращаться вокруг Солнца, иметь достаточно большую массу, чтобы собственная гравитация придала ей почти круглую форму, и доминировать в своей области орбиты, очистив её окрестности от других сопоставимых тел.

Плутон соответствует первым двум требованиям, но не третьему.

Он обращается вокруг Солнца и имеет форму, близкую к сферической. Однако его орбитальная область находится в поясе Койпера, где существует множество других объектов. Плутон не является гравитационно доминирующим телом в своей зоне.

Поэтому Международный астрономический союз отнёс его к отдельной категории — карликовым планетам.

«Очистить орбиту» не означает уничтожить всё вокруг

Фраза об очистке орбиты иногда приводит к неправильному представлению о решении 2006 года.

От планеты не требуется буквально убрать из своей орбитальной области каждую пылинку, астероид или комету. Речь идёт о гравитационном доминировании.

Земля, например, обращается вокруг Солнца в области, где также находятся различные небольшие космические тела, но масса Земли настолько велика по сравнению с большинством объектов, пересекающих её орбитальную область, что она гравитационно доминирует в своей зоне.

Плутон находится в другой ситуации. Он является одним из множества крупных тел в транснептуновой области и не контролирует её динамику так, как планеты контролируют свои орбитальные области.

Почему Плутон всё равно считается особенным

Карликовая планета — не просто «маленькая планета»

Понижение статуса Плутона иногда описывают как превращение планеты в нечто вроде уменьшенной версии обычной планеты. Это некорректно.

Карликовые планеты являются отдельной категорией небесных тел. Они достаточно массивны, чтобы собственная гравитация придала им почти круглую форму, но не доминируют в своей орбитальной области.

Плутон соответствует этому описанию.

Таким образом, изменение классификации не означает, что Плутон перестал быть крупным и интересным объектом. Изменился прежде всего термин, которым астрономы обозначают его место среди других тел Солнечной системы.

Плутон оказался одним из крупнейших миров пояса Койпера

Плутон имеет диаметр около 2377 километров. Это меньше диаметра Луны, но значительно больше большинства известных объектов пояса Койпера.

Его масса примерно в 500 раз меньше массы Земли. При этом Плутон достаточно велик, чтобы иметь сложную внутреннюю структуру и разнообразные геологические особенности.

Поэтому после изменения классификации интерес к нему не исчез. Напротив, Плутон стал особенно важен для изучения пояса Койпера и эволюции внешней части Солнечной системы.

Что аппарат New Horizons узнал о Плутоне

До 2015 года Плутон оставался практически неизученным миром

Большая часть знаний о Плутоне до начала XXI века была получена с Земли и космических телескопов. Даже самые мощные наблюдения не позволяли рассмотреть его поверхность с высоким разрешением.

Ситуация радикально изменилась после запуска автоматической межпланетной станции New Horizons NASA.

Аппарат стартовал с Земли в январе 2006 года. 14 июля 2015 года он прошёл рядом с Плутоном, впервые получив возможность исследовать его непосредственно.

New Horizons передал на Землю изображения и научные измерения, которые полностью изменили представление о внешнем виде и геологии карликовой планеты.

На Плутоне обнаружили огромное ледяное сердце

Одной из наиболее известных особенностей Плутона стала область в форме сердца, получившая название Tombaugh Regio в честь первооткрывателя объекта.

Её западную часть занимает огромная равнина Sputnik Planitia. Она покрыта в основном азотным льдом и имеет сравнительно молодой с геологической точки зрения рельеф.

Размеры этой области достигают примерно тысячи километров. На её поверхности обнаружены многоугольные ячейки, которые связывают с медленными процессами движения и конвекции льда.

Такой рельеф показал, что Плутон нельзя рассматривать как просто холодный и неподвижный кусок льда. На его поверхности происходят процессы, которые способны изменять рельеф в течение геологического времени.

Горы Плутона сложены водяным льдом

New Horizons обнаружил на Плутоне высокие горы. Некоторые из них достигают нескольких километров над окружающей местностью.

При крайне низких температурах водяной лёд способен вести себя как твёрдая порода. Поэтому именно водяной лёд рассматривается как основной материал, из которого состоят некоторые наиболее высокие участки рельефа Плутона.

При этом значительная часть поверхности покрыта более летучими льдами — азотным, метановым и угарным.

Различия между этими материалами имеют большое значение для понимания климата и геологии Плутона.

У Плутона есть атмосфера

Разреженная газовая оболочка меняется вместе с орбитой

Несмотря на огромное расстояние от Солнца, Плутон обладает атмосферой. Она крайне разрежена и в основном состоит из азота, с меньшими примесями метана и других веществ.

Атмосфера Плутона связана с поверхностными льдами. При изменении условий часть замёрзших веществ может переходить в газообразное состояние, а затем снова конденсироваться на поверхности.

Плутон движется по заметно вытянутой орбите. Поэтому расстояние до Солнца меняется, а вместе с ним меняются условия освещения и нагрева поверхности.

Эти процессы влияют на состояние атмосферы и распределение летучих льдов.

Солнечный свет на Плутоне очень слабый

Плутон находится настолько далеко от Солнца, что получает значительно меньше солнечной энергии, чем Земля.

Однако полного отсутствия активности на поверхности это не означает. Даже небольшое количество солнечного тепла может влиять на распределение летучих льдов и состояние атмосферы.

Исследования показали, что взаимодействие поверхности и атмосферы Плутона является динамичным процессом. Это ещё один пример того, почему классификация объекта как «карликовой планеты» ничего не говорит о степени сложности происходящих на нём физических процессов.

У Плутона пять известных спутников

Харон особенно необычен

У Плутона известно пять естественных спутников: Харон, Стикс, Никта, Кербер и Гидра.

Самым крупным является Харон. Его диаметр составляет примерно половину диаметра Плутона, а масса достаточно велика, чтобы центр масс системы Плутон — Харон находился за пределами самого Плутона.

Поэтому Плутон и Харон иногда рассматривают как необычную двойную систему. Формально Международный астрономический союз не относит её к двойным карликовым планетам, но динамика системы существенно отличается от ситуации с большинством планет и их спутников.

Маленькие спутники вращаются вокруг общей системы

Стикс, Никта, Кербер и Гидра значительно меньше Харона. Их орбиты связаны с гравитацией системы Плутон — Харон.

Наблюдения New Horizons показали, что некоторые спутники имеют сильно вытянутую форму и быстро вращаются.

Изучение этих небольших тел помогает понять историю столкновений и формирования системы Плутона. Их свойства также дают информацию о процессах, происходивших в далёкой внешней части Солнечной системы.

Почему Плутон особенно важен для изучения пояса Койпера

Он сохранил следы ранней Солнечной системы

Пояс Койпера представляет собой область за орбитой Нептуна, где сохранилось большое количество ледяных тел.

Эти объекты сформировались на ранних этапах истории Солнечной системы и в значительной степени сохранили первоначальный материал, хотя их поверхности и внутреннее строение могли изменяться под воздействием столкновений, радиации и других процессов.

Плутон — один из наиболее крупных и сложных представителей этой популяции. Поэтому его изучение позволяет получить представление о том, какие процессы происходили далеко от молодого Солнца.

Плутон оказался гораздо сложнее ожиданий

До пролёта New Horizons многие характеристики Плутона оставались неизвестными. Учёные ожидали получить информацию о ледяной поверхности, но масштаб обнаруженного разнообразия оказался значительным.

На Плутоне есть горы, равнины, ледники, разнообразные поверхностные структуры и атмосфера. Наблюдаются признаки процессов, которые продолжают изменять поверхность.

Таким образом, Плутон оказался не просто небольшим холодным телом на окраине Солнечной системы, а полноценным объектом планетарной геологии.

Почему людям вообще важен статус Плутона

Название категории не меняет физические свойства объекта

С точки зрения физики Плутон не стал меньше или менее сложным после решения 2006 года. Его масса, размеры, атмосфера, спутники и геологические процессы остались прежними.

Изменилось место Плутона в системе классификации.

Классификация необходима учёным для удобного описания большого количества объектов. Но научные категории должны соответствовать наблюдаемым свойствам. Когда астрономы начали находить множество объектов, похожих на Плутон, возникла необходимость использовать более точные определения.

Поэтому спор о статусе Плутона на самом деле связан с более фундаментальным вопросом: какие свойства должны быть определяющими для планеты?

Новая классификация помогла сохранить понятие планеты

Если бы Плутон автоматически сохранил статус планеты, после открытия Эриды и других крупных транснептуновых объектов возникла бы перспектива значительно увеличить список планет.

В принципе это не было бы физически невозможным. Но тогда потребовалось бы решить, какие из десятков или сотен крупных объектов пояса Койпера заслуживают такого же статуса.

Принятое определение позволило провести границу по динамическому признаку. Планетами стали считать тела, которые не только достаточно велики для округлой формы, но и являются гравитационно доминирующими в своей орбитальной области.

Плутон не соответствует этому критерию, поэтому оказался в категории карликовых планет вместе с другими подобными объектами.

Почему вопрос о Плутоне до сих пор вызывает споры

Научная классификация и привычный язык — не одно и то же

Для многих людей Плутон остаётся девятой планетой просто потому, что именно так его изучали в школе. Это не означает, что они отрицают современную астрономию.

Переход от девяти планет к восьми произошёл относительно недавно по историческим меркам. Кроме того, Плутон остаётся крупным круглым телом с атмосферой и спутниками, поэтому интуитивно его легко воспринимать как небольшую планету.

Но научная классификация основана не только на внешнем виде. Если два объекта имеют похожую форму, но существенно различаются по динамической роли в своей орбитальной области, астрономы могут относить их к разным классам.

Именно это произошло с Плутоном.

Дискуссия показывает, что классификация в науке может меняться

История Плутона также демонстрирует, что научные категории не являются неизменными. Новые наблюдения способны выявить объекты, которые не укладываются в старую систему.

В 1930 году Плутон казался уникальным девятым миром на окраине Солнечной системы. Спустя десятилетия стало ясно, что за Нептуном существует целая популяция подобных объектов.

Поэтому изменение его статуса было связано не с тем, что учёные «передумали» относительно самого Плутона. Изменилось понимание всей внешней части Солнечной системы.

Что может рассказать о Плутоне будущее

New Horizons продолжает исследовать внешнюю Солнечную систему

После пролёта мимо Плутона аппарат New Horizons не остановился. Он продолжил движение через пояс Койпера и наблюдение внешней Солнечной системы.

В 2019 году аппарат совершил близкий пролёт мимо объекта Аррокот, расположенного в поясе Койпера. Наблюдения показали необычное контактное тело, состоящее из двух сросшихся частей.

Изучение таких объектов помогает сопоставить Плутон с другими представителями внешней Солнечной системы и понять, насколько типичны или необычны процессы, обнаруженные на нём.

Плутон остаётся перспективной целью для будущих исследований

New Horizons провёл короткий пролёт, а не вышел на орбиту вокруг Плутона. Поэтому аппарат не мог длительное время наблюдать одну и ту же область поверхности и исследовать все особенности системы.

Это означает, что многие вопросы о Плутоне остаются открытыми. Среди них — детальное строение его недр, история формирования отдельных поверхностных областей, долгосрочная эволюция атмосферы и точные механизмы некоторых геологических процессов.

Для получения новых данных потребовалась бы новая специализированная миссия, способная провести длительные наблюдения в системе Плутона.

Плутон не стал менее интересным после смены статуса

История Плутона показывает парадоксальный результат. Объект перестал считаться планетой именно тогда, когда астрономы начали понимать его и окружающую область Солнечной системы значительно лучше.

Открытие множества транснептуновых объектов показало, что Плутон является частью большой популяции ледяных миров. Эрида продемонстрировала необходимость уточнить определение планеты. Решение 2006 года закрепило новую классификацию, в которой Плутон стал карликовой планетой.

Но последующие исследования показали, что это вовсе не означает научной второстепенности. Плутон обладает сложной геологией, атмосферой, системой из пяти спутников и поверхностью, на которой происходят процессы, продолжающие изменять её в течение длительного времени.

Поэтому вопрос «является ли Плутон планетой?» сегодня имеет прежде всего классификационный смысл. Официальный ответ однозначен: согласно определению Международного астрономического союза, Плутон является карликовой планетой. А вот вопрос о том, насколько интересным и сложным является этот мир, вообще не зависит от его статуса.

Именно Плутон помог астрономам понять, что внешняя Солнечная система гораздо разнообразнее, чем казалось в XX веке. Его история стала не историей потерянной девятой планеты, а частью более масштабного открытия — обнаружения целого семейства ледяных миров за орбитой Нептуна.

Источники:
Статья создана по материалам Space.com