Миссия New Horizons: что мы узнали о Плутоне

Руководитель миссии New Horizons Алан Стерн о том, как открытия на Плутоне перевернули представления об устройстве малых планет и куда дальше полетит аппарат New Horizons

Астрофизик Алан Стерн — исследователь планет, консультант космических программ, сейчас руководит миссией NASA New Horizons. В июле 2015 года аппарат New Horizons совершил пролет над поверхностью Плутона и продолжает движение дальше, за пределы Солнечной системы.

До миссии New Horizons мы настолько мало знали о Плутоне, что почти вся информация о нем оказалась неожиданной. Было известно, что у Плутона есть атмосфера, пять спутников, мы знали что-то о строении его поверхности, и не более того. Теперь у нас есть подробные карты и схемы строения поверхности планеты и ее спутников. Мы изучили атмосферу Плутона и то, как она взаимодействует с солнечным ветром. Теперь мы знаем о Плутоне очень много — такое же количество информации о Марсе собирали в течение пяти или шести миссий.

Оказалось, что поверхность Плутона активна, и это перевернуло наши представления о том, как устроены малые планеты. Малые тела в Солнечной системе, которые мы исследовали раньше, устроены довольно просто, поэтому Плутон нас так удивил: будучи размером с Соединенные Штаты, он такой же сложный, как Марс или Земля.

Атмосфера

Атмосфера Плутона, как и земная, в основном состоит из азота, но она намного холоднее и очень разрежена, так же как в 80 километрах над поверхностью Земли. На Плутоне есть ветра, туманы, облака — атмосферные явления, которые обычно наблюдаются на планетах земной группы.

Мы изучили атмосферу Плутона при помощи большого набора инструментов. На фотоснимках мы увидели несколько слоев облаков на высоте 500 километров в небе над Плутоном и туман рядом с поверхностью. При помощи спектрометров был определен состав атмосферы. По данным, собранным еще на Земле, мы знали, что атмосфера Плутона состоит из азота и содержит малые количества монооксида углерода и метана. При помощи New Horizons мы увидели множество других видов молекул: в малых количествах там содержатся гидрокарбонаты и нитраты.

Атмосфера Плутона постепенно улетучивается в космос. Коричневато-красная полярная шапка на Хароне, спутнике Плутона, — это пятно органических макромолекул из убегающей с Плутона атмосферы.

Активная поверхность

Еще одно крупное открытие — наличие активных ледников на Плутоне. Есть два способа определить возраст космического объекта: доставить на Землю образец и установить древность в лаборатории или же посчитать количество кратеров на поверхности объекта. Кратеры появляются от столкновений с другими объектами, например метеоритами, а они постоянно сыплются из космоса. Если выйти на улицу в дождь и оставить там лист бумаги, то чем дольше он пролежит под дождем, тем больше останется пятен от капель. Так же и с поверхностями планет: чем старше местность, тем больше на ней кратеров. Самый крупный рельеф на поверхности Плутона — это «сердечко», азотный ледник площадью примерно в миллион квадратных километров. На нем вовсе нет кратеров. Следовательно, это очень молодое образование. На склонах ледяных вулканов тоже нет кратеров, значит, либо они тоже довольно молоды, либо продолжают быть активными. Поверхность Плутона, так же как и поверхность Земли, активно обновляется.

Также есть основания полагать, что под поверхностью Плутона находится огромный океан воды.

Спутники

Мы составили очень подробную карту большого спутника Плутона — Харона. Он размером со штат Техас. Другие спутники значительно меньше, и они были дальше от аппарата, поэтому их изображения размытые, но у нас есть общее представление о них. Они состоят из водяного льда, и их поверхности сильно отражают свет, но мы не знаем, почему именно так: данных недостаточно. Поэтому мы бы хотели послать к ним орбитальную миссию, подойти близко к каждому спутнику и изучить их в деталях.

Изучение малых планет

Благодаря данным о Плутоне мы узнали, что малые планеты могут быть сложными и оставаться активными даже спустя 4 миллиарда лет после формирования — этого мы никак не ожидали. Сейчас мы продолжаем изучать другие малые планеты в поясе Койпера и за пределами Солнечной системы и учитываем, что спектр явлений может быть намного шире, чем предполагалось раньше. Плутон научил нас многому о разнообразии планет в Галактике.

Малые планеты — самый многочисленный класс в Солнечной системе и, скорее всего, самый многочисленный класс планет в Галактике. Мы подробно изучили одну из них и увидели безумное разнообразие явлений. Многие ученые США и Европы горят энтузиазмом отправить следующую миссию на Плутон, на этот раз орбитальную, и сделать пролет других карликовых планет Солнечной системы — Эриды, Седны и Хаумеи. Мы хотим отправить к малым планетам аппарат с таким же оснащением, как New Horizons, с камерами и спектрометрами, чтобы сравнить их так же, как Землю, Венеру и Марс. Нужно сравнить их геологию, атмосферы, внутреннее строение, посмотреть, насколько типичны для малых планет океаны, понять, как они формировались и как выстраивалась их система спутников. Чтобы все это узнать, нужно лететь к этим планетам, потому что они расположены слишком далеко от Земли и у нас нет других способов изучать их на таком расстоянии — нужно посылать космический аппарат, чтобы увидеть все детали.

Если бы New Horizons пролетел над Москвой на том же расстоянии, что и над Плутоном, мы бы могли пересчитать все здания и узнать очертания Кремля. У нас есть очень подробные карты поверхности Плутона, а для других карликовых планет, которые мы изучали пока только с Земли, — очень размытые изображения. Этого совершенно недостаточно, и на примере Плутона мы в этом убедились, так как не ожидали увидеть большинство явлений, которые обнаружили там: ледники, вулканы и что-то очень похожее на замерзшие озера. Ничего этого не видно при изучении с Земли, так как не хватает качества изображения.

Следующая цель New Horizons

1 января 2019 года New Horizons будет пролетать мимо еще одного объекта — астероида MU69 в поясе Койпера (мы его называем Ультима Туле). Из таких же астероидов образовался Плутон. Это будет самый далекий объект, который изучит посланный с Земли аппарат. Ультима Туле размером примерно с Москву, и мы ничего о нем не знаем, кроме орбиты и цвета: он красноватого оттенка. Есть ли у него спутники и атмосфера? Идут ли там геологические процессы? Все это мы обязательно выясним благодаря камерам и спектрометрам New Horizons. Аппарат подойдет к астероиду в три раза ближе, чем к Плутону, так что фотографии получатся очень подробные.

Источник: m.vk.com