Затерянный мир: Плутон и Харон
Заходите к нам на форум: задавайте вопросы - получайте ответы!
Исследование Солнечной Системы - Плутон и Харон
 Исследователи
Плутон и Харон
Новые Горизонты около Плутона

Первые данные

    Естественно, среди всех научных данных наиболее ожидаемыми были фотографии! Какую бы научную нагрузку ни несли прочие данные, сухие цифры куда менее интересны публике, чем живые картины неизвестного ранее мира. Да, далекий холодный Плутон оказался живой и активной планетой!
    Три снимка с наилучшим разрешением, сделанные за 1.5 часа до пролета и принятые вечером 15 июля, продемонстрировали участки области «сердца» и ее границу с темным «китом». Первой из них специалисты проекта присвоили наименование Область Томбо (Tombaugh Regio) в честь первооткрывателя Плутона, второй объект назвали Ктулху (Cthulhu). Темные участки меньшего размера получили наименования Крун, Ала, Балрог, Вукуб-Каме, Хун-Каме и Мэн-По.

Первый детальный снимок Плутона, опубликованный 15 июля. Горы Норгея (Norgay Montes) меют высоту до 3,5 км
НОВЫЕ ГОРИЗОНТЫ ОКОЛО ПЛУТОНА

Замечательный контраст между Областью Томбо и старой кратерированной Областью Ктулху
НОВЫЕ ГОРИЗОНТЫ ОКОЛО ПЛУТОНА

    На детальном снимке пограничной зоны к югу от Томбо были ясно видны пирамидальные горы Норгея (Norgay Montes) высотой до 3.5 км. Ни азотный, ни метановый, ни углекислый лед не обладают достаточной прочностью, чтобы образовывать подобные структуры. Очевидно, метан и азот лежат тонким слоем на более прочной основе - вероятно, из водяного льда. Возраст гор Норгея оценили всего в 100 млн лет. «Это одна из самых молодых поверхностей, которые мы когда-либо видели в Солнечной системе», - заявил геолог Джеффри Мур (Jeffrey М. Moore).
    С горами соседствовала область с совершенно иным рельефом: почти гладкая ледяная равнина, разделенная на отдельные ячейки поперечником примерно 20-30 км. Эту южную часть Области Томбо специалисты миссии предложили назвать Равниной Спутника (Sputnik Planum) - в честь первого искусственного космического объекта. Ячейки на Равнине Спутника разделены «канавками» (трогами), и некоторые «канавки» заполнены темным веществом, местами образующим холмы значительной высоты. Происхождение ячеек может быть связано с конвекцией в толще льда или с растрескиванием поверхности в процессе ее сжатия. К северо-западу от зоны ячеек располагается еще более гладкая поверхность с несколькими темными пятнами, от которых параллельно друг другу тянутся темные же «хвосты» длиной в сотни метров, словно с этих пятен ветром сдуло пыль.

Равнина Спутник (Sputnik Planum) на Плутоне
НОВЫЕ ГОРИЗОНТЫ ОКОЛО ПЛУТОНА

    Самая необычная особенность детальных снимков состоит в том, что на многих из них отсутствуют крупные ударные кратеры, а это значит, что возраст отснятой поверхности не превышает сотни миллионов лет. Поверхность, лишенная кратеров, встречается и на других телах Солнечной системы, что обычно связывают с геологической активностью, которая постоянно «омолаживает» поверхность тела, стирая с нее старые шрамы.
    Подобная активность предполагает наличие источника энергии. На других небольших ледяных телах (например, на спутнике Юпитера Европе, спутнике Сатурна Энцеладе, спутнике Нептуна Тритоне) таким источником может быть приливное воздействие со стороны близкой планеты-гиганта. Но в системе Плутон-Харон приливных деформаций нет, однако геологическая активность, как говорится, налицо.
    Быть может, под твердой поверхностью Плутона скрывается жидкий океан, и поверхность подогревается теплом, выделяющимся при его постепенном замерзании. (Более того, активность поверхности Плутона при отсутствии приливных деформаций может означать, что роль приливов переоценена и на других ледяных спутниках.)
    Однако на общих планах, полученных с большого расстояния, ударные кратеры все-таки можно найти, так что, по-видимому, молодость является свойством лишь некоторых участков поверхности карликовой планеты. Есть кратеры и в обширных «черных» областях, одна из которых попала на снимок с максимальным разрешением, опубликованный 21 июля. На нем видно, что «черные» области густо усыпаны кратерами, то есть существенно более стары, чем «светлые» области, подобные Области Томбо.

Кратеры в обширных «черных» областях
НОВЫЕ ГОРИЗОНТЫ ОКОЛО ПЛУТОНА

    Ученые используют синтезированные цветные изображения, чтобы выявить различия в составе и текстуре поверхности Плутона. С помощью спектральных данных Ralph удалось установить, что поверхность меняется в зависимости от широты: самые темные области находятся на экваторе, а яркий лед доминирует в северной приполярной области. Специалисты интерпретируют это как результат сезонного дрейфа льдов от экватора к полюсу, однако такое распределение льда существенно нарушается ярким пятном «сердца Плутона».

Комбинированные цветные снимки Плутона
НОВЫЕ ГОРИЗОНТЫ ОКОЛО ПЛУТОНА

    «Новым горизонтам» удалось обнаружить признаки течения льда в левой стороне Области Томбо. Детальные изображения Равнины Спутника показывают наличие пласта льда, который определенно недавно мигрировал и, возможно, мигрирует до сих пор подобно ледникам на Земле. «Настолько активную поверхность ранее мы видели только на Земле или Марсе», - заявил 24 июля Джон Спенсер (John R. Spencer) из Юго-Западного исследовательского института.

НОВЫЕ ГОРИЗОНТЫ ОКОЛО ПЛУТОНА

    Вероятно, Равнина Спутника является своеобразным резервуаром льда. Бело-голубые участки, уходящие на юго-запад и северо-восток от «сердца», представляют собой льды, мигрирующие с равнины. «Эти льды текут, как земные ледники», - заявил Уилльям МакКиннон (William McKinnon) из Университета Вашингтона в Сент-Луисе. Впритык к южной оконечности «сердца» находится более древняя кратерированная Область Ктулху, которая постепенно заполняется новыми отложениями льда.
    Подробные данные о химическом составе Плутона пока не получены, однако спектрометр LEISA зафиксировал, что замерший метан распределен по поверхности неравномерно, причем в северной полярной области он растворен в толстом слое азотного льда. Заметное содержание СO наблюдается только в одном месте - в левой половине Области Томбо; там же выявлены метановый и азотный лед. Ученые надеются, что при анализе спектров с более высоким разрешением удастся выявить на Плутоне не только метан, но и другие алканы (этан, пропан), а также более сложную органику, в частности полициклические ароматические углеводороды.

Замерзший метан в Области Томбо
НОВЫЕ ГОРИЗОНТЫ ОКОЛО ПЛУТОНА

    Что касается Харона, то главный спутник Плутона также выглядит весьма гладким - один ударный кратер в экваториальной зоне погоды не делает. Его северную полярную область занимает довольно четко очерченная темная низменность, получившая неофициальное имя Мордор, с более протяженным и размытым красноватым ореолом. Толщина слоя темного вещества, покрывающего Мордор, невелика. В этой области есть несколько пятен (возможно, это тоже ударные кратеры), где темный слой присыпан светлым веществом, выброшенным с небольшой глубины. Вдоль экватора спутник опоясан системой разломов и хребтов, протянувшейся на 1000 км. Еще один каньон глубиной 7-9 км виден на лимбе Харона, а ближе к экватору найдено очень странное образование, получившее название «гора во рву».

Детали на поверхности Харона
НОВЫЕ ГОРИЗОНТЫ ОКОЛО ПЛУТОНА

    Объяснить отсутствие многочисленных кратеров на Хароне еще сложнее, чем гладкие как стол участки на поверхности Плутона. Правда, нужно учесть, что пока имеется лишь три снимка Харона с высоким разрешением.
    27 июля вышел официальный релиз карт Плутона и Харона на основании всех изображений, сделанных с 7 по 14 июля камерой LORRI и уже переданных на Землю.
    Разрешение обеих карт достигает 0.4 км для отдельных участков подлетного полушария и до 40 км для противоположной стороны.

Карты Плутона (вверху) и Харона с временными названиями рельефа.
НОВЫЕ ГОРИЗОНТЫ ОКОЛО ПЛУТОНА

    В целом специалисты сходятся на том, что формы рельефа Плутона и Харона существенно более разнообразны, чем можно было ожидать. Поверхности этих тел не просто активны - сочетание химии и термодинамики на них приводит к очень широкой палитре процессов, и необходимость разобраться в их хитросплетении надолго обеспечит планетологов работой.

"Утонувшая гора" на Хароне повергла планетологов в изумление
НОВЫЕ ГОРИЗОНТЫ ОКОЛО ПЛУТОНА

    Во время удаления New Horizons от Плутона спектрометр Alice наблюдал затмение Солнца продолжительностью около 650 секунд, благодаря чему были получены данные о протяженности и химическом составе ее атмосферы. Признаки атмосферы удалось зафиксировать на расстоянии до 1500 км от поверхности, что гораздо дальше, чем удавалось наблюдать с Земли. Выше прочих в атмосфере Плутона забираются молекулы азота, ниже к ним добавляется метан, а у самой поверхности планеты в атмосферном спектре поглощения появляются признаки более тяжелых углеводородов.
    Из-за небольшой массы Плутон активно теряет свою газовую оболочку. На высоте ее подхватывает и ионизует солнечный ветер, и сейчас New Horizons летит сквозь тянущийся за Плутоном ионный хвост. Скорость потери газовой оболочки сегодня составляет примерно 500 тонн в час. Это означает, что за время своего существования Плутон потерял количество азота, эквивалентное ледяной оболочке толщиной от нескольких сотен метров до двух с лишним километров. Так как наличие гор свидетельствует в пользу очень небольшой толщины современного слоя замерзшего молекулярного азота, нельзя исключить, что атмосферный азот частично представляет собой не продукт сублимации поверхностного льда N, а выбрасывается из каких-то подземных резервуаров. К слову сказать, остатками выбросов могут оказаться и упомянутые выше пылевые «хвосты».
    Атмосфера Плутона может меняться прямо на наших глазах. Измерения показали неожиданно низкое давление у поверхности планеты в сравнении с предыдущими наблюдениями. Соответствующие данные были получены радиопросвечиванием атмосферы спустя час после наибольшего сближения с Плутоном. Две антенны сети Deep Space Network отправляли сигнал к зонду с таким расчетом, чтобы бортовой прибор REX принимал его в момент захода за планету. По изменениям в принятом сигнале по сравнению с отправленным удалось установить, что давление у поверхности карликовой планеты составляет лишь 0.00001 атм. Это по крайней мере вдвое ниже, чем было вычислено ранее по наблюдениям с Земли.
    Одно из объяснений может состоять в том, что с удалением Плутона от Солнца примерно половина атмосферы замерзла и выпала на его поверхность - или же навсегда ушла в космос. Если это так, следует ожидать дальнейшего понижения давления.
    «Впервые мы с высокой достоверностью и надежностью измерили давление у поверхности Плутона, что дает неоценимый вклад в изучение условий у поверхности, - утверждает исследователь из Стэнфордского университета Айвен Линскотт (Ivan Linscott). - Это измерение показывает, что Плутон вступает в эпоху глобальных перемен».
    Через семь часов после наибольшего сближения камера LORRI сделала снимок атмосферы Плутона, подсвеченной Солнцем сзади. Фотография демонстрирует дымку, которая оказалась в несколько раз плотнее, чем это предсказывали ученые, и распространяется до высоты 130 км. Предварительный анализ показывает наличие двух выраженных слоев в составе этой дымки: один до высоты 80 км и другой на высоте около 50 км.

Признаки атмосферы на Плутоне. Прощальное фото Плутона. Атмосфера подсвечера далеким Солнцем.
НОВЫЕ ГОРИЗОНТЫ ОКОЛО ПЛУТОНА

    «Дымка, видимая на этом изображении, является ключевым элементом в синтезе сложных углеводородных соединений, что придают красноватый цвет поверхности Плутона», - поясняет Майкл Саммерс (Michael Summers) из Университета Джорджа Мейсона в штате Вирджиния. Моделирование показывает, что дымка формируется при разрушении атмосферного метана при облучении ультрафиолетом. Распад метана инициирует образование более сложных углеводородов, например этилена и ацетилена. Эти тяжелые углеводороды кристаллизуются и формируют дымку из ледяных частиц. Согласно существующим моделям, температура на Плутоне слишком высока для того, чтобы дымка формировалась на высотах более 30 км, однако фактически она обнаруживается вплоть до 130 км! «Нам нужны новые идеи, чтобы объяснить происходящее», - полагает Саммерс.
    Затмение Солнца Хароном продолжалось около 200 секунд. Атмосфера не была обнаружена, хотя, возможно, там есть очень-очень тонкая метановая прослойка.
    Данные New Horizons позволили уточнить размеры Плутона и Харона с погрешностью не более 20 км. Их диаметры равны 2370 км и 1208 км соответственно. Уточненная величина диаметра Плутона несколько превышает существующую оценку диаметра Эриды - главного соперника Плутона среди транснептуновых объектов. Как следствие, возобновились разговоры о том, что Плутон напрасно исключили из числа планет, поскольку он в своей области пространства все-таки самый крупный. Однако для надежности необходимо также уточнить и диаметр Эриды.
    Помимо Плутона и Харона, во время пролета были получены снимки малых спутников Плутона, но пока на Земле приняты только изображения Никты и Гидры с низким разрешением.

Наилучшие изображения Никты (слева) и Гидры.
НОВЫЕ ГОРИЗОНТЫ ОКОЛО ПЛУТОНА

    Никта была снята с помощью Ralph с разрешением в 3 км с расстояния 165000 км. Размеры маленькой луны составляют 42x36 км. В основном цвет ее поверхности серый, однако на спутнике можно заметить красноватое пятно. Возможно, это кратер. «Данные о составе поверхности также были добыты, но они еще не переданы на Землю. С их получением мы сможем понять, почему эта область краснее, чем ее окружение», - заверила Карли Хауитт (Carly Howett) из Юго-Западного исследовательского института.
    Малый спутник Гидра был снят с помощью LORRI с расстояния 231000 км и с разрешением 1.2 км. Длина Гидры оценивается в 55 км, ширина - в 40 км. Фотография позволяет предположить наличие как минимум двух кратеров, один из которых находится в тени. Верхняя часть Гидры выглядит темнее, что может указывать на отличие в химическом составе поверхности этой области. Поверхность в целом очень светлая (хотя и со значительными вариациями яркости): она отражает примерно 45% падающего на нее солнечного света, занимая по этому параметру промежуточное положение между Плутоном и Хароном. Это означает, что Гидра покрыта водяным льдом.
    Из неофициальных источников стало известно, что программа работы New Horizons вблизи Плутона была слегка изменена незадолго до пролета, с тем чтобы станция могла сделать фотографию Кербера. В случае удачи его фотографии обещают опубликовать в сентябре. Ранее в этом году с помощью «Хаббла» было установлено, что Кербер, в отличие от белоснежных Никты, Гидры и Стикса, - угольно-черный, что и вызвало в июне интерес к первоначально незапланированной съемке. Фотографий Стикса, как и предполагалось изначально, не будет.
    До конца 2016 г. с New Horizons должны поступить черно-белые изображения отдельных участков поверхности Плутона с разрешением лучше 0.1 км и Харона с разрешением порядка 0.15 км, цветные изображения обоих тел с разрешением около 0.64 км для Плутона и 1.4 км для Харона, а также черно-белые и цветные изображения малых спутников - Никты, Гидры и Кербера - с разрешением до 0.5 км. Для сравнения: наилучшие снимки Плутона, полученные с околоземной орбиты, имеют разрешение порядка 100 км.
    После завершения плутоновской части программы аппарату может быть предоставлена возможность исследовать еще один объект пояса Койпера. 28 августа APL объявила о выборе конкретной цели - астероида 2014 MU69 диаметром около 45 км. Встреча с ним может состояться 1 января 2019 г. при условии, если New Horizons выполнит в конце октября и начале ноября 2015 г. серию из четырех коррекций траектории.
    Окончательное решение о продлении экспедиции New Horizons и выделении финансирования будет принято на основании запроса, который руководители проекта должны представить в NASA в 2016 г.
Автор: А. ИЛЬИН, "НОВОСТИ КОСМОНАВТИКИ"

2005 - , Проект "Исследование Солнечной системы"
Открыт 15.12.2005, E-mail: lobandrey@yandex.ru