Команда миссии New Horizons 17 июля 2015 года в 20:00 по московскому времени организовала пресс-конференцию, на которой сообщила последние данные о Плутоне и его системе, полученные с автоматической межпланетной станции. Ученые обнаружили на карликовой планете ледяную равнину с необычной геологией, возможные свидетельства наличия на бывшей девятой планете ветров и гейзеров, а также наблюдали плазменный хвост и оценили размеры гигантской, как оказалось, атмосферы Плутона. Вместе с НАСА, Science и New Scientist «Лента.ру» рассказывает об этом и грядущих исследованиях далеких миров.
Геология
Ученые представили фотографии поверхности Плутона, сделанные в высоком разрешении. На них заметны интересные геологические особенности карликовой планеты — бугристые холмы над равнинами, ребристая, вероятно, из-за эрозии, поверхность ледяных полей, а также каналы, разграничивающие ледяные равнины. Особое внимание привлекли пятнистые темные полосы на льду — возможные следы криовулканизма, извержения гейзеров, такие же, какие наблюдались в 1989 году на спутнике Нептуна — Тритоне.
Накапливается все больше данных, свидетельствующих о том, что на Плутоне до сих пор активно происходят геологические процессы, а не только простые колебания температуры и перепады скорости ветра в его разреженной атмосфере. Если бы карликовая планета была спокойным миром, на ее равнинах не образовывались бы высокие ледяные горы, а были бы видны следы ударных кратеров.
Эти ледяные скалы, по оценкам ученых, могли образоваться и сто миллионов лет назад, и за несколько недель до сближения станции с Плутоном. Что-то заставляет водяной лед, из которого в значительной степени образованы горы, подниматься вопреки силе гравитации. И ученые совсем не ожидали увидеть такую равнину, как плато Спутник.
Когда станция New Horizons пролетала в тени карликовой планеты, удалось проанализировать ее атмосферу. В частности, было обнаружено, что из двух ее моделей — турбулентной и спокойной, скорее всего, действительности соответствует вторая. Полученные данные свидетельствуют, что скорость ветра у поверхности Плутона — 1-2 метра в секунду. Этого достаточно для того, чтобы перемещать мельчайшие частицы льда.
Район «Томбо» покрыт тонким слоем (от одного сантиметра) льда из угарного газа
Изображение: NASA /JHUAPL / SWRI
Ветер наверняка способствует эрозии на поверхности Плутона. Однако это не отвечает на вопрос о том, как образовалась, например, гора Норгей, видео пролета над которой продемонстрировали в НАСА. Она окружена ледяной равниной, и непонятно, насколько гора подвержена процессам эрозии.
Также неясна природа многоугольных каналов, ограничивающих сегменты ледяной равнины. Они могли возникнуть вследствие остывания и последующего сжатия или образоваться в результате конвекции вещества из недр карликовой планеты в ее атмосферу.
Ученые также с удивлением обнаружили, что плато Спутник покрыто слоем льда из угарного газа. Точная его толщина неизвестна, однако, по имеющимся данным, явно больше одного сантиметра. Если ненамного больше, то, скорее всего, это аналог водяного снега.
Однако необязательно он падал сверху. Ученые не исключают, что попасть на плато «снег» мог и из недр планеты, в частности, из гейзеров. Ветер мог разнести вещество из гейзеров равномерно по плато.
На снимках НАСА, опубликованных 15 июля, на поверхности карликовой планеты видна гора высотой 3,5 километра. Она располагается посреди равнины, а вокруг не заметно следов от ударных кратеров. Это также свидетельствует об активных геологических процессах на поверхности Плутона.
Ранее астрономы полагали, что высокие горы на небольших небесных телах (в частности, спутниках планет-гигантов) образуются в результате их гравитационного взаимодействия с более крупными телами. Поскольку в непосредственной близости с Плутоном таковых нет, этот механизм для него не работает. Значит, он может не работать и для других тел Солнечной системы.
Ученые считали, что в таком далеком и холодном объекте, как Плутон, возникшем миллиарды лет назад, не могут протекать активные геологические процессы. Вероятно, источником энергии для них служит внутреннее тепло, выделяющееся в результате радиоактивных реакций в недрах небесного тела.
Ларри Седерблум из Геологической службы США в городе Флагстафф на севере Аризоны, участвовавший в свое время в миссии Voyager, отметил сходство и различия между Плутоном и Тритоном — крупнейшим спутником Нептуна. Согласно популярной точке зрения, ранее Тритон находился, так же, как и Плутон, в поясе Койпера, но затем был захвачен Нептуном и стал его спутником. На Тритоне ученые тоже предполагают существование криовулканизма, однако в качестве источника внутреннего тепла указывается приливное воздействие со стороны Нептуна. Кроме того, на Тритоне, как и на Плутоне, мало кратеров, однако на спутнике Нептуна нет высоких гор.
Атмосфера
Станция New Horizons обнаружила у Плутона гигантскую атмосферу и плазменный хвост, однако не нашла признаков магнитосферы. Согласно полученным данным, толщина атмосферы Плутона превышает 1,6 тысячи километров. В ее верхних слоях преобладает молекулярный азот, в низких — метан и более сложные углеводороды.
Информацию от New Horizons получили примерно через час после максимально сближения станции с Плутоном. В этот момент аппарат находился в тени карликовой планеты, а его спектрограф фиксировал изменение поглощения ультрафиолетового излучения молекулярным азотом в зависимости от освещенности Солнцем атмосферы Плутона.
НАСА продемонстрировало это на анимации. На ней закат происходит к югу от «сердца» Плутона (когда станция была на расстоянии 48,2 тысячи километров от его поверхности), а восход — к северу от «хвоста» региона Кит (при удалении New Horizons от карликовой планеты в 57 тысяч километров).
Другому научному инструменту спустя 1,5 часа после максимального сближения с Плутоном удалось наблюдать у карликовой планеты холодный плазменный хвост. Это молекулярный азот (которому хватает энергии для преодоления слабой гравитации карликовой планеты), ионизируемый ультрафиолетовым излучением Солнца. В пространстве около Плутона солнечный ветер сталкивается с такими ионами и замедляет свое движение, а также, возможно, формирует ударную волну (на рисунке отмечена красным цветом) и плазменный хвост (синяя область) карликовой планеты.
Атмосфера и плазменный хвост Плутона
Изображение: NASA / APL / SwRI
Все это позволило ученым определить скорость потери материи Плутоном — примерно 500 тонн в час. Марс, к примеру, теряет только тонну в час. Свои наблюдения SWAP проводил на расстояниях от 68 тысяч до 77 километров до поверхности Плутона, в пределах которых обнаружил содержащую ионы азота область. Длину хвоста, а также точный тип образующих его частиц, ученые миссии New Horizons пока не называют.
Что потом?
Станция New Horizons — размером с рояль. 14 июля 2015 года она максимально приблизилась к Плутону, пролетев мимо него на расстоянии 12,5 тысяч километров. Впервые исследован объект в поясе Койпера — ледяной мир за орбитой Нептуна. Собранные данные НАСА будет получать в течение 16 месяцев, что связано с большим расстоянием между Землей и станцией, а также ее ограниченными возможностями по передаче данных. В настоящее время НАСА приняло менее трех процентов данных. С 20 июля по 14 сентября 2015 года новые снимки с New Horizons не поступят.
24 июля 2015 года НАСА планирует провести очередную пресс-конференцию. Потом в течение двух месяцев команда New Horizons сосредоточится на приеме данных от инструментов, анализирующих атмосферу и химию Плутона. В августе ученые должны определиться с дальнейшей судьбой миссии (стоимость которой составила 720 миллионов долларов) и направить аппарат к одному из двух других объектов пояса Койпера, с которым управляемая Лабораторией прикладной физики Университета Джона Хопкинса в городе Лорел штата Мэриленд станция New Horizons встретится в 2019 году.
Прилетели
Миссия New Horizons уже признана успешной. На ней НАСА заканчивает общий мониторинг Солнечной системы и собирается сосредоточиться на детальном исследовании уже посещаемых автоматическими межпланетными станциями миров.
«Мордор» на северном полюсе Харона
Фото: NASA-JHUAPL-SwRI
Первые исследования космоса начались еще в 1959 году, когда США и СССР посылали свои зонды к Луне. После этого десятки станций этих и других стран отправлялись к другим планетам и их спутникам. Миссия New Horizons исследует ближайшие окраины Солнечной системы (если таковыми считать орбиту Плутона) — после ее завершения человечество, скорее всего, увидит Плутон не скоро.
Что же исследовать в Солнечной системе после Плутона? К сожалению, в реальных планах ни одного космического агентства не значится отправка какого-либо аппарата дальше орбиты Юпитера.
Эксперты заявляют, что Луна, а также Марс и Юпитер со своими спутниками содержат в себе много тайн, а их исследование в настоящее время можно провести на качественно новом уровне. Кроме того, это может быть экономически оправданным, особенно в случае с Луной. Марс, как и Европа — один из спутников Юпитера, интересны как потенциальные источники внеземной жизни.
Ученые отмечают возрастающую эффективность современных научных миссий, а также роль средств массовой информации. Касаясь последнего момента, эксперты сходятся во мнении, что никаких популистских на сегодняшний день миссий по отправке роверов на Венеру и подводных лодок на Титан в ближайшие десятилетия не будет. По их мнению, эти мероприятия, хотя теоретически и возможны, требуют непомерно высоких расходов.
Ученые отмечают, что необходимо соблюдать баланс между научным содержанием миссии и удовлетворенности от нее общественности. Так, станция Juno, которая достигнет Юпитера в 2016 году, не предназначена для получения большого числа «красивых» фотографий, в отличие, например, от станции Cassini, исследующей систему Сатурна и завершающей свою программу в том же году.
За пределами Солнечной системы в ближайшей к Солнцу звездной системе Альфы Центавра, удаленной от нашего светила на четыре световых года, находятся, как предполагается, минимум две экзопланеты. Однако при нынешних технологиях путешествие туда аппарата типа современных межпланетных станций займет не менее ста тысяч лет.
Его стоимость, очевидно, будет высокой, а миссия — слишком рискованной. Возможно, потребуются десятилетия (или даже столетия), чтобы развилась технология, позволяющая осуществлять такие путешествия. Так что пока человечество вынуждено оставаться в пределах Солнечной системы и продолжать исследовать миры внутри нее.