Читать книгу Удивительная астрономия - Дмитрий Брашнов - Страница 7

Одному из первооткрывателей экзопланеты 51Pegb, швейцарскому астроному Мишелю Майору, принадлежат слова: «Вселенная – это зоопарк, населенный экзотическими существами. Астрономический зверинец показывает нам творческий потенциал сил природы – сил, которые астрофизики неустанно пытаются объяснить в соответствии с теорией, экспериментом и наблюдением».

Под экзотическим населением «астрономического зверинца» ученый подразумевал разнообразные небесные объекты и в первую очередь – планеты, которые подчас весьма сильно отличаются друг от друга. Сегодня ни у кого не вызывает сомнения то, что из них наиболее многочисленны так называемые малые планеты. В одной только Солнечной системе их насчитываются тысячи и тысячи. Известно несколько групп малых планет, причем наибольшей популярностью пользуются астероиды, хотя они и не особенно многочисленны.

Астероиды (или планетоиды) представляют собой крупные тела неправильной формы, то есть не шаровидные. Настоящие планеты, в отличие от малых, обладают такой крупной массой, что под действием собственной силы тяжести принимают форму, близкую к идеальной сфере. Малые планеты такого себе позволить не могут – их масса и размеры слишком малы. По химическому составу астероиды сложены каменистым веществом или металлами. И при этом состав любого планетоида равномерен, одинаков во всех его частях. У планет состав меняется в зависимости от оболочек.

Ранее уже говорилось, что у Земли, например, есть внутри плотное ядро из железа и никеля, которое окружено расплавленной смесью из соединений кремния, образующей мантию. А снаружи земной шар окружает каменистая кора, состав и строение которой тоже меняются с глубиной. В земной коре выделяются глубочайший базальтовый слой, менее глубокий гранитный слой и лежащий на поверхности слой осадочных пород, главным образом песков и глин.

Пояс астероидов

Ни один астероид не обладает ядром или какими-нибудь слоями. Он сплошной, точно лежащий на дороге камень-валун. Таковы же, кстати, и все остальные малые планеты. Основная доля астероидов сосредоточена на расстоянии 430 млн км от Солнца, между орбитами Марса и Юпитера, где они образуют уже известный нам Пояс астероидов.

Когда-то Пояс астероидов считался скопищем обломков, оставшихся после мощнейшего взрыва неизвестной планеты. Погибшей планете даже заранее присвоили название «Фаэтон». Но сегодня можно смело сказать, что Фаэтон в действительности никогда не существовал. Все малые планеты возникли одинаково – это слипшиеся остатки газопылевого облака (туманности), из которого сложилась Солнечная система. Они захватили слишком мало газа и пыли, чтобы вырасти до размеров настоящей планеты, такой как Марс или хотя бы Меркурий.

Другое крупное скопление астероидов – «кентавры», которые начинают встречаться в пределах от 5 астрономических единиц (750 млн км) от Солнца и дальше, до орбиты Нептуна. Всего на сегодняшний день изучено примерно 6000 различных астероидов.

Гораздо больше в Солнечной системе транснептуновых объектов, которых, напомним, нередко называют «ледяными карликами». По составу они мало похожи на астероиды, поскольку сложены в основном изо льда – водяного, аммиачного, метанового и других видов льда с примесью разнообразных минералов. Иначе говоря, ледяные карлики напоминают грязный весенний снег, который вот-вот растает, но пока еще держится в укромных уголках, покрывшись мутной корочкой льда.

Название «транснептуновые» означает, что эти объекты движутся главным образом за орбитой планеты Нептун. Ледяные карлики тоже разделяются на несколько групп в зависимости от своей удаленности от Солнца. Две главные из этих групп – облако Оорта и пояс Койпера.

Облако Оорта, словно гигантская скорлупа, окружает всю Солнечную систему. Это колоссальное скопление ледяных тел, число которых трудно оценить даже приблизительно. Холодные обитатели облака представляют собой в основном кометные ядра. Больше всего кометных ядер сосредоточено на расстоянии 6 триллионов километров от центра Солнечной системы. Периодически некоторые из этих ядер приближаются к нашей звезде и тогда под действием солнечного излучения начинают испаряться, распуская пышный «хвост». Люди в таких случаях говорят, что на небе появилась новая комета. Затем кометное ядро поворачивает в сторону своего облака-«дома», утрачивая хвост и вновь превращаясь в несимпатичную ледяную глыбу.

Ученые в шутку называют облако Оорта «кометным банком»: здесь, словно в надежном банковском сейфе, хранится запас комет. Однако наряду с кометными ядрами в облаке могут встречаться и другие поразительные обитатели. Например, ледяные карлики, которых ученые ожидают встретить здесь в количестве не менее двух тысяч. Пока же известен только один ледяной карлик в облаке Оорта, который изредка выбивается оттуда и в такие моменты приближается к орбите Плутона.

Речь идет о Седне, малой планете с сильно вытянутой орбитой. Поперечник этого загадочного тела, скованного красноватым льдом, достигает величины 1400 км. Спутников Седна лишена, но они ей и не особенно нужны, если учесть, что на ее небе луна все равно не светилась бы – ведь ледяной карлик обречен на вечный бег в космическом мраке, куда почти не проникают солнечные лучи.

Даже в моменты максимального сближения с Солнцем планета удалена от нашего светила на 76 астрономических единиц, то есть на 11,4 млрд км. При максимальном удалении планета оказывается на расстоянии 139 млрд км от центра Солнечной системы. Людям мало что известно об этом обитателе галактического «зверинца». Действительно ли Седна «проживает» в облаке Оорта? Отчего лед на ее поверхности цвета крови? Это загадки. Пока лишь достоверно известно, что один год на Седне (то есть ее полный оборот вокруг Солнца) длится 12 050 земных лет.

Гораздо ближе к Земле пояс Койпера. Это скопление ледяных карликов протянулось, начиная с отметки 5 млрд км от Солнца и заканчивая отметкой 7,5 млрд км. Внутри этого широкого кольца проходят орбиты множества малых планет, из которых найдется примерно полсотни довольно крупных тел, равных земной Луне или даже превосходящих ее.

Одним из самых массивных обитателей пояса является Плутон. Он же является самым первым из открытых астрономами ледяных карликов. Впрочем, когда американский астроном Клайд Томбо впервые обнаружил Плутон в 1930 году, то научное сообщество согласилось, что перед ними новая, девятая по счету планета Солнечной системы. Исправлять ошибку, как уже говорилось, пришлось в 2006 году, когда накопилось достаточно новых данных о ледяных карликах.

В числе этих данных были ошеломляющие результаты измерений ледяного карлика, получившего название Эрида. Открытая в 2003 году, на сегодняшний день она считается крупнейшей и самой массивной из всех малых планет. Ее диаметр составляет 2326 км, тогда как Плутон, например, достигает в поперечнике 2322 км. Впрочем, эти измерения не слишком точны. Однако вычисления массы были проведены с большей точностью, в результате чего астрономы установили, что Эрида весит в 1,27 раза больше Плутона, достигая 16,7 квинтиллиона (16,7×10¹⁸) тонн (0,0028 массы Земли).

По природным условиям на поверхности Эрида сильно напоминает Плутон или Тритон (спутник Нептуна). Это очень холодный ледяной карлик, на котором стоят морозы порядка 240 °C ниже нуля. При такой низкой температуре большинство газов замерзает, потому-то равнины и скалы Эриды покрыты толстым слоем белоснежного метанового снега. Снега настолько много и он столь чист, что даже при слабом солнечном освещении ярко сияет.

Ледяной карлик Эрида

Если бы мы пролетали над белыми долинами Эриды, то временами наблюдали бы, как похожие на рыхлый творог снеговые поля сменяются сероватыми ледяными торосами, сложенными замерзшими этаном и этиленом. Время от времени снег и лед испаряются, отчего вокруг Эриды формируется слабая атмосфера, которая потом улетучивается. Мы сейчас живем в эпоху, когда процесс формирования здешней атмосферы наблюдается на его ранней стадии. Завершится этот процесс появлением у карлика более или менее толстой газовой оболочки не ранее середины XXIII века.

Географы и астрономы считают атмосферой лишь плотную газовую оболочку планеты. Но физики нередко называют так любое, даже совсем крохотное скопление газов вокруг космического тела. Такие слабенькие атмосферы имеются у Меркурия и многих планетных спутников. Похоже, что карликовые планеты (или по крайней мере некоторые из них) тоже обладают слабой атмосферой, то есть скоплением у поверхности сильно разреженных газов.

Эрида кое-чем напоминает нашу родную планету. Во-первых, ее сутки длятся 25 часов 55 минут, то есть по длительности они почти равны земным (24 часа). Во-вторых, у ледяного карлика имеется естественный спутник, открытый в 2005 году. Это крохотный астероид, находящийся на расстоянии 37 000 км от Эриды и совершающий полный оборот вокруг нее за 16 земных суток. Спутник назвали Дисномией, поскольку в древнегреческой мифологии Эрида – богиня раздора, а Дисномия – ее дочь, богиня беззакония.

Некоторые астрономы предлагали выделять в особый класс небесных тел Плутон и подобные ему по размерам небесные объекты, слишком большие для малых планет. Такие тела, как мы уже знаем, назвали «карликовыми планетами»: они отличаются от астероидов и ледяных карликов более округлой формой, так что их нетрудно перепутать с настоящими планетами. Плутон считался настоящей планетой свыше 70 лет. Поэтому неудивительно, что при будущем открытии ледяных карликов в других планетных системах астрономы будут ошибочно принимать карликовые планеты за большие (настоящие).

Таким образом, сегодня в астрономии карликовые планеты и малые планеты – это совершенно различные классы объектов.

Сейчас астрономам известны пять карликовых планет, из которых лишь одна находится в Поясе астероидов, а остальные являются ТНО. Очевидно, что если искать другие карликовые планеты в Солнечной системе, то ими тоже окажутся транснептуновые объекты.

Карликовой планетой из Пояса астероидов признается планетоид Церера, которая оказалась первой из открытых учеными карликовых планет. Ее обнаружил в 1801 году итальянский астроном Джузеппе Пьяцци, который назвал небесное тело в честь древнеримской богини плодородия, считавшейся покровительницей его родной Италии. Два столетия объект относился к астероидам, поскольку находится между орбитами Марса и Юпитера, на расстоянии 2,8 астрономической единицы от Солнца.

Современные исследования показывают, что астероиды – это уродливые, неправильной формы глыбы, тогда как Церера достаточно велика, чтобы поддерживать форму, близкую к шарообразной. Планета напоминает окаменевшее яйцо, достигающее в длину 975 километров. При таких размерах масса Цереры весьма невелика, она составляет лишь 1,3 % массы Луны. Соответственно, и сила притяжения на поверхности карликовой планеты ничтожна. Когда здесь высадятся космонавты, они почувствуют себя в 36 раз легче, чем на Земле.

Карликовые планеты и транснептуновые объекты являются одними из самых загадочных тел в Галактике по причине своих малых размеров. За этими объектами трудно следить, они почти не поддаются изучению. Помимо ничтожных размеров, есть и другая причина, по которой ученым сложно изучить мир малых планет. Эта причина – расстояние и причудливая орбита. Большие планеты по отношению друг к другу расположены кучно, их орбиты имеют почти круглую форму и лежат в одной плоскости. Орбиты малых и карликовых планет имеют форму овала (эллипса) и порой наклонены к плоскости больших планет.

Но даже если ученым удастся преодолеть это препятствие и вычислить идеально точный маршрут для автоматической станции, потребуется немалый срок, чтобы добраться до какого-нибудь из этих объектов. Большинство малых и карликовых планет удалены от нас на чудовищное расстояние. Например:

– до Цереры (расстояние 413,7 млн км) лететь 10 месяцев;

– до Плутона (5906,4 млн км) – 10 лет;

– до Эриды (10,2 млрд км) – примерно 20 лет.

Таблица 1

Некоторые малые и карликовые планеты Солнечной системы

Карликовые и малые планеты за пределами Солнечной системы и вовсе неизвестны. Каковы они там? Удобны ли они для колонизации? Пригодны ли для жизни? На эти вопросы наука пока не знает ответа, потому что легче всего обнаружить и исследовать исполинские экзопланеты.