Ученые разгадали главную загадку Плутона

Атмосфера Плутона не испарилась в космос за последние несколько миллионов лет благодаря существованию Харона, периодически закрывающего Плутон от солнечного ветра, уносящего молекулы его воздуха.

Как сообщается в статье, опубликованной в журнале Icarus, Харон является своеобразным щитом, который оберегает атмосферу Плутона от уничтожения и перенаправляет большую часть потока солнечного ветра в стороны от карликовой планеты.

Когда зонд New Horizons прибыл в систему Плутона, руководитель миссии Алан Стерн и его команда с удивлением обнаружили, что Плутон обладает сложно устроенной атмосферой, в которой присутствуют облака, иногда идет снег и дуют ветра. Тогда же выяснилось, что Плутон взаимодействует с солнечным ветром. Как отмечали ученые из НАСА, поток заряженных частиц и плазмы почти не уносит молекулы газов из атмосферы Плутона в открытый космос, так как карликовая планета, по загадочным причинам, почти не взаимодействует с ним.

Ответом на эту загадку, как выяснили Кэрол Пати из Технологического университета Джорджии в Атланте (США) Пати и ее коллега Джон Хэйл, является Харон и то, как его временная атмосфера взаимодействует с солнечным ветром.

Изучая полученные New Horizons данные, исследователи обратили внимание на то, что на поверхности Харона присутствуют крупные кратеры, при формировании которых большое количество водяного и азотного льда, составляющего основу "пород" этой луны Плутона, должно было испариться и сформировать временную атмосферу.

Как показали расчеты ученых, появление даже очень тонкой временной атмосферы на Хароне очень сильно поменяет то, как он будет взаимодействовать с солнечным ветром — при ее наличии он будет играть роль своеобразного щита, который будет отклонять в стороны поток протонов, испускаемых Солнцем, и не давать им сталкиваться с молекулами воздуха в атмосфере Плутона, что сильно замедлит "утечку" атмосферы планеты в космос.

Как сообщает РИА Новости, это объясняет то, почему Плутон до сих пор обладает атмосферой, несмотря на отсутствие у него магнитного поля. Однако результаты расчетов ученых оказались примерно в 2,5 раза ниже, чем реальные замеры скорости солнечного ветра и плотности его частиц, сделанные на New Horizons. Исследователи надеются, что дальнейший анализ данных поможет узнать, как возникло это расхождение, и позволят вычислить плотность и массу атмосферы Плутона в первые дни его жизни, которые позволят понять, из чего состояла первичная материя Солнечной системы.

Отметим, в последние 11 лет с атмосферой Плутона происходит что-то странное: ее размер вырос со 100 до 3 тысяч километров. Доклад об этом представила на очередном заседании Королевского астрономического общества в Уэльсе группа ученых, наблюдавших за этой карликовой планетой при помощи 15-метрового телескопа James Clerk Maxwell, расположенного на Гавайях.

Открытие Плутона произошло в 1930 году, и вплоть до 2006 года он считался девятой планетой Солнечной системы, хотя его масса в пять раз меньше массы Луны, а объем — в три раза меньше лунного. Однако в конце XX — начале XXI веков было открыто множество объектов, по размерам сопоставимых с Плутоном. Так, Эрида, также входящая в пояс Койпера, оказалась на 27 процентов массивнее Плутона. Некоторые из этих объектов, согласно классификации Международной Астрономической Ассоциации, были причислены к категории малых планет.

С "развенчанием" Плутона как полноценной планеты согласились не все. Часть общественности и ряд ученых готовы серьезно бороться за права этого спорного объекта Солнечной системы. Так, новые данные показали, что диаметр основной "конкурентки" Плутона — Эриды — несмотря на большую массу, составляет меньше 2340 километров. Ранее его оценивали в пределах от 2400 до 2600 километров, тогда как диаметр Плутона — 2400 километров. Если информация подтвердится, то Плутон, по крайней мере, сможет вернуть себе статус самого крупного объекта в поясе Койпера.

В то же время Плутон — единственный известный исследователям объект за орбитой Нептуна, обладающий атмосферой. Как и большинство объектов в поясе Койпера, он состоит в основном из горных пород и льда. Минимальное расстояние, на которое Плутон приближается к Солнцу, составляет около 29,6 астрономической единицы, а максимальное — около 49,3, тогда как, к примеру, Земля удалена от Солнца всего на одну астрономическую единицу.

Когда Плутон удаляется от Солнца, его атмосферные газы постепенно замораживаются и оседают на поверхность в виде льда. При приближении к Солнцу температура на планете вновь повышается, и лед опять становится жидким, а потом и газообразным. Благодаря такому эффекту, похожему на земной парниковый, поверхность Плутона охлаждается, а не нагревается. Происходит это потому, что сама планета тепло не генерирует (она геологически пассивна и жизни там нет), а плотный "колпак" из пара препятствует прохождению солнечных лучей.

Атмосфера Плутона была открыта в 1985 году. В 2002 году команда астрофизиков под руководством Брюно Сикарди из Парижской обсерватории, Джеймса Л. Элиота из МТИ и Джея Пезечеффа из Уильямстаунского колледжа (Массачусетс) выяснила, что атмосферное давление на Плутоне составляет 0,3 паскаля, а температура на его поверхности — 43 кельвина, или -230,1 градуса по Цельсию. По теоретическим подсчетам, карликовая планета должна была быть более холодной и обладать более разреженной атмосферой.

Одна из версий, объясняющих этот феномен, состоит в том, что в 1987 году южный полюс Плутона впервые за 120 лет вышел из тени, что привело к повышенному испарению азота из полярных шапок. А в октябре 2006 года Дэйл Круикшенк и его коллеги из исследовательского центра NASA объявили о наличии на поверхности Плутона этана — производного замороженного метана, образующегося путем фотолиза или радиолиза, который способен и выделяться в атмосферу.

В результате активных наблюдений, которые велись с августа 2009 года по май 2010 года, астрономы пришли к выводу, что в настоящее время высота атмосферы бывшей девятой планеты Солнечной системы примерно равна четверти пути от самого Плутона до его самого крупного спутника Харона.

Что же "вспучило" газы вокруг Плутона? В 1989 году эта планета, обращающаяся по вытянутой орбите, сблизилась с Солнцем на максимальное расстояние. В принципе, это должно было привести к частичному испарению атмосферы и ее сжатию. Но, как видим, этого не произошло.

Кроме того, в атмосфере Плутона был обнаружен монооксид углерода, температура которого составляет около минус 220 градусов по Цельсию. До недавних пор единственным газом, наличие которого здесь было подтверждено научными данными, являлся метан. При этом предполагалось, что значительную часть атмосферы вокруг карликовой планеты составляет азот, который трудно зафиксировать.

Не исключено, что аномальное расширение атмосферы планеты связано с циклом активности Солнца, величина которого как раз составляет 11 лет. Но это лишь предположение, пока ничем не обоснованное.