Плутон-планета или астероид? (стр. 4 из 6)
К сентябрю 1989 года Плутон достиг своего перигелия (ближайшей к Солнцу точки) и начал удаляться от светила. 15 марта 1999 года Плутон и Нептун вернулись на свои более привычные места, и самой далёкой планетой вновь стал Плутон.
Весь этот “контрданс” небесных тел, конечно же, неспроста. Чтобы в нём разобраться, желательно было бы знать размеры Плутона. Сперва полагали, что он примерно с Землю или даже побольше. Но в 1950 году Койпер установил, что его размеры много меньше, и диаметр Плутона не превышает 5800 км. Лет через 25 – новость: Плутон отражает свет так, как будто он покрыт размороженным болотным газом. А если есть метановый иней, то тело планеты холодное, и в случае, если Плутон весь состоит из метана, плотность его должна быть меньше единицы. К концу 70-х годов учёные пришли к выводу, что Плутон – совсем небольшое тело, меньше даже, чем наша Луна, и, хотя в 1980 году поступили сведения, что его диаметр составляет 4000 км (на 500 км больше лунного), по массе он в несколько раз уступает Луне. По самым последним данным его диаметр составляет примерно 3100 – 3200 км. Словом, по размерам, по орбите и другим характеристикам – скорее не планета, а … спутник. Действительно, Плутон представляет собой как бы неполноценную планету.
В пользу такого предположения говорят и странности в периоде вращения Плутона вокруг собственной оси. На полный оборот у него уходит 6 суток 9 часов 17 минут, а это слишком много для столь небольшого тела, так что и скорость вращения выдаёт его с головой как самозванца в семье планет.
Ещё одно свидетельство: все четыре планеты, лежащие непосредственно за Марсом и за поясом астероидов: Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун – гигантскими размерами, огромными размерами, общим газожидким строением решительно отличаются от внутренней орбиты Марса – Меркурия, Венеры, Земли и Марса. А вот Плутон, хотя и расположен во внешней части Солнечной системы, всеми этими параметрами, как кажется, схож с меньшими и твердотельными околосолнечными планетами, а не со своими соседями. Если полностью расплавить Плутон, то он даже не заполнит ниши водного океана Земли.
Скорость, с которой движется Плутон по своей орбите, примерно равна 16,8 км/ч. Орбита очень протяжённая и поэтому один плутоновский год равен 247,7 земным годам. К примеру, если вам сейчас 17 лет, то на Плутоне вам было бы 0,07 лет.
Ускорение свободного падения над поверхностью Плутона равняется 0,49 м/с². Если ваша масса примерно равна 70 кг, то на этой планете вы бы весили 4 кг!
2. Внутреннее строение и тепловая история.
Принимая в расчет данные о плотности, радиусе и периоде вращения Плутона, а также учитывая большое количество воды и силикатов на такой отдаленности от Солнца, ученые гипотетически определили внутреннюю структуру планеты. На сегодняшний день существуют две версии о структуре, и пока ученые не отдали ни одной из них предпочтение. Согласно первой, под поверхностью, состоящей из различных элементов с преобладанием азота, метана и оксида углерода, находится слой толщиной до 230 км изо льда (130км) и из молекулярных структур.
Под ними расположено ядро из силикатно-каменистых образований и частично из гидритных. Вторая версия также предусматривает первый слой изо льда толщиной до 250 км. Но между ними и силикатным ядром считается возможным существование слоя органических веществ толщиной до 100км.
Наличие льда может быть вследствие его отделении от первичных окаменелостей планеты в результате удара астероида. Если исключить столкновение, подъем воды к верхним слоям планеты мог произойти из-за тепла, выделяемого радиоактивными элементами, входящими в состав каменистых образований.
Еще несколько лет назад на поверхности планеты были замечены яркие зоны. Их с большой точностью зафиксировал космический телескоп Хаббл. Есть предположение, что вещество, предающим яркость, является твердый азот с присоединившемся к нему другими молекулами. Спектроскопические исследования, проведенные с Земли, свидетельствуют, что метан составляет около 1% массы планеты. Похоже, что он образует хорошо различимые пятна.
Следующим компонентом поверхности может быть оксид углерода, при этом % его содержания намного меньше 1%.
Лабораторные исследования условий, специально воссозданных и имитирующих плутониевые, позволяет сделать вывод, что кристаллы азота измеряются метрами.
В рамках модели равновесной конденсации из протопланетной туманности при температуре около 40 Кельвин это тело, очевидно, аккумулировалось преимущественно из метанового льда, и слагающее его вещество не претерпело в дальнейшем заметной дифференциации. Другая возможность – формирование из гидратов метана (CH4, 8H2O) при температуре конденсации около 70 Кельвин с последующим их разложением в процессе внутренней эволюции, дегазацией CH4 и образованием метанового льда на поверхности. Отождествление его в спектре отражения Плутона благоприятствует обеим этим моделям, не позволяя, однако, сделать между ними выбор.
Изменение температуры во время длинных сезонных циклов влияет на состояние азота. Другими словами, во время плутониевого года, равного 248 земным годам, кристаллическая структура азота имеет то большую, то меньшую плотность, что отражается на яркости поверхности планеты.
Вполне возможно, что не только азот, метан и оксид углерода является единственными элементами, входящими в состав поверхности Плутона. Но до сегодняшнего дня, не удалось выяснить ни какие другие молекулы. Использование инфракрасной техники на спутнике JRAS для проведения исследований позволяет предположить, что некоторые зоны Плутона покрыты не только азотом. Именно поэтому они имеют меньшую отражательную способность, красноватый цвет и более высокую температуру. Состав темных пятен, сконцентрированных вблизи экватора и в некоторых районах полюсов, не известен, но вполне может содержать органические вещества.
Поверхность Харона имеет меньшую отражательную способность по сравнению с Плутоном.
Спектроскопические исследования свидетельствую о том, что она покрыта замерзшей водой и неизвестными компонентами, именно они образуют сероватые пятна на спутнике. Важной задачей является точное определение состава других зон на Плутоне и Хароне. Это поможет найти ответы на вопросы об их происхождении и о появлении малых небесных тел, существующих на периферии Солнечной системы. Изучение этих 2 объектов внесен вклад решения проблемы об органических веществах, входящих в их состав. Но хочу заметить, что это только гипотеза.
Следует выяснить, существовали ли эти вещества в межзвездных облаках, из которых образовалась Солнечная система, или же они образовались позже на поверхности в результате космических бомбардировщиков или фотохимических процессах.
3. Поверхность планеты.
В отличие от спутников планет-гигантов, у Плутона отождествлены спектральные признаки метанового конденсата. По результатам узкополосной фотометрии отношение интенсивности отражения в двух спектральных областях, в одной из которых расположены полосы поглощения водяного и аммиачного льда, а в другой – сильная полоса поглощения метанового льда, оказалось равным 1,6. Если взять чистый метановый лёд и снять те же спектры в лаборатории, то отношение оказывается лишь немного больше, в то время как для спутников гигантов с признаками водяного льда на поверхности это отношение существенно меньше единицы. Этот факт служит довольно сильным аргументом в пользу наличия метана. Обнаружение метанового льда на Плутоне меняет существовавшие до недавнего времени представления о его поверхности, образованной скальными породами, в сторону более реальных предположений о покрывающем её протяжённом ледяном слое.
4. Атмосфера и климат Плутона.
Информация об атмосфере Плутона была получена разными путями: непосредственным, во время наблюдения за звездами затмением; путем изучения поверхности ( а связь поверхности с атмосферой общеизвестна); косвенным путем – имеется в виду в сравнении с Тритоном, одни из спутников Нептуна. Было отмечено некоторое сходство этих небесных тел. Также можно выделить и моделирование при помощи компьютера. Принимая во внимание разную отражательную способность планеты, можно предположить, что температура меняется и в горизонтальных слоях над планетой, что влияет на атмосферу. В основе нескольких модулей учитывается и изменение фактора два, единственного в Солнечной системе. Данные, полученные во время затмения, указывают на то, что вертикальные изменения температуры составляет 20-30 градусов по Кельвину на каждый км.
По вертикали атмосферу можно условно разделить на две части: внешняя – выше 1215 км - и внутренняя – до этого расстояния. На высоте 1215 км атмосферное давление составляет около 2,33 микробара. Между двумя частями атмосферы находится слой аэрозоля. Давление на поверхности меняется от 3 до 160 микробар, температура от -228 до -238 градусов. Похожие атмосферные давления характерны и для поверхности Тритона.
Главный компонент атмосферы – молекулярный азот. Считается, что он возник из вещества, составляющего поверхность планеты. В настоящее время из-за поверхностной температуры Плутона азот находится в основном летучем состоянии. Соотношение с оксидом углерода и метана он занимает лидирующее место.
Кроме этих компонентов, в атмосфере присутствуют освобожденные в результате фотохимических процессов молекулы, атомы и ионы водорода, азота, синильной кислоты (С2Н4 ), а также другие гидраты. Атомарный и молекулярный водород очень легкий и имеет тенденцию “вылетать“ в космическое пространство. Количество метана, существующее во время формирования планеты, было таким огромным, что до сих пор он составляет больший процент. Метан вышел из недр планеты.