От планеты Х до «Новых горизонтов»: астрофизик МГУ — об истории открытия и изучения Плутона

Антон Бирюков

- Антон, расскажите, пожалуйста, почему именно 18 февраля стало днем Плутона?

- Потому что именно в этот день в 1930 году американский астроном Клайд Томбо заметил слабо светящуюся и медленно передвигающуюся звездочку на фотопластинках, которые сделал в январе того же года. Этой «звездочкой» и оказался Плутон, девятая планета в Солнечной системе. 

- Правда ли, что открытие Плутона произошло случайно?

- Вовсе нет. В первой половине XIX века в астрономии возникла проблема аномального движения планеты Уран, самой дальней из известных на тот момент. Уран двигался по своей орбите немного не так, как предсказывала небесная механика (по сути, закон тяготения). Предположив, что на него оказывает влияние какая-то еще неизвестная планета, астрономы начали ее поиски и так в 1846 году открыли Нептун. Однако этим не удалось объяснить аномальное движение Урана полностью — осталось совсем чуть-чуть. Исследователи продолжили искать еще одну планету, так называемую Планету Х, тяготение которой могло бы повлиять на Уран. 

Ее нашли через 70 лет после Нептуна и назвали на древнеримский манер в честь бога подземного царства — Плутоном, считая, что она представляет собой нечто темное и холодное. Символично, что планету часто обозначают монограммой, состоящей из букв P и L: это инициалы Персиваля Лоуэлла, американского энтузиаста астрономии конца XIX-начала XX века, который спонсировал обсерваторию, в которой Плутон и был открыт.

Плутон, когда его только нашли, считался довольно большим. Дело в том, что, зная расстояние до объекта, его яркость, а также предполагая отражательную способность, можно сделать выводы о его размере. Считая, что Плутон отражает не очень много света, астрономы сочли его сопоставимым по масштабам с Землей. Однако со временем стало понятно: Плутон покрыт льдами, отражающими солнечный свет, результат пересчитали и мнение изменилось. Так он стал самой маленькой из девяти «больших» планет Солнечной системы.

- Как он лишился этого статуса?

- В той же области, где располагается Плутон, находится большое количество маленьких ледяных тел — некоторый аналог всем известного пояса астероидов между орбитами Марса и Юпитера, но гораздо протяженнее и с большим количеством объектов. Он называется пояс Койпера, и именно здесь обнаружили еще несколько довольно крупных объектов, один из которых — Эрида — оказался даже массивнее Плутона. Новые открытия больших тел из этой области привели к тому, что астрономы начали задаваться вопросом: неужели все их нужно относить к планетам в классическом понимании?

А что такое планета в принципе? Так уж вышло, что до нулевых годов нашего века строгого определения вообще не существовало, и появилось оно только в 2006 году по решению международного Астрономического союза. Тогда было принято что считать большими, малыми, карликовыми планетами, и, когда это произошло, Плутон автоматически из большой стал карликовой планетой. При этом Церера, крупнейший объект главного пояса астероидов, тогда повысилась в звании: была астероидом, а по новому определению также стала карликовой планетой. 

Формализация и постановка терминов были необходимы, потому что мы стали лучше понимать устройство Солнечной системы и ее наполнение. Сегодня в Солнечной системе нам известны сотни тысяч объектов. И нам нужна их физически обоснованная классификация для того, чтобы правильно изучать их свойства, сопоставлять истории их эволюции, понимать их будущее и влияние друг на друга. 

- Много ли мы знаем о Плутоне?

- Он оказался действительно самым малоизученным из больших тел Солнечной системы. Плутон очень далеко; находится на необычно вытянутой орбите, которая при этом не лежит в той же плоскости, что и орбита Земли, Марса и прочих; он маленький и ледяной. Еще мы знаем, что объект обладает развитой системой спутников, но при этом долгое время у него был известен только массивный Харон, расположенный к Плутону настолько близко, что Плутон-Харон иногда называют двойной планетой. 

Плутон традиционно наблюдали только с Земли и околоземных аппаратов, и из-за его дальности даже Хабблом было очень сложно разглядеть детали его поверхности. Единственный космический аппарат, который к нему отправляли — американская межпланетная станция «Новые горизонты», которая летела к нему десять лет, и исследования вблизи провели в 2015 году. Тогда мы впервые увидели этот далекий и очень холодный мир, покрытый льдами из азота, воды, метана и угарного газа. 

Также Плутон геологически молодой. Это понятно по тому, что его ледяная поверхность оказалась не столь сильно испещрена кратерами, как могла бы быть: все-таки с планетами в космосе постоянно что-то сталкивается, а это означает, что льды меняются, перетекают.

Ледяная поверхность Плутона. Фото: НАСА.

- Какие сейчас основные направления в исследованиях Плутона?

- «Новые горизонты» принесли очень много новой информации об устройстве этой планеты, но также и много вопросов. Продолжают выходить статьи и материалы, и со временем у нас будет больше понимания того, как формировалась Солнечная система и сам Плутон, как он занял свою орбиту, и почему на ней он находится в резонансе с орбитой Нептуна. 

- Много ли астрономов в России изучает Плутон?

- Я не знаю исследователей, постоянно работающих в России и изучающих Плутон. Важно понимать, что исследования планет в последние десятилетия — это исследования экспериментальные, и предполагает, что у вас есть аппарат, который вы запустили. В России, увы, сложно реализовать свои миссии, тем более такие далекие. У нас эта область пока не так активно развита, как у зарубежных коллег. 

- Что в целом скажете об астрономической науке в России?

- Если коротко, в России около 2–2,5 тысяч человек работает в области астрономии и астрофизики. Качество исследований разнится, но в среднем мы находимся на хорошем уровне, исходя из наших финансовых и технических возможностей. Также у российских исследователей очень много связей и коллабораций с группами из других стран, что сейчас очень важно. Мы так или иначе вовлечены в работу международных коллабораций — далеко не всегда на уровне институтов и государства, но на уровне индивидуального сотрудничества точно.

Россия заметна своей публикационной активностью: у нас есть астрофизики, которых в мире знают, замечают, читают и цитируют. Конечно, таковых у нас меньше, чем в Америке, Европе или Китае, но у нас и людей в этой профессии меньше. При этом на каком-то поле мы можем быть достаточно сильны (например астрофизика высоких энергий, теоретическая космология), а вот с планетами дальше Марса у нас проблемы. В целом все неплохо, но есть куда стремиться.