«Новые горизонты»: промежуточные итоги

18 мар­та в жур­на­ле Science было опуб­ли­ко­ва­но пять ста­тей на тему лет­них иссле­до­ва­ний систе­мы Плу­то­на авто­ма­ти­че­ской меж­пла­нет­ной стан­ци­ей «Новые гори­зон­ты» (New Horizons) [1]. Нуж­но отме­тить, что пол­го­да назад наши зна­ния о кар­ли­ко­вой пла­не­те и ее спут­ни­ках — Хароне, Гид­ре, Ник­те, Кер­бе­ре и Стиксе — изме­ни­лись самым кар­ди­наль­ным обра­зом. Так, мы узна­ли о раз­но­об­раз­ных и вполне актив­ных гео­ло­ги­че­ских про­цес­сах (не исклю­че­но, что на Хароне име­ют­ся даже дей­ству­ю­щие крио­вул­ка­ны), необыч­ном мине­раль­ном соста­ве, весь­ма слож­но устро­ен­ной атмо­сфе­ре Плу­то­на, вза­и­мо­дей­ствии с сол­неч­ным вет­ром, о прак­ти­че­ски пол­ном отсут­ствии пыли в систе­ме и запу­тан­ной небес­ной меха­ни­ке малых лун.

Отмечаются разительные отличия во внешнем виде ландшафтов Плутона и Харона. Вверху — фрагмент обширного яркого ледяного плато Плутона, носящего неформальное наименование равнины Спутника (Sputnik Planum) — в честь первого советского спутника. Внизу — равнина Вулкана на Хароне (Vulcan Planum, это название пока также неформальное). Снимок равнины Спутника охватывает 367 км в длину, равнина Вулкана — соответственно 312 км. В обоих случаях солнце светит слева. Равнина Спутника — образование овальной формы площадью 870 тыс. км 2 с высоким альбедо (отражательной способностью) с центром в 20° с.ш. и 175° в.д. (в районе «сердца»). Светлые азотно-ледяные равнины (там присутствуют также СО и СН4) исчерчены сетью пересекающихся желобов. Снимки получены мультиспектральной камерой «Ральф» при разрешении 320 м на пиксель. Вид равнины Вулкана в нижней части включает в себя «гору, окруженную канавой» в районе гор Артура Кларка (чуть выше центра изображения). Равнины, богатые водяным льдом, демонстрируют самый обширный диапазон текстур поверхности — от гладких и чуть рифленых слева до сильно бугристых справа. Изображение получено с камеры дальней разведки LORRI (Long-Range Reconnaissance Imager) при разрешении 160 м на пиксель

Отме­ча­ют­ся рази­тель­ные отли­чия во внеш­нем виде ланд­шаф­тов Плу­то­на и Харо­на. Ввер­ху — фраг­мент обшир­но­го ярко­го ледя­но­го пла­то Плу­то­на, нося­ще­го нефор­маль­ное наиме­но­ва­ние рав­ни­ны Спут­ни­ка (Sputnik Planum) — в честь пер­во­го совет­ско­го спут­ни­ка. Вни­зу — рав­ни­на Вул­ка­на на Хароне (Vulcan Planum, это назва­ние пока так­же нефор­маль­ное). Сни­мок рав­ни­ны Спут­ни­ка охва­ты­ва­ет 367 км в дли­ну, рав­ни­на Вул­ка­на — соот­вет­ствен­но 312 км. В обо­их слу­ча­ях солн­це све­тит сле­ва. Рав­ни­на Спут­ни­ка — обра­зо­ва­ние оваль­ной фор­мы пло­ща­дью 870 тыс. км2 с высо­ким аль­бе­до (отра­жа­тель­ной спо­соб­но­стью) с цен­тром в 20° с.ш. и 175° в.д. (в рай­оне «серд­ца»). Свет­лые азот­но-ледя­ные рав­ни­ны (там при­сут­ству­ют так­же СО и СН4) исчер­че­ны сетью пере­се­ка­ю­щих­ся жело­бов. Сним­ки полу­че­ны муль­тис­пек­траль­ной каме­рой «Ральф» при раз­ре­ше­нии 320 м на пик­сель. Вид рав­ни­ны Вул­ка­на в ниж­ней части вклю­ча­ет в себя «гору, окру­жен­ную кана­вой» в рай­оне гор Арту­ра Клар­ка (чуть выше цен­тра изоб­ра­же­ния). Рав­ни­ны, бога­тые водя­ным льдом, демон­стри­ру­ют самый обшир­ный диа­па­зон тек­стур поверх­но­сти — от глад­ких и чуть риф­ле­ных сле­ва до силь­но буг­ри­стых спра­ва. Изоб­ра­же­ние полу­че­но с каме­ры даль­ней раз­вед­ки LORRI (Long-Range Reconnaissance Imager) при раз­ре­ше­нии 160 м на пик­сель

Новые гори­зон­ты» про­ве­ли в пути 9,5 лет, пре­одо­лев за это вре­мя 5 млрд км, тем самым поста­вив сра­зу несколь­ко рекор­дов — как по уда­лен­но­сти объ­ек­та иссле­до­ва­ния, так и по ско­ро­сти, с кото­рой аппа­рат поки­нул окрест­но­сти нашей пла­не­ты (в момент выклю­че­ния дви­га­те­лей ско­рость соста­ви­ла 16,26 км/​с). Плу­то­на зонд достиг 14 июля 2015 года. С помо­щью семи основ­ных инстру­мен­тов было собра­но поряд­ка 50 гига­бит инфор­ма­ции, сохра­нен­ной на циф­ро­вые носи­те­ли и с тех пор посте­пен­но пере­да­ва­е­мой на Зем­лю. Про­цесс пере­да­чи далек от завер­ше­ния, до кон­ца 2016 года пред­сто­ит при­нять еще при­мер­но столь­ко же, сколь­ко пере­да­но до насто­я­ще­го момен­та. При этом радио­сиг­на­лам, летя­щим от «Новых гори­зон­тов» со ско­ро­стью све­та, необ­хо­ди­мо пять часов, что­бы добрать­ся до Зем­ли.

Впро­чем, уже самые пер­вые сним­ки [2] демон­стри­ро­ва­ли харак­тер­ные осо­бен­но­сти поверх­но­сти Плу­то­на — зна­ме­ни­тое гигант­ское «серд­це», уди­ви­тель­ное раз­но­об­ра­зие ланд­шаф­тов и сло­и­стую атмо­сфе­ру. Всё это пир­ше­ство для иссле­до­ва­те­лей воз­ни­ка­ет бла­го­да­ря вза­и­мо­дей­ствию обшир­ных сло­ев лету­чих и непо­сто­ян­ных фрак­ций мета­на, азо­та и оки­си угле­ро­да с инерт­ны­ми и ста­биль­ны­ми струк­ту­ра­ми из водя­но­го льда.

Цветное изображение, демонстрирующее разнообразие ландшафтов Плутона, получено путем объединения данных от мультиспектральной камеры «Ральф» с разрешением 650 м на пиксель (цвета) с изображением от камеры LORRI (230 м на пиксель). В нижнем правом углу — древняя, сильно кратеризованная местность, покрытая темно-красными толинами (смешением органических соединений характерного цвета). В правом верхнем углу — ледяные образования, заполняющие равнину Спутника, модифицирующие поверхность, создавая такой хаос, как скопления угловатых гор. Сезонные льды заполняют также несколько близлежащих глубоких кратеров, а в некоторых районах этот лед образует характерную рябь с рядами мелких выемок — результатом процессов сублимации. Слева и в нижней части снимка наблюдаются белесые метановые отложения, припорошившие тектонические гребни и ободки кратеров на их северных склонах. Изображение занимает 420 км в ширину и 225 км в длину; север находится в левом верхнем углу

Цвет­ное изоб­ра­же­ние, демон­стри­ру­ю­щее раз­но­об­ра­зие ланд­шаф­тов Плу­то­на, полу­че­но путем объ­еди­не­ния дан­ных от муль­тис­пек­траль­ной каме­ры «Ральф» с раз­ре­ше­ни­ем 650 м на пик­сель (цве­та) с изоб­ра­же­ни­ем от каме­ры LORRI (230 м на пик­сель). В ниж­нем пра­вом углу — древ­няя, силь­но кра­те­ри­зо­ван­ная мест­ность, покры­тая тем­но-крас­ны­ми толи­на­ми (сме­ше­ни­ем орга­ни­че­ских соеди­не­ний харак­тер­но­го цве­та). В пра­вом верх­нем углу — ледя­ные обра­зо­ва­ния, запол­ня­ю­щие рав­ни­ну Спут­ни­ка, моди­фи­ци­ру­ю­щие поверх­ность, созда­вая такой хаос, как скоп­ле­ния угло­ва­тых гор. Сезон­ные льды запол­ня­ют так­же несколь­ко близ­ле­жа­щих глу­бо­ких кра­те­ров, а в неко­то­рых рай­о­нах этот лед обра­зу­ет харак­тер­ную рябь с ряда­ми мел­ких выемок — резуль­та­том про­цес­сов суб­ли­ма­ции. Сле­ва и в ниж­ней части сним­ка наблю­да­ют­ся беле­сые мета­но­вые отло­же­ния, при­по­ро­шив­шие тек­то­ни­че­ские греб­ни и обод­ки кра­те­ров на их север­ных скло­нах. Изоб­ра­же­ние зани­ма­ет 420 км в шири­ну и 225 км в дли­ну; север нахо­дит­ся в левом верх­нем углу

«Мы видим изме­не­ния в рас­пре­де­ле­нии лету­чих и замер­за­ю­щих ком­по­нен­тов Плу­то­на, кото­рые ука­зы­ва­ют на нали­чие гло­баль­ных цик­лов испа­ре­ния и суб­ли­ма­ции, — пояс­нил Уилл Гран­ди (Will M. Grundy) из Обсер­ва­то­рии Лоуэл­ла (Флаг­стафф, штат Ари­зо­на), один из веду­щих авто­ров цик­ла ста­тей. — Эти про­цес­сы выгля­дят гораз­до при­хот­ли­вее, чем на Зем­ле, где при­сут­ству­ет лишь одно веще­ство, кото­рое кон­ден­си­ру­ет­ся и испа­ря­ет­ся, — вода. Мы дале­ко не в пол­ной мере еще осо­зна­ли, каким имен­но обра­зом про­ис­хо­дят все эти вза­и­мо­дей­ствия, но опре­де­лен­но видим вли­я­ние цик­ли­че­ских про­цес­сов, пора­бо­тав­ших над поверх­но­стью Плу­то­на» [3].

Атмо­сфе­ра Плу­то­на содер­жит при­ме­ча­тель­ные сло­и­стые тума­ны, кото­рые ока­за­лись и холод­нее, и плот­нее, чем мож­но было бы ожи­дать. Это непо­сред­ствен­ным обра­зом вли­я­ет на то, каки­ми тем­па­ми газы верх­них сло­ев атмо­сфе­ры Плу­то­на теря­ют­ся в кос­мо­се, и на то, как пла­не­та вза­и­мо­дей­ству­ет с пото­ком заря­жен­ных частиц от Солн­ца — сол­неч­ным вет­ром. Инте­рес­но, что сре­ди теря­ю­щих­ся газов лиди­ру­ет метан, а не азот, хотя вбли­зи поверх­но­сти Плу­то­на атмо­сфе­ра более чем на 99% состо­ит из азо­та.

Снимок Никты, переданный аппаратом «Новые горизонты» (сочетание данных камер Ralph и LORRI)

Сни­мок Ник­ты, пере­дан­ный аппа­ра­том «Новые гори­зон­ты» (соче­та­ние дан­ных камер Ralph и LORRI)

На полу­чен­ных сним­ках не толь­ко изоб­ра­же­ния Плу­то­на и Харо­на, но и малые спут­ни­ки, откры­тые в 2005– 2012 годы. Уда­лось уточ­нить, что попе­реч­ни­ки Ник­ты и Гид­ры состав­ля­ют око­ло 40 км, а Стикса и Кер­бе­ра — все­го 10 км. Малые спут­ни­ки обла­да­ют ано­маль­ны­ми ско­ро­стя­ми вра­ще­ния и необыч­ны­ми ори­ен­та­ци­я­ми полю­сов, а так­же ледя­ны­ми поверх­но­стя­ми, по цве­ту и ярко­сти рез­ко кон­тра­сти­ру­ю­щи­ми с Плу­то­ном и Харо­ном. Появи­лись ука­за­ния на то, что по край­ней мере неко­то­рые из этих лун обра­зо­ва­лись в резуль­та­те сли­я­ния еще более мел­ких тел. Воз­раст их поверх­но­сти дати­ру­ет­ся по мень­шей мере 4 млрд лет. Эти резуль­та­ты под­твер­жда­ют гипо­те­зу о том, что малые спут­ни­ки сфор­ми­ро­ва­лись в пери­од, после­до­вав­ший сра­зу вслед за гло­баль­ным столк­но­ве­ни­ем, поро­див­шим двой­ную систе­му Плу­тон — Харон. По край­ней мере, так счи­та­ет Хэл Уивер (Hal Weaver) из Лабо­ра­то­рии при­клад­ной физи­ки Уни­вер­си­те­та Джон­са Хоп­кин­са, член науч­ной груп­пы «Новых гори­зон­тов», веду­щий автор ста­тьи о неболь­ших спут­ни­ках Плу­то­на.

Фото NASA/​JHUAPL/​SwRI
Мак­сим Бори­сов

1. http://science.sciencemag.org/content/351/6279/1284.full
http://science.sciencemag.org/lookup/doi/10.1126/science.aad7055
http://science.sciencemag.org/lookup/doi/10.1126/science.aad9189
http://science.sciencemag.org/lookup/doi/10.1126/science.aad8866
http://science.sciencemag.org/lookup/doi/10.1126/science.aad9045

2. http://trv-science.ru/tag/pluton/

3. www.nasa.gov/feature/science-papers-reveal-new-aspects-of-pluto-and-its-moons

Самые интересные результаты «Новых горизонтов»

  1. Дати­ров­ка воз­рас­та поверх­но­сти Плу­то­на путем под­сче­та кра­те­ров пока­зы­ва­ет, что Плу­тон оста­вал­ся гео­ло­ги­че­ски актив­ным на про­тя­же­нии послед­них четы­рех мил­ли­ар­дов лет. Рав­ни­на Спут­ни­ка, содер­жа­щая боль­шое коли­че­ство льда, лише­на каких-либо обна­ру­жи­ва­е­мых сле­дов кра­те­ров и, по оцен­кам, гео­ло­ги­че­ски чрез­вы­чай­но моло­да — не более 10 млн лет.

    Это изображение сочетает данные из разных диапазонов (синий, красный светофильтры плюс инфракрасные лучи), полученные с помощью мультиспектральной камеры «Ральф» (Ralph). Яркая равнина в западной части «сердца» неофициально называется равниной Спутника, там обнаружены богатые залежи азота, окиси углерода и метанового льда

    Это изоб­ра­же­ние соче­та­ет дан­ные из раз­ных диа­па­зо­нов (синий, крас­ный све­то­филь­тры плюс инфра­крас­ные лучи), полу­чен­ные с помо­щью муль­тис­пек­траль­ной каме­ры «Ральф» (Ralph). Яркая рав­ни­на в запад­ной части «серд­ца» неофи­ци­аль­но назы­ва­ет­ся рав­ни­ной Спут­ни­ка, там обна­ру­же­ны бога­тые зале­жи азо­та, оки­си угле­ро­да и мета­но­во­го льда

  2. Спут­ник Плу­то­на Харон может похва­стать­ся более древ­ней поверх­но­стью. Так, обшир­ное эква­то­ри­аль­ное пла­то, неофи­ци­аль­но назван­ное рав­ни­ной Вул­ка­на (и насе­лен­ное гора­ми Стэн­ли Куб­ри­ка и Арту­ра Клар­ка), по всей види­мо­сти, содер­жит огром­ный крио­вул­ка­ни­че­ский поток или пото­ки, кото­рые вышли на поверх­ность Харо­на око­ло 4 млрд лет назад. Эти пото­ки, веро­ят­но, были вызва­ны замер­за­ни­ем внут­рен­не­го оке­а­на, кото­рый в ходе это­го про­цес­са гло­баль­но разо­рвал кору Харо­на.
  3. Рас­пре­де­ле­ние раз­но­го рода соеди­не­ний мате­ри­а­лов на поверх­но­сти Плу­то­на — от бога­тых азо­том и с высо­ким содер­жа­ни­ем мета­на до бога­тых водой — созда­ет весь­ма замыс­ло­ва­тую кар­ти­ну и таит в себе мно­же­ство голо­во­лом­ных вопро­сов, каса­ю­щих­ся кли­ма­та Плу­то­на и его гео­ло­ги­че­ской исто­рии. Эво­лю­ция ланд­шаф­тов на Плу­тоне бес­пре­це­дент­на для дру­гих мест во внеш­ней Сол­неч­ной систе­ме.
  4. Верх­няя тем­пе­ра­тур­ная гра­ни­ца для атмо­сфе­ры Плу­то­на намно­го ниже, чем пред­по­ла­га­лось в в ходе пред­ва­ри­тель­ных моде­ли­ро­ва­ний. Это важ­но с точ­ки зре­ния послед­ствий для тем­пов поте­ри его атмо­сфе­ры. Поче­му атмо­сфе­ра настоль­ко холод­на, оста­ет­ся загад­кой.
  5. Впер­вые полу­че­на зави­си­мость соста­ва атмо­сфе­ры Плу­то­на от высо­ты (вклю­чая моле­ку­ляр­ный азот, метан, аце­ти­лен, эти­лен и этан).
  6. Кро­ме того, впер­вые были най­де­ны наме­ки на веро­ят­ный меха­низм фор­ми­ро­ва­ния сло­ев атмо­сфер­ной дым­ки Плу­то­на. Кон­цен­тра­ция частиц рас­тет под дей­стви­ем так назы­ва­е­мых атмо­сфер­ных гра­ви­та­ци­он­ных волн, созда­ва­е­мых вет­ра­ми над гори­стой мест­но­стью Плу­то­на.

    Это изображение слоев дымки над краем Плутона получено с помощью мультиспектральной камеры «Ральф» (Ralph). Всего различимо до 20 слоев дымки, протянувшейся на сотни километров по горизонтали, но не всегда строго параллельно поверхности. Например, исследователи выделяют слой на высоте около 5 км в нижней левой части изображения, который спускается к самой поверхности справа

    Это изоб­ра­же­ние сло­ев дым­ки над кра­ем Плу­то­на полу­че­но с помо­щью муль­тис­пек­траль­ной каме­ры «Ральф» (Ralph). Все­го раз­ли­чи­мо до 20 сло­ев дым­ки, про­тя­нув­шей­ся на сот­ни кило­мет­ров по гори­зон­та­ли, но не все­гда стро­го парал­лель­но поверх­но­сти. Напри­мер, иссле­до­ва­те­ли выде­ля­ют слой на высо­те око­ло 5 км в ниж­ней левой части изоб­ра­же­ния, кото­рый спус­ка­ет­ся к самой поверх­но­сти спра­ва

  7. Перед про­ле­том нали­чие четы­рех неболь­ших лун Плу­то­на вызы­ва­ло обес­по­ко­ен­ность: опа­са­лись нали­чия в систе­ме мусо­ра вплоть до неболь­ших колец срод­ни сатур­но­вым. Но пыле­вой счет­чик заре­ги­стри­ро­вал лишь одну части­цу пыли за пять дней про­ле­та. Это срав­ни­мо с плот­но­стью пыле­во­го обла­ка в сво­бод­ном про­стран­стве внеш­ней Сол­неч­ной систе­мы и показывает,что область воз­ле Плу­то­на, по сути, сво­бод­на от мусо­ра.
  8. Счет­чи­ки заря­жен­ных частиц «Новых гори­зон­тов» пока­за­ли, что область вза­и­мо­дей­ствия меж­ду сол­неч­ным вет­ром и атмо­сфе­рой Плу­то­на огра­ни­че­на днев­ной сто­ро­ной в пре­де­лах шести плу­то­но­вых ради­у­сов (око­ло 7000 км). Это намно­го мень­ше, чем ожи­да­лось до про­ле­та. Веро­ят­ная при­чи­на про­сче­тов — непра­виль­ная оцен­ка ско­ро­сти убе­га­ния атмо­сфе­ры.
  9. Высо­кие аль­бе­до (отра­жа­тель­ные спо­соб­но­сти) малых спут­ни­ков Плу­то­на (от 50 до 80%) нахо­дят­ся в рази­тель­ном кон­тра­сте с намно­го более низ­ки­ми аль­бе­до малых тел в попу­ля­ции поя­са Кой­пе­ра в целом (они варьи­ру­ют­ся от 5 до 20%). Эта раз­ни­ца при­да­ет допол­ни­тель­ную под­держ­ку идее, что спут­ни­ки Плу­то­на были не захва­че­ны извне, а фор­ми­ро­ва­лись в ходе агло­ме­ра­ции мате­ри­а­ла, высво­бо­див­ше­го­ся в ходе того столк­но­ве­ния, что и созда­ло всю спут­ни­ко­вую систе­му Плу­то­на.

www.nasa.gov/feature/top-new-horizons-findings-reported-in-science

Если вы нашли ошиб­ку, пожа­луй­ста, выде­ли­те фраг­мент тек­ста и нажми­те Ctrl+Enter.

Связанные статьи

Оценить: 
Звёзд: 1Звёзд: 2Звёзд: 3Звёзд: 4Звёзд: 5 (Пока оценок нет)
Загрузка...
 
 

Метки: , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,

 

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *