Как Плутон перестал быть планетой

Однако повода для паники не было ни тогда, ни теперь. Речь шла всего-навсего о решении Международного астрономического союза, который после долгих споров лишил Плутон статуса полноценной планеты. И, вопреки заблуждениям, в тот день Солнечная система не сократилась, а, наоборот, невообразимо расширилась.

Вкратце:

Плутон слишком мал для планеты. Есть небесные тела, которые раньше считались астероидами, хотя они того же размера, а то и больше чем Плутон. Теперь и они, и Плутон называются карликовыми планетами.

Поиски странников

Открытие Плутона, который долгое время считался девятой планетой Солнечной системы, имеет предысторию.

До появления телескопов человечеству были известны пять небесных тел, называемых планетами (в переводе с греческого — «странники»): Меркурий, Венера, Марс, Юпитер, Сатурн. За четыре века удалось открыть ещё две крупные планеты: Уран и Нептун.

Открытие Урана примечательно тем, что его сделал любитель — учитель музыки Уильям Гершель. 13 марта 1781 года он проводил обзор неба и вдруг заметил маленький жёлтозелёный диск в созвездии Близнецов. Сначала Гершель решил, что обнаружил комету, но наблюдения других астрономов подтвердили: открыта самая настоящая планета, имеющая стабильную эллиптическую орбиту.

Гершель хотел назвать планету Георгией в честь короля Георга III. Но астрономическое сообщество постановило, что имя любой новой планеты должно соответствовать другим, то есть происходить из классической мифологии. В итоге планету назвали Ураном в честь древнегреческого бога небес.

Наблюдения за Ураном выявили аномалию: планета упорно отказывалась следовать законам небесной механики, отклоняясь от расчётной орбиты. Дважды астрономы рассчитывали модели движения Урана с поправкой на гравитацию других планет, и дважды тот «обманывал» их. Тогда появилось предположение, что на Уран оказывает влияние ещё одна планета, находящаяся за его орбитой.

1 июня 1846 года в журнале Французской академии наук появилась статья математика Урбена Леверье, где тот описал ожидаемое положение гипотетического небесного тела. В ночь на 24 сентября 1846 года по его подсказке немецкие астрономы Иоганн Галле и Генрих д’Арре, не затратив много времени на поиски, обнаружили неизвестный объект, который оказался большой планетой и получил название Нептун.

Планета Икс

Открытие седьмой и восьмой планет всего за полвека втрое раздвинуло границы Солнечной системы. У Урана и Нептуна обнаружились спутники, что позволило точно вычислить массы планет и их взаимное гравитационное влияние. По этим данным Урбен Леверье построил самую точную на тот момент модель орбит. И опять реальность разошлась с расчётами! Новая загадка вдохновила астрономов на поиски транснептунового объекта, который стали условно называть «планетой Икс».

Слава первооткрывателя досталась молодому астроному Клайду Томбо, который отказался от математических моделей и занялся упорным изучением неба с помощью фотографического рефрактора. 18 февраля 1930 года, сравнивая январские фотопластины, Томбо обнаружил смещение слабого звездообразного объекта — им оказался Плутон.

Вскоре астрономы установили, что Плутон — очень маленькая планета, меньше Луны. И его массы явно недостаточно, чтобы влиять на движение огромного Нептуна. Тогда Клайд Томбо развернул мощную программу поиска ещё одной «планеты Икс», но, несмотря на все усилия, обнаружить её не удалось.

Сегодня мы знаем о Плутоне намного больше, чем в 1930-е годы. Благодаря многолетним наблюдениям и орбитальным телескопам удалось выяснить, что у него очень вытянутая орбита, которая наклонена к плоскости эклиптики (земной орбиты) под значительным углом — 17,1°. Такое необычное свойство позволило спекулировать на тему, является ли Плутон родной планетой Солнечной системы или он случайно притянут гравитацией Солнца (например, эту гипотезу рассматривает Иван Ефремов в романе «Туманность Андромеды»).

У Плутона есть небольшие спутники, причём многие из них открыты совсем недавно. Всего их пять: Харон (открыт в 1978 году), Гидра (2005), Никта (2005), Р4 (2011) и Р5 (2012). Наличие такой сложной системы спутников позволило предполагать, что у Плутона есть разрежённые кольца из обломков — такие всегда возникают при столкновении малых тел на орбитах вокруг планет.

Карты, составленные по данным орбитального телескопа «Хаббл», показали, что поверхность Плутона неоднородна. Часть, обращённая к Харону, содержит преимущественно метановый лёд, а на противоположной стороне больше льда из азота и окиси углерода. В конце 2011 года на Плутоне были обнаружены сложные углеводороды — это позволило учёным предположить, что там существуют простейшие формы жизни. Кроме того, разрежённая атмосфера Плутона, состоящая из метана и азота, за последние годы заметно «разбухла», а это значит, на планете есть климатические изменения.

Своё название Плутон получил 24 марта 1930 года. Астрономы голосовали по шорт-листу, содержащему три финальных варианта: Минерва, Кронос и Плутон.

Наиболее подходящим оказался третий вариант — имя античного бога царства мёртвых, также известного как Аид и Гадес. Его предложила Венеция Бёрни — одиннадцатилетняя школьница из Оксфорда. Она интересовалась не только астрономией, но и классической мифологией, и решила, что имя Плутон лучше других подходит тёмному и холодному миру. Название всплыло в разговоре с её дедом Фэлконером Мейданом, который прочитал об открытии планеты в журнале. Предложение Венеции он передал профессору Герберту Тёрнеру, который, в свою очередь, телеграфировал коллегам в США. За вклад в историю астрономии Венеция Бёрни получила премию в пять фунтов стерлингов.

Интересно, что Венеция дожила до того момента, когда Плутон потерял статус планеты. На вопрос о её отношении к этому «понижению» она ответила: «В моём возрасте уже нет никакого дела до подобных дебатов, но мне хотелось бы, чтобы Плутон оставался планетой».

Пояс Эджворта-Койпера

По всем признакам Плутон — нормальная планета, хоть и маленькая. Почему же астрономы так неблагосклонно к нему отнеслись?

Поиски гипотетической «планеты Икс» продолжались десятилетиями, что привело к множеству интереснейших открытий. В 1992 году за орбитой Нептуна было обнаружено большое скопление малых тел, похожих на астероиды и ядра комет. Существование пояса, состоящего из мусора, который остался после формирования Солнечной системы, было предсказано задолго до этого ирландским инженером Кеннетом Эджвортом (в 1943 году) и американским астрономом Джерардом Койпером (в 1951 году).

Первый транснептуновый объект, принадлежащий поясу Койпера, обнаружили астрономы Дэвид Джуитт и Джейн Лу, наблюдая небо с помощью новейших технологий. 30 августа 1992 года они заявили об открытии тела 1992 QB1, которое назвали Смайли в честь героя популярного детективщика Джона Ле Карре. Впрочем, это название официально не используется, поскольку уже есть астероид Смайли.

К 1995 году за орбитой Нептуна было обнаружено ещё семнадцать тел, из них восемь — за орбитой Плутона. К 1999 году общее количество зарегистрированных объектов пояса Эджворта-Койпера перевалило за сотню, к настоящему моменту — за тысячу. Учёные полагают, что в обозримом будущем удастся выявить более семидесяти тысяч (!) объектов размером больше 100 км. Известно, что все эти тела двигаются по эллиптическим орбитам, как настоящие планеты, а треть из них имеют такой же орбитальный период, как у Плутона (они получили название «плутино» — «плутончики»). Объекты пояса пока очень трудно классифицировать — известно только, что они имеют размеры от 100 до 1000 км, а поверхность у них тёмная с красноватым оттенком, что указывает на древний состав и присутствие органических соединений.

Само по себе подтверждение гипотезы Эджворта-Койпера не могло вызвать революцию в астрономии. Да, теперь мы знаем, что Плутон — не одинокий странник, но ведь соседние тела не способны потягаться с ним в размерах, а кроме того, у них нет атмосферы и спутников. Научный мир мог и дальше спать спокойно. И тут случилось страшное!

Десятки Плутонов

Астроном Майк Браун в своих мемуарах утверждает, что ещё в детстве путём наблюдений самостоятельно открыл планеты, не подозревая об их существовании. Когда он стал специалистом, то возмечтал о величайшем открытии — «планете Икс». И он её открыл. И даже не одну, а целых шестнадцать!

Первый транснептуновый объект, обозначенный как 2001 YH140, Майк Браун обнаружил вместе с Чедвиком Трухильо в декабре 2001 года. Это было стандартное небесное тело пояса Эджворта-Койпера диаметром около 300 км. Астрономы продолжили энергичные поиски, и 4 июня 2002 года группа открыла объект 2002 LM60, который был намного больше — 850 км в диаметре (сейчас его диаметр оценивается в 1170 км). То есть размеры 2002 LM60 сопоставимы с размерами Плутона (2302 км). Позднее это тело, которое смахивает на полноценную планету, получило название Квавар — по имени бога-создателя, которому поклонялись индейцы племени тонгва, обитавшего в Южной Калифорнии.

Дальше — больше! 14 ноября 2003 года группа Брауна открывает транснептуновый объект 2003 VB12, который получает название Седна — в честь эскимосской богини моря, живущей на дне Северного Ледовитого океана. Сначала диаметр этого небесного тела оценивался в 1800 км; дополнительные наблюдения с помощью орбитального телескопа «Спитцер» позволил снизить оценку до 1600 км; на данный момент считается, что размер Седны — 995 км. Спектроскопический анализ показал, что своей поверхностью Седна подобна некоторым другим транснептуновым объектам. Седна движется по очень вытянутой орбите — учёные считают, что некогда на неё повлияла звезда, прошедшая мимо Солнечной системы.

17 февраля 2004 года Майк обнаруживает объект 2004 DW, получивший имя Орк (божество подземного царства в этрусской и римской мифологиях), диаметром 946 км. Спектральный анализ Орка показало, что он покрыт водным льдом. Больше всего Орк похож на Харон — спутник Плутона.

28 декабря 2004 года Браун открывает объект 2003 EL61, названный Хаумеа (гавайская богиня плодородия), диаметром около 1300 км. Позднее выяснилось, что Хаумеа очень быстро вращается, делая один оборот вокруг оси за четыре часа. Значит, её форма должна быть сильно вытянутой. Моделирование показало, что в таком случае продольный размер Хаумеа должен быть близок к диаметру Плутона, а поперечный — в два раза меньше. Возможно, Хаумеа появилась в результате столкновения двух небесных тел. При ударе часть лёгких компонентов испарилась и была выброшена в пространство, впоследствии образовав два спутника: Хииака и Намака.

Богиня раздора

Звёздный час Майка Брауна пробил 5 января 2005 года, когда его группа обнаружила транснептуновый объект, диаметр которого оценили в 3000 км (более поздние измерения дали диаметр 2326 км). Таким образом, в поясе Эджворта-Койпера было найдено небесное тело, размерами совершенно определённо превосходящее Плутон. Учёные зашумели: наконец-то десятая планета открыта!

Новой планете астрономы присвоили неофициальное имя Зена в честь героини фэнтезийного телесериала «Зена — королева воинов». А когда у Зены обнаружился спутник, его немедленно поименовали Габриэль — так звали спутницу Зены. Международный астрономический союз не смог принять столь «несерьёзные» названия, потому Зену переименовали в Эриду (греческая богиня раздора), а Габриэль — в Дисномию (греческая богиня беззакония).

Эрида и впрямь вызвала раздор среди астрономов. По логике, Зену-Эриду следовало немедленно признать десятой планетой, а группу Майкла Брауна внести в анналы истории как её первооткрывателей. Но не тут-то было! Предыдущие открытия указывали, что, возможно, в поясе Эджворта-Койпера прячутся ещё десятки объектов, сопоставимых по размеру с Плутоном. Что проще — множить число планет, переписывая учебники астрономии каждые пару лет, или выбросить из списка Плутон, а с ним и все новооткрытые небесные тела?

Приговор вынес сам Майк Браун, открыв 31 марта 2005 года объект 2005 FY9 диаметром 1500 км, названный Макемаке (бог-создатель человечества в мифологии рапануйцев, жителей острова Пасхи). Терпение коллег лопнуло, и они собрались на конференцию Международного астрономического союза в Праге, чтобы раз и навсегда определить, что же такое планета.

Ранее планетой могло считаться небесное тело, которое вращается вокруг Солнца, не является спутником другой планеты и имеет достаточную массу для приобретения сферической формы. По итогам дебатов астрономы добавили ещё одно требование: чтобы тело «расчистило» окрестности своей орбиты от тел сопоставимого размера. Последнему требованию Плутон не соответствовал и был лишён статуса планеты.

Он перекочевал в список «карликовых планет» (от английского «dwarf planet», буквально — «планета-гномик») под номером 134340.

Такое решение вызвало критику и насмешки. Учёный Алан Стерн, занимающийся Плутоном, сказал, что если применить это определение к Земле, Марсу, Юпитеру и Нептуну, на орбитах которых обнаружены астероиды, то их тоже надо лишить звания планет. Кроме того, по его словам, за постановление проголосовало меньше 5% астрономов, поэтому их мнение нельзя считать всеобщим.

Однако сам Майк Браун признал определение Международного астрономического союза, довольствуясь тем, что дискуссия наконец-то завершилась к всеобщему удовлетворению. И действительно — буря стихла, астрономы разъехались по своим обсерваториям.

На решение Международного астрономического союза общество отреагировало по-разному: кто-то не придал значения, а кто-то уверился, что учёные валяют дурака. В английском языке появился глагол «to pluto» («оплутонить»), признанный словом 2006 года по версии Американского диалектологического общества. Слово означает «понижение в значении или в ценности».

Власти штатов Нью-Мексико и Иллинойс, где жил и работал Клайд Томбо, законодательно постановили сохранить за Плутоном статус планеты и объявили 13 марта ежегодным Днём планеты Плутон. Простые граждане откликнулись как онлайн-петициями, так и уличными протестами. Людям, которые всю жизнь считали Плутон планетой, сложно было свыкнуться с решением астрономов. Кроме того, Плутон был единственной планетой, открытой американцем.

Кому выгодно?

Плутон — единственный, кто потерял в статусе. Остальные же карликовые планеты ранее классифицировались как астероиды. Среди них и Церера (названа в честь римской богини плодородия), открытая ещё в 1801 итальянским астрономом Джузеппе Пьяцци. Некоторое время Церера считалась той самой недостающей планетой между Марсом и Юпитером, но позже её отнесли к астероидам (к слову, этот термин был специально введён именно после обнаружения Цереры и соседних крупных объектов). Решением астрономического союза в 2006 году Церера стала считаться карликовой планетой.

Церера, диаметр которой достигает 950 км, находится в поясе астероидов, что серьёзно затрудняет её наблюдение. Предполагается, что она обладает ледяной мантией или даже океанами жидкой воды под поверхностью. Качественным шагом в исследовании Цереры стала миссия межпланетного аппарата «Dawn», который достиг карликовой планеты осенью 2015 года.

Нас не найдут!

На межпланетных аппаратах «Пионер-10» и «Пионер-11», отправившихся в полёт в начале 1970-х годов, были размещены алюминиевые пластинки с посланием инопланетянам. Помимо изображений мужчины, женщины и указания, где нас искать в галактике, там была представлена схема Солнечной системы. И она состояла из девяти планет, включая Плутон.

Получается, что, если когда-нибудь «братья по разуму», руководствуясь схемой «Пионеров», захотят отыскать нас, они с большой вероятностью проследуют мимо, запутавшись в количестве планет. Впрочем, если это будут злобные инопланетные захватчики, всегда можно сказать, что мы специально их запутали.

∗∗∗

Сегодня кажется, что вряд ли когда-нибудь классификация Плутона, Эриды, Седны, Хаумеа и Квавара будет заново пересмотрена. И только Майк Браун не унывает — он уверен, что в ближайшие годы на дальней границе пояса Эджворта-Койпера будет обнаружено небесное тело размером с Марс. Жутко представить, что тогда начнётся!