Астрономия. Популярные лекции - Владимир Георгиевич Сурдин
Рис. 7.9. Харон. Контраст цвета усилен. Фото: «New Horizons» (NASA).
«Младший брат» Плутона — Харон — тоже оказался очень интересным небесным телом. Его средняя плотность немного меньше, чем у Плутона, т. е. в составе Харона больше льдов и меньше каменистых пород. В отличие от поверхности Плутона, которая состоит из азотного и метанового льда, на поверхности Харона доминирует менее летучий водяной лед.
Альбедо поверхности Харона меняется в зависимости от широты — от светлого экватора к темным полюсам (у большинства планет — наоборот!). В северной полярной области Харона есть большая темная область, которую научная команда «New Horizons» неофициально назвала «Мордором». Разница в цвете объясняется, как полагают, конденсацией газов из атмосферы Плутона. Из-за большого наклона оси вращения Плутона и Харона к плоскости их околосолнечной орбиты (60° без учета направления вращения) в их околополярных областях происходят обширные и длительные полярные дни и ночи. Зимой, т. е. полярной ночью, температура опускается до −258 °C, и газы (азот, монооксид углерода и метан) конденсируются на поверхности; затем под действием солнечной радиации они вступают в химическую реакцию с образованием толинов — темных красноватых соединений. Позже, когда поверхность спутника снова нагревается Солнцем, температура на полюсе поднимается до −213 °C, газы улетучиваются, и на поверхности остаются толины. Из-за более высокого альбедо Плутон холоднее, и на нем этот эффект выражен не так заметно.
Поверхность Харона демонстрирует мощные следы геологической активности, и не исключено, что его внутреннее строение является дифференцированным. Согласно некоторым моделям, под поверхностью этого спутника может содержаться жидкость.
Малые тела Солнечной системы — астероиды и кометы
Термин «малое тело Солнечной системы» (small Solar system body, SSSB) принят Международным астрономическим союзом в 2006 г. для обозначения всех объектов Солнечной системы, не являющихся классическими планетами (от Меркурия до Нептуна) или планетами-карликами (Плутон и др.). Таким образом, в группу SSSB попали все кометы, все астероиды внутри орбиты Юпитера (за исключением Цереры, отнесенной к планетам-карликам), все «кентавры» (centaur), движущиеся между орбитами планет-гигантов, все «троянцы», движущиеся по орбитам планет синхронно с ними, а также почти все объекты за орбитой Нептуна (trans-Neptunian object, TNO), кроме Плутона, Макемаке, Хаумеи и Эриды, отнесенных к планетам-карликам. Спутники планет не входят в число малых тел Солнечной системы.
Традиционно астрономы называют астероидами небольшие каменные тела, а кометами — небольшие ледяные объекты. Разумеется, в состав и тех и других входит и минеральное вещество (включая металлы), и замерзшие газы (льды), просто у астероидов преобладает тугоплавкое вещество, а у комет — летучее. В этом смысле деление малых тел на астероиды и кометы напоминает деление планет на землеподобные и газово-ледяные, хотя порой трудно отнести конкретное тело к тому или иному типу.
А что означает «небольшие тела»? Это значит, что своей гравитацией они не способны преодолеть собственную жесткость и придать своему телу более или менее сфероидальную форму, т. е. привести свои недра в состояние гидростатического равновесия. Расчеты показывают, что ледяные тела принимают округлую форму при диаметре более 400 км, а льдисто-каменистые тела типа Цереры — при диаметре более 900 км. Наблюдения подтверждают это: планета-карлик Церера диаметром 946 км шарообразна при небольшом полярном сжатии, вызванном осевым вращением, а крупнейшие астероиды Веста (573×557×446 км), Паллада (550×516×476 км) и Гигея (530×407×370 км) заметно угловаты.
Астероиды
Размеры астероидов намного меньше, чем обычных планет, поэтому раньше астероиды называли малыми планетами. В последнее время термин «малые планеты» употреблять не рекомендуется, чтобы не возникало путаницы с официально принятым термином «планеты-карлики», прототипом которых стал Плутон и в число которых попал крупнейший астероид — Церера. После выделения планет-карликов в самостоятельную группу среди астероидов действительно остались только твердые тела, вещество которых способно сопротивляться гравитационному сжатию. По этой причине астероиды менее подвержены внутренней эволюции, чем планеты: например, для недр астероидов не характерна, хотя и возможна, гравитационная дифференциация вещества. Кроме того, они слабее сопротивляются внешним факторам — ударной переработке поверхности и эволюции орбиты. В этом смысле после выделения планет-карликов класс астероидов стал более однородным. Однако при описании астероидов до сих пор нередко упоминают и Цереру — как в силу традиции, так и по причине ее пограничного положения, позволяющего считать это тело переходным между астероидами и планетами-карликами.
Рис. 7.10. Луна, планета-карлик Церера и крупнейший астероид Веста в одном масштабе. Фото Весты и Цереры получены космическим зондом «Dawn» (NASA) соответственно в 2011 и 2015 гг.
До появления современных телескопов с ПЗС-камерами астероиды открывали в основном в пространстве между орбитами Марса и Юпитера, получившем название «Главный пояс астероидов». Постепенно, по мере совершенствования астрономической техники, кроме классических астероидов Главного пояса наблюдатели стали обнаруживать все больше объектов внутри орбиты Марса и даже внутри орбиты Земли, а также за орбитой Юпитера и даже Сатурна. Тем не менее в пределах орбит больших планет, т. е. до расстояния 40 а. е. от Солнца, подавляющая доля астероидов все же населяет именно Главный пояс между орбитами Марса и Юпитера.
Рис. 7.11. Сравнительные размеры Луны и первых (в порядке обнаружения) десяти астероидов. Крупнейший из них — Церера — теперь относится к семейству планет-карликов.
Говорить о детальном изучении далеких астероидов пока не приходится, но внутри орбиты Юпитера они изучены неплохо. Крупных тел среди них мало: только у 30 из них диаметр превышает 200 км, еще около 170 тел имеют диаметры от 200 до 100 км; количество астероидов с диаметрами более 10 км оценивается в 10 000, а с диаметром более 1 км — порядка 750 000. Поэтому не исключено, что скоро будут «инвентаризованы» все астероиды диаметром более 1 км,
