Что космический зонд «Рассвет» рассказал ученым о самой близкой к Солнцу карликовой планете
В нескольких сотнях миллионов километров от Земли, в поясе астероидов, находится объект, который будоражил умы ученых не одно столетие. Астрономы «охотились» за ним с конца XVI века. В то время расчеты приверженцев гелиоцентрической системы мира указывали на то, что между орбитами Марса и Юпитера должна находиться неоткрытая планета, и ее обязательно нужно было отыскать, чтобы получить более точное представление об устройстве мироздания.
Церера. Снимок сделал аппарат Dawn в 2015 году с расстояния 13 600 км
В 1801 году итальянский астроном Джузеппе Пиацци разглядел в окуляр своего телескопа светящуюся точку, похожую на звезду. Дальнейшие наблюдения за орбитой космического тела показали, что объект все же напоминает планету; ему дали имя Церера в честь древнеримской богини урожая и плодородия и посчитали, что это и есть та самая «неоткрытая планета». Цереру считали планетой до 1850-х годов, пока астрономы не обнаружили более 20 других тел, движущихся по ее орбите.
В результате Церере присвоили новый статус — астероид (в переводе с греческого «звездоподобный»), а область Солнечной системы, где находилась сама Церера и ее «собратья», ученые назвали «поясом астероидов».
Пройдет еще 200 лет, прежде чем астрономы начнут приоткрывать тайны этого загадочного далекого мира. Космические и наземные телескопы соберут целый массив данных о Церере и выяснят, что это довольно крупный объект для астероида, по своим размерам он превосходит многие большие спутники планет-гигантов и содержит 25% от общей массы пояса.
В 2006 году на международной научной конференции будет решаться вопрос, возвратить ли Церере статус планеты. В итоге ученые изменят определение понятия «планета» и отнесут Цереру к карликовым планетам.
Согласно прежнему определению, к категории «планета» нужно относить тело, которое:
• имеет достаточную массу, чтобы под воздействием собственной гравитации принять форму, близкую к округлой;
• при этом обращается по орбите вокруг Солнца;
• не является спутником.
Сравнение размеров Цереры (внизу слева) с размерами Луны (вверху слева) и Земли
Церера как раз попадала под эти условия, но в 2006 году астрономы дополнили определение, теперь помимо вышеуказанных критериев, объект должен обладать еще одной характеристикой: доминировать на своей орбите, рядом с ним не должно быть других тел сравнимого размера, кроме его собственных спутников. Поскольку Церера не доминирует на своей орбите, а разделяет ее с тысячами других астероидов, и составляет лишь 1/4 от общей массы пояса, Цереру «лишили возможности» стать пятой по удаленности планетой от Солнца.
Единственная в своем роде
Церера — самое крупное и массивное тело в поясе астероидов; ее диаметр — 945 км. При этом она самая маленькая из всех известных карликовых планет и единственная карликовая планета, расположенная во внутренней области Солнечной системы.
Яркая область посередине — светлые пятна в кратере Оккатор
Один оборот вокруг Солнца Церера делает за 4,6 земных года, вокруг своей оси — за 9 часов, световой день на ее поверхности один из самых коротких в Солнечной системе.
От нашей звезды карликовая планета находится на среднем расстоянии 413 млн. км. Это значит, что свет от Солнца до ее поверхности доходит за 22 минуты (до Земли за 8 минут).
Эти трещины запечатлел аппарат Dawn на дне кратера Оккатор, они простираются примерно на 15 км. Ученые предполагают, что трещины могли появиться в результате подземных процессов
Видимая звездная величина (m) Цереры колеблется от 6,7 до 9,3. При максимальной яркости карликовая планета слишком тусклая на ночном небе, чтобы ее можно было увидеть невооруженным глазом. Поверхность Цереры едва различима даже в самые мощные телескопы, об этом мире практически ничего не знали, пока 6 марта 2015 к карликовой планете не приблизился космический зонд NASA «Рассвет» (Dawn).
Миссия «Рассвет»
До того как «Рассвет» приступил к изучению Цереры, у астрономов был скудный набор данных об этой карликовой планете, в основном, одни предположения. Наблюдения, проведенные при помощи наземных телескопов, показали, что под поверхностью Цереры может скрываться вода, а на одном из полушарий астрономы обнаружили светлые пятна, которые, по мнению специалистов, могли быть водяным льдом.
Кратер Хаулани, его диаметр 34 км. Этот кратер необычен тем, что по своей форме он похож не на окружность, как большинство известных нам кратеров на других планетах, а на многоугольник
«Рассвет» исследовал карликовую планету на протяжении трех лет, с 2015 по 2018 годы. За это время зонд собрал огромный набор данных, например, узнал, что по составу Церера больше похожа на планеты земной группы (Меркурий, Венеру, Землю и Марс), чем на астероиды пояса, но при этом ее плотность гораздо ниже плотности первых четырех планет от Солнца. У Цереры, вероятно, есть каменное ядро и ледяная мантия. Церера на 25% может состоять из водяного льда. Если это так, то на карликовой планете воды гораздо больше, чем на Земле. Кора Цереры каменистая, содержит большие отложения соли. Кстати, светлые пятна, которые ученые увидели в наземные телескопы, были вовсе не водяным льдом, приборы космического зонда обнаружили, что они состоят из обычных пищевой и бельевой соды — карбоната и гидрокарбоната натрия. Солевая корка отражает много солнечного света, поэтому и выглядит очень светлой. Исследователи полагают, что эти солевые пятна могли образоваться при испарении соленой жидкости, а значит, под поверхностью может находиться огромный соленый океан.
Группа светлых пятен, которая получила название Vinalia Faculae. Находится на дне одного из кратеров. Снимок сделал зонд Dawn
На поверхности Цереры зонд «Рассвет» нашел лед, аппарат также помог ученым выяснить, что карликовая планета — геологически активный мир. Там существуют «сезонные ледовые циклы», времена года, напоминающие «лето» и «зиму», в ходе которых часть запасов льда периодически тает, взаимодействует с другими породами и затем замерзает. Аппарат нашел следы испарения и замерзания воды в кратере Юлинг, расположенном в южном полушарии карликовой планеты.
«Когда приходит лето в южное полушарие, приповерхностные слои почвы нагреваются, лед начинает таять и превращаться в пар. Этот пар поднимается вверх и оседает на “холодных” стенках кратеров, таким образом эти стенки обрастают новым слоем льда», — объясняет Марк Реймон, руководитель миссии Dawn.
Одинокая гора
В 2014 году, при помощи инфракрасного космического телескопа «Гершель» ученые сделали любопытное открытие на Церере. Они обнаружили в тонкой атмосфере карликовой планеты небольшое содержание водяного пара. Согласно данным, тонкую атмосферу молекулами воды подпитывают вырывающиеся из-под поверхности водяные струи, источником которых может быть гора Ахуна — высокая одинокая гора из яркого материала. Как и светлые пятна, Ахуна состоит из карбоната натрия. Предполагается, что эта гора — криовулкан, то есть очень холодный вулкан, который извергает не лаву, а соленую воду, грязь и летучие материалы.
Гора Ахуна, снимок сделал зонд Dawn
Ахуна — высочайшая гора Цереры, она возвышается над окружающей поверхностью на 5 км. Ее возраст исследователи оценивают в 70—240 миллионов лет.
Поверхность карликовой планеты
Приборы зонда «Рассвет» показали, что поверхность Цереры усыпана небольшими молодыми кратерами, их совокупный диаметр не превышает 280 километров. Карликовая планета сформировалась около 4,5 млрд. лет назад, ученые считают, что за это время объект должен был неоднократно бомбардироваться крупными астероидами, в итоге должны были появиться огромные воронки. Но их нет. Почему? Специалисты предполагают, что это связано с тем, что поверхность Цереры подвергается постепенным изменениям. В результате смещений пластов породы и гидротермальных процессов края крупных кратеров просто обрушивались.
Post Scriptum
Несмотря на исследования зонда «Рассвет», Церера по-прежнему остается малоизученным миром. У ученых все еще есть вопросы, на которые нельзя ответить с помощью данных аппарата, например, была ли Церера пригодной для жизни в прошлом, может ли она сейчас поддерживать жизнь? Образовалась эта карликовая планета между орбитами Марса и Юпитера или непосредственно за орбитой Нептуна? Специалисты объясняют, чтобы получить ответы на эти и другие вопросы, нужна новая миссия.
К концу десятилетия Китай может отправить к Церере свой зонд, который должен будет собрать образцы грунта с поверхности карликовой планеты и доставить их на Землю.