Работоспособность Томбо поражала сотрудников обсерватории – он работал по 12–14 часов ночью и днем. Но оно того стоило. 18 февраля 1930 года он, исследуя изображения неба в созвездии Близнецов, полученные 23 и 29 января, заметил одинокую звездочку, чуть изменившую свое положение. Последующая тщательная проверка однозначно доказала, что обнаруженное тело является неизвестной транснептуновой планетой. 13 марта 1930 года, ровно через 149 лет после открытия Урана Уильямом Гершелем, Лоуэллская обсерватория протелеграфировала остальным обсерваториям об обнаружении новой планеты. Открытие свершилось!
Рисунок 24. Исторические снимки, полученные Клайдом Томбо в январе 1830 года. Положение Плутона отмечено стрелками
Как выяснится чуть позже, Томбо обнаружил новую планету всего в 3° от того места, что предсказывал Лоуэлл. Кстати, позже ее назовут Плутоном в том числе потому, что первые две буквы этого имени являются инициалами Персиваля Лоуэлла.
В отличие от Уильяма Гершеля, Томбо долгое время не признавал своей заслуги, считая, что ему просто повезло, и продолжал заниматься своей работой. Только теперь, после открытия Плутона, он сконцентрировался на поисках других возможных планет. Спустя два года он поступил в Канзасский университет, который благополучно окончил в 1936 году. До 1943 года Томбо работал в Лоуэллской обсерватории и продолжал исследовать небо. Он открыл несколько звездных скоплений, десятки галактик, сотни астероидов, переменных звезд и комет. После войны он устроился в Абердинскую баллистическую лабораторию в Лас-Крусесе и Университет Нью-Мексико, где работал вплоть до своей смерти в 1997 году, не дожив всего несколько лет до начала программы «Новые горизонты». Через сто лет после его рождения аппарат «Новые горизонты» унес одну унцию (28 г) его праха на дальние рубежи Солнечной системы, куда Томбо стремился всю жизнь и где теперь будет вечно странствовать.
В 1978 году был обнаружен Харон – самый крупный спутник Плутона. Изучение его орбитальных характеристик позволило достаточно точно определить физические характеристики Плутона. Он оказался очень своеобразным планетарным объектом. Например, его радиус (1 200 км) чуть больше, чем 2/3 радиуса Луны, а масса равняется примерно 20 % массы Луны. Стало очевидно, что Плутон вовсе не сопоставим с Землей, как думали до этого.
Это открытие возродило вопрос о том, что же вызывало необъяснимые возмущения орбиты Нептуна. И как оказалось, ничего! В 1993 году астрономы Лаборатории реактивного движения NASA, используя данные «Вояджера-2», уточнили значения масс Урана и Нептуна. Выяснилось, что масса Нептуна больше, чем считалось ранее. С новыми данными возмущения орбит планет-гигантов стали полностью соответствовать теории.
В 2006 году МАС выделил новый класс тел Солнечной системы – карликовые планеты. Еще раз напомню, что объект называется карликовой планетой, если лежит на орбите вокруг Солнца и имеет округлую форму, но неспособен очищать свою орбиту от мусора. Майкл Браун дал еще более понятное определение: «Лучшее описание, которое я могу придумать, такое, что карликовая планета – нечто похожее на планету, но не планета». Самой известной карликовой планетой и одновременно самым известным объектом пояса Койпера является Плутон. Всего же в Солнечной системе пять карликовых планет: четыре расположены в поясе Койпера – Плутон, Эрида, Хаумеа и Макемаке, – а пятая, Церера, находится в Главном поясе астероидов между Марсом и Юпитером.
Съезду астрофизиков в 2006 году предшествовала целая череда открытий крупных транснептуновых объектов – о некоторых из них я упомянул в прошлой главе. Первый объект был обнаружен в 1992 году. Через год, в 1993-м, в Nature вышла статья, в аннотации к которой были следующие строки: «Здесь мы сообщаем об обнаружении нового объекта, 1992 QB1, расположенного за пределами орбиты Нептуна. Мы полагаем, это первое открытие члена пояса Койпера – предполагаемой совокупности объектов за пределами Нептуна, являющейся возможным источником короткопериодических комет»102.
1992 QB1, позднее получивший имя Альбион, – один из целого множества классических обитателей пояса Койпера: крупных астероидов с характерными размерами больше 100 км (объектов меньшего размера, конечно, больше, однако мы их просто не видим в современные телескопы). Такие объекты неофициально называют «кьюбивано», что является немного измененным произношением QB1. Типичный кьюбивано – это астероид неправильной формы, орбита которого лежит в плоскости эклиптики и который не состоит в орбитальном резонансе с Нептуном. Наряду с кьюбивано в поясе Койпера есть также плутино – объекты, находящиеся в орбитальном резонансе с Нептуном.
В большинстве своем кьюбивано и плутино – мертвые миры. Изучение таких объектов, их состава позволяет понять основные особенности эволюции и строения Солнечной системы. Так, Плутон – это наибольшая карликовая планета и плутино, а Макемаке – карликовая планета и кьюбивано. Есть, однако, еще много тел, которые соответствуют определению МАС для карликовой планеты, но не включены в официальный список. Например, кьюбивано Квавар, диаметр которого даже больше, чем диаметр официально признанной карликовой планеты Цереры – 1 100 км против 940 км.
Так сколько еще тел, не включенных в список карликовых планет, но соответствующих определению МАС, можно встретить в поясе Койпера? В более узком смысле вопрос следует поставить так: сколько объектов в поясе Койпера имеют сферическую форму, сформированную силами гравитации этих объектов? В первую очередь необходимо понять, при каких размерах каменистого небесного тела силы гравитации начинают преобладать над силами сопротивления материала, из которого состоит объект. Самое простое, что можно сделать для оценки радиуса, – это посмотреть на известные объекты Солнечной системы. Наиболее крупный астероид из известных нам – Паллада – имеет диаметр 532 км и достаточно округлую форму, а второй по величине астероид, Веста, со средним диаметром 525 км уже напоминает мяч для регби. У Цереры, которую с 2006 года принято считать карликовой планетой, диаметр равен 940 км и форма определенно круглая. Однозначные выводы из этого сделать сложно, но, по всей видимости, большинство железокаменных объектов приходит в состояние гидростатического равновесия при размерах, лежащих в промежутке от 500 до 900 км.
Для объектов пояса Койпера эта граница, по логике, должна лежать ниже, так как в их составе меньше горных пород и больше легких элементов. Но насколько ниже? На сегодняшний день мы располагаем всего несколькими достаточно четкими изображениями транснептуновых объектов, полученными аппаратом «Новые горизонты», однако, имея в распоряжении лишь эти изображения, мы не можем ответить на поставленный вопрос. Поэтому стоит обратить внимание на близкие по составу и гораздо более изученные спутники планет-гигантов. Из них самый маленький, но уже имеющий округлую форму, – спутник Сатурна Мимас (тот самый, который открыл Гершель). Его диаметр всего 400 км. Все спутники планет-гигантов с бо́льшим диаметром имеют сферическую форму, а форма тех, чей диаметр меньше, напоминает скорее огромные куски битого щебня. Так что давайте возьмем величину диаметра 400 км в качестве условной границы, отделяющей малые тела Солнечной системы от потенциальных карликовых планет.
Сегодня известно 60 транснептуновых объектов с диаметром больше 400 км в поясе Койпера и 20 объектов рассеянного диска, не принадлежащих ему. Ожидается, что полный обзор пояса Койпера увеличит это число вдвое. Это означает, что на окраинах Солнечной системы вращается полторы сотни таинственных миров, и мы не знаем о них ничего[68]. В нашей галактике, в других звездных системах, должно быть, множество планет, вращающихся на таких орбитах, на которых эти планеты получают ничтожно малое количество тепла родительской звезды. Плутон может служить отличным примером, точкой отсчета для изучения всех этих миров, что наверняка окажутся гораздо богаче и разнообразнее, чем мы себе представляем.
До 2015 года Плутон считался мертвым куском камня и льда на задворках Солнечной системы. И совершенно понятно почему. Днем Солнце хоть и выглядит с его поверхности гораздо ярче Луны, оно все равно дает ему совсем немного света – примерно столько же, сколько самая обычная лампочка. Количество энергии, которое получает Плутон вместе с этим светом, незначительно: оно не способно ни обеспечить условия для сколько-нибудь разнообразной химии, ни создать зоны с разными климатическими условиями, как на Земле или Марсе например. Температура на поверхности Плутона в среднем равна –230 °C. Кроме того, на этой карликовой планете не может быть никакой тектонической активности. Так, по крайней мере, считалось ранее. Тектоника, как вы помните, вызывается лишь наличием горячего ядра, которое еще не остыло с момента своего образования или же разогревается приливными силами. Для первого условия Плутону недостаточно массы, а для второго – не хватает рядом планеты-гиганта. Также Плутон не может сильно разогреваться за счет радиоактивного распада изотопов в своих недрах – тут, опять же, все упирается в массу (Земле, например, естественная радиоактивность дает около половины внутреннего тепла).
На фотографиях, сделанных зондом «Новые горизонты» в 2015 году, астрофизики впервые смогли рассмотреть Плутон в деталях. На них видна сложная, неоднородная поверхность с горными цепями, равнинами и снежными дюнами, подвергавшаяся в прошлом различным геологическим процессам. Плутон в основном покрыт льдами четырех веществ: воды, метана, азота и окиси углерода. Наиболее распространен здесь водяной лед: если исходить из плотности карликовой планеты, он составляет до половины ее объема – в этом смысле внутреннее строение Плутона напоминает строение спутников планет-гигантов. Также из сверхтвердого водяного льда состоят горы Плутона, достигающие 5 км в высоту.