Собственно говоря, само существование Нептуна до последнего времени вызывало сплошные вопросы. Облако пыли, когда-то породившее планеты, скорее всего, рассеивалось по мере удаления от Солнца. Остается непонятным, как при таком «жидком» строительном материале Уран и Нептун, самые удаленные планеты, умудрились набрать такой вес.
Но что если они были сформированы не так далеко от Солнца? В 2005 году группа ученых предположила, что планеты-гиганты поменяли свое положение в Солнечной системе на ранних стадиях ее развития. В этом сценарии Уран и Нептун сформировались гораздо ближе к Солнцу и мигрировали на окраину Солнечной системы, возможно, при этом поменявшись местами. Это могло быть вызвано потоком комет – так называемой последней тяжелой метеоритной бомбардировкой, – которая прочесала внутреннюю часть Солнечной системы. Это также означает, что в районе рождения Нептуна и Урана было достаточно вещества, чтобы могла сформироваться планета с массой, вдвое большей массой Земли – согласно расчетам Стивена Дэша из Университета штата Аризона в Темпе (США). Тритон, необычный спутник Нептуна, когда-то мог составлять с этой гипотетической суперземлей пару.
Тритон – это гигантский спутник, чье направление движения по орбите противоположно направлению вращения Нептуна. Это дает основание предположить, что он не сформировался вместе с Нептуном, а был захвачен его полем притяжения. В начале процесса такого «пленения» движение Тритона должно было сильно замедлиться. Возможно, у Тритона был партнер, который унес бо́льшую часть кинетической энергии пары после встречи с Нептуном.
Одна из теорий, появившихся в 2006 году, гласит, что Тритон первоначально составлял пару с другим объектом такого же размера, и тот объект был вытолкнут гравитационным полем в космос после того, как пара рискнула приблизиться к Нептуну. Согласно Дэшу, если партнер Тритона был тяжелой суперземлей, унесшей значительную часть кинетической энергии пары, Тритон мог достаточно сильно замедлиться.
Возможно, Нептун поглотил эту суперземлю. От огромного удара осталось тепло, и это может объяснить, почему планета излучает гораздо больше тепла, чем ее двоюродный брат Уран.
Нептун и Уран сделаны изо льда?
Эти планеты называют ледяными гигантами, но они не содержат льда в повседневном понимании этого слова. Ученые-планетологи используют это слово для обозначения химических соединений, которые замерзают при температурах, типичных для малых объектов во внешних областях Солнечной системы – например для комет. В то время как Юпитер и Сатурн в основном состоят из водорода и гелия, внутренности Нептуна и Урана считаются состоящими в основном из воды, аммиака, метана и других «льдов». Но эти «льды» вовсе не твердые. При тех высоких температурах и давлениях, которые царят на планетах, эти соединения находятся в жидком состоянии.
4
Дикий рубеж
За Нептуном раскинулся целый рой ледяных миров. Когда-то эта область Солнечной системы была слабо исследована, но теперь мы знаем, что это живое и богатое царство, – благодаря автоматической космической станции «Новые горизонты», отправленной к Плутону. Но, возможно, на дальних рубежах Солнечной системы есть и более крупная планета, которая пока скрывается от наших взоров.
Плутон без маски
В течение 85 лет с момента своего открытия в 1930 году Плутон оставался всего лишь слабой точкой на небосводе, с трудом наблюдаемой астрономами. Ученые терялись в догадках по поводу того, что можно ожидать от этой планеты – пока в июле 2015 года автоматическая межпланетная станция «Новые горизонты» (New Horizons) не прислала на Землю первые снимки этой планеты крупным планом.
Снимки ошеломили ученых. Эта карликовая планета не была похожа ни на один другой мир в Солнечной системе. Под очень неоднородной атмосферой плавают горы и ледяные вулканы и видна потрескавшаяся местность, похожая на высокогорья Марса. Больше всего поражали гладкие участки поверхности. Пока зонд не прислал первые снимки Плутона, исследователи ожидали увидеть сильно изрытый кратерами мир, бомбардируемый с момента образования на заре Солнечной системы. Но ровные поверхности Плутона показывают, что планета, скорее всего, была геологически активной.
Самой странной оказалась равнина Спутника (Sputnik Planum) – область шириной в 1000 км, разделенная на многогранники диаметром в несколько десятков километров. Эти фигуры возникли в результате конвекции. Они показывают, как на равнине Спутника вспенивается азотный лед – подобно тому, как это происходит на поверхности Солнца или масло шипит на сковородке.
Хотя этот замедленный водоворот, безусловно, причудливым и неожиданный, его не так трудно объяснить, как казалось вначале. Азотный лед – рыхлое вещество с отличными теплоизолирующими свойствами; даже слабый источник тепла, находящийся внизу, может поднять его температуру и дать старт конвекции. Количество тепла, оставшееся от первоначального бурного этапа образования Плутона, плюс тепло от распада примесей радиоактивных элементов в его ядре способны дать мощность 4 милливатта на квадратный метр – этой поверхностной плотности теплового потока достаточно, чтобы запустить на равнине Спутника процесс конвекции.
Этот живой, изменчивый ландшафт усеивают странные отметины – возможно, они возникают под действием сублимации азотного льда. Глыбы, встречающиеся на стыках конвективных ячеек, могут быть плавучими холмами водяного льда, бороздящими просторы более плотного азотного океана. На северо-западном фланге равнины Спутника ледяные груды собираются в нагромождения пиков – это хребет аль-Идриси, горы километровой высоты.
Азотный снег и ледяные вулканы
В холодной атмосфере Плутона преобладает азот. Атмосфера очень разреженная, давление на уровне поверхности планеты равно земному давлению на высоте 80 км над уровнем моря. Туманные слои мелких аэрозольных частиц простираются ввысь на 200 км.
Погода здесь на удивление похожа на земную, только в основе круговорота в природе лежит не вода, как на Земле, а азот. Подобно тому, как вода испаряется из океанов Земли, азот сублимируется из льдов равнины Спутника. Затем он выпадает в виде снега на восточном плоскогорье и в конце концов сползает вниз, на ледники равнины. В некоторых местах можно наблюдать признаки азотного тумана и даже облаков.
Гора Райт не похожа на большинство зубчатых гор, которые украшают поверхность Плутона. Холмистая масса с огромной центральной ямой подозрительно похожа на вулкан. Однако четырехкилометровая гора Райт и соседствующая с ней еще более высокая гора Пиккар – необычные вулканы. Они извергали не расплавленную породу, а какую-то более холодную жидкость – это могла быть вода, смешанная с другим веществом, понижающим температуру кипения.
Гора Райт – не реликвия старых дней карликовой планеты. На ее боках почти не видно кратеров – она не могла слишком долго находиться под дождем космического мусора, найденного в других местах на поверхности Плутона. Возраст ее гораздо меньше миллиарда лет; скорее всего, ей несколько миллионов лет. Что же, этот вулкан потух – или просто спит?
