Здесь, вдали от горячей звезды, скопились кометы и астероиды, что иногда вылетают в сторону светила. Именно с ними могло попасть на Землю вещество, дарующее жизнь, — вода.
Вокруг объектов Пояса ведутся дебаты. Из-за него в США устраивали забастовки, а Плутон лишился статуса планеты. Заглядывая в таинственный участок, учёные жаждут узнать, как эволюционировала Солнечная система.
Происхождение Пояса
Почти 4,5 млрд назад рядом с газово-пылевой туманностью взорвалась сверхновая. Рыхлое облако сжалось (коллапсировало). Из части вещества сформировались Солнце и крупные планеты, другая часть рассеялась в виде малых небесных тел. Эти остатки образовали пояс Койпера. Почему мелкие фрагменты не объединились во что-то внушительное?
- По первой гипотезе, куски камня и льда не смогли притянуться из-за большой гравитации Нептуна.
- По второй версии, кольцо изначально располагалось близко к Солнцу, чья гравитационная энергия ещё сильнее. Затем, от передвижений Урана и Нептуна, диск сместился наружу в холодную зону.
Так или иначе, пояс Койпера — это капсула времени, где законсервирована материя, породившая наш космический дом.
Где находится пояс Койпера
Кольцо кометоподобных тел начинается за орбитой Нептуна (расстояние в 30 астрономических единиц от Солнца). Область простирается до 50 а. е. В переводе на привычные нам меры длины это 4,5 млрд и 7,4 млрд километров соответственно. Внешняя граница, впрочем, точно не определена. Учёные располагают данными, что край может находиться на расстоянии до 1 000 а. е.
Каков же сравнительный размер объекта? В целом область в 20 раз шире, чем Главный пояс астероидов между Юпитером и Марсом.
Открытие пояса Койпера
Всё началось с находки Урана, сделанной в 1781 году Уильямом Гершелем. Через несколько лет астрономы заметили, что планета движется с отклонением от классической орбиты, а значит, поблизости должен находиться крупный объект. Его обнаружили в 1846-м и назвали Нептуном. Каково же было разочарование, когда оказалось, что не только он вносит возмущения в траекторию Урана…
В 1915-м известный американский астроном Персиваль Ловелл решил разыскать источник аномалии. В собственной обсерватории он вёл наблюдения за Солнечной системой. Лишь после смерти основателя сотрудник Клайд Томбо засёк пресловутую планету X. Среди сотен тысяч кадров мелькнул будущий Плутон — каков скромняга!
Первые снимки с Плутоном, 1930 год
И снова осечка. Плутон крошечный и тусклый, состав неясен. Объект не может влиять на траекторию Урана. Получается, за орбитой Нептуна располагается ещё тело.
Посыпались гипотезы о выброшенной комете, массивном астероиде, метеоритах. Наконец в 1943-м ирландец Кеннет Эджворт предположил, что на границе Солнечной системы находится целый пояс, населенный множеством ледяных тел. Волей случая кольцо назвали не именнем Эджворта, а в честь учёного, отрицавшего существование кольца. Джерард Койпер был убеждён: скопление за Нептуном давно рассеялось, кометы разлетелись на большое расстояние.
Пояс Койпера и облако Оорта
Учёные бились над вопросом, откуда к центру прилетают кометы. В 1950 году нидерландский астроном Ян Хендрик Оорт заявил, что Солнечную систему окружает колоссальное облако из ледяных ядер. Их расстояние до Солнца достигает 100 000 а. е. Время от времени, под действием тяготения соседних звезд, кометы ныряют к середине.
Однако в 1980-м Хулио Фернандес заметил: облако не способно обеспечить то количество ледяных тел, которое известно в Солнечной системе. Должен быть ещё один крупный резервуар комет. Этот источник и есть пояс Койпера.
В чём же различия? Пояс меньше, имеет форму диска и находится ближе к главной звезде. А облако Оорта — гигантская сферическая оболочка, на расстоянии в 100 раз больше от центра. Она окутывает и планетную систему, и озвученное кольцо.
Каков состав пояса Койпера
Транснептуновые объекты (ТНО) состоят в основном из замороженных аммиака, метана, азота, воды. Присутствует местами углерод и кислород.
Точное количество тел неизвестно, исследователи обсуждают число 10 млрд. Считается, что их суммарная масса равна 1,3–2 % от массы Земли. Хотя по вычислениям всё наоборот: комет, планет и астероидов должно быть в 30 раз больше по массе по сравнению с нашим голубым домом. Учёные ищут зоны, где за Солнечной системой прячутся остальные «обитатели».
В состав пояса, который открыл (то есть отверг) Койпер, входят:
- Классические объекты — с круговыми наклонными орбитами, как обычная планета.
- Резонансные, до 20 % массы пояса. Их период обращения вокруг Солнца относится к таковому у Нептуна как 2:3, возможны другие пропорции.
- Объекты рассеянного диска — сильно удалённые, расстояние до 2 000 а. е.
Известно, каков размер небесных тел — он находится в пределах 50–2700 км. Одни объекты видны в телескопы, о других располагают теоретическими данными, полученными при расчетах по математическим моделям. К 2020 году было открыто больше 2 700 ТНО, состав которых чуть разнится.
Крупнейшие тела в составе пояса
Плутон — крупнейший известный объект пояса Койпера. Его диаметр достигает 2 376 км, масса равна 0,02 % от массы Земли. У Плутона нет железно-никелевого ядра — внутри, видимо, находится водяной и азотный лёд. Зато планета располагает разреженной атмосферой.
Большое число небесных тел, похожих на Плутон, поставило перед учёными вопрос: можно ли их считать планетами? В 2006 году МАС вынес вердикт. Если орбита тела не очищена, то есть оно не вытолкнуло за окрестности близкие по массе объекты (или не притянуло их), значит, это не классическая планета. Так Плутон попал в новое семейство карликовых планет. Американцы бурно возмущались, в паре штатов даже ввели закон, запрещающий называть Плутон карликовым. Каков резонанс!
Ну а остальной мир между тем изучает другие крупные ОПК:
- Карликовая планета Эрида, диаметр 2 326 км;
- Хаумеа, 1632 км — одна из самых быстрых карликовых планет;
- Макемаке, 1430 км — карликовая планета, атмосфера состоит в основном из азота;
- Квавар, 1260 км — каменно-ледяной объект;
- Гунгун, он же 2007OR10, 1250 км — тусклое тело;
- Харон, 1200 км — крупнейший спутник Плутона;
- Седна, 1000 км — ярко-красный объект без атмосферы, химический состав изучается;
- Орк, 946 км — возможно, карликовая планета.
Что ещё скрывает пояс Койпера
Астрономы Константин Батыгин и Майк Браун увидели аномалию в том, как распределены орбиты ТНО. Траектории вытянуты в одну сторону. Значит, поблизости располагается некий тяжёлый объект, в 5 раз больше по массе, чем Земля. Гипотетическая Девятая планета развернула орбиты комет.
Вновь астрофизики ищут главный источник тяготения, просматривают снимки. Благо, теперь их можно получить не только с телескопа. В 2006 году к скоплению ледяных обломков запущен аппарат NASA «Новые горизонты». У него рекордная скорость, 16,21 км/сек. Станция в 2015-м пролетела Плутон. Учёные не могли нарадоваться первым качественным фото, где видна структура поверхности.
Зонд продолжает углубляться в пояс Койпера и никогда не вернётся на Землю. В идеале к 2700 году чудо техники покинет Солнечную систему и войдёт в облако Оорта. Интересно, какими данными о кометах мы будем располагать к тому времени?
