Новые интересные научные исследования планет солнечной системы: Новые научные исследования планет Солнечной системы – информация для сообщения кратко (4 класс, окружающий мир)

Юпитер съел несколько планетезималей

24 июня 2022
13:42

Юлия Рудый

Открытие разрешает давние споры о формировании газового гиганта.

Фото NASA/JPL/University of Arizona.

Данные зонда «Юнона» позволили предположить, что газовый гигант поглощал недопланеты, когда формировалась Солнечная система, и за счёт этого рос.

Учёные обнаружили, что внутренности Юпитера полны останков маленьких планет, которые газовый гигант поглощал по мере своего роста и расширения. Отчасти благодаря этому «каннибал» и дорос до размеров, которые мы видим сегодня.

Данные выводы учёные сделали, получив первое чёткое представление о химическом составе облачной внешней атмосферы пятой планеты Солнечной системы.

Несмотря на то, что Юпитер является самой большой планетой в Солнечной системе, мы мало что знаем о его внутренностях. Телескопы и космические аппараты сделали тысячи снимков закручивающихся вихревых облаков в верхних слоях атмосферы Юпитера, но эти штормы также блокируют для нас возможность заглянуть в глубины газового гиганта.

Астрофизик Ямила Мигель, астрофизик из Лейденского университета в Нидерландах, рассказывает: «Юпитер был одной из первых планет, сформировавшихся в Солнечной системе. Это произошло в первые несколько миллионов лет после того, как родилась сама Солнечная система. Однако мы почти ничего не знаем о том, как образовался Юпитер».

Вырастить гиганта

В ходе нового исследования учёные, наконец, смогли заглянуть под облачный покров Юпитера. Для этого они проанализировали гравитационные данные, собранные космическим зондом НАСА Juno.

Исследователи составили карту каменистого материала в ядре планеты-гиганта и оказалось, что оно содержит на удивление много тяжёлых химических элементов.

Это указывает на то, что Юпитер «пожирал» молодые планеты, или планетезимали.

То есть это сегодня Юпитер представляет собой огромный шар из вращающегося газа, но он начинал со стягивания на себя каменистого материала — как и любая другая планета в Солнечной системе.

По мере того как гравитация молодой планеты притягивала к себе всё больше и больше камней из окружающего пространства, будущее ядро Юпитера ​​становилось всё более плотным. Потом оно начало притягивать большие количества газа с дальних расстояний — в основном это были водород и гелий, оставшиеся после рождения Солнца. И вот тогда Юпитер оброс гигантской газовой атмосферой, которую мы наблюдаем сегодня.

Галька против планетезималей

На сегодняшний день в арсенале учёных две конкурирующие теории, объясняющие, как Юпитер собрал каменистый материал для ядра.

Первый вариант: Юпитер скопил миллиарды мелких космических камней, которые астрономы называют «галькой». Правда, по размеру они были больше похожи на огромные валуны.

Вторая теория гласит (и она подтверждается результатами нового исследования): ядро ​​Юпитера было сформировано в результате поглощения множества планетезималей.

Так учёные называют объекты, имеющие в диаметре несколько километров и более. Если их не сшибать с их орбит, то они могут обрасти материалом, собранным извне, и сформировать более маленькие (если сравнивать с Юпитером) твёрдые планеты, такие как Земля или Марс.

До сих пор у учёных не было возможности узнать, какая из этих теорий верна. Ведь ядро «пощупать» нельзя. Сейсмометры, как на Земле или на Марсе, на нём тоже не расставишь (во всяком случае пока). Да и вообще из-за облаков, как мы помним, его нам даже не видно.

Заглянуть в недра

Чтобы добраться до сути, учёные построили компьютерные модели внутренностей Юпитера.

Данные, которые «скормили» моделям, были собраны зондом Juno и его предшественником Galileo. Аппараты измерили гравитационное поле планеты в разных точках на её орбите.

Тут стоит пояснить, что скальные породы, состоящие из более тяжёлых химических элементов, оказывают более сильное гравитационное воздействие на окружающее пространство, нежели газовая атмосфера. Поэтому по гравитационным данным можно понять, как устроено скрытое за облаками газа ядро.

«Зонд Juno предоставил очень точные гравитационные данные, которые помогли нам ограничить распределение материала внутри Юпитера, – рассказала Мигель. – Это уникальные данные, которые мы можем получить только с помощью космического аппарата, вращающегося вокруг планеты».

Построенные по этим данным модели показали, что в ядро Юпитера содержит эквивалент от 11 до 30 земных масс тяжёлых химических элементов (от 3% до 9% массы Юпитера). Это намного больше, чем ожидалось.

И всё-таки…

Новые модели указывают на «планетезимальное» происхождение Юпитера, потому что теория сбора «мелкой» гальки не может объяснить такую ​​высокую концентрацию тяжёлых элементов, говорит Мигель.

Дело в том, что сбор гальки был бы приостановлен накапливающейся газовой атмосферой планеты, как только она достигла бы определённых размеров. Это связано с тем, что растущий слой газа создал бы барьер. Понятно, что в этом случае ядро Юпитера не смогло бы набрать в свой арсенал столько тяжёлых химических элементов.

Однако планетезимали могли попасть в ядро ​​Юпитера даже после того, как началась фаза газовой аккреции. Гравитация превышала бы давление, оказываемое газом.

Исследователи пришли к выводу, что одновременное стягивание каменистого материала (тот самый «каннибализм») и газа, предложенные в рамках теории планетезималей, является единственным объяснением высокого содержания тяжёлых элементов в Юпитере.

А что с другими планетами и мирами?

Нынешние выводы исследователей потенциально могут повлиять на историю происхождения других планет Солнечной системы.

Юпитер был своего рода королём нашей системы: своей гравитацией он значительно влиял на размер и орбиты соседей по космосу. Поэтому данные о том, как он появился и формировался, имеют большое значение для истории других планет.

А ещё астрономы очень хотят изучить недра других газовых миров — Сатурна, Урана и Нептуна. Возможно, изучение Юпитера поможет в исследовании этих планет и планировании миссий к ним.

Также нам не стоит судить об экзопланетах, уже найденных и тех, что только ждут своего часа, только по их газовому покрову.

Статья авторов исследования вышла в журнале Astronomy and Astrophysics.

Больше важных и интересных новостей из мира науки вы найдёте в разделе «Наука» на медиаплатформе «Смотрим».

Подписывайтесь на наши страницы в соцсетях:
«Смотрим» ‐ ВКонтакте, Одноклассники, Яндекс.Дзен и Telegram
Вести.Ru ‐ ВКонтакте, Одноклассники, Яндекс.Дзен и Telegram.

наука
космос
астрономия
Солнечная система
Юпитер
новости

Планета Фаэтон. Научные исследования планет Солнечной системы

Исследование планет — увлекательное занятие. Мы знаем о вселенной еще так мало, что во многих случаях можно говорить не о фактах, а только о гипотезах. Исследование планет — это область, в которой основные открытия еще впереди. Однако кое о чем все-таки можно рассказать. Ведь научные исследования планет Солнечной системы ведутся уже несколько столетий.

На фото ниже (слева направо) планеты Меркурий, Венера, Земля и Марс представлены в их относительных размерах.

Предположение о том, что между Юпитером и Марсом существует планета, впервые высказал в 1596 году Иоганн Кеплер. В своем мнении он основывался на том, что между этими планетами есть большое круглое пространство. Эмпирическая зависимость, описывающая примерное расстояние от Солнца различных планет, была сформулирована в 1766 году. Она известна как правило Тициуса-Боде. Еще не обнаруженная планета, согласно этому правилу, должна находиться примерно на расстоянии 2,8 а. е.

Предположение Тициуса, обнаружение астероидов

В результате изучения расстояний различных планет от Солнца, осуществленных во 2-й половине 18 века, Тициус, немецкий физик, сделал интересное предположение. Он высказал гипотезу о том, что между Юпитером и Марсом находится еще одно небесное тело. В 1801 году, то есть спустя несколько десятков лет, был обнаружен астероид Церера. Он двигался с поразительной точностью на расстоянии от Солнца, соответствующем правилу Тициуса. Через несколько лет были обнаружены астероиды Юнона, Паллада и Веста. Их орбиты находились очень близко к Церере.

Догадка Ольберса

Ольберс, немецкий астроном (портрет его представлен выше), на основании этого предположил, что между Юпитером и Марсом на расстоянии от Солнца примерно в 2,8 астрономических единиц когда-то существовала планета, сегодня уже распавшаяся на множество астероидов. Ее начали именовать Фаэтоном. Было высказано предположение о том, что на этой планете когда-то существовала органическая жизнь, и не исключено, что и целая цивилизация. Однако далеко не все о планете Фаэтон можно рассматривать как что-то большее, чем просто догадку.

Мнения по поводу гибели Фаэтона

Ученые 20 века предположили, что примерно 16 тыс. лет назад гипотетическая планета погибла. Множество споров вызывает сегодня такая датировка, как и причины, повлекшие за собой катастрофу. Некоторые ученые полагают, что гравитация Юпитера стала причиной разрушения Фаэтона. Другое предположение — вулканическая активность. Иные мнения, относящиеся к менее традиционному взгляду, — столкновение с Нибиру, у которой орбита проходит как раз через Солнечную систему; а также термоядерная война.

Жизнь на Фаэтоне?

Сложно судить о том, была ли жизнь на Фаэтоне, поскольку даже существование самой этой планеты трудно доказать. Однако научные исследования, проведенные в последнее столетие, показывают, что такая может быть верной. Умберто Кэмпинс, астроном, работающий в Университете Центральной Флориды, заявил на ежегодной конференции отдела планетарных наук о том, что его команда нашла воду на астероиде 65 Кибела. По его словам, этот астероид сверху покрыт тонким слоем льда (в несколько микрометров). А в нем были обнаружены следы органических молекул. В этом же поясе, между Юпитером и Марсом, расположен астероид Кибела. Вода несколько ранее была найдена и на 24 Фемиде. На Весте и Церере, больших астероидах, ее тоже обнаружили. Если окажется, что это обломки Фаэтона, вполне вероятно, что именно с этой планеты была занесена на Землю органическая жизнь.

Сегодня гипотеза о том, что в глубокой древности существовала планета Фаэтон, официальной наукой не признается. Однако имеется немало исследователей и ученых, которые поддерживают идею о том, что это не просто миф. Была ли планета Фаэтон? Ученый Ольберс, о котором мы уже упоминали, в это верил.

Мнение Ольберса о гибели Фаэтона

Мы уже рассказали в начале этой статьи, что астрономов еще во времена Генриха Ольберса (18-19 век) занимала мысль о том, что в прошлом существовало крупное небесное тело между орбитами Юпитера и Марса. Они хотели понять, что же представляла собой погибшая планета Фаэтон. Ольберс еще весьма общо сформулировал свою теорию. Он предположил, что кометы и астероиды образовались из-за того, что одна большая планета разлетелась на куски. Причиной этого мог быть как ее внутренний разрыв, так и внешнее воздействие (удар). Уже в 19 веке стало ясно, что если когда-то давно и существовала эта гипотетическая планета, то она должна была значительно отличаться от газовых гигантов, таких как Нептун, Уран, Сатурн или Юпитер. Скорее всего, она принадлежала к земной группе планет, находящихся в Солнечной системе, к которым относятся: Марс, Венера, Земля и Меркурий.

Способ оценки размеров и массы, предложенный Леверье

Количество открытых астероидов в середине 19 столетия было все еще невелико. Кроме того, размеры их не были установлены. Из-за этого было невозможно осуществить непосредственную оценку размеров и массы гипотетической планеты. Однако Урбен Леверье, французский астроном (портрет его представлен выше), предложил новый способ ее оценки, которым успешно пользуются исследователи космоса и по сей день. Для того чтобы понять суть данного метода, следует сделать небольшое отступление. Расскажем о том, как был открыт Нептун.

Открытие Нептуна

Это событие стало триумфом методов, применявшихся в исследовании космоса. Существование этой планеты в Солнечной системе сперва теоретически «вычислили», а потом уже обнаружили Нептун на небе именно в том месте, которое было предсказано.

Наблюдения Урана, открытого в 1781 году, казалось, предоставляли возможность создать точную таблицу, в которой положения планеты на орбите описывались в моменты, заранее определенные исследователями. Однако сделать это не получилось, так как Уран в первые десятилетия 19 в. постоянно забегал вперед, а в дальнейшие годы начал отставать от положений, которые были вычислены учеными. Анализируя непостоянство его движения по своей орбите, астрономы сделали вывод о том, что за ним должна существовать другая планета (то есть Нептун), которая и сбивает его с «пути истинного» благодаря своему тяготению. По отклонениям Урана от вычисленных положений требовалось определить, какой характер имеет движение этой невидимки, а также найти ее месторасположение на небе.

Французский исследователь Урбен Леверье и английский ученый Джон Адамс решили взяться за эту непростую задачу. Им обоим удалось добиться примерно одинаковых результатов. Однако англичанину не повезло — астрономы не поверили его расчетам и не начали наблюдений. Более благосклонной судьба была к Леверье. Буквально на другой день после получения письма с расчетами от Урбена Иоганн Галле, немецкий исследователь, обнаружил в предсказанном месте новую планету. Так, «на кончике пера», как обычно говорят, 23 сентября 1846 г. Нептун был открыт. Было пересмотрено мнение о том, сколько планет имеет Солнечная система. Оказалось, что их не 7, как считалось раньше, а 8.

Как Леверье определил массу Фаэтона

Урбен Леверье для определения того, какую массу имеет гипотетическое небесное тело, о котором говорил еще Ольберс, использовал тот же самый метод. Массу всех астероидов, включая не открытые еще в то время, оценить можно было, используя величину возмущающих действий, которые оказывал на движения Марса пояс астероидов. В этом случае, конечно, вся совокупность космической пыли и небесных тел, которые находятся в поясе астероидов, не будут учитываться. Нужно рассматривать именно Марс, так как воздействие на гигантский Юпитер пояса астероидов было очень мало.

Леверье занялся исследованием Марса. Он проанализировал необъяснимые отклонения, наблюдающиеся в движении перигелия орбиты планеты. Он вычислил, что масса пояса астероидов должна составлять не более 0,1-0,25 земной массы. Используя этот же метод, другие исследователи в последующие годы пришли к похожим результатам.

Изучение Фаэтона в 20 веке

Новый этап изучения Фаэтона начался в середине 20 века. К этому времени появились подробные результаты исследования разных видов метеоритов. Это позволило ученым получить информацию о том, какое строение могла иметь планета Фаэтон. На самом деле, если предположить, что пояс астероидов является главным источником метеоритов, падающих на земную поверхность, нужно будет признать, что у гипотетической планеты строение оболочек было подобно тому, каким обладали планеты земной группы.

Три самых распространенных вида метеоритов — железные, железно-каменные и каменные — свидетельствуют о том, что в теле Фаэтона содержится мантия, кора и железно-никелевое ядро. Из разных оболочек планеты, которая распалась когда-то, образовались метеориты трех этих классов. Ученые считают, что ахондриты, так напоминающие минералы земной коры, вполне могли образоваться именно из коры Фаэтона. Хондриты могли сформироваться из верхней мантии. Железные метеориты тогда появились из его ядра, а из нижних слоев мантии — железно-каменные.

Зная процентное соотношение метеоритов различных классов, которые падают на земную поверхность, мы можем оценить толщину коры, размеры ядра, а также общие размеры гипотетической планеты. Планета Фаэтон, согласно таким оценкам, была небольшой. Около 3 тысяч км составлял ее радиус. То есть по размерам он был сопоставим с Марсом.

Пулковские астрономы в 1975 году опубликовали работу К. Н. Савченко (годы жизни — 1910-1956). Он доказывал, что планета Фаэтон по своей массе принадлежит именно земной группе. Согласно оценкам Савченко, она была близка в этом отношении к Марсу. 3440 км составлял ее радиус.

По этому вопросу единого мнения среди астрономов не существует. Некоторые, к примеру, считают, что всего лишь в 0,001 земной массы оценивается верхняя граница массы малых планет, расположенных в кольце астероидов. Хотя ясно, что за миллиарды лет, которые прошли со времени гибели Фаэтона, Солнце, планеты, а также их спутники притянули к себе множество его фрагментов. Многие останки Фаэтона за долгие годы были измельчены в космическую пыль.

Расчеты показывают, что гигант Юпитер оказывает большое резонансно-гравитационное воздействие, из-за которого за пределы орбиты могло быть выброшено значительное число астероидов. Согласно некоторым оценкам, сразу после катастрофы количество вещества могло быть в 10 тысяч раз больше, чем сегодня. Ряд ученых полагает, что масса Фаэтона в момент взрыва могла превышать массу сегодняшнего пояса астероидов в 3 тысячи раз.

Некоторые исследователи считают, что Фаэтон является взорвавшейся звездой, покинувшей когда-то Солнечную систему или даже существующей и сегодня и вращающейся по вытянутой орбите. Например, Л. В. Константиновская полагает, что период обращения этой планеты вокруг Солнца — 2800 лет. Эта цифра лежит в основе календаря майя и древнеиндийского календаря. Исследовательница отметила, что 2 тысячи лет назад именно эту звезду видели при рождении Иисуса волхвы. Они называли ее звездой Вифлеема.

Принцип минимального взаимодействия

Майкл Оувенд, канадский астроном, в 1972 году сформулировал закон, который известен как принцип минимального взаимодействия. Он предположил, основываясь на данном принципе, что между Юпитером и Марсом примерно 10 млн лет назад существовала планета, которая была в 90 раз массивнее, чем Земля. Однако по неизвестным причинам она была уничтожена. При этом существенная часть комет и астероидов была со временем притянута Юпитером. Кстати, масса Сатурна по современным оценкам составляет порядка 95 масс Земли. Ряд исследователей полагает, что в этом отношении Фаэтон все-таки должен значительно уступать Сатурну.

Предположение о массе Фаэтона, исходя из обобщения оценок

Итак, как вы заметили, весьма незначительным является разброс в оценках масс, а следовательно, и размеров планеты, которые колеблются от Марса до Сатурна. Другими словами, речь идет о 0,11-0,9 массы Земли. Это и понятно, так как наука все еще не знает о том, какой с момента катастрофы прошел отрезок времени. Без знания того, когда планета распалась, невозможно высказать более-менее точные заключения о ее массе.

Как это обычно бывает, вероятнее всего следующее: истина находится посередине. Размеры и масса погибшего Фаэтона могли быть соизмеримы с точки зрения науки с размерами и массой нашей Земли. Некоторые исследователи утверждают, что Фаэтон был примерно в 2-3 раза больше по последнему показателю. Это означает, что он мог превышать по размерам нашу планету где-то в 1,5 раза.

Опровержение теории Ольберса в 60-х годах 20 века

Следует отметить, что многие ученые уже в 60-х годах 20 столетия стали отказываться от предложенной Генрихом Ольберсом теории. Они считают, что легенда о планете Фаэтон — не более чем догадка, которую легко опровергнуть. Сегодня большинство исследователей склоняются к тому, что из-за близости к Юпитеру она не могла появиться между орбитами Юпитера и Марса. Следовательно, нельзя вести речь и о том, что когда-то произошла гибель планеты Фаэтон. Ее «зародыши», согласно данной гипотезе, были поглощены Юпитером, сделались его спутниками или же были отброшены в иные области нашей Солнечной системы. Главным «виновником» того, что мифическая исчезнувшая планета Фаэтон не могла существовать, считается, таким образом, именно Юпитер. Однако в настоящее время признается, что кроме этого имели место и иные факторы, по которым аккумуляция планеты так и не состоялась.

Планета V

Интересные открытия в астрономии сделали и американцы. На основании результатов, полученных с применением математического моделирования, Джек Лиссо и Джон Чемберс, ученые NASA, предположили, что между астероидным поясом и Марсом 4 млрд лет назад существовала планета с весьма нестабильной и эксцентричной орбитой. Они назвали ее «Планета V». Ее существование, однако, не подтвердили пока никакие другие современные исследования космоса. Ученые считают, что пятая планета погибла, упав на Солнце. Однако это мнение в настоящее время никому не удалось проверить. Интересно, что согласно этой версии с этой планетой не связывается образование пояса астероидов.

Таковы основные воззрения астрономов на проблему существования Фаэтона. Научные исследования планет Солнечной системы продолжаются. Вполне вероятно, учитывая достижения последнего столетия в освоении космоса, что в самом ближайшем будущем мы получим новые интересные сведения. Кто знает, сколько планет ждут своего открытия…

В заключение расскажем красивую легенду о Фаэтоне.

Легенда о Фаэтоне

У Гелиоса, бога Солнца (на фото выше), от Климены, матерью которой была морская богиня Фетида, родился сын, которого назвали Фаэтон. Эпаф, сын Зевса и родственник главного героя, однажды усомнился в том, что отцом Фаэтона действительно является Гелиос. Тот разгневался на него и попросил своего родителя доказать, что он его сын. Фаэтон хотел, чтобы тот позволил ему прокатиться на его знаменитой золотой колеснице. Гелиос пришел в ужас, он сказал, что даже великий Зевс не в состоянии править ею. Однако Фаэтон настаивал, и он согласился.

Сын Гелиоса вскочил на колесницу, но не смог править конями. В конце концов он выпустил вожжи. Кони, почуяв свободу, понеслись еще быстрее. Они то проносились очень близко над Землей, то поднимались к самым звездам. Землю охватило пламя от опустившейся колесницы. Погибали целые племена, горел лес. Фаэтон в густом дыму не понимал, где он едет. Начали пересыхать моря, и от зноя стали страдать даже морские божества.

Тогда Гея-Земля воскликнула, обратившись к Зевсу, что скоро все вновь превратится в первобытный хаос, если так будет продолжаться дальше. Она попросила спасти всех от гибели. Зевс внял ее мольбам, взмахнул своей десницей, метнул молнию и потушил пожар ее огнем. Колесница Гелиоса также погибла. Упряжь коней и осколки ее разбросаны по небу. Гелиос в глубокой скорби закрыл свой лик и не появлялся целый день на голубом небе. Землю освещал лишь огонь от пожара.

Новый очень далекий объект Солнечной системы, обнаруженный во время охоты за Планетой X

Скотт Шеппард из Карнеги и его коллеги — Чад Трухильо из Университета Северной Аризоны и Дэвид Толен из Гавайского университета — вновь определяют границы нашей Солнечной системы. Они обнаружили новый чрезвычайно удаленный объект далеко за Плутоном, орбита которого подтверждает присутствие еще более удаленной Суперземли или более крупной Планеты X. Центр малых планет Международного астрономического союза. Документ с полной информацией об открытии также был отправлен в Астрономический журнал .

2015 TG387 был обнаружен примерно в 80 астрономических единицах (а.е.) от Солнца, измерение определяется как расстояние между Землей и Солнцем. Для контекста: Плутон находится примерно в 34 а.е., поэтому 2015 TG387 примерно в два с половиной раза дальше от Солнца, чем Плутон прямо сейчас.

Новый объект находится на очень вытянутой орбите и никогда не подходит ближе к Солнцу, точке, называемой перигелием, чем на 65 а. е. Только 2012 VP113 и Sedna на 80 и 76 а.е. соответственно имеют более отдаленные перигелии, чем 2015 TG387. Хотя 2015 TG387 имеет третий по дальности перигелий, его большая полуось орбиты больше, чем у 2012 VP113 и Седны, а это означает, что он путешествует намного дальше от Солнца, чем они. В самой дальней точке он достигает примерно 2300 а.е. 2015 TG387 — один из немногих известных объектов, которые никогда не приближаются достаточно близко к планетам-гигантам Солнечной системы, таким как Нептун и Юпитер, чтобы иметь с ними значительное гравитационное взаимодействие.

«Эти так называемые объекты Внутреннего Облака Оорта, такие как 2015 TG387, 2012 VP113 и Седна, изолированы от большей части известной массы Солнечной системы, что делает их чрезвычайно интересными», — объяснил Шеппард. «Их можно использовать в качестве зондов, чтобы понять, что происходит на краю нашей Солнечной системы».

Объект с самой дальней орбитой в перигелии, 2012 VP113, также был обнаружен Шеппардом и Трухильо, которые объявили об этой находке в 2014 году. объекты Солнечной системы, и они предположили наличие неизвестной планеты, в несколько раз превышающей размеры Земли, которую иногда называют Планетой X или Планетой 9.— вращается вокруг Солнца далеко за Плутоном на расстоянии сотен астрономических единиц.

«Мы думаем, что на окраинах Солнечной системы могут быть тысячи маленьких тел, таких как 2015 TG 387, но из-за их расстояний найти их очень сложно», — сказал Толен. «В настоящее время мы обнаружим 2015 TG 387 только тогда, когда он приблизится к Солнцу на максимальное расстояние. Около 99 процентов его 40 000-летней орбиты будет слишком тусклым, чтобы его можно было увидеть».

Объект был обнаружен в рамках продолжающейся охоты команды за неизвестными карликовыми планетами и Планетой X. Это крупнейшее и самое глубокое исследование, когда-либо проводившееся для отдаленных объектов Солнечной системы.

«Эти отдаленные объекты подобны хлебным крошкам, ведущим нас к Планете X. Чем больше их мы сможем найти, тем лучше мы сможем понять внешнюю Солнечную систему и возможную планету, которая, как мы думаем, формирует их орбиты — открытие, которое переопределит наши знания об эволюции Солнечной системы», — добавил Шеппард.

Команде потребовалось несколько лет наблюдений, чтобы получить хорошую орбиту для 2015 TG387, потому что он движется очень медленно и имеет такой длительный период обращения. Впервые они наблюдали 2015 TG387 в октябре 2015 года с помощью японского 8-метрового телескопа Subaru, расположенного на вершине Мауна-Кеа на Гавайях. Последующие наблюдения на телескопе Magellan в обсерватории Карнеги Лас-Кампанас в Чили и на телескопе Discovery Channel в Аризоне были получены в 2015, 2016, 2017 и 2018 годах для определения орбиты TG387 2015 года.

2015 TG387, скорее всего, не является карликовой планетой, поскольку ее диаметр составляет около 300 километров. Место на небе, где 2015 TG387 достигает перигелия, похоже на 2012 VP113, Седну и большинство других известных чрезвычайно далеких транснептуновых объектов, что позволяет предположить, что что-то подталкивает их к сходным типам орбит.

Трухильо и Натан Кайб из Университета Оклахомы провели компьютерное моделирование того, как различные гипотетические орбиты Планеты X повлияют на орбиту TG387 2015 года. Моделирование включало планету с массой суперземли в несколько сотен а.е. на вытянутой орбите, как это было предложено Константином Батыгиным и Майклом Брауном из Калифорнийского технологического института в 2016 году. , но на самом деле он управлялся гравитацией Планеты X, которая удерживает меньший TG387 2015 года на расстоянии от массивной планеты. Это гравитационное пастырство может объяснить, почему самые отдаленные объекты в нашей Солнечной системе имеют схожие орбиты. Эти орбиты не позволяют им когда-либо приближаться к предполагаемой планете слишком близко, что похоже на то, как Плутон никогда не приближается слишком близко к Нептуну, даже если их орбиты пересекаются.

«Что делает этот результат действительно интересным, так это то, что Планета X, по-видимому, влияет на 2015 TG387 так же, как и на все другие чрезвычайно удаленные объекты Солнечной системы. Эти симуляции не доказывают, что в нашей Солнечной системе есть еще одна массивная планета, но они являются еще одним доказательством того, что там может быть что-то большое», — заключает Трухильо.

Подпись к верхнему изображению: Художественная концепция далекой Планеты X Солнечной системы, которая может формировать орбиты меньших чрезвычайно удаленных внешних объектов Солнечной системы, таких как 2015 TG387, обнаруженная группой Скотта Шеппарда из Карнеги и Чада Трухильо из Университета Северной Аризоны. и Дэвид Толен из Гавайского университета. Иллюстрация Роберто Моляра Канданосы и Скотта Шеппарда, предоставлена ​​Институтом науки Карнеги.

__________________

Это исследование было профинансировано грантом NASA Planetary Astronomy NNX15AF44G.

На основе данных, собранных на телескопе Субару, принадлежащем Национальной астрономической обсерватории Японии. Эти результаты были получены с помощью телескопа Discovery Channel в обсерватории Лоуэлла. Лоуэлл является частным некоммерческим учреждением, занимающимся астрофизическими исследованиями и общественным признанием астрономии, и управляет DCT в партнерстве с Бостонским университетом, Университетом Мэриленда, Университетом Толедо, Университетом Северной Аризоны и Йельским университетом. В этих результатах использовался большой монолитный тепловизор, который был построен обсерваторией Лоуэлла на средства, предоставленные Национальным научным фондом (AST-1005313). В эту статью включены данные, собранные с помощью 6,5-метровых телескопов Magellan, расположенных в обсерватории Лас-Кампанас, Чили.

Вот некоторые из самых больших сюрпризов Солнечной системы

Художественное представление Харикло, небольшого астероидоподобного объекта с системой колец. На этой неделе было объявлено об удивительном открытии. Правообладатель иллюстрации Don Davis.

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Вселенная полна сюрпризов, но на этой неделе в новостях астрономии преобладают два открытия во внешних частях Солнечной системы.

Во-первых, вчера астрономы сообщили, что нашли далекий крошечный мир — маленькое ледяное тело, живущее во тьме далеко за орбитой Нептуна. Названный 2012 VP113, существование мира бросает вызов теориям, описывающим младенческую Солнечную систему, и разжигает предположения о том, что большая планета скрывается на периферии обнаружения. 2012 VP113 и его сестра Седна теперь являются двумя самыми удаленными округлыми объектами, которые мы наблюдали, чья гравитация связана с Солнцем.

Затем мы узнали об астероидоподобном теле с кольцами. Названный Харикло, окольцованный мир — это Кентавр — ледяной каменный объект, который живет между орбитами Юпитера и Нептуна. Харикло — первая непланета в Солнечной системе, у которой, как известно, есть система колец. И это не просто какая-то старая система колец — есть два ярких мерцающих ледяных кольца, окружающих загадочный 248-километровый мир. В течение десятилетий ученые считали, что гравитация маленького тела будет слишком слабой, чтобы цепляться за кольца, подобные кольцам Сатурна. «Когда оно появилось, это было полной неожиданностью», — сказал Фелипе Брага-Рибас, планетолог Национальной обсерватории в Бразилии, обнаруживший спрятавшиеся кольца Харикло за несколько секунд наблюдательных данных. «Мы начали пытаться понять это».

При обсуждении открытия с различными планетарными учеными стало очевидно, что такие сюрпризы — норма в планетарной науке. Похоже, в Солнечной системе нет недостатка в неожиданных предложениях. «Это одно из тех открытий, которых вы просто не ожидаете. Но это история планетарной науки», — сказал Джозеф Бернс, планетолог из Корнельского университета, говоря о Харикло. «Мы выходим и смотрим, что говорит природа».

В честь двойной статьи о внешней части Солнечной системы на этой неделе я подумал, что было бы забавно спросить некоторых ученых, какие открытия они считают самыми удивительными. Независимо от того, были ли они недавними или десятилетними, близлежащими или далекими, новаторскими или просто «вау», открытия, описанные ниже, вызывают восхитительное путешествие по многочисленным эклектичным сокровищам Солнечной системы.

И, будь то ученый или нет, не стесняйтесь комментировать этот пост и делиться своим самым удивительным моментом в солнечной системе — чем вас удивило наше планетарное соседство?

Сейчас.

В: Какое открытие (или открытия) в Солнечной системе вас больше всего удивило и почему? (ответы были слегка отредактированы для увеличения длины и ясности)

Райан Андерсон, астрогеолог, Геологическая служба США

Для меня самой большой недавней неожиданностью стало открытие шлейфов на Европе. Много раз большие «сюрпризы» имеют смысл в ретроспективе. Мы думаем, что подо льдом Европы есть жидкая вода и что лед пронизан трещинами, поэтому вполне логично, что у него могут быть шлейфы, очень похожие на Энцелада на Сатурне. Но, тем не менее, осмысление открытия в ретроспективе не меняет того факта, что это удивительно и захватывающе, когда вы впервые слышите об этом.

Эрик Асфауг, планетолог, Аризонский государственный университет

Больше всего меня удивило то, что в 1993 году, когда я окончил Аризону, я увидел комету, расколотую на дюжину частей, с открытием Шумейкера-Леви 9. Ух ты! Помню, я подумал: «Сколько комет получается таким образом?» Двадцать лет спустя мы все были поражены последовательными космическими миссиями к Wild 2, Tempel 1 и Hartley 2. Они все такие разные. По прошествии всего этого времени мы до сих пор практически ничего не знаем о кометах как о геологических телах, что делает их самыми интересными и полезными объектами исследования.

Fran Bagenal, планетолог, Университет Колорадо

Вулканы на Ио, которые открыли наиболее геологически активный объект в Солнечной системе, и спутники вокруг астероидов (как они туда попали?).

Мишель Баннистер, научный сотрудник Университета Виктории

Насколько активны многие ледяные миры (спутники, карликовые планеты) Солнечной системы. Активны не только в великом, медленном прошлом геологического времени, но и сейчас: мы можем видеть, как их поверхности меняются в течение нашей жизни. Гейзеры на Энцеладе, возможные шлейфы на Церере и Европе, наводящие на размышления особенности гейзеров на Тритоне, бури и реки на Титане… мы живем в Солнечной системе, которая меняется и динамична.

Билл Боттке, планетолог, Юго-Западный научно-исследовательский институт

Модель Ниццы, в которой планеты-гиганты, возможно, изначально имели совсем другую конфигурацию, чем сегодня; голое железное ядро ​​диаметром ~ 200 км, представленное астероидом Психея; открытие пояса Койпера и, совсем недавно, Седны и ее собратьев; не совсем открытие, а малочисленность или отсутствие (в зависимости от того, кому верить) древних горных пород на Земле, возраст которых превышает 4 миллиарда лет; лед в постоянно затененных кратерах на Луне и Меркурии; предсказание, что многие ледяные луны имеют глубокие океаны; экваториальный гребень вокруг Япета и абсолютная странность Миранды; насколько фундаментально изменилось наше представление о Солнечной системе с появлением быстрых компьютеров и эффективных кодов численного интегрирования. (Экзопланеты!)

Майк Браун, астроном, Калифорнийский технологический институт

С тех пор, как вышла история о втором теле Седны, я вспомнил, насколько невероятно мы были удивлены, когда обнаружили Седну. Так удивлены, что не верили в это около месяца, пока не получили несколько подтверждений и не исключили все другие возможности. Это было единственное существо, когда-либо найденное так далеко, и оно жило в области космоса, где ничего не должно было быть. В то время я всегда говорил, что это лучшая часть занятий наукой, потому что, когда вы находите что-то, чего там не должно быть, вы узнаете что-то новое о том, как работает Солнечная система.

Джозеф Бернс, астроном, Корнеллский университет

Если вы вернетесь достаточно далеко назад, большим [сюрпризом] будет сама природа естественных спутников. Когда я рос как академик, предполагалось, что спутники будут просто обстрелянными, бесплодными, покрытыми кратерами объектами. Неинтересно. Зачем тебе смотреть на них? А потом мы вышли на орбиту вокруг Марса и увидели Фобос и Деймос, и они выглядели довольно странно. А потом «Вояджер» вышел — и вдруг вы видите Ио. И у него есть вулканы и сера, он похож на пиццу и имеет какую-то причудливую поверхность. И оказывается, когда вы идете к каждой системе, каждый из спутников уникален — и теперь три из возможных мест обитания жизни в Солнечной системе находятся на лунах.

Афина Кустенис, планетолог, Observatoire de Paris-Meudon, CNRS

Для меня самым удивительным открытием были джеты на Энцеладе, потому что они продемонстрировали, что мы можем найти жидкую воду под поверхностью ледяных лун на высоте 10 астрономических единиц. , и бросает вызов всем традиционным моделям обитаемых зон…

Люк Донес, планетолог, Юго-Западный научно-исследовательский институт

За десятилетие мы перешли от «только у Сатурна есть кольца» к системам колец вокруг всех четырех планет-гигантов. Особенно удивили кольцевые дуги Нептуна. Кроме того, очень сложная орбитальная структура Пояса Койпера/транснептуновой области/внутреннего Облака Оорта/назовите как хотите. Большинство популяций за пределами Нептуна могли сформироваться ближе к Солнцу и переместиться в свои нынешние места, но есть «холодная классическая» популяция, которая, кажется, всегда была там, где она сейчас.

И первые внесолнечные планеты были обнаружены вокруг пульсара, из всех мест.

Линди Элкинс-Тэнтон, директор отдела земного магнетизма Научного института Карнеги

Я был очень удивлен, когда обнаружилось, что магнитное поле Меркурия смещено к северу; мы привыкли к магнитному полю, полюс которого может блуждать относительно полюса вращения планеты, но как насчет поля, чей магнитный экватор находится к северу от экватора планеты? Этот сюрприз натолкнул меня на волнующую мысль, что мы, возможно, не очень хорошо понимаем магнитные динамо-машины!

Джей Фарихи, астроном, Университетский колледж Лондона

Кометы в главном поясе астероидов — они как кометные шпионы во внутренней системе, где им не место. Некоторые астероиды главного пояса иногда проявляют характеристики комет – хвосты, истечения и т. д. Они еще плохо изучены; неясно, испаряются ли лед и летучие вещества или высвобождаются в результате столкновений или вращения.

Дэвид Гринспун, астробиолог, Библиотека Конгресса США

Меня неоднократно удивлял уровень активности в маленьких мирах, о которых мы «знали», что они должны быть старыми и мертвыми, еще до того, как мы начали исследовать внешнюю Солнечную систему. Вулканы на Ио, гейзеры на Энцеладе, а теперь доказательства наличия поверхностных вод на астероиде Веста? Очевидное преобладание жидкой водной среды далеко за пределами солнечной внутренней Солнечной системы представляет собой восхитительный набор сюрпризов.

Ави Лоэб, астрофизик, Гарвардский университет

Открытие льда на спутнике Юпитера Европе с потенциально жидкой водой под ним было самым удивительным для меня, потому что в этой среде могла быть жизнь (другими словами, в этой воде могла быть рыба). ). Другим удивительным открытием была Седна, объект размером с Плутон на эксцентричной орбите, простирающейся в тридцать раз дальше, чем расстояние Нептуна от Солнца.  

Ральф Лоренц, планетолог, Лаборатория прикладной физики Университета Джонса Хопкинса

В 1995 году я написал статью, предполагая, что мы не найдем песчаных дюн на Титане, что может быть одним из самых неверных предсказаний в планетарной науке ( по интересным причинам), так как около 15 процентов Титана оказалось покрыто гигантскими дюнами. В более широком плане Титан оказался гораздо более разнообразным, чем кто-либо отдаленно ожидал. До Кассини все мыслили одномерно — Титан везде одинаков. Мы думали, что там будет влажно (дюн нет), а тут огромные пустыни. Оказывается, многое зависит от климата (широты) — вокруг северных полярных регионов тоже влажно. И никто, даже мы, не ожидал, что мы сможем увидеть дно Лигейя-Маре, вплоть до 170 метров. Моря Титана должны быть удивительно чистыми.

Франк Маркис, планетарный астроном, Центр Карла Сагана, Институт SETI

Астероиды представляют собой мини-геологические миры со сложной поверхностной активностью, дифференцированными внутренними частями, сложной историей эволюции и спутниками. Кроме того, спутники Сатурна — их форма, структура и эволюция (захваченные или сформированные из кольца?) — и сложные взаимодействия между Сатурном, его системой колец и его спутниками. Ио (с ее взрывными извержениями), а также магнитное поле Европы и Юпитера. Еще многое предстоит узнать о взаимодействии спутников и магнитосферы планеты-гиганта — может быть, это перспективный способ обнаружения лун вокруг экзопланет?

Сара Милкович, планетарный геолог, Лаборатория реактивного движения НАСА

Я бы сказал три вещи: шлейф на Энцеладе, потому что эта крошечная луна выбрасывает достаточно воды, чтобы образовать Е-кольцо вокруг Сатурна! Шлейфы на Европе, потому что мы видели их не из системы Юпитера с помощью космического корабля Галилео, а с Земли с помощью Хаббла. Повторяющаяся линия наклона (RSL) на Марсе, потому что идея любой активности, связанной с жидкой водой на Марсе сегодня, довольно ошеломительна.

Кэтрин Нейш, планетолог, Технологический институт Флориды

Я думаю, что мои главные три: 1. Лед на полюсах Меркурия. Хотя мне было всего 11 лет, когда это было обнаружено с помощью наземного радара, я до сих пор считаю, что это одно из лучших открытий в планетологии. Тот факт, что на ближайшей к Солнцу планете есть водяной лед, кажется таким нелепым (хотя в ретроспективе это имеет смысл). 2. Плюмы на Энцеладе. Струя воды прямо в космос! Насколько это аккуратно? 3. Титан: планета-пустыня. До миссии «Кассини» многие думали, что Титан будет покрыт морем жидких углеводородов. Миссия «Кассини-Гюйгенс» показала, что это гораздо более пустынная планета с огромными песчаными дюнами у экватора и небольшими озерами и морями у полюсов.

Алекс Паркер, планетарный астроном, Калифорнийский университет, Беркли

За последнее время самой захватывающей и удивительной серией подтвержденных открытий было обнаружение компактной системы Плутона из четырех маленьких спутников за пределами его очень большого спутника Харона. Они были неожиданными, имеют удивительно тонкую конфигурацию, а их происхождение и выживание по-прежнему сложно объяснить теоретикам. Они также особенно интересны в свете того факта, что теперь мы сможем изучить их вблизи, когда New Horizons посетит систему Плутона в следующем году!

Кэролайн Порко, планетолог и руководитель отдела визуализации Кассини Института космических наук

Я участвовал в миссии «Вояджера» во внешней Солнечной системе. Каждая остановка была полна сюрпризов. Но самым большим сюрпризом для нас стала захватывающая активность гейзеров, обнаруженная нами на «Кассини» на южном полюсе Энцелада. Мы подозревали, что на Луне могут быть какие-то гейзеры. Но мы никогда не предполагали, что они будут феноменально драматичными и огромными вещами, которыми они оказались. Все сводится к провалу воображения и нашей неспособности угадать разнообразие и зрелищность явлений, которые может создать Мать-Природа.

Кристофер Рассел, геофизик, главный исследователь миссии Dawn, Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе

Я дам вам три ответа, все из спутников внешней Солнечной системы: Магнитное поле Ганимеда (которое, по-видимому, создается магнитным динамо, подобным на Земле — ни одна другая луна не похожа на эту сегодня, хотя наша луна когда-то была), шлейф Энцелада и озера на Титане. Эти луны были похожи на маленькие планеты.

Марк Шоуолтер, планетарный астроном, Институт SETI

Я проголосую за кольцо F Сатурна, впервые полученное «Вояджером-1». На нем были видны так называемые «косы» (которые, конечно, на самом деле не являются косами), и мы впервые поняли, что кольцо не не должны быть круглыми и однородными.

Позвольте мне рассказать небольшой анекдот. В тот момент, когда было получено первое изображение, один из ученых группы обработки изображений давал интервью на камеру, за которым я наблюдал. Несколько сбитый с толку, он выпалил: «Это первое место в списке вещей, которые мы не ожидали увидеть!» Мне всегда было интересно, что еще было в этом списке.

Линда Спилкер, научный сотрудник проекта «Кассини», Лаборатория реактивного движения

Для меня открытие ледяных струй, извергающихся из южной полярной области крошечного спутника Сатурна Энцелада, стало большим сюрпризом. Диаметр Энцелада составляет всего 500 км, и он давно должен был замерзнуть, но сегодня он выбрасывает в космос ледяные частицы и газ, создавая диффузное кольцо Е Сатурна. Открытие жидких метановых озер и морей на северном полюсе гигантского спутника Сатурна Титана стало еще одним большим сюрпризом. Титан имеет густую азотную атмосферу, и метан играет на Титане с облаками и дождями ту роль, которую вода играет на Земле, создавая русла рек и заполняя озера и моря, которые содержат более чем в 100 раз больше углеводородов, чем вся нефть и газ на Земле. Земля.

Алан Стерн, главный исследователь New Horizons, Юго-Западный научно-исследовательский институт

Долины рек на Марсе, вулканы на Ио и открытие того, что карликовые планеты преобладают среди населения планет в нашей Солнечной системе. В более общем плане нам не следует удивляться богатству природы — это отличительная черта планетарной науки.

Энн Вербиссер, планетолог, Университет Вирджинии

Я знаю, это звучит ужасно корыстно, но больше всего меня удивило открытие кольца Фиби на Сатурне! Да, мы планировали наши наблюдения со Спитцером с намерением найти кольцо, но мы были очень удивлены (и обрадованы), обнаружив, что оно там есть!

Новая диаграмма орбит внешней Солнечной системы.