Рис. 9. Изображение Плутона  (и Харона)

Еще в 50-60-х годах нашего столетия было установлено, что блеск самой далекой и самой маленькой планеты Солнечной системы периодически изменяется. Измерения показали, что период изменений блеска составляет 6 сут 9 ч 17 мин. Такое значение было принято в качестве периода вращения Плутона, но это был не только период вращения самого Плутона. Плутон - слабый объект, но имеется довольно много его 'хороших' фотографий, на которых Плутон выглядит бесформенным расплывчатым пятнышком (рис. 9).

Фотографии эти публиковались в научных изданиях лежали в шкафах и на столах ученых. И, как это иногда случается, вместе с фотографиями на столах лежало будущее открытие. Стоило только присмотреться: снимки планеты выглядели слегка вытянутым пятнышком, ориентированным по-разному. К сожалению, до 1978 г. никто на это не обращал внимания. Никто не предполагал, что за вытянутостью пятна скрывается тесная двойная планета! Оба тела имеют близкие размеры, поэтому правильнее говорить именно о двойной планете или системе из двух спутников, а не о планете и спутнике.

Спутник Плутона, который получил название Харон' так велик и так близок к планете, что в дальнейшем разделить их удалось только методами интерферометрии. Период 6,387 сут оказался периодом взаимного обращения компонентов (или периодом их вращения вокруг общего барицентра - центра масс, см. табл. 7). Исходя из оценок массы планеты, по значению периода удалось найти расстояние между Плутоном и Хароном. В космических масштабах оно оказалось неправдоподобно малым - всего 18-20 тыс. км. На рис. 10 система Плутон-Харон сравнивается с нашей Луной.

Рис. 10. Плутон и Харон. В том же масштабе размеров и расстояний показана Луна

Плоскость орбиты компонентов расположена так. что сейчас наблюдаются их систематические частичные взаимные затмения. Ожидается, что полная фаза затмений наступит в 1988 г., а затмения продлятся до 1991 г., что позволит уточнить относительные размеры компонентов. Следующий период затмений повторится только через 124 года. Сейчас видимая плоскость орбиты компонентов вытянута почти точно в направлении Север-Юг. Уменьшение блеска при затмениях составляет поочередно 4 и 8%, из чего сделан вывод, что поверхность. Харона на 30% темнее, чем у Плутона.

Разумеется, никакими наземными или околоземными: средствами различить поверхность системы невозможно,. так как диаметр Плутона не превосходит 0,1". Поэтому только тщательная регистрация изменений блеска при взаимных затмениях позволит кое-что узнать о поверхности этих тел. Пока это единственная возможность.

В отличие от спутников Урана, спектрометрические измерения уверенно указывают на присутствие метана на Плутоне. Но в течение нескольких лет продолжается дискуссия: относятся ли наблюдающиеся метановые полосы к атмосфере или к инею на поверхности? Сторонники как той, так и другой гипотез приводят свои доказательства. По-видимому, есть и метановый иней, и очень разреженная атмосфера, плотность которой у поверхности составляет всего 150 миллиардных долей земной. В общем, атмосфера Плутона тонка, но на пределе возможностей современной аппаратуры ее, кажется, удается обнаружить.

В полученном спектре отражения Плутона имеются полосы у тех же длин волн, которые приводились раньше (620, 790 и 840 нм) и которые совпадают с расчетным спектром поглощения метана. Эти полосы, вероятнее всего, относятся к газовой фазе (атмосфере). Толщина атмосферы Плутона составляет всего 37 матм, или 7,3х10²² молекул/см² (около ¹/₃ содержания углекислого газа в столбе атмосферы Марса). Эта оценка относится только к метану. Не исключено присутствие других компонентов, например инертного газа аргона.

Согласно последним измерениям, атмосфера Плутона может быть более плотной, чем предполагалось, а аргон может быть даже одной из основных ее составляющих.

Что же касается метана, его роль пересматривается. Он может быть значительной, но все же не главной составляющей, как и неон. Вполне возможно, что содержание метана меняется в зависимости от положения Плутона на орбите. Из-за ее огромного эксцентриситета (0,25) солнечная радиация, достигающая Плутона, изменяется на 56% за 248 лет. Перигелий Плутон пройдет в 1989 г. Ожидается, что значительная часть отложений метана на поверхности при этом перейдет в атмосферу и может быть зарегистрирована спектроскопическими методами.

Интересно, что присутствие метана в атмосфере Плутона косвенно позволяет оценить такие параметры планеты, как масса, альбедо поверхности и ее температура. Дело в том, что метан в атмосфере Плутона находится на грани диссипации (удержания атмосферы), если существующие оценки массы компонентов (Плутнa и Харона) правильны. Для сохранения атмосферы требуются примерно такие цифры: масса 2,3х10^{25 г} (¹/₃ массы Луны, или в 2 раза больше принятой ныне), радиус 1400 км, средняя температура поверхности не более 52 К (максимальная 62 К). Средняя плотность получается близкой к 2 г/см³, что типично для силикатно-ледяных тел вроде Тритона, Титана или Ганимеда. Интегральное альбедо оценено величиной 0,45, ускорение свободного падения у поверхности 80 см/с². Давление у поверхности мало, для чисто метановой атмосферы оно было бы всего 0,15 мбар.

К несколько другим, хотя и довольно близким оценкам, привели новые наблюдения Плутона и его единственного спутника Харона на высокогорной обсерватории: Мауна Кеа (Гавайи). Для разрешения (оптического разделения) планеты и спутника использовался новый метод - спекл-интерферометрия. Согласно полученным результатам, сферическое альбедо должно быть около 0,2, значительно меньше приведенной выше величины, а диаметр Харона может достигать 2000 км, или половины диаметра Плутона (для которого эта оценка также несколько увеличивается). Блеск Плутона и Харона в этой тесной двойной системе в средней оппозиции составляет 15,3 и 16,9 звездной величины. Общая масса около 3х10^-3 от массы Земли, что близко к величине, указанной выше. Таким образом, после многократных 'уценок' массы системы Плутон-Харон наметилась тенденция к ее повышению.

Наконец, приведем самые последние оценки: расстояние между центрами компонентов 19300 км, диаметр Плутона не больше 3700 км, диаметр Харона не менее 1200 км. Полная масса системы 1,4х10^{25 г.}

Угол между осью вращения Плутона (или, что то' же, системы Плутон-Харон) и плоскостью его орбиты близок к 50њ. Это приводит к очень сильным сезонным эффектам на планете, включая полярные ночи с длительностью до 124 лет на полюсах. Кстати, ныне в северном полушарии Плутона осень. Вероятно, смена сезонов на Плутоне должна характеризоваться накоплением конденсатов метана в полярных шапках и увеличением массы атмосферы и ее плотности в период таяния (а точнее, сублимации) полярной шапки. Такой процесс хорошо известен для Марса, где в полярных шапках откладывается конденсированный углекислый газ. Согласно расчетам, уменьшение температуры всего на 2 К приводит к конденсации половины всего метана из атмосферы Плутона.

Еще менее определенные данные касаются физики. Харона. И, к сожалению, ждать экспериментальных уточнений придется еще очень долго.

Ранее уже говорилось о том, что имеются достаточные основания сомневаться в статусе Плутона как планеты. Высказывались также предположения, что своим образованием и сама двойная система Плутон-Харон тоже обязана космической катастрофе, хотя многие ученые склонны искать менее экзотические решения. Известно также, что положение Плутона в Солнечной системе противоречит эмпирическому правилу Тициуса- Боде, которое предсказывает для него большую полуось орбиты 77 а. е. (при действительном значении 39.75 .а. е.). Правда, для Нептуна также нет хорошего соответствия (30 а.е. вместо предсказываемых 38,7 а.е.), хотя оба расхождения могут иметь одну и ту же причину.

Отметим в заключение, что система Плутона с компонентами, в 20 раз более близкими, чем Земля и Луна, - очень тесная. Это настоящая двойная планета, которая представляет к тому же мир наиболее глубокого холода в Солнечной системе. А с открытием Харона, одного из крупнейших спутников, можно сравнивать только открытие Тритона, состоявшееся в 1846 г.

Далее...