19 января 2006 года с мыса Канаверал стартовала New Horizons, автоматическая межпланетная станция NASA, разработанная Лабораторией прикладной физики Университета Джонса Хопкинса и Институтом юго-западных исследований. Она была нацелена на исследования крайне удаленных областей Солнечной системы — пояса Койпера и за его пределами. На старте космический аппарат разогнали до одной из самых высоких начальных скоростей, что позволило ему быстро пересечь орбиты планет и продолжить путь к удаленным объектам.
Почему миссия New Horizons продолжается до сих пор
Плутон долгое время оставался символом неизвестности. Его видели как холодную точку на краю системы, с атмосферой, которая то появляется, то исчезает по мере удаления от Солнца. Ученые ожидали найти там замерший и почти мертвый мир, но все же не оставляли идею исследовать геологию, состав поверхности и разреженную атмосферу карликовой планеты и его спутников. А также понять, как устроены тела пояса Койпера, области за орбитой Нептуна, которую часто называют машиной времени Солнечной системы.
Мы уже писали о том, как New Horizons пролетал мимо Плутона и какие подробности была раскрыты в тот момент, об этом вы можете прочитать в отдельном материале.
Однако миссия не остановилась после этого исторического этапа. New Horizons перешла к расширенной фазе исследований, ориентированной на другие процессы и структуры внешней Солнечной системы.
Пояс Койпера и поиски следов рождения Солнечной системы
После этапа у Плутона New Horizons продолжил путь в пояс Койпера, область за орбитой Нептуна, где обращаются небольшие ледяные тела, почти не изменившиеся со времен рождения Солнечной системы. В отличие от планет и крупных спутников, эти объекты не переживали сильного нагрева и активной геологии. Поэтому для ученых они служат своеобразными капсулами времени, в которых сохранилось вещество, из которого когда-то формировались все миры.
Именно здесь миссия получила шанс впервые в истории рассмотреть вблизи один из таких первичных объектов.
Что такое Arrokoth
1 января 2019 года аппарат пролетел мимо объекта Arrokoth, ранее известного как 2014 MU69. Он оказался телом необычной формы, напоминающим два слипшихся снежка. Такая структура называется контактной двойной, то есть объектом, который образовался не в результате мощного столкновения, а при очень медленном и мягком сближении двух фрагментов.
Для планетологии это оказалось принципиально важным. Долгое время считалось, что планеты растут в основном через серию бурных ударов и разрушений. Arrokoth показал, что в холодных и спокойных областях Солнечной системы вещество могло собираться иначе — постепенно, почти без насилия, из небольших тел, которые медленно притягивались друг к другу. Эти тела называют планетезималями, то есть первичными строительными блоками будущих планет.
Поверхность, которая сохранила первозданный облик
Изображения и спектральные данные показали, что поверхность Arrokoth почти не покрыта кратерами. Это значит, что за миллиарды лет он редко сталкивался с другими объектами и сохранил свой первозданный облик. Его красноватый оттенок связан с присутствием сложных органических соединений, веществ, которые образуются, когда лед и простые газы долгое время подвергаются космическому излучению.
Для ученых это стало редкой возможностью буквально увидеть материал, из которого формировалась внешняя часть Солнечной системы. По сути Arrokoth оказался образцом древнего протопланетного диска, газопылевого облака, из которого родились Солнце и планеты, сохраненным в естественном космическом холоде на протяжении миллиардов лет.
Новые открытия New Horizons
New Horizons продолжает работать и вдали от основных объектов исследования. Ее приборы фиксируют характеристики частиц, плазмы и межпланетной пыли, которые до сих пор были доступны лишь издалека.
Карта гелиосферы и исчезнувшая «водородная стена»
Прибор Alice на борту New Horizons зафиксировал ультрафиолетовый свет, который излучает водород в космическом пространстве, по мере удаления аппарата от Солнца. Эти наблюдения позволили ученым создать первую карту такого излучения, охватывающую большую часть неба.
Ранее предполагалось, что за пределами гелиосферы существует плотная «стена» из атомов водорода — своего рода граница между солнечным влиянием и межзвездной средой. Новые измерения показали, что такой плотной «стены» нет, и распределение нейтрального водорода гораздо более равномерно, чем думали прежде, что требует пересмотра представлений о внешних границах гелиосферы.
Это важно, потому что границы гелиосферы определяют, как Солнце защищает свою систему от межзвездной среды и галактических частиц, и данные New Horizons дают первые непротиворечивые наблюдения этих границ в ультрафиолете.
Космическая пыль и астрономия дальних рубежей
Прибор Venetia Burney Student Dust Counter (SDC) измеряет поток микрочастиц пыли на удалении более 55 астрономических единиц от Солнца. Эти данные помогают моделировать распределение космической пыли и понять, откуда она берется — от столкновений тел пояса Койпера и межзвездных источников.
Исследования показывают, что плотность таких частиц может быть выше, чем предсказывают существующие модели, что требует корректировок в наших представлениях о дальнем космосе.
Солнечный ветер, плазма и межзвездный водород
Инструменты Solar Wind Around Pluto (SWAP) и другие детекторы на борту New Horizons продолжают фиксировать параметры солнечного ветра и ионизованных частиц на большом удалении от Солнца. Особенно важны данные про так называемые pickup ions — ионы, образующиеся, когда нейтральные атомы межзвездного газа входят в гелиосферу и захватываются солнечным ветром.
Эти измерения помогают понять, как солнечный ветер замедляется и изменяет свойства на пути к внешней границе гелиосферы, и как межзвездный газ влияет на общую структуру защитного пузыря Солнца. Они дают новую информацию о том, как гелиосфера сопротивляется давлению межзвездной среды и как энергия частиц распределяется в этой области.
Дальнейшая перспектива миссии
Станция New Horizons продолжает удаляться от Солнца на 3 астрономические единицы в год. Ожидается, что она сможет действовать как минимум до 2035 года, собирая данные о все более удаленных областях Солнечной системы и, возможно, о процессах, характерных для перехода к межзвездному пространству.
Даже после завершения основной программы New Horizons остается мощным инструментом для углубленного понимания дальних областей Солнечной системы.
Ранее Наука Mail рассказала о том, как зонд «Гюйгенс» впервые в истории совершил посадку на Титан и показал, что холодные луны могут быть удивительно «живыми» мирами с собственной химией и погодой.
