Холоднее Плутона, но живее: метан на Макемаке испаряется вопреки всем законам космоса

Карликовая планета Макемаке, один из самых удалённых объектов пояса Койпера, вновь привлекла внимание астрономов. После Плутона это уже второй небесный телец за орбитой Нептуна, на котором обнаружено испарение летучих веществ. Такое явление особенно удивительно, учитывая экстремально низкие температуры и удалённость планеты от Солнца.

Что известно о Макемаке?

Макемаке — карликовая планета, размер которой немного превышает спутник Плутона Харон. Диаметр Макемаке составляет около 1430 километров, в то время как Харон — около 1212 километров. Сейчас Макемаке удалён примерно на 51-52 астрономические единицы от Солнца, что означает расстояние в 51-52 раза больше, чем от Земли до нашей звезды. Для сравнения, Плутон в самой дальней точке своей орбиты находится примерно в 49 астрономических единицах.

Из-за такой удалённости температура на поверхности Макемаке достигает примерно -240°C, что холоднее, чем на Плутоне. При этом на Макемаке отсутствует замёрзший азот, хотя на Плутоне он присутствует в больших количествах и формирует разрежённую атмосферу, которая сезонно испаряется при приближении к Солнцу. Азот — вещество более летучее, чем метан, и начинает переходить в газообразное состояние при более низких температурах. Поэтому удивительно, что на более удалённом Макемаке азот не обнаруживается, а метан — есть.

Метан и другие углеводороды на Макемаке

Метан на поверхности Макемаке уже наблюдали ранее, в том числе в виде снега. Учёные предполагали, что он может испаряться, а затем снова замерзать, выпадая осадком. Новые данные, полученные с помощью космического телескопа "Джеймс Уэбб", подтвердили наличие именно газообразного метана на планете. Эти результаты были опубликованы международной командой исследователей на сервере препринтов arXiv. org.

Помимо метана, на поверхности Макемаке обнаружены и другие углеводороды в виде льда — этан и ацетилен. Они образуются в результате разложения метана под воздействием космической радиации. Это говорит о сложных химических процессах, происходящих на карликовой планете.

Возможные причины испарения метана

Учёные предлагают два основных сценария, объясняющих наличие газообразного метана на Макемаке.

1. Тонкая атмосфера. Согласно этой версии, метан существует в виде очень разрежённой атмосферы. Для поддержания такого состояния может быть достаточно минимального количества солнечной энергии, которая всё же достигает поверхности планеты. Несмотря на удалённость от Солнца, даже слабое тепло способно вызывать испарение метана.

2. Кометная активность и криовулканы. Второй сценарий предполагает, что метан выбрасывается из определённых участков поверхности, образуя над планетой нечто похожее на кому кометы. Это говорит о возможном криовулканизме — процессе, при котором из недр планеты выбрасываются летучие вещества. Однако само Солнце не может обеспечить достаточного тепла для такого явления. Поэтому астрономы предполагают, что источником тепла могут служить внутренние процессы, например, распад радиоактивных элементов в недрах Макемаке.

Ранее на планете уже обнаруживали "тёплое пятно", где температура достигает примерно -123°C — на более чем 100 градусов выше, чем на остальной поверхности. Это косвенно подтверждает идею о внутреннем источнике тепла.

Советы шаг за шагом: как наблюдать и изучать карликовые планеты?

1. Используйте современные телескопы с инфракрасными и спектроскопическими возможностями, такие как "Джеймс Уэбб" или наземные обсерватории с адаптивной оптикой.
2. Анализируйте спектры отражённого света, чтобы выявлять химический состав поверхности и атмосферы.
3. Сравнивайте данные с моделями термодинамики и химических процессов, чтобы понять, как ведут себя летучие вещества при экстремальных температурах.
4. Следите за изменениями в течение орбитального цикла, чтобы выявить сезонные процессы испарения и замерзания веществ.
5. Используйте космические миссии и зондовые аппараты для более детального изучения структуры и внутреннего строения карликовых планет.

Мифы и правда о карликовых планетах

• Миф: карликовые планеты — это замороженные мёртвые тела без какой-либо активности.
  Правда: некоторые из них, включая Макемаке, демонстрируют признаки активности, например, испарение метана и возможный криовулканизм.

• Миф: на таких объектах не может быть атмосферы из-за низких температур и слабого солнечного света.
  Правда: даже тонкая атмосфера из газообразных веществ, таких как метан, может существовать при определённых условиях.

• Миф: все карликовые планеты одинаковы по составу и структуре.
  Правда: их состав и внутреннее строение могут значительно различаться, что влияет на наличие летучих веществ и возможную геологическую активность.

FAQ — часто задаваемые вопросы

Как выбрать телескоп для наблюдения за карликовыми планетами?

Для изучения удалённых объектов, таких как Макемаке, лучше выбирать телескопы с большой апертурой и возможностью работы в инфракрасном диапазоне. Это позволит уловить слабое излучение и определить химический состав поверхности.

Сколько стоит современное оборудование для изучения далёких планет?

Стоимость профессионального телескопа с нужными характеристиками начинается от нескольких тысяч долларов. Космические миссии обходятся в миллионы и даже миллиарды, но они дают уникальные данные.

Что лучше для изучения атмосферы карликовых планет — спектроскопия или фотометрия?

Спектроскопия предпочтительнее, так как она позволяет выявлять конкретные химические вещества в атмосфере и на поверхности, а фотометрия даёт только общую информацию о яркости.

Исторический контекст открытия

Макемаке была открыта в 2005 году и быстро стала одним из самых известных объектов пояса Койпера. Её изучение помогло расширить представления о разнообразии тел в Солнечной системе за пределами орбиты Нептуна. Наблюдения с помощью космических телескопов и наземных обсерваторий постепенно раскрывают тайны её поверхности и внутреннего строения.

А что если…

…на Макемаке действительно есть внутренний источник тепла, способный поддерживать геологическую активность? Это могло бы означать, что даже на таких удалённых и холодных телах возможны сложные процессы, которые раньше считались прерогативой лишь более крупных планет.

Макемаке — удивительный объект, который продолжает удивлять учёных. Вот три интересных факта о ней:

• На поверхности планеты обнаружен газообразный метан, что необычно для столь удалённого объекта.
• В её недрах, возможно, происходит распад радиоактивных элементов, создающий внутренний источник тепла.
• Наличие "тёплого пятна" и возможного криовулканизма делает Макемаке одним из самых активных карликовых тел пояса Койпера.