Харон
Харон — крупнейший спутник Плутона, имеющий около половины его диаметра. Вместе они образуют тесную пару, в которой общий центр масс находится за пределами поверхности Плутона. Оба тела постоянно обращены друг к другу одними и теми же полушариями.[6]
В 2015 году аппарат New Horizons впервые показал Харон вблизи. На его ледяной поверхности обнаружились огромные разломы, обширные равнины и красноватая северная полярная область. По строению и составу поверхности Харон заметно отличается от своего более крупного соседа.[8]
Размеры и физические характеристики
Диаметр Харона составляет около 1212 км — примерно 35% диаметра Луны. Его масса достигает 1,59 × 1021 кг, или примерно 12% массы Плутона. Для пары планетного тела и спутника это необычно большое соотношение масс.[1][6]
Средняя плотность — около 1,85 г/см³ — указывает на сочетание каменного вещества и льдов. На поверхности важнейшую роль играет водяной лёд: в условиях Харона он образует твёрдую основу рельефа.[1][8]
Притяжение у поверхности примерно в 34 раза слабее земного: ускорение свободного падения составляет около 0,29 м/с². При этом Харон достаточно велик, чтобы иметь почти шарообразную форму и сложную геологическую историю.[1]
Орбита и взаимное вращение
Расстояние между центрами Плутона и Харона составляет около 19 600 км. Полный оборот пары занимает 6,387 земных суток. Орбита близка к круговой и практически совпадает с экваториальной плоскостью Плутона.[5]
Система находится в состоянии взаимного приливного захвата. Харон поворачивается вокруг своей оси за то же время, за которое обращается вокруг Плутона; вращение самого Плутона также синхронизировано с этим движением. С обращённого к Харону полушария Плутона спутник сохранял бы почти постоянное положение на небе.[6]
Из-за значительной массы Харона Плутон тоже заметно движется вокруг общего центра масс. Такое устройство стало основанием для распространённого описания пары как двойной системы. Вокруг неё обращаются четыре меньших спутника: Стикс, Никта, Кербер и Гидра.[6]
Поверхность и тектонические структуры
New Horizons обнаружил резкие различия между областями Харона. На части поверхности сохранился сильно пересечённый рельеф с многочисленными кратерами; южнее расположены более гладкие равнины. Через наблюдавшееся полушарие проходит протяжённая система тектонических впадин и уступов.[8]
Экваториальный пояс каньонов прослеживается по меньшей мере на 1800 км. Отдельные впадины достигают нескольких километров в глубину. Эти структуры указывают на растяжение ледяной оболочки в прошлом.[9]
Одна из особенно крупных впадин — Арго. По оценкам команды New Horizons, опубликованным в 2016 году, её длина составляет около 700 км, а глубина в отдельных местах может достигать 9 км. Даже при небольшом размере самого спутника его каньоны значительно превосходят по глубине земной Большой каньон.[10]
Приливная эволюция
Исследование 2026 года выявило в северных возвышенностях Харона горные пояса, образовавшиеся при сжатии. Анализ топографии и моделирование разломов связывают их с замедлением вращения спутника: по мере уменьшения скорости его экваториальное утолщение сокращалось, создавая напряжения в ледяной оболочке.[11]
По величине деформации авторы оценили первоначальный период вращения примерно в 14 часов. Модели предполагают, что связанные с горными поясами разломы уходят на глубину около 30–36 км. Результаты указывают на существование мощной прочной ледяной оболочки на раннем этапе и показывают, что разные структуры Харона отражают как сжатие, так и более позднее растяжение.[11]
Возможный древний океан
Одно из объяснений глобального растяжения связывает его с замерзанием подповерхностного океана. В ранней истории внутреннее тепло и распад радиоактивных элементов могли поддерживать жидкую воду под наружным ледяным слоем.[9]
По мере охлаждения вода замерзала и увеличивалась в объёме. Это могло раздвигать оболочку, создавая систему разломов, уступов и впадин. Сценарий согласуется с наблюдаемым тектоническим рельефом, но остаётся геофизической интерпретацией: непосредственно древний океан не наблюдался.[9]
Более гладкие равнины южной части исследованного полушария связывают с последующим обновлением поверхности. Среди рассматриваемых процессов — выход и растекание водно-ледяного материала в ходе криовулканической активности.[8]
Красноватая полярная область
Северный полюс Харона выделяется красновато-коричневым оттенком. Исследование, представленное в 2016 году, связало его с переносом метана из атмосферы Плутона. Часть молекул могла достигать Харона и временно осаждаться в холодной зимней полярной области.[12]
Под действием ультрафиолетового излучения замёрзшие соединения перерабатывались в более сложные, менее летучие органические вещества. При возвращении солнечного освещения основная часть метана испарялась, а окрашивающий материал оставался. Повторение сезонных циклов могло постепенно сформировать наблюдаемую тёмную область.[12]
Это один из примеров обмена веществом между телами системы Плутона: процессы на карликовой планете способны влиять на внешний облик её спутника.[12]
Химический состав поверхности
На Хароне обнаружены водяной лёд и аммиаксодержащие соединения. В 2024 году наблюдения космического телескопа James Webb добавили к этому списку углекислый газ CO₂ и перекись водорода H₂O₂. Их спектральные признаки зарегистрировали инструментом NIRSpec.[4]
Исследователи связывают перекись водорода с переработкой водяного льда под действием излучения и энергичных частиц. Углекислый газ может представлять более древнее вещество, обнажаемое при ударах и затем перераспределяемое в верхнем слое поверхности.[13]
В отличие от Плутона, поверхность Харона не скрыта столь обширными отложениями высоколетучих льдов. Это позволяет изучать, как холодные водно-ледяные породы изменяются под действием излучения и столкновений.[13]
Атмосфера
При пролёте 2015 года New Horizons искал атмосферу Харона несколькими способами, включая наблюдение прохождения солнечного света за спутником и поиск ультрафиолетового свечения. Убедительных признаков атмосферы не обнаружено.[3]
Для ряда возможных газов были получены строгие верхние ограничения. Например, для азотной атмосферы исследователи оценили предел давления у поверхности примерно в 4,2 пикобара, или 4,2 × 10−7 Па, на уровне значимости 3σ. Это ограничение измерений, а не зарегистрированное давление.[3]
Происхождение системы
Происхождение Харона обычно связывают с крупным столкновением в ранней истории внешней Солнечной системы. Соотношение масс, общий характер вращения и состав пары ограничивают возможные сценарии такого события.[14]
Моделирование, опубликованное в 2025 году, предложило вариант, при котором два холодных тела при столкновении временно соединялись, а затем разделялись, оставаясь гравитационно связанными. Важную роль в расчётах играла прочность льда и камня: тела не вели себя как полностью жидкие объекты. Авторы назвали этот режим kiss-and-capture — «контакт и захват».[14]
Такая модель позволяет сохранить значительную часть первоначального Харона, вместо формирования спутника целиком из облака выброшенных обломков. Она представляет один из исследуемых сценариев образования пары.[14]
Открытие и исследования
Джеймс Кристи обнаружил Харон 22 июня 1978 года, изучая фотографии Плутона в Военно-морской обсерватории США. Изображение карликовой планеты на некоторых снимках выглядело вытянутым, причём направление вытянутости менялось. Вместе с Робертом Харрингтоном Кристи проверил, что это проявление отдельного спутника.[7]
Название отсылает к Харону, перевозчику душ в древнегреческой мифологии; оно также созвучно домашнему имени жены Кристи — Шарлин. Наблюдения нового спутника позволили значительно уточнить массу системы Плутона.[7]
14 июля 2015 года New Horizons выполнил единственный на сегодняшний день близкий пролёт системы. Полученные изображения и спектры стали основой современных представлений о рельефе, составе и геологической эволюции Харона. Новые телескопические наблюдения, включая результаты Webb, дополняют эти данные.[7][13]
См. также
Примечания
- ↑ 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 Planetary Satellite Physical Parameters // NASA JPL. Харон: решение PLU060. Масса вычислена из GM с использованием G = 6,67430 × 10−11 м³/(кг·с²).
- ↑ Pluto Fact Sheet: Charon // NASA NSSDCA.
- ↑ 3,0 3,1 3,2 Stern S. A. et al. New Horizons Constraints on Charon’s Present Day Atmosphere // Icarus. 2017. Vol. 287. P. 124–130.
- ↑ 4,0 4,1 Protopapa S. et al. Detection of Carbon Dioxide and Hydrogen Peroxide on the Stratified Surface of Charon with JWST // Nature Communications. 2024. Vol. 15. Article 8247.
- ↑ 5,0 5,1 5,2 5,3 5,4 5,5 5,6 Planetary Satellite Mean Elements // NASA JPL. Харон: средние элементы относительно экватора Плутона, эпоха 1 января 2000 года, 12:00 TDB.
- ↑ 6,0 6,1 6,2 6,3 6,4 6,5 45 Years Ago: Astronomers Discover Pluto’s Moon Charon // NASA Science.
- ↑ 7,0 7,1 7,2 7,3 7,4 Charon at 40: Four Decades of Discovery on Pluto’s Largest Moon // NASA. 22 июня 2018.
- ↑ 8,0 8,1 8,2 8,3 Moore J. M. et al. The Geology of Pluto and Charon through the Eyes of New Horizons // Science. 2016. Vol. 351. P. 1284–1293.
- ↑ 9,0 9,1 9,2 Pluto’s “Hulk-like” Moon Charon: A Possible Ancient Ocean? // NASA/JPL. 18 февраля 2016.
- ↑ A “Super Grand Canyon” on Pluto’s Moon Charon // NASA. 23 июня 2016.
- ↑ 11,0 11,1 Ancient Tectonic Scars Reveal How Pluto’s Moon Charon Slowed Its Spin // ETH Zurich. 15 июля 2026. Исследование: Chen H., Moon S., Yin A. Early Tidal Despinning History Recorded in the Tectonics of Oz Terra, Charon // Nature Communications. 2026. DOI: 10.1038/s41467-026-75069-7.
- ↑ 12,0 12,1 12,2 Pluto “Paints” Its Largest Moon Red // NASA. 14 сентября 2016.
- ↑ 13,0 13,1 13,2 SwRI-led Team Discovers Carbon Dioxide and Hydrogen Peroxide on Pluto’s Moon Charon // Southwest Research Institute. 1 октября 2024.
- ↑ 14,0 14,1 14,2 Denton C. A. et al. Capture of an Ancient Charon around Pluto // Nature Geoscience. 2025. Vol. 18. P. 37–43.