Самая дальняя планетарная разведка в истории потребовала значительного количества тщательного планирования и подготовки, а также немного удачи.
«Мы начали паниковать к тому времени, когда вступили в 2013 год, особенно в конце 2013 года», - говорит Хэл Уивер, специалист по проектам в миссии «Новые горизонты» в Плутоне и за его пределами. «Мы понимали:« О, черт возьми, мы еще не обнаружили следующую цель для New Horizons ».»
В июне 2014 года на помощь пришел космический телескоп Хаббл, обнаружив небольшой луч света, медленно движущийся по небу в регионе, куда направлялся космический корабль New Horizons. Миссия, основная цель которой - исследовать и охарактеризовать Плутон, предоставила уникальную возможность отыскать еще один планетарный объект в отдаленном «третьем регионе» Солнечной системы, пояс Койпера. Запущенный в январе 2006 года, New Horizons не приблизился к Плутону более чем через девять лет, в июле 2015 года. Если команда не сможет найти новую цель для космического корабля, вероятно, пройдут десятилетия, прежде чем другой космический корабль сможет быть одобрен, построен и доставлен во внешние области солнечной системы.
«Пройдет еще много времени, прежде чем появится еще одна миссия, и мы чувствуем некоторую ответственность за то, чтобы убедиться, что заглянули под каждый камень», - говорит Уивер.
Теперь целевой объект, известный по обозначению от Центра малых планет, 2014 MU69, был обнаружен впервые. Отдаленное планетарное тело представляет собой двухлепестковый контактный бинар, что означает, что раньше это были два объекта, которые образовались отдельно, а затем очень мягко столкнулись друг с другом и слились воедино. Большая доля примерно в три раза больше, чем меньшая, и 2014 MU69 имеет красноватый оттенок, который считается результатом излучения внешней солнечной системы. Из ранних изображений команда полагает, что объект может быть покрыт такими особенностями, как холмы, горные хребты и плато. 2014 MU69 вращается один раз каждые 15 часов, и он, кажется, содержит экзотические льды, такие как азот или метан, что ученые будут пытаться подтвердить, когда больше данных о составе 2014 MU69 достигнет Земли.
Первое цветное изображение Ультимы Туле, сделанное на расстоянии 85 000 миль (137 000 км) в 4:08 по всемирному времени 1 января 2019 года, подчеркивает его красноватую поверхность. Слева - улучшенное цветное изображение, полученное с помощью многоспектральной видимой камеры (MVIC), полученное путем объединения ближнего инфракрасного, красного и синего каналов. Центральное изображение, полученное с помощью устройства дальней разведки (LORRI), имеет более высокое пространственное разрешение, чем MVIC, примерно в пять раз. Справа цвет был наложен на изображение LORRI, чтобы показать однородность цвета долей Ultima и Thule. (НАСА / Лаборатория прикладной физики Университета Джонса Хопкинса / Юго-западный научно-исследовательский институт) Алан Стерн, главный исследователь миссии «Новые горизонты» и лауреат премии Смитсоновского института изобретательности, заявил на пресс-конференции в Лаборатории прикладной физики Университета Джона Хопкинса, что встреча с MU69 2014 года была «техническим успехом, который никогда прежде не предпринимался в космическом полете».
«На самом деле он размером всего с Вашингтон, округ Колумбия», - говорит Стерн о MU69 2014 года, длина которого составляет около 21 мили. «И он почти такой же отражающий, как грязь, разбросанная по всему саду, и освещается солнцем, которое в 1900 раз слабее, чем на улице в солнечный день здесь, на Земле. Итак, мы в основном гонялись за ним в темноте со скоростью 32 000 миль в час ».
MU69 была названа Ultima Thule командой New Horizons, латинская фраза, использованная римлянами для описания неисследованных областей на севере и, в более общем смысле, региона, который находится за пределами известного мира. Фраза была использована Вирджилом в поэме « Георгики», а термин «Туле» имеет долгую литературную историю, фигурируя в таких произведениях, как поэма Джеймса Томпсона «Осень» 1730 года, которая цитируется в первой главе романа Шарлотты Бронте « Джейн Эйр» . Версии «Ultima Thule» также появляются в поэме Эдгара Аллана По «Страна мечты» и в произведениях Владимира Набокова.
Тем не менее, фраза и псевдоним для MU69 2014 года вызвали критику, потому что «Ултима Туле» была также мифическим регионом в ранних нацистских преданиях, использованным немецким оккультистским Обществом Туле для описания потерянной земли, которая была местом рождения «арийской расы». «Ultima Thule» является неофициальным псевдонимом для MU69 2014 года, и теперь, когда объект был исследован и охарактеризован, Международный астрономический союз может начать процесс присвоения объекту официального названия.
«Термин Ultima Thule, который очень старый, много веков, возможно, более 1000 лет, является замечательным мемом для исследования, и именно поэтому мы выбрали его», - сказал Стерн на пресс-конференции, когда его спросили о прозвище. «И я бы сказал, что просто потому, что некоторым плохим парням когда-то нравился этот термин, мы не позволим им угнать его».
В то время как пролёт Плутона открыл удивительный мир активной геологии, с текущими ледниками экзотических льдов, таких как угарный газ и метан, и высокими горами водяного льда, 2014 MU69, как ожидается, обеспечит окно в историю и эволюцию самой Солнечной системы., 2014 MU69 - это то, что известно как классический объект пояса Койпера, представляющий собой ледяные и каменистые тела за пределами орбиты Нептуна, имеющие относительно круглые орбиты, что означает, что в отличие от Плутона они никогда не пересекают орбиту Нептуна. На этом большом расстоянии, между 40 и 50 астрономическими единицами, или примерно 3, 5-4, 5 миллиардами миль от Солнца, классические объекты пояса Койпера составляют невероятно примитивное население, практически не изменившееся со времен рассвета Солнечной системы.
«Из-за текущей орбиты [2014 MU69] мы думаем, что она находилась в этом положении в течение 4, 6 миллиардов лет, и в этом случае она находилась в глубокой заморозке со времени своего образования», - говорит Уивер.
Тот факт, что объект представляет собой контактный бинарный файл, позволяет ученым продолжить изучение того, как материал собирается в объекты, подобные 2014 MU69, и продолжает расти и формировать полные планеты. «На самом деле приятно видеть эти почти идеально сформированные контактные файлы в их естественной среде обитания», - говорит Джефф Мур, руководитель группы геологии и геофизики New Horizons. «Люди долго размышляли над процессами ... [того], как исходные первичные скопления собираются вместе, образуя то, что называется планетезималами, которые в свою очередь переходят на создание планет. Но на самом деле видеть то, что согласуется с нашими объяснениями и теориями о том, как эти вещи образуются, чрезвычайно приятно ».
Иллюстрация процесса формирования контактного бинарного объекта. (НАСА / JHUAPL / SwRI / Джеймс Таттл Кин) Более 4 миллиардов миль от Солнца, 2014 MU69 служит чем-то вроде остатка исходного материала, из которого образовалась солнечная система. Стерн назвал MU69 2014 года «вероятно, лучшей капсулой времени, которую мы когда-либо имели для понимания нашей солнечной системы».
До 1990-х годов не было известно, что область за пределами Нептуна не пуста, а полна сотен тысяч объектов в отдельной зоне солнечной системы, которая теперь называется поясом Койпера, названной в честь голландско-американского астронома Джерарда Койпера, который предсказал существование региона десятилетиями ранее. Открытие в 2003 году Эрис, карликовой планеты в поясе Койпера, примерно такого же размера, что и Плутон, еще больше выявило значение этого третьего региона и его влияние на формирование и эволюцию всего, что вращается вокруг Солнца.
Хотя может быть легко представить, что планеты в Солнечной системе формируются на тех орбитах, на которых они находятся сегодня, астрономы теперь знают, что это не так. Гигантские планеты мигрировали внутрь и обратно наружу, когда Солнечная система обретала форму, влияя на орбиты всего остального и даже полностью выбрасывая некоторые объекты из Солнечной системы.
«В течение первых десятков миллионов лет истории Солнечной системы Юпитер и Сатурн попадают в этот странный танец, который вызвал хаос на орбитах всех планет-гигантов», - говорит Уивер. «Юпитер, возможно, приблизился почти так же близко к орбите Марса, а затем снова вышел. Мы думаем, что Нептун и Уран действительно поменялись местами. ... И это всколыхнуло горшок в солнечной системе, и в итоге мы получили то, что имеем сегодня ».
В то время как горшок шевелился, астрономы считают, что некоторые объекты в поясе Койпера, такие как 2014 MU69, были брошены внутрь по эллиптическим траекториям, которые проходят близко к солнцу, прежде чем вылететь обратно в далекие миры. Сегодня мы называем эти объекты кометами, и когда кто-то приближается к Солнцу, льды у поверхности нагреваются и сублимируются в газ, образуя «кому» или газовый шар, который окружает скалистое ядро кометы, называемое ядром.
«Каждый раз, когда мы видим кометы, мы должны помнить, что они пост-тосты», - говорит Мур. «Они были зажарены, потрескивали и хрустели от солнца, и они сильно повредили образцы бывших объектов пояса Койпера. И поэтому возможность выйти и увидеть нетронутый объект пояса Койпера теперь говорит нам о том, что действительно контактные двоичные файлы действительно образуются, и, возможно, когда мы видим кометы, мы видим меньшие версии очень сильно поврежденных контактных двоичных файлов ».
На данный момент только около одного процента данных, хранящихся в New Horizons, были получены научной группой на местах. Космический аппарат будет передавать данные на Землю в течение следующих 20 месяцев, раскрывая больше о топографии и составе MU69 2014 года. Тем временем New Horizons продолжит свой полет к краю солнечной системы со скоростью около 30 000 миль в час, но его дни исследований еще не закончились.
«Космический корабль находится на пике здоровья», - говорит Стерн, добавляя, что у New Horizons достаточно мощности в своем радиоизотопном термоэлектрическом генераторе (РТГ), чтобы работать еще 15–20 лет. Аппарат может продолжать научные операции примерно в 2, 5 раза больше своего текущего расстояния от Солнца, и у него осталось достаточно топлива для запуска двигателей, чтобы изменить курс на другой объект. (Группе New Horizons пришлось провести несколько коррекций траектории, ведущих к пролету с 2014 MU69.) Поскольку он продолжает лететь к краю Солнечной системы, New Horizons будет следить за дополнительными планетарными телами для изучения, либо наблюдать за ними через свои телескопические камеры или, если повезет, летать рядом с другим объектом.
«Ключ к науке, которую мы делаем, заключается в том, занимается ли она дистанционным изучением объектов с помощью наших телескопов, или эта наука в поясе Койпера также будет включать еще один облет», - говорит Стерн. «И я не могу дать вам ответ сегодня, потому что мы не знаем».
На данный момент команда ожидает получения оставшихся данных о космическом корабле, чтобы узнать больше о MU69 2014 года, самом отдаленном и древнем мире, который когда-либо исследовался.
