В 2015 году зонд NASA New Horizons пролетел мимо Плутона, раскрыв удивительный мир с ледяными равнинами, горами и намёками на подповерхностный океан. Спустя десятилетие учёные всё ещё пытаются разгадать загадки этой карликовой планеты. Новая миссия под названием Persephone, предложенная командой под руководством планетолога Карли Хоуэтт из Оксфордского университета, может ответить на ключевой вопрос: есть ли подо льдом Плутона жидкий океан? Однако амбициозный проект сталкивается с серьёзными вызовами. Рассказываем, что такое Persephone и какие тайны Плутона она может раскрыть.

Загадка подповерхностного океана

До пролёта New Horizons в 2015 году большинство учёных считали, что жидкий океан на Плутоне маловероятен. Ицы мира, такие как Плутон, обычно замерзают за миллиарды лет, если у них нет источника тепла. Однако снимки New Horizons показали молодую, почти лишённую кратеров поверхность, что намекает на недавнюю геологическую активность и, возможно, наличие жидкого океана.

  • Роль Харона: Крупнейший спутник Плутона, Харон, почти равен ему по массе, образуя систему, напоминающую двойную планету. Гравитационное взаимодействие между Плутоном и Хароном может поддерживать тепло, необходимое для сохранения жидкости, особенно если в океане высокое содержание веществ, понижающих точку замерзания.
  • Новые вопросы: Краткий пролёт New Horizons (всего несколько часов близкого наблюдения) оставил больше вопросов, чем ответов. Учёные хотят знать, есть ли океан сегодня и как он влияет на поверхность Плутона.

Миссия Persephone, названная в честь Персефоны, «королевы подземного мира» из греческой мифологии, призвана ответить на эти вопросы. Название отражает как мифологическую связь с Плутоном, так и значимость женщин в руководстве проекта.

Что изучит Persephone

Persephone предполагает трёхлетнее пребывание на орбите Плутона, что позволит детально изучить карликовую планету и её спутники. Миссия будет оснащена 11 инструментами, основанными на технологиях предыдущих зондов, но с улучшениями. Основные цели:

  • Поиск океана: Анализ формы Плутона для выявления «ископаемого бугра» — выпуклости, которая могла сформироваться при наличии жидкого слоя и замёрзнуть. Более чувствительные инструменты Persephone, чем у New Horizons, позволят уточнить данные о внутреннем строении.
  • Состав поверхности: Измерения гравитации и топографии, подобные тем, что проводились для спутника Сатурна Энцелада, помогут определить состав Плутона и Харона, а также толщину ледяных слоёв.
  • Атмосфера: New Horizons обнаружил тонкую атмосферу Плутона, частично оседающую на Харон, создавая красноватый полюс. Persephone проведёт прямое измерение состава атмосферы с помощью масс-спектрометрии.
  • Поверхность и активность: Камеры миссии создадут подробные карты всей поверхности Плутона, включая половину, скрытую в темноте во время пролёта New Horizons. Они будут искать признаки активности, такие как горячие точки или извержения, а также следы изменений с 2015 года.
  • Спутники Плутона: Persephone изучит четыре малых спутника — Стикса, Никту, Кербера и Гидру, — анализируя их состав (водяной лёд и аммиак) и происхождение, вероятно связанное с древним столкновением.

Миссия также сможет посетить другой объект пояса Койпера, подобно тому, как New Horizons исследовал Аррокот после Плутона, если будет продлена на год. Это даст ценные данные о ранней Солнечной системе.

Вызовы миссии

Persephone — амбициозный проект, который столкнётся с серьёзными трудностями:

  • Длительность: Полёт займёт 27,5 лет из-за изменения положения планет, а сама миссия может длиться более 50 лет. Это потребует нескольких поколений учёных, что усложняет передачу знаний и планирование.
  • Энергия: Для работы в холоде космоса нужно пять радиоизотопных термоэлектрических генераторов (RTG), использующих плутоний. NASA производит всего 1,5 кг плутония в год, тогда как один RTG требует 4,8 кг, что делает энергоснабжение проблемой.
  • Стоимость: Ориентировочная цена миссии — 3 миллиарда долларов, что относит её к классу Flagship, требующему значительных инвестиций.
  • Запуск: Окна для запуска открыты с 2029 по 2032 год, после чего следующая возможность появится только через десятилетие из-за орбиты Юпитера.

Несмотря на эти вызовы, опыт долгосрочных миссий, таких как Hubble (35 лет) и Voyager (48 лет), показывает, что такие проекты возможны. Persephone оснащена резервными системами для надёжности.

Перспективы и значение

Persephone была разработана в рамках программы NASA Planetary Mission Concept Study, которая помогает определять приоритеты будущих миссий. Хотя из-за высоких требований к энергии и бюджету запуск в ближайшие годы маловероятен, проект уже показал, что орбитальная миссия к Плутону технически осуществима. Некоторые элементы, такие как план орбитального тура, могут быть использованы в других миссиях.

Карли Хоуэтт подчёркивает: «Persephone показала, что возвращение на Плутон возможно, но это дорого. Это миссия уровня Flagship». Улучшения в технологиях RTG и поддержка NASA могут повысить шансы проекта в будущем.

Вкратце…

Миссия Persephone обещает раскрыть тайны Плутона, включая возможный подповерхностный океан, состав его атмосферы и уникальные особенности поверхности. Трёхлетняя орбитальная миссия с 11 инструментами могла бы предоставить беспрецедентные данные о карликовой планете и её спутниках. Однако длительный полёт, потребность в плутонии и высокая стоимость делают проект сложным. Несмотря на это, Persephone подчёркивает, что Плутон остаётся загадочным миром, достойным дальнейшего изучения, и вдохновляет учёных мечтать о новых экспедициях в дальний космос.