Загадочный спутник Тритон

Статья написана Павлом Чайкой, главным редактором журнала «Познавайка». С 2013 года, с момента основания журнала Павел Чайка посвятил себя популяризации науки в Украине и мире. Основная цель, как журнала, так и этой статьи – объяснить сложные научные темы простым и доступным языком

Тритон, спутник Нептуна, был обнаружен в 60-сантиметровый рефлектор У. Ласселом 10 октября 1846 года, через 17 дней после открытия самого Нептуна. Орбита спутника оказалась необычайной. Она наклонена на 20° к экватору планеты, движение по орбите обратное. Кроме Тритона обратное движение имеют только четыре внешних маленьких спутника Юпитера и спутник Сатурна Феба. Большинство спутников движутся по орбитам, слабо наклоненным к экватору планеты (22 спутника из 33).

Поскольку блеск Тритона во время среднего противостояния около 14-й звездной величины, было ясно, что это — один из крупнейших спутников в Солнечной системе. Будем считать альбедо Тритона, равным альбедо Марса. Находясь в 20 раз дальше от Солнца, чем Марс, Тритон освещается Солнцем в 400 раз слабее, а из-за отдаленности от Земли он должен казаться еще в 3600 раз слабее, чем Марс в среднем противостоянии. Если предположить, что размеры Тритона такие же, как и Марса, то спутник должен быть в 1 440 000 раз, то есть на 15,5 звездной величины, слабее Марса. Примерно так оно и есть. Значит, по своим размерам Тритон сравним с Марсом.

Но требовалось точнее узнать размеры Тритона. Такие попытки делались не раз, но не приводили к достаточно точным результатам, поскольку видимый диаметр Тритона на среднем расстоянии от Земли равен примерно 0,2″. Э. Пикеринг в 1879 году из фотометрических измерений определил диаметр Тритона в 3630 км (немного больше Луны), спустя 65 лет Г. Рессел тем же путем нашел его равным 4500 км, а в 1952 году Дж. Койпер оценил его в 5000 км.

В 1955 году Койпер применил для измерения диаметра Тритона (а также других спутников и астероидов) специальный прибор — дискомер, установленный на крупнейшем телескопе того времени — 5-метровом рефлекторе. Результат оказался ближе к первоначальному измерению Пикеринга: Койпер получил значение диаметра Тритона 3770 км.

Не меньше трудностей представило определение массы Тритона. Ее приходилось вычислять по небольшим отклонениям в движении Нептуна, вызываемым притяжением спутника. С. Никольсон в 1931 году нашел ее равной 1/290 массы Нептуна, а если исключить две фотографии низкой точности, то получалось 1/190 массы планеты. Это означало что после Луны Тритон — самый массивный спутник по отношению к своей планете. Напомним, что масса Луны составляет примерно 1/81 массы Земли, а масса другого крупного спутника — Титана равна лишь 1/4000 массы Сатурна. Да и в абсолютных единицах Тритон оказывался самым массивным спутником в Солнечной системе, будучи в 2—3 раза массивнее Ганимеда и Титана.

В 1943 году американский астроном Г. Олден обработал наблюдения Нептуна за 1939—1943 годы и получил новую оценку массы Тритона — 4/750 массы Нептуна. Теперь Тритон сравнялся по массе с Титаном, немного уступал Ганимеду и вдвое превосходил массу Луны. Если считать эту оценку правильной или хотя бы верной по порядку величины, то, учитывая, что диаметр спутника 3770 км, его средняя плотность должна быть 4,8 г/см³.

Между тем остальные шесть крупных спутников планет резко делятся на две группы: луноподобные (средняя плотность 3,3—3,5 г/см³), куда входят Луна, Ио и Европа, и льдоподобные (средняя плотность 1,4—2,0 г/см³), к которым можно отнести Ганимед, Каллисто и Титан. Тритон выпадает из этой классификации.

Однако нет абсолютно никакой уверенности в точности определения, как диаметра, так и массы Тритона. Помимо малых угловых размеров, наблюдениям спутника мешает близость яркого Нептуна. Недавно американский астроном У. Хартманн заново оценил диаметр Тритона. Тритон оказался самым большим спутником в Солнечной системе, но уже не по массе, а по диаметру — 6000 км. Если эта оценка верна, то средняя плотность Тритона будет уже 1,2 г/см³. Из самого плотного спутника Солнечной системы Тритон становится самым рыхлым и его можно тогда отнести к льдоподобным спутникам.

Таким образом, о Тритоне мы знаем меньше, чем даже о малых спутниках Юпитера, Сатурна и Урана. А изучить свойства Тритона нужно, хотя бы для выяснения происхождения спутников и причины их разделения на два класса по плотности.

Не объяснены и особенности орбиты Тритона. Еще в 1936 году Р. Литтльтон выдвинул интересную гипотезу о том, что Плутон был прежде спутником Нептуна. Однако взаимодействие Плутона с другим массивным спутником — Тритоном «плохо» кончилось для обоих. Плутон был выброшен из системы Нептуна и стал самостоятельной планетой, а Тритон, который вначале двигался по орбите, лежавшей близко к плоскости экватора Нептуна, и имел прямое движение, перешел на свою современную орбиту с обратным движением и сильным наклоном. Эта гипотеза продолжает обсуждаться и поныне, хотя серьезного анализа ее сделано не было.

Загадки самого далекого спутника Солнечной системы еще ждут своего разрешения.

Автор: В. А. Бронштейн, кандидат физико-математических наук.