Почему Плутон больше никогда не станет планетой

В апреле в Философском обществе Вашингтона (округ Колумбия, США) между научным руководителем миссии New Horizons Аланом Стерном и бывшим президентом Международного астрономического союза (МАС) Роном Экерсом состоялись дебаты по определению того, что называть планетой. Предметом дискуссии стали формальные определения планеты и карликовой планеты, принятые XXVI Ассамблеей МАС в августе 2006 года. Тогда после решения, утвержденного в ходе международной конференции, Плутон, к которому в январе 2006 года отправилась станция New Horizons, стал считаться не планетой, а карликовой планетой, с чем не согласился Стерн. «Лента.ру» рассказывает о дискуссии ученых и аргументах сторон.

Согласно решению МАС, небесное тело может называться планетой, если удовлетворяет трем условиям: (a) находится на орбите вокруг Солнца, не являясь спутником другого небесного тела, (б) обладает массой, достаточной для принятия за счет самогравитации шарообразной формы, и (в) очистило окрестности собственной орбиты от посторонних небесных тел, например, сделав их своими спутниками. Под это определение формально попали всего восемь небесных тел — Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун, а Плутон, не удовлетворяющий условию (в), оказался карликовой планетой. Согласно тому же МАС, небесному телу, чтобы называться карликовой планетой, нужно удовлетворять лишь условиям (а) и (б). С такой точки зрения основное отличие планеты от карликовой планеты заключается в том, что первая очистила собственные окрестности от посторонних небесных тел, тогда как вторая — нет.

Подобная классификация подкрепляется несколькими количественными критериями, из которых напрямую следует, что Плутон нельзя считать планетой подобно, например, Земле или Юпитеру. В дискуссии ученых особое внимание уделялось одному из таких предложенных критериев, а именно — представленному в июле 2015 года в публикации астронома Жан-Люка Марго из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (США). Согласно работе этого ученого, для проверки наличия статуса планеты у спутника звезды достаточно знания трех параметров: массы звезды, массы спутника и периода его обращения вокруг светила. Метод Марго учитывает время, в течение которого небесное тело расчищает свою орбиту вокруг материнской звезды, и применим к экзопланетам (которые по условию (а) автоматически не попадают под определение планеты, принятом МАС, поскольку находятся вне пределов Солнечной системы).

Тем не менее метод калифорнийского ученого позволяет считать планетами 99 процентов планет и экзопланет. В Солнечной системе подход Марго оставляет, в частности, Цереру, Плутон и Эриду карликовыми планетами. «Разрыв между планетами и непланетами поражает. Резкое различие предполагает фундаментальное расхождение в том, как эти тела формировались, а сам факт их классификации демонстрирует нечто глубокое в наших знаниях о природе», — заявлял еще в июле 2015 года ученый.

Однако, если оставить в стороне дискуссию, развернувшуюся между спикерами, касающуюся механизма принятия решения в августе 2006 года (тогда на конференции присутствовало не так много профессиональных геофизиков, как того бы хотел научный руководитель New Horizons), а также исторический экскурс Экерса про историю астрономии (в нем, в частности, говорилось, что долгое время с момента открытия Плутона в феврале 1930 года его размеры считались сопоставимыми с земными), то стоит отметить позицию последнего, согласно которой решение МАС, принятое в августе 2006 года, касалось не научной стороны вопроса, а затрагивало всего лишь вопрос наименования.

Пожалуй, главным аргументом, который Стерн неоднократно использовал в ходе дебатов, критикуя решение МАС, стало то, что теперь «определение планеты зависит от ее окружения». На первый взгляд, согласно Стерну, это выглядит абсурдом. Действительно, рассуждает ученый, если, например, Землю поместить в облако Оорта, то ее уже нельзя будет считать планетой (согласно работе Марго, масса планеты должна расти по мере ее удаления от материнской звезды). В качестве наглядной иллюстрации своих соображений научный руководитель миссии New Horizons привел пример с горой, которая не перестает считаться таковой даже в случае, если она располагается не одиночно, а вместе с другими горами в составе горного массива. Как продолжение соображений, касающихся зависимости определения Земли (как планеты или карликовой планеты) от ее расстояния от Солнца, следующего из критерия Марго, Стерн заметил, что «размер [небесного тела] не важен».

Вместо принятого МАС определения научный руководитель New Horizons фактически предложил другое определение планеты. Последней, согласно Стерну, должно считаться небесное тело, которое обладает субзвездной массой, достаточной для формирования шарообразной формы, и в котором никогда не протекали термоядерные реакции. Таким образом Стерн автоматически предложил рассматривать экзопланеты в качестве планет и исключил третье условие (в), входящее в определение планеты по МАС. Спутники планет, размеры которых сопоставимы с размерами собственно планет, Стерн уже давно предложил называть планетами-спутниками.

Стоит отметить, что в ходе дискуссии Экерс и Стерн пришли к своеобразному консенсусу, признав, что фактически говорят о «двух определениях», основывающихся на разных подходах. Позиция МАС отдает предпочтение «динамическому определению», то есть во главу угла ставит орбитальную динамику (учитывающую конкретное небесное тело во взаимодействии с окружающими его другими небесными телами), тогда как точка зрения главы New Horizons предполагает использование «геофизического определения» планеты (основывающегося на внутренних свойствах небесного тела). Также Экерс признал разумным то, что определение планет могло бы быть расширено и на случай экзопланет. По его мнению, в будущем МАС может принять такое решение.

Однако нельзя не учесть то обстоятельство, что в ходе дебатов позиция Экерса критиковалась намного чаще, чем Стерна (об этом — ниже). С другой стороны, бывшему главе МАС, по всей видимости, все же удалось показать спорность точки зрения сторонника «геофизического определения» в части, касающейся ненужности учета окружения небесного тела для того, чтобы считать его планетой. В частности, как заметил Экерс, гора в океане скорее будет считаться не горой, а островом. Следуя такой точке зрения, гипотетическую Планету Х, о существовании которой заявляют астрономы Майк Браун и Константин Батыгин из Калифорнийского технологического института в Пасадене (США), все же следует считать планетой, поскольку именно она, как показывают расчеты ученых, отвечает за ряд наблюдаемых орбитальных параметров карликовых планет, находящихся за пределами орбиты Нептуна. Именно Планета Х, если ее существование будет подтверждено, станет настоящей девятой планетой Солнечной системы, заняв место Плутона, вдруг ставшего карликовой планетой.

Также важно отметить отношение участников дискуссии к профессиональной принадлежности ученых, которые в августе 2006 года проголосовали за текущее определение планеты. Экерс уверен, что решение, принятое специалистами различных областей астрономии, не должно находиться в исключительной компетенции геофизиков, на чем настаивает Стерн.

Дебаты ученых, прошедшие в Философском обществе Вашингтона, в части обоснованности определения планеты, принятого в августе 2006 года МАС, «Ленте.ру» прокомментировал доктор физико-математических наук, заведующий отделом физики и эволюции звезд Института астрономии Российской академии наук (ИНАСАН) Дмитрий Вибе.

«Начну с того, что я прежде всего не понимаю, насколько обосновано вообще желание дать "официальное" определение термину "планета". Особенно с учетом того, что все остальные астрономические объекты — галактики, звезды, туманности и прочее — прекрасно существуют без определений, и это отсутствие определений не приводит ни к какой путанице», — полагает астрофизик.

По его мнению, «оба определения плохие». «Недостаток определения МАС — и в этом можно согласиться со Стерном — состоит в том, что оно привязано к Солнечной системе, то есть правильнее было бы называть его не определением планеты, а определением планеты Солнечной системы, больше того, определением планеты в современной Солнечной системе. Последний пункт определения МАС о способности планеты расчистить свое окружение предполагает, что процесс расчистки длится во времени, и в начале эволюции Солнечной системы был интервал времени, в течение которого планеты расчищали пространство вокруг себя. Означает ли это, что они стали планетами только по окончании этого процесса? Про другие недостатки достаточно сказал Стерн», — считает Вибе.

С другой стороны, полагает доктор физико-математических наук, определение МАС легко критиковать из-за его детальности, тогда как «большую часть выступления Стерн посвятил не защите своего определения, а недостаткам определения МАС». «Его определение лишено этих недостатков, но в данном случае, на мой взгляд, отсутствие недостатков само по себе является большим недостатком. А давайте, говорит Стерн, называть планетой все круглое и без термоядерных реакций. Ну, давайте. И какой в этом смысл? Кстати, про определение Стерна один из моих коллег пошутил, что ему не соответствует Земля, поскольку на Земле происходили термоядерные реакции (при взрывах бомб)», — говорит ученый.

Определения планеты российский астрофизик логичным видит строить с опорой на ее происхождение. «Как-то, может быть, так: планетой считается тело, обращающееся или обращавшееся вокруг звезды, возникшее позже звезды в окружающем ее газо-пылевом диске, достаточно массивное, чтобы принять округлую форму, и способное со временем расчистить пространство вокруг себя от вещества исходного протопланетного диска. Это очень хорошее определение с единственным недостатком: в большинстве случаев его невозможно или крайне трудно проверить», — заключает Вибе.

И повторяет, что любое определение планеты на самом деле «не нужно».