Вос сколько церера меньше земли. Открытие карликовой планеты. Лед, пламя и геологическое развитие

Буквально уже через полгода, в апреле 2015 г. автоматическая межпланетная станция (АМС) «Down» («Заря» ) достигнет последней цели своего долгого восьмилетнего космического путешествия – карликовой планеты Церера . В мае 2015 г. АМС должна выйти на «обзорную орбиту» вокруг Цереры и начать планомерное детальное исследование поверхности. Несмотря на то, что орбита Цереры пролегает не так уж далеко от Земли – между Марсом и Юпитером в Главном поясе астероидов, до сих пор еще ни один космический аппарат не удостаивал эту таинственную карликовую планету своим вниманием. В настоящее время у нас даже нет хорошей детальной фотографии этого небесного тела. Лучшее, что имеется на сегодняшний день – это фотографии сделанные телескопом им. «Хаббла» в 2003-2004 гг. с разрешением в 30 км/пиксель. Ниже приведены эти фотографии.

Что мы на сегодня знаем об этой маленькой загадочной планетке, которая долгое время имела статус крупнейшего астероида Главного пояса нашей Солнечной системы? Кратко напомним нашим читателям об истории открытия Цереры .

Идея о том, что между орбитами Марса и Юпитера может существовать неоткрытая планета, впервые была предложена Иоганном Элертом Боде в 1772 году. Его соображения основывались на правиле Тициуса - Боде, впервые предложенном в 1766 году немецким астрономом и математиком Иоганном Тициусом, который заявил, что выявил простую степенную закономерность в нарастании радиусов околосолнечных орбит планет. После открытия в 1781 году Уильямом Гершелем Урана, которое соответствовало данному правилу, начались поиски планеты на удалении 2,8 астрономических единиц (а. е.) от Солнца (расстояние между орбитами Марса и Юпитера), приведшие к созданию в 1800 году группы из 24 астрономов, носящей название «Небесная стража». Данная группа, возглавляемая фон Цахом, вела ежедневные круглосуточные наблюдения в несколько самых мощных телескопов того времени. Ими не была обнаружена Церера, однако, было открыто несколько других крупных астероидов.

Церера была открыта вечером 1 января 1801 года итальянским астрономом Джузеппе Пиацци в Палермской астрономической обсерватории, который также был приглашен в группу «Небесная стража», но сделал своё открытие до приглашения. 24 января 1801 года он объявил о своем открытии в письмах двум своим коллегам. В этих письмах он описал этот объект как комету, но тут же пояснил, что «так как её движение является медленным и довольно однородным, мне несколько раз пришло в голову, что это могло бы быть что-то лучше, чем комета» . Однако на протяжении следующих нескольких месяцев это небесное тело никто из астрономов не мог обнаружить. И только 31 декабря 1801 года Франц Ксавер фон Цах совместно с Генрихом Ольберсом однозначно подтвердили обнаружение Цереры.

Первоначально Пьяцци предложил название этому небесному телу - Церера Фердинанда (Ceres Ferdinandea), в честь римской богини земледелия и плодородия Цереры и короля Сицилии Фердинанда III. Однако название «Ferdinandea» было неприемлемо для других стран мира, и поэтому впоследствии было снято. В течение короткого времени в Германии Цереру называли Герой, в Греции же эту планету называли Деметрой, которая является греческим эквивалентом римской богини Цереры. Старым астрономическим символом Цереры является серп, похожий на символ Венеры ♀, но с промежутком в одной из части круга.

Сравнительные размеры Цереры, Луны и Земли

За все эти годы с момента открытия статус Цереры не раз менялся и был предметом некоторых разногласий. Иоганн Элерт Боде считал Цереру «недостающей планетой», которая должна была существовать на промежутке между Марсом и Юпитером, на расстоянии 419 млн. км (2,8 а.е.) от Солнца. Церере был назначен планетарный символ, и в течение полувека она считалась планетой (наряду с 2 Паллада, 3 Юнона и 4 Веста), что было отражено в астрономических таблицах и книгах. Через некоторое время было обнаружено множество других объектов в области между Марсом и Юпитером и стало ясно, что Церера - один из подобных объектов. В 1802 году Уильям Гершель ввёл для таких тел термин «астероид» (подобный звезде). Таким образом, через некоторое время Церера стала первым открытым астероидом.

И уже только историческим решением Международного Астрономического Союза от 24 августа 2006 г., которым Плутон «разжаловали» из планет в карликовые планеты, крупнейший астероид Цереру (1 Ceres), наоборот, «повысили в звании». Однако дискуссии по этому поводу среди астрономов не утихают и ныне. Более крупных объектов в Главном астероидном поясе между орбитами Марса и Юпитера уже, скорее всего, не откроют, следовательно, Церера может навсегда остаться единственным представителем карликовых планет в этой области пространства нашей Солнечной системы.

*****

Как же образовалась карликовая планета Церера – крупнейшее небесное тело Главного пояса астероидов ?

Согласно основной версии ученых Церера считается планетным эмбрионом, остановившимся в своем развитии из-за мощного гравитационного влияния Юпитера, который не позволил Церере набрать необходимое количество вещества, чтобы превратиться в нормальную «полноразмерную» планету. Иными словами, главный виновник карликового размера Цереры – гигант Юпитер, захвативший для себя весь космический строительный материал в окружающем пространстве.

Тем не менее, Церере удалось «вырасти» до почти тысячекилометрового размера, а ее масса составляет примерно четверть от общей массы объектов главного астероидного пояса. Все же следует отметить, что, даже если бы она собрала весь «строительный материал» этого пояса, то все равно была бы в 4-5 раз легче Плутона (не говоря уже о Луне и «больших» планетах).

Существуют и другие более экзотические гипотезы. Например, в середине 2008 г. Уильям Маккиннон из Вашингтонского университета в г. Сент-Луис выдвинул гипотезу сродства двух «странных» объектов Солнечной системы – Цереры и Плутона. Такая гипотеза, в свою очередь, ведет к представлению о некой генетической связи между Церерой и наиболее изученным из объектов пояса Койпера – Плутоном. Что в свою очередь, подразумевает идею о «переносе» Цереры из пояса Койпера в пояс астероидов вследствие действия механизма непонятной природы. Профессор Маккиннон полагает, что это позволило бы объяснить ряд необычных свойств Цереры. Одним из таких свойств является весьма низкая плотность вещества Цереры, позволяющая предположить, что астероид этот на треть состоит из водяного льда.

В настоящее время Церера является пока самым маленьким небесным телом в своей категории: ее экваториальный диаметр равен всего 974 км, полярный диаметр — 910 км. Орбита Цереры лежит между орбитами Марса и Юпитера в поясе астероидов и весьма «планетообразна»: слабоэллиптична (эксцентриситет всего 0,08 ) и имеет умеренный (10,6° ) по сравнению с Плутоном (17°) и Меркурием (7°) наклон к плоскости эклиптики. Среднее расстояние до Солнца 2,77 а. е. (413,9 млн км). Период обращения вокруг Солнца - 4,6 года. Среднее расстояние между Церерой и Землёй ~ 263,8 млн км. Церерианский день составляет 9 часов и 4 минуты.

Диаграмма орбиты Цереры

На этой диаграмме орбита Цереры показана голубым цветом, орбиты планет — белым и серым (затемнены участки орбит, лежащие ниже плоскости эклиптики), оранжевый крест отображает положение Солнца. Диаграмма слева вверху — вид из полюса эклиптики, демонстрирующий Цереру в промежутке между орбитами Марса и Юпитера. Справа вверху с большей детализацией показано положение перигелия (q) и афелия (Q) Цереры и Марса. Хорошо заметно, что перигелий Цереры (как и нескольких других крупнейших объектов главного астероидного пояса) по отношению к марсианскому перигелию расположен по другую сторону от Солнца. Диаграмма внизу показывает наклон орбиты Цереры к плоскостям орбит Марса и Юпитера.

Предполагаемое внутреннее Строение Цереры

Несмотря на небольшую массу, Церера имеет форму, близкую к сферической, а ее недра, возможно, прошли стадию расплавления и дифференциации, то есть ее плотное ядро должно быть отделено от сравнительно тонкой и менее плотной внешней мантии. Если хотя бы четверть объема этой мантии приходится на водяной лед, то по запасам воды Церера не уступает Земле.

Средняя плотность вещества планеты оценивается примерно в 2,1 г/куб.см, что говорит о наличии в ее составе водяного льда. Согласно текущим моделям внутреннего строения Цереры, доля льда и других летучих веществ составляет ~30% , тогда как ~70% приходится на каменные породы. Однако спектры поверхности Цереры показывают явные признаки наличия гидроксида магния и карбонатов, но не водяного льда. По спектральным характеристикам Церера похожа на метеориты типа углистых хондритов, но напоминает также астероиды С-типа: в ее спектрах присутствуют полосы поглощения связанные с гидратами различных минералов и гидроксилами, характерными для некоторых астероидов, но отсутствующими в метеоритах.

Максимальная температура, зафиксированная на поверхности Цереры, достигает 235 ± 4К (-38 ± 4°С), при таких температурах лед быстро сублимирует. Поверхность Цереры сухая и темная, как изрядно подтаявший весенний сугроб. Действительно поверхность планеты отражает лишь 9% падающего света. Согласно одной из гипотез, подповерхностный водяной лед, нагретый солнечным светом, сублимирует, превращаясь в пар, а тот вырывается наружу сквозь трещины в коре. По другой гипотезе источником нагрева и сублимации льда является остаточная внутренняя активность Цереры.

И действительно, совсем недавно в январе 2014 г. космическая обсерватория «Гершель» обнаружила водяной пар вокруг Цереры, и этот пар может исходить из водных струй, похожих на гейзеры Энцелада, луны Сатурна. Или, возможно, это – криовулканизм из гейзеров или ледяного вулкана. Похоже, теперь можно утверждать, что Церера обладает и свойствами кометы. Ученые, занимающиеся обработкой данных, полученных обсерваторией «Гершель», считают, что самое простое объяснение появления водяного пара – это сублимация, когда лед нагревается и сразу переходит в газообразную форму.

Таковы вкратце основные сведения известные нам на сегодняшний день об этой загадочной малой планете, странствующей посреди Главного пояса астероидов.

Конечно, качественно новым этапом в изучении Цереры должна стать миссия аппарата АМС «Dawn» , которая начнется уже весной будущего года.

*****

Несмотря на свои весьма скромные размеры по сравнению с другими «полноценными» планетами, Церера является очень таинственным небесным телом. И, конечно, в первую очередь тайна Цереры связана с древнейшей погибшей планетой Фаэтон – бывшей космической прародиной человечества Земли . В своих письмах от 12.11.1946 г. и от 13.04.1954 г. Е.И.Рерих сообщала следующее.

«Ведь наша Луна и даже наша Земля уже были очевидцами гибели прекрасной населенной планеты, и на месте её и посейчас носятся во множестве обломки её в виде аэролитов. Некоторые обитатели Земли когда-то жили на этой погибшей планете».

«Наше человечество уже раз испытало распадение своего домика, в силу столкновения его с огромным Болидом, и затем пережило страстно тяжкое существование приспособления к другим, менее развитым, планетам».

Напомним нашим читателям, что планете посвящена серия статей размещенных на страницах нашего сайта в рубрике «Размышления о космосе» .

В своем очерке «Луна» Е.И.Рерих также писала, что Главный астероидный пояс нашей Солнечной системы образовался в результате гибели Фаэтона и последующего распада его луны. «Луна древнейшей и погибшей Планеты рассеялась после столкновения планеты с гигантскими болидами. Луна погибшей Планеты была много мощнее и прекраснее нашей Луны и даже Венеры» . («Новая Эпоха», № 1/20,стр.54, 1999 г.)

Это означает, что луна Фаэтона могла быть сопоставима по своим размерам с нашей Венерой. Таким образом, астероидный пояс образовался в результате распада двух значительных по своим размерам планетных тел. Фаэтон погиб и распался в результате столкновения с гигантскими болидами (астероидами), а его луна распалась позже вследствие полного завершения цикла ее эволюции . Конечно, это не означает, что у Фаэтона не могло быть других более мелких спутников. Возможно, некоторые из них расположенные наиболее близко к Фаэтону также подверглись распаду в результате произошедшей катастрофы, а более удаленные могли и сохраниться, изменив затем траектории своего движения.

В связи с этим некоторые исследователи полагают, что Церера могла быть одним из таких сохранившихся малых спутников погибшего Фаэтона. Действительно, ведь Церера, обращаясь вокруг Солнца на среднем удалении в 2,77 а. е., находится практически в самом центре Главного пояса астероидов (2,2 — 3,6 а. е.). Если это так, то Церера должна быть очень древним космическим телом, возраст которого может составлять несколько миллиардов лет.

Интересно, что подобную гипотезу еще в 2006 г. выдвинул юный исследователь Андрей Хлопин. Более подробно об этом талантливом мальчике и его работах мы уже рассказывали в очерке . Суть его гипотезы (третьей по счету) сводится к следующему.

Андрей Хлопин

«Логично предложить третью гипотезу (сценарий) происхождения пояса астероидов предполагающую существование ПЛАНЕТЫ ФАЭТОН, КОТОРАЯ ИМЕЛА СПУТНИКИ в количестве предположительно 6 – 8. Примерно 700 млн. лет назад (космический возраст железных метеоритов) произошло столкновение планеты Фаэтон с крупным объектом, что привело к разрушению планеты и образованию крупных и мелких обломков. Затем, на протяжении миллионов лет и вплоть до наших дней, обломки сталкивались между собой – шел процесс дробления. Происходили столкновения со спутниками планеты Фаэтон. При столкновении с крупными обломками спутники разрушались, пополняя пояс астероидов новыми обломками. Допустимо предположить, что Церера – самый крупный астероид, имеющий диаметр 930 км. и шарообразную форму, один из уцелевших спутников Фаэтона. Столкновения приводили к отклонению траектории многочисленных крупных и мелких обломков, которые, покинув пояс астероидов, подвергли «бомбардировке» планеты и спутники Солнечной системы.

В третью гипотезу логично вписываются результаты исследований химического состава метеоритов, которые свидетельствуют о том, что метеориты не являются продуктом деления одного родительского тела. Третья гипотеза (сценарий) происхождения пояса астероидов проливает свет на невозможность, по орбитам астероидов, определить орбиту (одной) родительской планеты и область ее взрыва. Истинность данной гипотезы смогут подтвердить или опровергнуть дальнейшие исследования пояса астероидов и метеоритов» .

В целом, как мы видим, гипотеза Андрея Хлопина хорошо согласуется с основными утверждениями Эзотерической Космогонии.

Догадок и предположений по поводу происхождения Цереры и ее внутренней структуры множество.

Например, некоторые исследователи не исключают, что Церера представляет собой сохранившиеся после катастрофы внутренние оболочки самого Фаэтона, имевшие изначально сферическую форму.

Другие отмечают, что Церера по своей структуре очень напоминает удаленные от Солнца малые планеты пояса Койпера. И в глубокой древности в результате гравитационного воздействия одной из планет гигантов, Церера могла быть «заброшена» из далекой периферии во внутреннюю часть нашей Солнечной системы.

Конечно, нельзя исключать и более прозаический вариант образования Цереры уже после катастрофы Фаэтона и слияния планетарной системы уже угасшего солнца Юпитер с внутренними планетами в процессе формирования нашей нынешней Солнечной системы.

Напомним читателям, что имеются определенные основания предполагать, что погибшая древнейшая планета Фаэтон принадлежала к системе солнца Юпитер . Об этом мы уже рассказывали в серии очерков .

Итак, мы видим, что маленькая таинственная Церера пока упорно скрывает от нас свое происхождение и возможную связь с погибшим Фаэтоном .

К большому сожалению, ни в письмах Е.И.Рерих, ни в ее космологических и дневниковых записях отсутствует какая-либо информация о роли малых планет в структуре и функционировании нашей Солнечной системы.

Хотелось бы надеяться, что покров тайны Цереры будет хотя бы немного приподнят в случае успешного завершения космической исследовательской миссии АМС «Down» в 2015 – 2016 гг.

В Раскрывая тайны межпланетного пришельца

Карликовая планета Церера — довольное уникальное и во-многом загадочное тело, которое внимательно изучается зондом NASA Dawn с весны 2015 года. Церера вращается вокруг Солнца примерно между Марсом и Юпитером в поясе астероидов, но научные результаты Dawn позволяют предполагать, что прибыла она в нынешнее “место парковки” из более дальних краев.

Цереру открыли более 200 лет назад, но почти два века люди ничего не могли увидеть кроме точки или маленького пятнышка из-за несовершенства оптики. С Цереры началось открытие Главного астероидного пояса, и за внешнее сходство с далекими звездами астероиды получили свое название — “звездоподобные”. Их размеры так малы, что телескопы прошлого и позапрошлого века были не способны различить хоть какие-то детали поверхности. Сначала Цереру считали планетой, но быстро “разжаловали” в астероиды, и в этом звании она провела два века. Дискуссия о статусе Плутона привела к уточнению термина “планета” и введению нового термина “карликовая планета”. В 2006 году Церера получила звание карликовой планеты, и среди них стала самой маленькой и самой близкой к Земле. К этому времени космический телескоп Hubble смог увидеть ее уже лучше и показать сферическую форму, благодаря которой и досталось это звание. Диаметр Цереры составляет примерно 950 км, что в 3,5 раза меньше нашей Луны и в 2,5 раза меньше диаметра Плутона. Спутник Плутона Харон чуть больше Цереры, но она летает сама по себе вокруг Солнца, поэтому заслужила особое звание.

Остальные карликовые планеты: Плутон, Эрида, Хаумеа и Макемаке вращаются намного дальше — за орбитой Нептуна. Из них только Плутон на краткое время посещался земным зондом New Horizons. В 2015 году к Церере прибыла межпланетная автоматическая станция Dawn (“Рассвет”), за три года он сменил несколько орбит разной высоты: 5100-4400-1500-385-200 км, и теперь Церера — самая изученная карликовая планета.

Dawn — представляет собой классический зонд для исследования безатмосферных тел Солнечной системы: на борту размещен небольшой панхроматический телескоп с восемью спектральными фильтрами на колесе, инфракрасный спектрометр и гамма-нейтронный спектрометр.

Особенностью конструкции Dawn является его двигательная установка — он использует электроракетные ионные двигатели. Особенностью этих двигателей является высокая скорость истечения реактивных газов, которая позволяет расходовать запас гораздо экономнее более распространенных химических двигателей. Недостатком ионников является ничтожно малое количество газа в реактивной струе. Поэтому там где химическому двигателю потребуется включение на несколько минут, ионному придется работать десятки часов. К тому же электроракетные двигатели требуют много энергии, поэтому Dawn оснащен солнечными батареями размахом почти 20 метров.

Несмотря на недостатки ионных двигателей, они позволили Dawn совершить долгий и многоэтапный вояж в поясе астероидов и провести сложную научную программу. Стартовав в 2007 году Dawn прибыл к самому большому астероиду в Главном поясе между Марсом и Юпитерм — Весте. Это яйцеобразное грубое каменное тело размером около 550 км. Если бы Веста имела сферическую форму как Церера, то тоже звалась бы карликовой планетой.

Dawn вышел на орбиту вокруг Весты, и больше года изучал ее с трех разных орбит. Потом зонд воспользовался преимуществами ионной тяги, и вернулся на межпланетную траекторию, чтобы добраться до следующей важной цели — карликовой планеты Церера. Перелет длился два с половиной года.

Любопытный факт: Dawn провел в поясе астероидов восемь лет и совершил три оборота вокруг Солнца, но не встретил ни одного астероида кроме Весты. Это показательный пример того, насколько заполнено астероидами пространство в самой гуще Главного пояса. Если бы в пути попался хоть один известный астероид, NASA не упустило бы возможности изучить его хотя бы издалека и на пролетной траектории.

Сближение с Церерой зимой 2015 года сразу началось с интриги — на поверхности темной карликовой планеты (чуть темнее Луны) обнаружилось несколько ярких белых пятен сконцентрированных на дне одного кратера. Ранее инфракрасный космический телескоп ESA Herschel определил в этом месте выделение водяного пара в интенсивности около 3 кг/с, но гипотезу водяного льда ученые выдвигали осторожно, рассматривая и другие возможности.

Вода на Церере никого не удивила, еще ранее, анализ ее орбитальных характеристик позволил высчитать ее массу, а после уточнения размеров получили среднюю плотность 2,1 г на куб см. Это очень мало в сравнении с каменными астероидами. Например у Весты плотность 3,4 г на куб см, у самой распространенной в Солнечной системе каменной породы базальта плотность около 2,6 г на куб см. Поэтому еще до прибытия Dawn предполагалось большое содержание воды, до 50% в мантии Цереры. Для сравнения, метеориты прилетевшие на Землю с Весты содержат не более 0,04% воды.

Сферическая форма Цереры указывает на прошедшую дифференциацию, т.е. разделение на каменное ядро, возможно с примесью металлов, и каменно-ледяную мантию. Всё это покрыто тонким слоем реголита, накопившемся за миллиарды лет на поверхности.

Открытия Dawn начались с ярких пятен в кратере названном Оккатор, но это было только начало. Сразу заметили еще одну приметную особенность — почти правильный конус горы, названной Ахуна. Она выделялась на фоне средней “шероховатости” поверхности возвышаясь на 5 км с основанием 20 км. Рядом с горой располагается глубокий метеоритный кратер примерно такого же размера, но, вероятно, они не связаны. Зато с противоположной стороны карликовой планеты находится древний и самый большой на Церере кратер от астероида диаметром 280 км. Возможно, гора Ахуна — это вулкан, который сформировался в точке фокусировки сейсмических волн в момент от удара с обратной стороны. Подобные процессы могли происходить на Меркурии (Равнина Жары), Марсе (нагорье Фарсида и Элизий), Земле (плато Путорана). Доказательства вулканизма на горе Ахуна нашли при помощи инфракрасного спектрометра — на вершине и склонах определили отложения карбоната натрия. Вероятнее всего Ахуна является криовулканом, т.е. вулканом извергающим воду с различными примесями. К сожалению, свежих следов вулканизма гора не имеет.

За два года Dawn смог определить множество материалов, которые указывали на прошлую геологическую и химическую активность жидкой воды на Церере: нашлась глина, которая является результатом размывания водой вулканических пород, карбоната натрия, и его варианта связанного с водой в форме гидрокарбоната, более известного как пищевая сода, тоже нашлось много. Органические соединения ответственны за незначительное покраснение в выбросах из некоторых метеоритных кратеров. Более того, оказалось, что эволюция поверхности еще продолжается: со склонов некоторых кратеров сходят оползни, вода испаряется с нагретых солнцем участков поверхности, создает временную атмосферу, и оседает инеем в холодной тени.

Самым ярким подтверждением гидротермальной активности на Церере стали те самые яркие пятна в кратере Оккатор. Сам кратер возник примерно 80 млн лет назад, но белые отложения, которые тоже оказались содой, моложе его на 30 млн лет. Самые свежие отложения вообще недавние по геологическим меркам — около 4 млн лет. В центре наиболее крупного карбонатного пятна тоже возвышается криовулканический купол, только значительно меньше Ахуны.

Еще одну загадку подкинуло изучение гравитационного поля Цереры. По его результатам плотность верхнего слоя карликовой планеты довольно низкая — ближе ко льду чем к камню. По более ранним исследованиям вода должна составлять 40-50% верхней мантии. При этом вызывает удивление стабильность крупных геологических образований, вроде горы Ахуна или многих глубоких кратеров. Обычная мерзлота не удержала бы такие структуры из-за пластичности льда. Получается что-то внутри “держит каркас”. Ученые предположили, что в качестве “арматуры” ледяных недр Цереры выступают клатраты — газовые гидраты — это кристаллические соединения воды и различных газов, которые формируются при определенном соотношение температуры и давления. Например метановый гидрат из воды и метана возникает при 0 град. Цельсия при давлении 50 атм, при понижении температуры необходимое давление уменьшается. Клатраты могут быть в 100-1000 раз прочнее льда, при той же плотности. То есть перед нами косвенное доказательство скрытых в недрах Цереры летучих веществ, которых уже нет на поверхности.

Еще одним подтверждением прошлой дегазации Цереры являются обнаруженные цепи небольших кратеров шириной 1-4 км, длиной до 500 км. Предположительно они возникли в реголите над трещинами в коре карликовой планеты. Трещины могут иметь разное происхождение: от тектоники, от мощного астероидного удара, от изменения объема космического тела вследствие его остывания… Но каждая из этих причин имеет определенные признаки, которых нет на Церере. Наиболее убедительной гипотезой стала именно дегазация, когда из толщи коры через трещины наружу выделялись потоки газов из внутренних резервуаров.

Самой интригующей находкой на Церере стал аммиак обнаруживаемый на поверхности с карбонатами и глинами. Аммиак растворенный в воде понижает ее температуру замерзания, что позволяет криовулканам извергаться даже при минусовой температуре. Аммиак интересен прежде всего тем, что указывает на происхождение Цереры где-то за пределами ее нынешней орбиты, т.е. она пришелец в Главном поясе астероидов.

Такой вывод следует из-за т.н. “снеговой линии” (frost line) — расстояния от Солнца, на котором тепла становится недостаточно для сохранения газообразной формы, что приводит к конденсации газа в твердую форму. Во времена формирования Солнечной системы снеговая линия для воды располагалась на расстоянии примерно 420 млн км от Солнца, т.е. примерно там, где вращается Церера. Сейчас водяная снеговая линия располагается еще дальше — около 750 млн км от Солнца — почти у орбиты Юпитера. Ближе этого расстояния вращаются только каменные планеты, спутники и астероиды, лед на которых может быть только у полюсов, или в тени, или под поверхностью. На земных горных вершинах лед держится благодаря атмосферному давлению. Дальше водяной снеговой линии в изобилии летают ледяные кометы, и спутники планет почти все или состоят из льда, или все покрыты льдом.

В отличии от воды, аммиак имеет более низкую температуру конденсации, и при формировании Солнечной системы его снеговая линия лежала примерно на 80 млн км дальше орбиты Цереры, т.е. он никак не мог принять участие в ее создании. Есть и другие косвенные признаки того, что Церера — гостья в Главном поясе. Как уже упоминалось, воды в карликовой планете несравнимо больше чем в астероидах по-соседству. Исключения только в «выродившихся» кометах, и дальних астероидах у орбиты Юпитера. Еще практически все крупные астероиды Главного пояса имеют собственные семейства, т.е. группы мелких астероидов, которые имеют общие спектральные характеристики и близкие орбиты, а у Цереры такого нет.

В целом, следует признать, что Церера по форме и составу больше похожа на большие спутники Юпитера или даже на остальные карликовые планеты, вроде Плутона. Шарообразные спутники Сатурна в основном имеют меньшую плотность чем Церера, за счет большего содержания льда. Плутон плотнее ледяных спутников, но до Цереры не дотягивает, но она могла набрать плотность за счет “сброса” легких газов, уже после приближения к Солнцу. Наклон орбиты Цереры подсказывает, что она прибыла не от Юпитера, так что возможно когда-то она была карликовой планетой на задворках Солнечной системы. Возможно более подробное изучение даст ответы.

Dawn сейчас готовится перейти на самую низкую финальную орбиту высотой 50 км, это обещает новые подробности на поверхности и новые открытия. Хотя в перспективе стоило бы запустить туда и посадочный зонд. Уже совершенных открытий достаточно чтобы понять ее высокое значение для исследования истории и эволюции Солнечной системы.

Церера - карликовая планета, «обитающая» во внутренней части астероидного пояса Солнечной системы. Она характеризуется, как самая близкая карликовая планета, находящаяся от Земли (263 млн км). Цереру обнаружил ученый Джузеппе Пиации в 1801 году, являющийся работником Палермской обсерватории. Изначально предполагалось, что Церера относится к полноценным планетам, но в 1802 году ее классифицировали, как астероид. Только в 2006 году Международным Астрономическим Союзом Церера была определена, как карликовая планета, которую назвали в честь древнеримского мифического персонажа - богини плодородия.

Диаметр Цереры - 950 км, ввиду чего ее можно смело причислить к самым крупногабаритным телам астероидного пояса. По своим размерам она превосходит даже луны газовых гигантов. Церера составляет около 32% от общей массы объектов пояса астероидов. Наблюдения, проведенные современными наземными и космическими машинами, показали, что ее форма близка к сферической. Обычно, тела подобных габаритов имеют неправильную форму в связи с пониженной гравитацией.

Поверхность карликовой планеты, по всей видимости, состоит из смеси водного льда с гидратированными минералами (глины, карбонатов). Ученые предполагают, что ядро Цереры состоит из камня и ледяной мантии. Возможно, что под поверхностью карликовой планеты имеются океаны с жидкой водой. Не так давно телескоп «Гершель» зафиксировал водяной пар, исходящий от нее.

С Земли Цереру сложно разглядеть без специльной техники, так как ее яркость составляет всего 6.7-9,3 . Чтобы получить больше информации об объектах такого вида, организация НАСА запустила зонд DAWN исключительно для исследования Весты и Цереры.

Открытие Цереры

В 1772 году И.Э. Боде впервые предположил, что между Юпитером и Марсом существует еще один объект, который, скорее всего, является планетой. Данное предположение астронома в первую очередь основывалось на правиле Тициуса-Боде. После обнаружения Урана Уильямом Гершелем, руководствующимся таким же принципами вычисления небесных объектов, в 1800 году была сформирована группа из 24 ученых под названием «Небесная стража». Ее участники под руководством фон Цаха вели ежедневные наблюдения за небом с помощью самых мощных машин того времени. Тогда обнаружить Цереру им не удалось, зато в ходе работы они открыли несколько крупногабаритных астероидов.

Как было сказано выше, Цереру обнаружил в 1801 году Дж. Пиации, которого также хотели включить в группу «Небесная стража». Но ученый сделал свое открытие до этого. Изначально он специализировался на поиске «87- ой» звезды «Каталога Зодикальных звезд», но обнаружил, что ей предшествует другая». Вместо «лишнего» светила он обнаружил космическое тело, которое ученый сперва принял за комету.

Примерно через месяц после обнаружения, ученый решил рассказать о случившемся двум своими коллегам - Б.Ориани и И. Боде. В своих письмах Пиации рассказывал об объекте, как о комете, но также пояснил, что не исключает того, что он может являться чем-то другим. На эту мысль ученого наталкивало слишком медленное и равномерное движение тела.

Спустя несколько месяцев Пиации собрал больше сведений о новом объекте и направил их в письме своему французскому коллеге - Ж. Лаланду. Вскоре наблюдения были опубликованы в журнале «Monatliche Correspondenz.

Но к моменту выхода статьи с новыми данным, положение Цереры именилось, и астрономы не смогли утвердить открытие Пиации. Но к концу года объект снова хорошо визуализировался на ночном небе.

В то время один молодой ученый по имени К. Фридрих Гаусс разрабатывал новый, но очень перспективный метод определения орбиты космических тел. В его задачу входило вычисление орбиты по трем наблюдениям, во время каждого из которых производилась оценка объекта по прямому восхождению и склонению. Чтобы вычислить путь Цереры, Гауссу понадобилось всего несколько недель, после чего он направил свои расчеты фон Цаху, впоследствии чего обнаружение Цереры было утверждено.

Ученые, наблюдавшие Цереру впервые, смогли также вычислить ее размер. По расчетам Гершеля диаметр объекта был равен 260 км.

Наименование

Пиации был первым, кто предложил название открытому им же объекту. Он изъявил желание назвать его Церерой Фердинанда в честь Сицилийского короля Фердинанда и римской богини плодородия Цереры. Второе слово названия было снято по тем соображением, что оно было неприемлемо для других стран.

В Германии объект предложили назвать Герой или Деметрой, которая также является покровительницей земледелия, но только у древних греков. Символом Цереры ранее был серп, схожий с символом Венеры. Позднее ей был присвоен иной символ - единица в центра круга.

Также в честь этой карликовой планеты был назван химических элемент - церий, который впоследствии получил другое название - палладий, символизирующий открытие крупного астероида Паллады.

Статус Цереры

Статус объекта менялся не раз. И. Элер Боде считал, что Церера является той самой «недостающий планетой», заключенной в промежутке между орбитами Юпитера и Марса. Также Церера причислялась к таким же планетам, как 4 Веста, 2 Паллада и 3 Юнона, о чем говорится во многих ранних астрономических книгах.

Спустя некоторое время в промежутке между Юпитером и Марсом, помимо Цереры, были найдены другие объекты, которым в 1810 Уильямом Гершелем был присвоен термин «астероид».

Это означало, что Церера стала самым первым открытым астероидом. В ходе многочисленных споров о том, что же на самом деле представляет собой Плутон, Церере вернули статус планеты. По общепринятому мнению Церера полностью соотвестветствовала определению планеты. К планетам космическое тело можно причислялось, если оно:

А) Обладает достаточной массой, чтобы под силой гравитации обрести и постоянно поддерживать правильную сферическую форму.

Б) Обращаться вокруг светила, не являясь ни спутником какой-либо из планет, ни иной звездой

Только по этим двум критерием Цереру можно было отнести к полноценным планетам, вследствие чего она бы смогла стать пятой по удаленности планетой от Солнца. Но в 2006 года были введены дополнительные требования. Например, чтобы называться планетой, космический объект должен иметь вблизи своей орбиты «пустую» область, свободную от других тел. Церера не соответствует данному критерию, потому что вблизи ее орбиты находится огромное количество астероидов. Именно потому ученые единогласно причислили ее к карликовым планетам.

Далее в 2008 года MAC ввел дополнительную категорию для определения карликовых планет - «плутоиды». В нее входят все карликовые планеты, радиус обриты которых превышает орбитальный радиус Нептуна. Ввиду того, что определением формы объектов на таком расстоянии может быть затруднительным, ученые решили относить к плутоидам все объекты, соответствующие звездой величие выше +1. Что касается Цереры, то она также не попадает под эту категорию.

Сегодня бытует мнение, что, если Церера с 2006 года определяется, как карликовая планета, то она больше не относится к астероидам. К примеру, на астрономическом интернет-ресурсе space.com, говорится о том, что "Что Церера- карликовая планета и Паллада - крупный астероид, ранее оба классифицировались, как астероиды». Международный Астрономический Союз сделал уточнение по данному вопросу, заявив, что Церера являлась одним из самых крупных астероидов. Но, если речь идет об астероидах, встречающихся на пути пересечения Цереры, то ее принято рассматривать, как астероид. Представители Центра Малых Планет отмечают, что космическим телам данного типа должны присваиваться двойные обозначения.

На самом деле при решении МАС причислить Цереру к карликовым планетам, не было упомянуто о том, лишается ли она статуса «астероида» или нет. Дело в том, что МАС-ом до этого времени не было дано точного определения термина «астероид», и до 2006 тела данного вида назывались «малыми планетами», а после «Маломи телами Солнечной системы». Что касается ученых НАСА, то они считают предпочтительнее упоминать о Церере не только как о карликовой планете, но и как о астероиде.

Орбита карликовой планеты лежит в промежутке между марсианской и юпитерианской орбитами в области астероидного пояса. Она характеризуется, как слабоэллиптичная с эксцентриситетом 0,08 и имеет умеренный угол наклона к плоскости эклиптики (10,6°).

Период обращения Цереры вокруг звезды равен 4,6 года. Дистанция, на которой она находится от Солнца, оценивается в 2,77 а.е. Цереру от Земли разделяет 263 млн км. День на Церере равен 9 ч. 4 мин.

Не исключено, что Церера ранее принадлежала к семейству астероидов. Если астероиды, имеют много совпадений по орбитальным характеристикам, то это может являться достоверным признаком их единого происхождения. В ходе спектрального анализа карликовой планеты удалось выявить значительные отличия от окружающих ее астероидов - объектов Семейства Гефьен. Ученые полагают, что с данными объектами карликовая планета имеет лишь общую орбиту, чего нельзя сказать о происхождении.

В 2011 году работники Парижской обсерватории, занимающиеся воспроизведением «реально картины» 8-ми крупных планет, а также Плутона, Луны, Иниды, Паллады, Цереры, Весты и Бамберги методом компьютерного моделирования, выявили, что конкретно у Весты и Цереры имеется склонность к «беспорядочному» поведению.

Жаком Ласкаром в одном из выпусков «Astronomy & Astrophysics» было рассказано о том, что 0,2%-ая вероятность столкновения Цереры и Весты ставится по сомнения ввиду того, что их дальнейшие движения будет невозможно предсказать уже через 400 тыс. лет.

Наблюдение планет с Цереры

При наблюдении за многими планетами с Цереры, например, за Землей, Венерой, Марсом и Меркурием, с ее поверхности они будут выглядеть, как внутренние и смогут проходить по диску звезды.

Несмотря на то, что Церера обращается внутри астероидного пояса, увидеть астероиды с ее поверхности невооруженным взглядом было бы невозможно. Только несколько самых крупных смогли бы время от времени появляться в небе Цереры в виде тусклых звезд. Астероиды меньших габаритов можно было бы видеть крайне редко - во время нечастных телесных сближений.

Физические характеристики Цереры

Церера является самым большим из ныне открытых объектов астероидного пояса. Ее массовые показатели были выявлены по принципу ее влияния на меньшие тела, располагающиеся вблизи карликовой планеты. Безусловно, результаты, полученные в ходе разных исследований, разнятся. Но, если брать во внимание самые точные из них, то масса Цереры равна 9,4·10 20 кг, что практически соответствует 30% массы всех объектов, включенных в данный пояс, но в 6 тыс раз уступает массовым показателям нашей планеты.

Благодаря собственной силе гравитации, вызванной относительно большой массой Цереры, она приобрела правильную сферическую форму. Именно эта особенность отличает карликовую планету от других больших астероидов (2 Паллады и 3 Юноны и 10 Гигеи)

Церера состоит из каменного ядра, слоя ледяной мантии и тонкого слоя реголита.

Главное отличие этой карликовой планеты от других крупных астероидов заключается в том, что даже после окончания формирования под действием гравитации сферической формы, в ее недрах стали также происходить значительные метаморфозы. Например, порода, состоящая из более тяжелых элементов, начала смещаться в центр, а более легкие компоненты стали составляющими поверхностного слоя объекта. По данному принципу сформировалось каменное ядро Цереры и криомантия, состоящая из водяного льда.

Ввиду того, что Церера обладает достаточно низкой плотностью, толщина ее мантии, по предварительной оценке ученых равна порядка 28% от всей ее массы и 50% от объема объекта. Также его мантия содержит большое количество льда объемом 200 млн куб. метров, что сильно превосходит количество пресной воды на нашей планете.

Данную информацию подтвердили в процессе наблюдений, производимых телескопом Кек, а также при эволюционном моделировании. Также, некоторые характеристики верхних слоев карликовой планеты и геологической истории (к примеру, факт о чересчур большом расстоянии объекта от звезды, что объясняется тем, что некоторые компоненты с низкой температурой замерзания сохранились в ее составе еще с процесса формирования объекта), указывают на возможное присутствие в недрах Цереры летучих веществ.

Возможно, на первых этапах становления, ядро карликовой планеты разогревалось от радиактивного распада. Это дает веские причины предположить, что часть ледяной мантии Цереры могла находиться в текучем состоянии. Тем более, что сегодня часть ее поверхности покрывает лед и реголит. Судя по ледяным сатурнианским и юпитерским спутникам, которые были исследованы более тщательно, можно предположить, что под воздействием УФ -лучей часть «внутренней» воды испаряется, формируя сильно разряженную «атмосферу» карликовой планеты. Сегодня ученые работают над выяснением вопроса о наличие на Церере такого явления, как криовулканизм.

Считается, что спутники у Цереры отсутствуют. Даже телескоп «Хаббл» пока отрицает их существование.

Поверхность Цереры

О реальном внешнем виде карликовой планеты известно не много. На ночном небе она визуализируется, как маленькая звезда 7-й величины. В связи с ее большой удаленностью и относительно небольшими размерами, разглядеть ее видимый диск удалось только в 20 веке, благодаря космической машине «Хаббл». На снимках, произведенных орбитальным телескопом, отчетливо видно, несколько светлых и темных структур на поверхности Цереры. Вероятно, это кратеры. С помощью регулярного отслеживания их перемещения, ученым удалось наиболее точно установить период вращения объекта, равный 9,07 часа, а также наклон оси вращения по отношению к плоскости орбиты - приблизительно 4°. Одно из самых ярких структур (пятен), виднеющихся на снимках поверхности Цереры, было решено назвать «Пиации». Вероятно, что это крупный кратер, через который виден слой ледяной мантии и, вероятно, криовулкан. Результаты исследований поверхности Цереры в инфракрасном волновом диапазоне указывают на то, что средняя температу на ней равна -106 °C, в перигелии - -33 °C.

С помощью одного из самых крупных наземных телескопов - радиотелеска в Аресибо, удалось установить, что поверхность карликовой планеты относительно гладкая, что объясняется высокой эластичностью ледяной мантии.

В 2014 Международным Астрономическим Союзом было решено, что в качестве названий структур поверхности карликовой планеты могут быть любые названия, связанные с двумя тематиками:

Именами божеств плодородия и земледелия

Названиями крупных фестивалей и празднеств, посвященных земледелию.

Дальнейшие исследования

Сегодня самым оптимальным и доступным способом изучения планеты являются телескопические исследования. Ученые в настоящее время проводят наблюдения покрытия звезд Церерой по колебаниям и движениям ее соседних объектов и Марса.

В начале 2014 года ученые сообщили о наличии небольших сгустков водяного пара рядом с поверхностью с карликовой планеты. Данный феномен был обнаружен в процессе наблюдения за объектом с помощью телескопа Гершеля. На данный момент Церера является четверым объектом в Солнечной системе, на котором зафиксировано наличие воды.

Также в 2012 года марсианским ровером Кьюриосити были произведены снимки удаленных астероидов, на фоне которых также видна и Церера.

Новый прорыв в изучении Цереры состоялся при запуске аппарата НАСА AMC Dawn. В 2015 году он достигнет Цереры. Уже 13 января аппарат произвел первые снимки поверхности карликовой планеты.

Но продолжалась считаться планетой еще несколько десятилетий, а по результатам уточнения понятия «планета» Международным астрономическим союзом 24 августа 2006 года на XXVI Генеральной Ассамблее МАС была отнесена к карликовым планетам. Она была названа в честь древнеримской богини плодородия Цереры.

При диаметре около 950 км, Церера является крупнейшим и наиболее массивным телом в поясе астероидов, по размерам превосходит многие крупные планет-гигантов и содержит почти треть (32 %) общей массы пояса. Она имеет сферическую форму, в отличие от большинства малых тел, имеющих из-за слабой гравитации неправильную форму. Поверхность Цереры, вероятно, представляет собой смесь водяного льда и различных гидратированных веществ, а также карбонатов (доломит, сидерит) и богатых железом глинистых минералов (кронстедтит). Церера, как предполагается, имеет каменное ядро и ледяную мантию, и даже возможно содержит местами океаны жидкой воды под своей поверхностью. Недавно обнаружил водяной пар вокруг карликовой планеты.

С видимый блеск Цереры колеблется от 6,7 до 9,3 звёздной величины. Этого мало для того, чтобы можно было различить её невооруженным глазом. 27 сентября 2007 года НАСА запустило для изучения Весты (2011-2012) и Цереры (2015). 6 марта 2015 года вышел на орбиту Цереры, учёные Земли смогут изучать её в течение 16 месяцев.

Открытие

Идея о том, что между орбитами и может существовать неоткрытая планета, впервые была предложена Иоганном Элертом Боде в 1772 году. Его соображения основывались на правиле Тициуса - Боде, впервые предложенном в 1766 году немецким астрономом и математиком Иоганном Тициусом, который заявил, что выявил простую закономерность в величинах радиусов орбит известных к тому времени планет. После открытия в 1781 году Уильямом Гершелем , которое подтверждало данное правило, начались поиски планеты на удалении 2,8 а. е. от Солнца (расстояние между орбитами Марса и Юпитера), приведшие к созданию в 1800 году группы из 24 астрономов, носящей название «Небесная стража». Данная группа, возглавляемая фон Цахом, вела ежедневные круглосуточные наблюдения в несколько самых мощных телескопов того времени. Ими не была обнаружена Церера, однако, было открыто несколько других крупных астероидов.

Церера была открыта 1 января 1801 года в Палермской астрономической обсерватории итальянским астрономом Джузеппе Пиацци, который также был приглашен в группу «Небесная стража», но сделал своё открытие до приглашения. Он искал «87-ю звезду Каталога Зодиакальных звезд г-на ла Кайля», но нашёл, что «ей предшествовала другая». Таким образом, рядом с искомой звездой он обнаружил другой космический объект, который сначала посчитал . Пьяцци наблюдал Цереру в общей сложности 24 раза (последние наблюдения были 11 февраля 1801 года), пока болезнь не прервала его наблюдения. 24 января 1801 года он объявил о своем открытии в письмах двум своим коллегам: своему соотечественнику Барнабе Ориани (Barnaba Oriani) из Милана и Иоганну Боде из Берлина. В этих письмах он описал этот объект как комету, но тут же пояснил, что «так как её движение является медленным и довольно однородным, мне несколько раз пришло в голову, что это могло бы быть что-то лучше, чем комета». В апреле того же года Пиацци послал наиболее полные свои наблюдения перечисленным выше коллегам и Жерому Лаланду в Париж. Наблюдения были изданы в сентябрьском выпуске журнала «Monatliche Correspondenz» за 1801 год.

К моменту выпуска журнала видимое положение Цереры изменилось (в основном, из-за орбитального движения Земли), и из-за солнечных бликов другие астрономы не смогли подтвердить наблюдения Пиацци. К концу года Цереру вновь можно было наблюдать, но после такого долгого времени было трудно установить её точное положение. Специально для определения орбиты Цереры Карл Фридрих Гаусс в 24 года разработал эффективный метод. Он поставил перед собой задачу найти способ определения элементов орбиты по трём полным наблюдениям (если на три момента времени известны время, прямое восхождение и склонение). Всего за несколько недель он рассчитал путь Цереры и отправил свои результаты фон Цаху. 31 декабря 1801 года Франц Ксавер фон Цах совместно с Генрихом Ольберсом однозначно подтвердили обнаружение Цереры.

Первые наблюдатели Цереры смогли вычислить её размер довольно приблизительно: от 260 км (по расчетам Гершеля в 1802 году) до 2613 км (расчёты Иоганна Шрётера, сделанные в 1811 году).

Наименование

Первоначальное название, которое Пиацци предложил открытому им объекту, - Церера Фердинанда (Ceres Ferdinandea), в честь римской богини земледелия Цереры и короля Сицилии Фердинанда III. Название «Ferdinandea» было неприемлемо для других стран мира, и поэтому впоследствии было убрано. В течение короткого времени в Германии Цереру называли Герой, в Греции же планету называют Деметрой (греч. Δήμητρα), которая является греческим эквивалентом римской богини Цереры. Старым астрономическим символом Цереры является серп ⚳ (Sickle variant symbol of Ceres), похожий на символ ♀, но с разрывом в окружности; позже символ был заменен нумерацией диска ①. Адъективной формой Цереры будет Церерианский. В честь Цереры был назван химический элемент церий, обнаруженный в 1803 году. В том же году ещё один химический элемент был также первоначально назван в честь Цереры, но его первооткрыватель изменил свое название на палладий (в честь открытия второго крупного астероида Паллада), когда наименование получил церий.

Статус

Сравнение Цереры (внизу слева) с Луной (вверху слева) и Землёй

Статус Цереры не раз менялся и был предметом некоторого разногласия. Иоганн Элерт Боде считал Цереру «недостающей планетой», которая должна была существовать в промежутке между Марсом и Юпитером, на расстоянии 419 млн км (2,8 а.е.) от Солнца. Церере был назначен планетарный символ и в течение полувека она считалась планетой (наряду с 2 Паллада, 3 Юнона и 4 Веста), что было запечатлено в астрономических таблицах и книгах.

Через некоторое время были обнаружены другие объекты в области между Марсом и Юпитером и стало ясно, что Церера - один из данных объектов. Уже в 1802 году Уильям Гершель ввёл для таких тел термин «астероид» (подобный звезде), написав:

Они напоминают маленькие звёзды, так как едва отличаются от них, даже если смотреть в очень хорошие телескопы (англ. they resemble small stars so much as hardly to be distinguished from them, even by very good telescopes)

Таким образом, Церера стала первым открытым астероидом.

Дискуссии о и о том, что представляют собой планеты, привели к рассмотрению вопроса о возвращении Церере статуса планеты. Международный астрономический союз предложил определение, что планета - это небесное тело, которое:

а) имеет достаточную массу для того, чтобы под действием сил гравитации поддерживать гидростатическое равновесие и иметь близкую к округлой форму.
б) обращается по орбите вокруг и не является ни звездой, ни спутником планеты.

Данная резолюция сделала бы Цереру пятой планетой по удалённости от Солнца, но не была принята в том виде, и с 24 августа 2006 года вступило в силу альтернативное определение, в котором вводилось дополнительное требование, что термин «планета» означает, что космическое тело, помимо вышеперечисленных характеристик, под воздействием собственной гравитации должно иметь вблизи своей орбиты «пространство, свободное от других тел». По данному определению Церера не попадает под термин «планеты», поскольку она не доминирует на своей орбите, а разделяет её с тысячами других астероидов в поясе астероидов, и составляет лишь около трети от общей массы. Поэтому она теперь классифицируется как карликовая планета.

11 июня 2008 года МАС ввел определение для особой категории карликовых планет - «плутоиды». К этой категории относятся те карликовые планеты, радиус орбиты которых больше радиуса орбиты . Поскольку определить форму и отношение к классу карликовых планет на таком расстоянии довольно трудно, то решили временно относить к ним все объекты, абсолютная звёздная величина которых (блеск с расстояния в 1 а. е.) ярче +1. Из ныне известных карликовых планет лишь Церера не попадает в категорию плутоидов.

В некоторых источниках предполагается, что раз Церере присвоена категория карликовой планеты, то она больше не является астероидом. Например, в новостях на Space.com говорится, что «Паллада, крупнейший астероид, и Церера, карликовая планета, ранее классифицированная как астероид», а Международный астрономический союз при размещении вопросов и ответов заявляет, что «Церера является (или теперь мы можем сказать „являлась“) самым большим астероидом», хотя когда речь заходит о «других астероидах», пересекающих путь Цереры, то подразумевают, что Церера по-прежнему один из астероидов. Центр малых планет отмечает, что у таких космических объектов может быть двойное обозначение. В действительности, решением МАС 2006 года, которое классифицировало Цереру как карликовую планету, не было уточнено, является или не является она теперь астероидом, поскольку МАС никогда не давал определения слову «астероид», предпочитая до 2006 года использовать термин «малая планета», а после 2006 года - термины и «карликовая планета». Кеннет Лэнг (2011) прокомментировал, что «МАС дал новое обозначение Церере, классифицируя её как карликовую планету. По [его] определению, и Плутон, также как и самый большой астероид, 1 Церера, являются карликовыми планетами», а в другом месте описывает Цереру, как «карликовая планета-астероид 1 Церера». НАСА, как и большинство различных академических учебников, говоря о Церере, также продолжает упоминать о том, что она является астероидом, заявляя, например, что «Dawn выйдет на орбиту двух крупнейших астероидов в главном поясе».

Орбита

Расположение орбиты Цереры

Орбита Цереры лежит между орбитами Марса и Юпитера в поясе астероидов и весьма «планетообразна»: слабоэллиптична (эксцентриситет 0,08) и имеет умеренный (10,6°) по сравнению с Плутоном (17°) и (7°) наклон к плоскости эклиптики. Большая полуось орбиты составляет 2,76 а. е., расстояния в перигелии и афелии - 2,54, 2,98 а. е. соответственно. Период обращения вокруг Солнца - 4,6 года. Среднее расстояние до Солнца 2,77 а. е. (413,9 млн км). Среднее расстояние между Церерой и Землёй ~ 263,8 млн км. Церерианские сутки длятся приблизительно 9 часов и 4 минуты.

В прошлом Церера, вероятно, принадлежала к семейству астероидов. Астероиды одной группы, как правило, имеют одинаковые орбитальные характеристики, что указывает на их общее происхождение. При помощи спектрального анализа Цереры обнаружились отличия от других членов группы в поясе астероидов и потому сейчас это семейство называют Семейство Гефьён, по имени астероида с наименьшим порядковым номером (1272) Гефьён. Церера, по-видимому, с данным семейством астероидов имеет лишь общую орбиту, а не общее происхождение.

Орбита Цереры

На изображении представлена орбита Цереры (выделена синим цветом) и орбиты некоторых других планет (выделены белым и серым цветом). Более тёмным цветом выделена область орбиты ниже эклиптики, а оранжевым плюсом по центру обозначено Солнце. На диаграмме сверху слева показано расположение орбиты Цереры между орбитами Марса и Юпитера. На диаграмме сверху справа видно расположение перигелия (q) и афелия (Q) Цереры и Марса. Перигелий Марса находится на противоположной стороне от Солнца по сравнению с перигелием Цереры и перигелиями нескольких из больших астероидов, таких как 2 Паллада и 10 Гигея. На нижней диаграмме показан наклон орбиты Цереры относительно орбит Марса и Юпитера.

В 2011 году сотрудники Парижской обсерватории, после компьютерного моделирования с учётом поведения 8 планет Солнечной системы, а также Плутона, Цереры, Паллады, Весты, Ириды и Бамберги, обнаружили у Цереры и Весты нестабильность орбит и возможность их столкновения с вероятностью 0,2% в течение одного миллиарда лет.

Вековые возмущения Цереры от влиятельных планет (в Юлианский год).

Наименование планеты	Масса	δe	δi	δθ	δω	δε	δχ	δα
	1:(8×10 6)	−0,000018	+0,000044	−0,000241	+0,000484	+0,071482	+0,000488	+3×10 −7
	1:(41×10 4)	−0,000025	+0,000227	−0,027558	+0,037903	+1,446688	+0,038375	+3×10 −6
	1:329390	−0,000536	+0,000011	−0,106807	+0,092360	+1,887510	+0,094189	−4×10 −7
	1:(3085×10 3)	+0,000069	+0,000359	−0,039992	+0,064190	+0,239440	+0,064875	+4×10 −7
	1:(1047,35)	−0,6752	−0,5772	−52,184	+55,909	−56,053	+56,802	−2×10 −4
	1:(3501,6)	−0,022	−0,041	−1,411	+1,290	−2,125	+1,314	−1×10 −4
	1:22650	+0,00025	+0,000002	−0,02712	+0,02327	−0,03735	+0,02373	+3×10 −5
	1:19350	+0,000013	−0,000229	−0,007816	+0,007691	−0,011239	+0,007825	−1×10 −5

Жак Ласкар (Jacques Laskar) в журнале «Astronomy & Astrophysics» пишет, что «возможно столкновение Цереры и Весты, с вероятностью 0,2 % на миллиард лет» и что «даже если космические миссии позволят провести очень точные измерения положений Цереры и Весты, их движения будут непредсказуемы уже через 400 тысяч лет». Данное исследование значительно снижает возможность прогнозирования изменения земной орбиты.

Наблюдение планет с Цереры

При наблюдении с Цереры Меркурий, Венера, Земля и Марс являются внутренними планетами и могут проходить по диску Солнца. Наиболее распространён астрономический транзит Меркурия, который обычно происходит раз в несколько лет (последний раз мог наблюдаться в 2006 и 2010 годах). Для Венеры даты прохождения соответствуют 1953 и 2051 году, для Земли - 1814 и 2081 году, а для Марса - 767 и 2684.

Хотя Церера находится внутри пояса астероидов, вероятность увидеть хотя бы один астероид невооружённым глазом невелика. Лишь несколько наиболее крупных из них время от времени появляются на небе Цереры в виде слабых звёзд. Мелкие же астероиды можно увидеть только во время крайне редких тесных сближений.

Физические характеристики

Размеры Цереры по сравнению с некоторыми спутниками планет.

Церера - самый крупный известный объект в поясе астероидов, располагающемся в пространстве между Марсом и Юпитером. Её масса была определена на основе анализа влияния на меньшие астероиды. Полученные результаты у разных исследователей немного отличаются. Принимая во внимание три наиболее точных значения, измеренных к 2008 году, считается, что масса Цереры равна 9,4·10 20 кг, что составляет почти треть всей массы пояса астероидов (3.0 ± 0.2·10 21 кг), но в то же время более чем в 6000 раз уступает массе Земли и составляет около 1,3 % от массы Луны. Значительность массы Цереры привела к тому, что под действием собственной гравитации это небесное тело, как и многие другие планетоиды, приобрело форму, близкую к сферической, с размерами 975×909 км. Этим Церера отличается от других крупных астероидов, таких как 2 Паллада, 3 Юнона и 10 Гигея, у которых, как известно, форма не сферическая. Площадь поверхности Цереры - 2 849 631 км²; это больше площади Красноярского края, но меньше площади Якутии и чуть больше площади Аргентины.

Строение Цереры

Строение Цереры: 1 - тонкий слой реголита; 2 - ледяная мантия; 3 - каменное ядро

В отличие от большинства астероидов, на Церере после приобретения сферической формы началась гравитационная дифференциация внутренней структуры - более тяжёлые породы переместились в центральную часть, более лёгкие сформировали поверхностный слой. Таким образом сформировалось каменное ядро и криомантия из водяного льда. Судя по низкой плотности Цереры, толщина её мантии достигает 100 километров (23-28 % массы Цереры; 50 % от её объёма), и кроме того она содержит значительное количество льда, который занимает 200 миллионов кубических километров, что превосходит количество пресной воды на Земле. Эти данные подтверждаются наблюдениями, сделанными Кек в 2002 году и эволюционным моделированием. Кроме того, некоторые характеристики поверхности и геологической истории (например, большое расстояние Цереры от Солнца, благодаря чему солнечное излучение ослаблено настолько, чтобы позволить некоторым компонентам с низкой температурой замерзания сохраниться в её составе в процессе формирования), указывают на наличие летучих веществ в недрах Цереры.

На начальном этапе существования ядро Цереры могло разогреваться за счёт радиоактивного распада и, возможно, какая-то часть ледяной мантии находилась в жидком состоянии. По всей видимости, значительная часть поверхности и сейчас покрыта льдом или некой разновидностью ледяного реголита. По аналогии с ледяными спутниками Юпитера и Сатурна можно предположить, что под действием УФ излучения Солнца часть воды диссоциирует и образует сверхразреженную «атмосферу» Цереры. Также остаётся открытым вопрос о наличии на Церере сейчас или в прошлом криовулканизма.

Спутников у Цереры не обнаружено. По крайней мере пока, наблюдения исключают существование спутников размерами более 10-20 км.

Поверхность

Яркое пятно на снимках Цереры, сделанных космическим телескопом «Хаббл» в 2003-2004 гг. с разрешением 30 км/пиксель

На земном небосклоне Церера предстаёт слабой звёздочкой всего лишь 7-й величины. Видимый диск Цереры очень мал, поэтому первые подробности удалось разглядеть только в конце XX века с помощью орбитального телескопа «Хаббл». На поверхности Цереры различимы несколько светлых и тёмных структур, предположительно кратеров. По слежению за ними удалось точно установить период вращения Цереры (9,07 часа) и наклон оси вращения к плоскости орбиты (менее 4°). Самая яркая структура в честь первооткрывателя Цереры получила условное название «Пьяцци». Возможно, это кратер, обнаживший ледяную мантию или даже криовулкан. Наблюдения в ИК диапазоне показали, что средняя температура поверхности составляет 167 К (−106 °C), в перигелии она может достигать 240 К (−33 °C). Радиотелескопом в Аресибо несколько раз проводилось исследование Цереры в диапазоне радиоволн. По характеру отражения радиоволн было установлено, что поверхность Цереры довольно гладкая, видимо, за счёт высокой эластичности ледяной мантии.

В 2014 году Международный астрономический союз одобрил две темы для наименования деталей поверхности Цереры: имена богов/богинь земледелия и растительности - для кратеров и названия земледельческих праздников для прочих деталей.

13 июля 2015 года присвоены первые 17 названий кратерам Цереры. Кратер, в котором находится известное яркое пятно, получил название Оккатор (Occator) по имени древнеримского божества боронования.

Дальнейшие исследования

Наиболее яркое пятно на Церере, запечатленное станцией «Dawn»с расстояния в 46 000 км 19 февраля 2015 года. Оказалось, что это пятно состоит из двух частей, находящихся в кратере Оккатор

До 2015 года единственным способом изучения Цереры оставались телескопические наблюдения. Регулярно проводились кампании по наблюдению покрытий звёзд Церерой, по возмущениям в движении соседних астероидов и Марса уточнялась её масса.

В январе 2014 года было сообщено об обнаружении сгустков водяного пара вокруг Цереры с помощью инфракрасного телескопа «Гершель». Таким образом, Церера стала четвёртым телом Солнечной системы, на котором зафиксирована водная активность (после Земли, Энцелада и, возможно, Европы).

20 апреля 2014 года сделал первые в истории снимки астероидов (Церера и Веста) с поверхности Марса.

Качественно новым этапом в изучении Цереры стала миссия АМС “Dawn” (NASA), запущенной 27 сентября 2007 года. В 2011 году «Dawn» вышел на орбиту вокруг Весты, и после года на её орбите отправился к Церере. 13 января 2015 года «Dawn» сделал первые подробные снимки поверхности Цереры. 8 февраля он находился уже в 118 000 км от Цереры, приближаясь к ней со скоростью 360 км/ч.

Группа ярких пятен внутри кратера Оккатор на детальном снимке, полученном станцией «Dawn» в августе 2015 г. На более ранних снимках низкого разрешения они сливаются в одно крупное пятно

6 марта 2015 года аппарат вышел на орбиту вокруг Цереры, откуда должен проводить исследования в течение 16 месяцев.
10 апреля 2015 года АМС “Dawn” сделал серию снимков поверхности планеты в районе северного полюса. Они выполнены с расстояния 33 тысячи километров.
16 мая 2015 года автоматическая межпланетная станция Dawn получила самое качественное на сегодняшний день изображение таинственных белых пятен на поверхности карликовой планеты Церера.

Данные “Dawn” позволили уточнить в сторону уменьшения массу и размер Цереры. Экваториальный диаметр Цереры составляет 963 км, полярный диаметр - 891 км. Масса Цереры составляет 9,39·10 20 кг.

Названия 17 кратеров на карте высот поверхности Цереры (красные тона - высокие участки, синие - низкие)

Китайское национальное космическое управление планирует доставить в 2020-х годах образцы грунта с Цереры.

Церера – самая маленькая из всех карликовых планет Солнечной системы. Единственная планета, хоть и карликовая, в поясе астероидов, и составляет 1/3 от всей его массы. Диаметр Цереры – приблизительно 950 километров.
Идея о том, что между Марсом и Юпитером должна быть какая-то "пропущенная планета" появилась ещё в XVIII веке. Открыл же Цереру Джузеппе Пьяцци в самом начале XIX. В письмах к коллегам он описал этот объект как комету, но тут же пояснил, что это, быть может, что-то лучше, чем комета.
Статус Цереры менялся не раз и был предметом для споров. Вначале Церере присвоили статус планеты, у неё был собственный планетный символ, похожий на символ Венеры, её перечисляли в качестве планеты в астрономических книгах и таблицах. До тех пор, пока не обнаружили весь остальной пояс астероидов.
Выяснилось, что Церера – всего лишь один из многих, подобных ей, объектов. Уильям Гершель для таких тел придумал термин "астероид" (подобный звезде). И планета Церера стала первым открытым астероидом.
Однако последние исследования показали, что Церера имеет со всем остальным поясом астероидов лишь общую орбиту. Но не происхождение. Церера и пояс астероидов – это два разных объекта, которые волей судьбы вышли на одну орбиту.
В 2006 году развернулась дискуссия вокруг Плутона о том, что же называть планетой. Это привело к тому, что Церере было решено вернуть прежний статус. Вместе с Церерой планетами должны были стать Харон (один из объектов двойной планеты Плутон-Харон) и далёкая Эрида, претендовавшая в своё время на звание десятой планеты. Но вместо этого Международный астрономический союз, посчитав, видимо, что чересчур уж много планет что-то развелось в последнее время, лишил статуса планеты сам Плутон. Посчитали, что довольно нам и восьми. Плутон решили принести в жертву, лишь бы не делать планетами все остальные объекты. Изобрели термин – карликовая планета. Этот статус Церера и приобрела.
Для того, чтобы не включать Цереру в список планет, специально для этого астероида при определении термина придумали, что планетой не может называться объект, который не смог расчистить свою орбиту и прилегающие к ней районы от других небесных тел. Согласно этому определению, Церера планетой не является, потому что делит свою орбиту с тысячами астероидов.
Несмотря на статус карликовой планеты и соответствующую величину, Церера обладает тусклой поверхностью, поэтому, в отличие от астероида Веста, который размером меньше, невооружённым взглядом c Земли практически не видна. Тем не менее, множество вооружённых глаз направлено на эту карликовую планету, она тщательно изучается. Её поверхности, предположительно, покрыта льдом, состоящим из воды. По этой причине Церера входит в список космических объектов, на которых надеются найти внеземную жизнь.
Предполагается, что Церера покрыта льдом, толщиной в 100 километров, который составляет 50 процентов её объёма. Получается, что на Церере – 200 миллионов кубических километров воды. Это больше всего объёма пресной воды на Земле.
Но несмотря на то, что поверхность покрыта стокилометровым льдом, на Церере довольно-таки тепло – температура, по оценкам, – в районе минус 38 градусов по Цельсию.
Но лишь немногое о Церере известно совершенно точно. Допустим, совершенно точно известно, что на Церере есть какие-то тёмные пятна, которые считаются кратерами.
6 марта 2015 года космический аппарат Dawn пройдет на расстоянии 38 000 километров от поверхности Цереры, после чего в ходе элегантного маневра, в котором будут использованы комбинация тяги его ионных двигателей и гравитации карликовой планеты, он будет переведен на ее орбиту. После этого Dawn сможет приступить к изучению самого крупного объекта Солнечной системы, находящегося между орбитами Марса и Юпитера.
Несмотря на то, что Церера находится к нам куда ближе, чем планеты-гиганты, на данный момент нам известно о ней не так уж и много, и Dawn поможет заполнить пробелы в наших знаниях о крупнейшем объекте пояса астероидов. Особый интерес среди научного сообщества вызывает вопрос о возможности наличия в ее недрах подповерхностного океана, аналогичного океанам Европы и Энцелада. В случае подобного открытия в будущем Церера вполне может стать объектом для новых космических миссий - ведь по сравнению с Европой и Энцеладом, до нее намного проще добраться.