Космос дуже, дуже холодний. Базова температура космічного простору становить 2,7 кельвіна – мінус 270,45 градуса за Цельсієм – це означає, що вона ледь перевищує абсолютний нуль, точку, в якій молекулярний рух зупиняється.
Але ця температура не є постійною по всій Сонячній системі. Так званий «порожній» простір – хоча насправді він не є порожнім – набагато холодніший, ніж, наприклад, планети, супутники чи астероїди, тому що там (практично) немає нічого, що могло б поглинати енергію, яка надходить від Сонця.
Отже, якщо не враховувати звичайний «порожній» простір, яке найхолодніше місце в Сонячній системі? І як воно порівнюється з температурою на Землі?
Вимірювання простору
Спочатку давайте розглянемо, як саме вимірюють космічні температури.
Однак проведення космічних вимірювань не завжди є простим. За словами Дона Поллакко, професора астрономії з Уорікського університету у Великій Британії, «в астрономії ніколи не буває нічого простого, головним чином тому, що ви завжди спостерігаєте, а не взаємодієте».
Отже, хоча існують точні способи вимірювання температури в космосі, завжди буде місце для вдосконалення. «Температури – це оцінки, – каже Поллакко. «Числа, які ви обчислюєте, залежать від того, наскільки правильними є ваші припущення і наскільки детальною є фізична модель, яку ви використовуєте».
Отже, маючи все це на увазі, яке місце в Сонячній системі є найхолоднішим, принаймні, згідно з сучасними даними? Можливо, Плутон, враховуючи його відстань від Сонця?
Насправді найхолодніше місце може бути набагато ближче до нас.
Плутон, показаний тут на зображенні, зробленому космічним апаратом НАСА «Нові горизонти», не є найхолоднішим місцем у Сонячній системі. (NASA/Лабораторія прикладної фізики Університету Джонса Гопкінса/Південно-Західний науково-дослідний інститут)
На Місяці
У 2009 році Lunar Reconnaissance Orbiter, роботизований космічний апарат НАСА, розроблений, щоб допомогти вченим краще зрозуміти умови на Місяці, представив дані, які свідчать про те, що «затінені кратери» на південному полюсі Місяця можуть бути найхолоднішим місцем у Сонячній системі.
Пізніше ця теорія була підтверджена аспірантом Патріком О’Брайеном та його науковим керівником Шейном Бірном, дослідниками планет з Університету Аризони. Під час виступу на Конференції з науки про Місяць і планети 2022 року О’Брайен і Бірн припустили, що «подвійно затінені» місячні кратери справді можуть бути «найхолоднішими місцями в Сонячній системі».
За словами О’Брайена і Бірна, кратер можна вважати подвійно затіненим, якщо він «захищений не тільки від прямого сонячного освітлення, але й від вторинних джерел тепла», таких як «сонячне випромінювання, відбите від сусідніх освітлених ділянок, а також теплове випромінювання, що випромінюється від цих теплих поверхонь».
Поллакко додав, що «подвійно затінені» кратери «мають достатньо високі краї, щоб сонячне світло ніколи не досягало дна кратера», і саме тому вони такі холодні.
Місяць, показаний тут на знімку, зробленому космічним апаратом «Галілео» в 1992 році, може містити одні з найхолодніших місць у Сонячній системі. (NASA/JPL/USGS)
Дослідження О’Брайена і Бірна припускають, що, оскільки ці «постійно затінені регіони» були «захищені» від сонячного світла протягом мільярдів років, їхні кратери можуть містити «мікрохолодні пастки», які містять «не лише водяний лід, але й більш леткі сполуки та елементи», такі як вуглекислий газ, чадний газ, діоксид вуглецю, азот і аргон.
За словами О’Брайена і Бірна, температура в цих кратерах становить близько 25 кельвінів ( мінус 248,15 C), але вони можуть бути і холоднішими.
Кроуфорд впевнений у правдивості дослідження.
Середня температура поверхні Плутона, для контексту, становить 40,4 кельвіна, що дорівнює мінус 232,75 C, згідно з даними NASA.
Однак, за словами Кроуфорда, ці подвійні місячні кратери можуть бути не такими холодними, як хмара Оорта, оболонка крижаного космічного сміття, розташована далеко за орбітою Нептуна. Він зазначив, що різниця залежить від того, чи включаємо ми хмару Оорта, коли говоримо про Сонячну систему.
Ілюстрація поясу Койпера і хмари Оорта відносно нашої Сонячної системи. Опублікована 11 грудня 2009 року NASA. (NASA)
Хмара Оорта одночасно вважається НАСА «найвіддаленішою областю нашої Сонячної системи», але також і «поза межами» нашої Сонячної системи. Ця відсутність ясності означає, що іноді її вважають частиною Сонячної системи, а іноді – межею між нашою Сонячною системою і міжзоряним простором. Хмара Оорта вважається лише «слабко пов’язаною з Сонячною системою», згідно з ThePlanets.org.
За даними Північно-Західного університету в Іллінойсі, температура в хмарі Оорта може сягати 5 кельвінів (мінус 268,15 C), що було б набагато холодніше, ніж будь-яка температура на нашому Місяці.
Однак, якщо не враховувати хмару Оорта, то найхолодніше місце в Сонячній системі, швидше за все, знаходиться на нашому найближчому небесному сусіді
На Землі навіть найхолодніші, найсуворіші антарктичні температури набагато тепліші, ніж у місячних кратерах чи хмарі Оорта. Найнижча температура на Землі, коли-небудь зафіксована – зареєстрована 21 липня 1983 року на радянській дослідницькій станції «Восток» в Антарктиді – становила мінус 89,2 C, згідно з даними Світового архіву екстремальних погодних та кліматичних явищ Всесвітньої метеорологічної організації.
Однак вчені штучно створили температури, які є нижчими за ті, що природно виникають на Землі, в місячних кратерах або навіть у хмарі Оорта. Минулого року команда німецьких дослідників побила рекорд найнижчої температури, досягнутої в лабораторії: крижаний мінус 273,15 C, якого вони досягли, «скинувши намагнічений газ на 120 метрів вниз з вежі».
Але коли мова йде про температури, які зустрічаються в природі, то найтемніші, найбільш затінені місця Місяця, схоже, можуть похвалитися найнижчою температурою в нашій Сонячній системі – звичайно, залежно від того, як ви вирішите класифікувати хмару Оорта.