Где в Солнечной системе можно найти снег, полюбоваться розовым закатом и окунуться (хотя мы и не советуем) в метановые моря? Об окружающем Землю мире рассказал старший научный сотрудник Института солнечно-земной физики СО РАН доктор физико-математических наук Сергей Арктурович Язев на фестивале науки «Кстати».
Вокруг Солнца, как известно, обращаются четыре планеты земной группы (Меркурий, Венера, Земля и Марс) и четыре гиганта (Уран, Юпитер, Сатурн и Нептун). Правда, еще недавно этот список замыкал Плутон. Он не только являлся самой маленькой планетой, но и уступал размерами многим спутникам (Ганимеду, Титану, Калипсо, Ио, Луне, Европе и Тритону) — впрочем, это было еще не поводом лишать его почетного статуса. Все изменилось в начале XXI века, когда за Плутоном открыли другой, не многим меньший, объект — карликовую планету Эриду, летающую по вытянутой орбите. Еще позже за Нептуном обнаружили и пояс Койпера — в него входят тысячи космических тел, среди которых есть сопоставимые по размеру с Плутоном.
— По логике вещей, мы должны были причислить их все к планетам, но делать это никому не хотелось, — объясняет Сергей Арктурович. — Тогда возник вопрос: что вообще такое планета? Ни один словарь не пояснял термина, только давал перечисления. Поэтому в августе 2006 года Международный астрономический союз собрался и принял резолюцию, целью которой было вычеркнуть Плутон из списка планет.
С тех пор планета Солнечной системы — это небесное тело, которое: обращается вокруг Солнца (этот пункт исключает спутники); имеет форму, близкую к сферической (вычеркиваются астероиды и подобные объекты) и очищает окрестности своей орбиты от объектов схожих масс. Сила тяготения либо раскидывает всё постороннее, либо делает своими спутниками (Плутон не подходит, потому что находится в поясе Койпера). Рассказав об этом, Сергей Язев предложил отправиться в мысленное путешествие по оставшимся планетам.
Меркурий
Больше всего Меркурий похож на Луну. Это каменный шар со сплошными кратерами — следами поздней тяжелой метеоритной бомбардировки, которая происходила примерно 3,8 млрд лет назад. В те времена большие и маленькие небесные тела сталкивались с молодыми еще планетами, создавая фантастический пейзаж.
С тех пор ничего не изменилось: на Меркурии нет воды, ветра, воздуха, то есть не происходит выветривания, — история планеты сохраняется на ее поверхности. На фотографиях можно увидеть, как вещество разбрызгивалось во все стороны и разлеталось на сотни километров. Удары метеоритов были такими сильными, а энергия выделялась в таком количестве, что камень превращался в магму, океаны которой заливали Меркурий. Теперь остывшая гладкая поверхность планеты испещрена ударами более поздних астероидов.
Из-за близости Солнца и отсутствия атмосферы температура здесь может подниматься до +400 °C, однако на одном из полюсов лучи всегда падают по касательной и не достигают находящихся там кратеров. Температура в тех местах составляет примерно -200 °C — на полюсе Меркурия обнаруживаются многометровые залежи льда.
Венера
В 1764 году, наблюдая прохождение Венеры по диску Солнца, Михаил Ломоносов сделал величайшее открытие — увидел атмосферу планеты благодаря проходящим через нее солнечным лучам. Аппарат, способный туда приземлиться, создали больше чем через двести лет: с миссией в 1970 году справилась советская автоматическая межпланетная станция «Венера-7», разработанная таким образом, чтобы с большой скоростью войти в атмосферу, выдержав высокие температуру и давление.
Эта планета совсем немного меньше Земли, но различие между ними колоссальное. Атмосфера Венеры на 96 % состоит из углекислого газа, а ее поверхность невозможно разглядеть в телескоп из-за плотных облаков — они начинаются на высоте 50 км, заканчиваются на 70 км и состоят из капелек серной кислоты. Температура на Венере составляет +500 °C, а давление — 90 атмосфер.
В середине 1970-х годов СССР принял новую попытку исследования Венеры с помощью тяжелой ракеты «Протон»: тогда были получены снимки поверхности — плоских вулканических каменных плит. Для того чтобы создать карту планеты, американцы запустили к ней искусственный спутник: он посылал радиосигналы, которые, проникая сквозь облака, отражались от гор и низменностей. Рельеф Венеры скорее всего формировался лавой, когда-то давно выходившей из трещин в коре.
Земля
О Земле нам, конечно, известно больше всего. Это единственная планета Солнечной системы, у которой есть гидросфера (всё благодаря удачному расстоянию относительно Солнца: не так жарко, чтобы вода испарилась, но и не так холодно, чтобы замерзла). Средняя глубина океана — примерно четыре километра. Благодаря растениям атмосфера Земли содержит 21 % кислорода (О₂) — без них на планете были бы только оксиды.
Луна — единственное космическое тело, на котором побывали люди (двенадцать человек и шесть экипажей). Темные пятна на спутнике — так называемые моря — базальтовые, которые когда-то были жидкими. Они возникли так же, как и кратеры на Меркурии.
Марс
Марс — маленькая и холодная планета. Нормальная температура там -40 °C, минимальная -138 °C, но летом, в полдень, днем на экваторе может быть и нормальная для Земли — 0 °C.
С 1997 года американцы исследуют Марс с помощью роверов — марсоходов. Если первый передвигался со скоростью 1 см/мин, то новые аппараты не только быстро движутся, но и передают снимки очень высокого качества, к тому же оснащены микроскопом и фрезой.
На Марсе есть четыре гигантских вулкана, которые давно не извергаются. Олимп, самый большой из них, достигает в высоту 27 километров. Диаметр его кратера — 60 × 70 км (туда можно «положить» Москву), а основания — 600 км. Дело в том, что, в отличие от Земли, кора на Марсе не расколота на плиты — из-за этого вулкан может извергаться на одном и том же месте сотни миллионов лет и за счет этого расти.
На Марсе всегда пыльно, несмотря на то, что атмосфера в 160 раз меньше земной: ветер постоянно перегоняет песок, создавая барханы и дюны. На этой планете есть полярная шапка — два-три километра замерзшего льда, смешанных с песком и пылью. Работающие на Марсе аппараты пытались обнаружить в грунте живые бактерии, но пока безрезультатно. Еще одно отличие от Земли заключается в том, что обычно небо на Марсе выглядит розовым и окрашивается в голубой только на закате или восходе.
Юпитер
Юпитер настолько большой, что даже в наземные телескопы на его поверхности можно разглядеть коричневые полосы и так называемое Большое красное пятно — вихрь, бушующий там больше трехсот лет.
К этой планете летали только американские аппараты, но сегодня существует достаточно снимков с близкого расстояния. Обычно считается, что Юпитер холодный — температура верхней кромки облаков примерно -140 °C из-за большого расстояния от Солнца — но в недрах может быть около +30 000 °C. Планета состоит из раскаленного водорода с добавками гелия, причем в нем не существует четких границ между газовым и жидким состоянием: свойства нарастают тысячами километрами (радиус Юпитера, 70 000 км, позволяет).
У планеты 69 спутников, и все они очень разные. На Ио, например, непрерывно извергаются сернистыми материалами десятки вулканов, а лава занимает собой всю поверхность. Европа, наоборот, покрыта десятикилометровым слоем льда, под которым находится жидкий и теплый (за счет приливной силы, создающейся близостью тяжелого Юпитера) соленый водяной океан. Его глубина примерно сто километров, то есть воды там больше, чем на Земле. Еще два спутника, Каллисто и Ганнимед, размером почти с Меркурий.
Сатурн
Сатурн — еще один газовый гигант, температура там распределяется примерно так же, как на Юпитере. Знаменитые кольца вокруг планеты состоят из пылинок, песчинок и мелких ледышек — видимо, по орбите распределилось вещество разбившегося когда-то спутника.
У Сатурна 62 спутника, один из которых, Энцелад, является самым ярким в Солнечной системе. Температура его поверхности достигает почти -190 °C, а сам он покрыт слоем белоснежного инея. Всё дело в гейзере, функционирующем на южном полюсе: водяная пыль выбрасывается сквозь трещины во льду, замерзает и тут же оседает, заметая собой планету. Другой спутник Сатурна, Титан, единственный обладает мощной, в два раза плотнее чем на Земле, атмосферой. Температура там та же, что и на Энцелате, но космический аппарат, опускавшийся на поверхность, передал удивительные фотографии: пейзаж напоминает Черноморское побережье с морем, реками и горами. Казалось бы: как удачно, однако дело в том, что Титан покрывает не вода, а метан, который при такой большой отрицательной температуре становится жидким. Метановые пары образуют облака, из них идут метановые дожди, метановые реки впадают в метановые озера, самое крупное из которых размером с наше Каспийское море.
Уран
«Вояджер-2» — единственный аппарат, прошедший мимо самых дальних планет Солнечной системы, поэтому существует крайне мало снимков, и все они не очень хорошего качества (в конце концов, космический корабль был запущен еще в 1977 году). Соответственно, об этих планетах мы знаем очень немногое.
Уран меньше предыдущих двух газовых гигантов. Как и у Сатурна, у этой планеты есть кольца, только они тоньше и меньше заметны. Вокруг летает 27 спутников, названных в честь героев произведений Уильяма Шекспира. Один из них, Миранда, в свое время поставил ученых в тупик странной формой: сегодня исследователи пришли к выводу, что когда-то он был разбит ударом астероидов, но затем крупные куски стянулись обратно под влиянием силы тяготения.
Нептун
За счет высокой плотности Нептун массивнее, хотя и меньше Урана. Есть версия, что в его недрах находится гигантский океан из жидкой воды, смешанной с аммиаком. На поверхности покрывающих планету облаков температура очень низкая, -200 °C, но внутри, наоборот, довольно горячо.
Вокруг Нептуна летает 14 спутников, самый крупный из которых — Тритон, двигающийся на орбите в обратном направлении. У ученых есть основания полагать, что это карликовая планета, притянутая когда-то Нептуном из пояса Койпера.
90 % всех этих знаний — результат работы космических аппаратов, потому что даже в самые лучшие телескопы с Земли возможно рассмотреть не так много. Тем не менее ученые продолжают исследования, углубляясь всё дальше и дальше в космос. Сегодня объектами изучения становятся астероиды, к тому же астрономы не исключают возможность открытия новой планеты, летающей вокруг Солнца по вытянутой орбите.
Наталья Бобренок
Фото с официального сайта NASA
