Эволюция Вселенной и происхождение жизни - Теерикор Пекка (читать книгу онлайн бесплатно полностью без регистрации .txt) 📗
2. «Карликовой планетой» (dwarf planet) называется небесное тело, которое (а) обращается по орбите вокруг Солнца, (б) обладает массой, достаточной для того, чтобы его гравитация преодолела жесткость вещества и привела его в гидростатическое равновесие, то есть придала ему шарообразную форму, но (в) не расчистило окрестности своей орбиты, и при этом оно (г) не является спутником.
3. Все остальные объекты, кроме спутников планет, обращающиеся вокруг Солнца, называются «малыми телами Солнечной системы» (small Solar System body).
В соответствии с этим определением, в Солнечной системе сейчас восемь планет, Плутон теперь считается карликовой планетой, а абсолютное большинство астероидов являются малыми телами Солнечной системы.
Хотя Земля и Луна находятся на одинаковом расстоянии от Солнца, Луна, имея меньшую массу, потеряла свою атмосферу. Меркурий, который тоже легче Земли, практически лишен атмосферы, поскольку из-за близости к Солнцу тепловое движение молекул у его поверхности происходит значительно интенсивнее, и они легко улетучиваются. Да и Земля не гарантирована от тепловой потери газов. Молекулы с небольшой массой, такие как гелий и водород, движутся быстрее других, поэтому даже на нашем расстоянии от Солнца планета не может их удержать. Атомы водорода очень важны для жизни, и сохраниться на Земле они могут только в составе более крупных молекул, таких как вода (рис. 31.1).
Рис. 31.1. Сравнительные размеры внутренних планет — Меркурия, Венеры, Земли и Марса. Их называют планетами земной группы, поскольку у всех твердая кора из горных пород. С разрешения NASA.
У Луны и Меркурия отсутствие атмосферы вкупе с медленным вращением приводят к высокой дневной и низкой ночной температуре поверхности. Атмосфера существенно сглаживает колебания температуры, подобно одеялу сохраняя тепло ночью, а днем отражая свет лучше, чем голые скалы. Мы знаем как важно наличие жидкой воды в качестве растворителя у всех известных форм жизни. Пла-нета, не имеющая атмосферного давления, особенно неблагоприятна для жизни, поскольку жидкая вода на ее поверхности быстро испарится. На такой планете жидкая вода может существовать только глубоко под почвой или под ледяным покровом. Следовательно, масса планеты и ее расстояние от своей звезды играют важную роль для удержания атмосферы и для того, чтобы планета оказалась пригодной для жизни. Наиболее массивные из внутренних планет — Венера, Марс и Земля — имеют атмосферы.
Другим связанным с массой фактором является внутренняя активность планеты. Мы уже обсуждали, что вулканические выходы или источники энергии могли быть местом зарождения жизни на Земле. У маломассивных объектов относительно большая площадь поверхности на единицу массы, чем у объектов большой массы. Луна и Меркурий уже потеряли большую часть своего внутреннего тепла, поэтому вулканическая активность у них практически нулевая. Их мертвые поверхности хранят память об эпохе столкновений, сыгравшей важную роль в истории жизни на Земле (рис. 31.2).
Рис 31.2. Усеянная кратерами поверхность Меркурия со следами древней геологической активности. Фото передано зондом «Мессенджер» в январе 2008 года. Диаметр большого кратера с двойным валом около 200 км. С разрешения NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie Institution of Washington.
Астероиды и кометы располагаются в основном за орбитой Марса, иногда залетая во внутреннюю область Солнечной системы. Крупнейшие астероиды имеют в диаметре несколько сотен километров и порой бывают настолько массивны, что принимают округлую форму.
Такие, по решению МАС, причисляют к карликовым планетам. Эти и более мелкие астероиды, а также кометы не могут иметь постоянную атмосферу. Считается также, что у них нет внутренней вулканической активности.
Хотя они слишком малы, чтобы иметь постоянную атмосферу, маленькие астероиды и кометы представляют значительный интерес в связи с возникновением, эволюцией и возможными перспективами жизни.
Мы уже обсуждали влияние столкновений на древнюю атмосферу и массовые вымирания на Земле. Напомним также, что в некоторых примитивных, не подвергшихся изменению метеоритах были найдены строительные блоки биомолекул.
Вдали от Солнца вода, аммиак и метан (соединения водорода с кислородом, азотом или углеродом) оставались твердыми ледяными частицами в протопланетной туманности и объединялись в маленькие тела.
Хотя это и спорно, некоторые астробиологи полагают, что пред-биологическая химия могла протекать в газо-жидких областях ядер комет или же они могли служить транспортом для спор бактерий, перенося жизнь от планеты к планете. Эти вопросы заслуживают детального обсуждения.
Четыре внешние планеты — Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун — гораздо больше и массивнее внутренних планет. Находясь далеко от Солнца и обладая большой скоростью убегания у поверхности, эти планеты имеют протяженные атмосферы, состоящие из водорода, гелия, метана и других относительно легких газов. Юпитер и Сатурн считаются газовыми гигантами, а Уран и Нептун можно назвать ледяными гигантами.
Все внешние планеты окружены кольцами и большим количеством спутников. Некоторые из спутников чрезвычайно интересны как возможные прибежища жизни. Ряд спутников планет-гигантов, таких как Юпитер, могут двигаться настолько близко к планете, что их недра разогреваются под приливным влиянием планеты (табл. 31.1).
Таблица 31,1. Физические свойства планет.
Солнечные сутки — среднее время от одного восхода Солнца до следующего (отметим длинные солнечные сутки на Меркурии и Венере, например, на Меркурии от восхода Солнца до заката проходит 88 земных суток!).
Марс всегда будоражил воображение людей. Когда в своем орбитальном движении Земля и Марс сближаются, Марс в этот момент находится в противостоянии с Солнцем и выглядит на ночном небе красноватым и весьма ярким. Даже в маленький телескоп «в противостоянии» он кажется довольно большим, и на его поверхности можно рассмотреть кое-какие детали. Марс обращается вокруг Солнца на расстоянии около 1,5 а. е. и совершает полный оборот примерно за два года. Его экватор наклонен к плоскости орбиты на 25°, и это означает, что на Марсе, как и на Земле, существует смена сезонов. Марс делает один оборот вокруг своей оси примерно за 25 часов, и это тоже напоминает нам Землю.
Обычно в противостоянии расстояние между Марсом и Землей около 60 млн км. На таком расстоянии одна секунда дуги соответствует 300 км. В хороших условиях это приблизительно соответствует пределу разрешения при наблюдениях с помощью наземных телескопов. В большинстве случаев разрешение хуже и детали поверхности размыты. При таком разрешении хорошо заметны полярные шапки Марса, увеличивающиеся зимой и уменьшающиеся летом. В период марсианской весны на краях тающих полярных шапок возникает темная кайма, постепенно расширяющаяся в сторону экватора. Некоторые наблюдатели предполагали, что так могла бы проявлять себя жизнь растений, просыпающихся после холодной зимы: при продвижении потоков воды к экватору большие области якобы покрывались растениями.
Если воздух над местом наблюдения необычно спокоен, то на очень короткое время могут возникнуть условия, когда разрешение резко улучшается. Рефрактор с объективом диаметром 22 см может дать угловое разрешение 0,63 секунды дуги, или 200 км на поверхности Марса (примерно 1/34 его размера). Такого разрешения иногда достигал директор Миланской обсерватории Джованни Скиапарелли (1835–1910). В эти моменты Скиапарелли запоминал детали поверхности Марса и быстро зарисовывал их. Наряду с большими образованиями, такими как полярные шапки, он увидел четкие узкие линии, которые назвал «каналами»; по-итальянски canale означает всего лишь узкую полоску между двумя точками. Ошибка возникла при переводе на английский, где слово «канал» (channel) означает искусственное сооружение. На Земле такое сооружение могло быть построено людьми, а на Марсе — марсианской цивилизацией!
