Содержание
Планеты Земной группы
Солнечная система > Планеты Солнечной системы > Планеты Земной группы
Планеты земного типа Солнечной системы. Пропорции размеров соблюдены
Исследователи изучают просторы Солнечной системы уже много веков, отмечая различные планетарные типы. С момента открытия доступа к экзопланетам наша информационная база стала еще шире. Кроме газовых гигантов, мы находили и объекты земного типа. Что же это?
Определение планет Земной группы
Планета земного типа – небесное тело, представленное силикатными породами или металлом, и обладает твердым поверхностным слоем. Это главное отличие от газовых гигантов, наполненных газами. Термин взят от латинского слова «Terra», что переводится как «Земля». Ниже представлен список, где указано какие есть планеты земной группы.
Структура и особенности планет Земной группы
Все тела наделены схожей структурой: ядро из металла, наполненное железом и окруженное мантией из силикатов. Их поверхностный шар укрыт кратерами, вулканами, горами, каньонами и прочими формированиями.
Есть вторичные атмосферы, созданные вулканической активностью или прибытием комет. Обладают малым количеством спутников или вообще лишены подобных особенностей. У Земли – Луна, а у Марса – Фобос и Деймос. Не наделены кольцевыми системами. Давайте посмотрим, как выглядит характеристика планет земной группы, а также подметим в чем их сходства и отличия на примере Меркурия, Венеры, Земли и Марса.
Хотите изменить жизнь к лучшему?
Опытный таролог ответит на вопросы:
Что ждёт Вас в будущем? Как сложатся отношения? Какое решение — верное?
Основные факты планет Земной группы
Меркурий – наименьшая планета в системе, достигающая 1/3 земного размера. Наделена тонким атмосферным слоем, из-за чего постоянно замерзает и накаляется. Характеризуется высокой плотностью с железом и никелем. Магнитное поле достигает лишь 1% от земного. На поверхности заметно множество глубоких кратерных шрамов и слабый слой силикатных частичек. В 2012 году астрономы заметили следы органического материала. Это строительные блоки для жизни, а также ученые нашли водяной лед.
Строение планет Земной группы
Венера по размеру напоминает Землю, но ее атмосфера слишком плотная и переполнена монооксидом углерода. Из-за этого тепло удерживается на планете, делая ее самой раскаленной планетой в Солнечной системе. На большей части поверхности расположены активные вулканы и глубокие каньоны. Лишь нескольким аппаратам удалось проникнуть на поверхность и выжить на короткий временной промежуток. Кратеров мало, потому что метеоры сгорают в атмосферы, а следы от столкновений покрываются новым материалом благодаря вулканам.
Земля – самая крупная среди планет земной группы и обладает огромным количеством жидкой воды. Она нужна для жизни, которая развивается во всех формах. Есть скалистая поверхность, укрытая каньонами и возвышенностями, а также тяжелое металлическое ядро. В атмосфере присутствует водяной пар, способствующий смягчению суточного температурного режима. На планете существует смена регулярных сезонов. Наибольший нагрев достается участкам возле экваториальной линии. Но сейчас показатели растут из-за человеческой деятельности.
Осевой наклон планет земной группы
Марс располагает самой высокой горой в Солнечной системе. Большая часть поверхности представлена древними отложениями и кратерными формированиями. Но можно найти и более молодые участки. Есть полярные шапки, сокращающие свой размер в летний и весенний периоды. По плотности уступает Земле, а ядро твердое. Исследователи пока не нашли доказательства жизни на Марсе, но обнаружили достаточно намеков. Кроме того, условия на Красной Планете в прошлом были достаточно оптимальными, для существования на ней жизни. Планета обладает водяным льдом, органикой и метаном.
Формирование и общие черты планет Земной группы
Полагают, что планеты земного типа появились первыми. Изначально пылинки сливались, создавая большие объекты. Они располагались ближе к Солнцу, поэтому летучие вещества испарялись. Небесные объекты разрастались до километрового размера, становясь планетезималями. Затем они накапливали все больше пыли и материала.
Анализ показывает, что на раннем этапе развития Солнечной системы могло присутствовать около сотни протопланет, чьи размеры варьировались между Луной и Марсом. Они постоянно сталкивались, за счет чего сливались, выбрасывая мусорные осколки. В итоге, уцелели 4 крупные планеты земной группы: Меркурий, Венера, Марс и Земля.
Хотите изменить жизнь к лучшему?
Опытный таролог ответит на вопросы:
Что ждёт Вас в будущем? Как сложатся отношения? Какое решение — верное?
Все они отличаются высоким показателем плотности, а состав представлен силикатами и металлическим железом. Крупнейшим представителем земного типа выступает Земля. Эти планеты также выделяются общей структурой строения, включающей ядро, мантию и кору. Лишь у двух планет (Земля и Марс) есть спутники.
Текущие исследования планет Земной группы
Исследователи считают, что планеты земного типа – лучшие кандидаты в обнаружении жизни. Конечно, выводы основаны на том, что единственная планета с жизнью – Земля, поэтому ее характеристики и особенности служат своеобразным эталоном.
Все говорит о том, что жизнь способна выживать в экстремальных условиях. Поэтому ее ожидают найти даже на Меркурии и Венере, несмотря на их высокие температуры. Больше всего внимания уделяют Марсу. Это не только главный кандидат в нахождении жизни, но и потенциальная будущая колония.
Если все пойдет по плану, то в 2030-х гг. на Красную планету могут отправить первую партию астронавтов. Сейчас на планете постоянно находятся роверы и орбитальные аппараты, которые ищут воду и признаки жизни.
Экзопланеты земного типа
Многие найденные экзопланеты оказывались газовыми гигантами, потому что их намного проще отыскать. Но с 2005 года мы начали активно улавливать земные объекты благодаря миссии Кеплер. Большую часть найденных экзопланет оказались супер=землями (похожими на планету Земля, но намного крупнее).
Художественное представление Глизе 876d
Среди таких стоит вспомнить Глизе 876d, чья масса в 7-9 раз превосходит земную. Совершает обороты вокруг красного карлика, отдаленного от нас на 15 световых лет. В системе Глизе 581 нашли 3 земных экзопланеты на расстоянии в 20 световых лет от нас.
Наименьшая – Глизе 581e. Она превышает массу Земли всего в 1.9 раз, но расположена крайне близко к своей звезде. Первой подтвержденной земной экзопланетой была Кеплер-10b, которая больше массы Земли в 3-4 раз. Она отдалена на 460 световых лет и была найдена в 2011 году.
Супер-Земли
Среди экзопланет удалось отыскать множество супер-земель (по размеру они находятся между Землей и Нептуном). Этот тип планет не встретить на территории нашей Солнечной системы, поэтому пока еще не ясно, как именно они выглядят.
Сейчас научный мир ожидает запуска телескопа Джеймс Уэбб, который обещает увеличить силу поиска и приоткроет нам космические тайны
Категории планет Земной группы
Существует разделение планет земного типа. Силикатные – типичные объекты нашей Солнечной системы, представленные каменной мантией и металлическим ядром. Железные – теоретическая разновидность, состоящая полностью из железа. Это придает больший показатель плотности, но сокращает радиус. Такие планеты способны появиться только на территориях с высоким температурным показателем.
Скалистые – еще один теоретический вид, где есть силикатная порода, но нет металлического ядра. Они должны сформироваться подальше от звезды. Углеродистые – наделены металлическим ядром, вокруг которого скопился углеродосодержащий минерал.
Раньше мы думали, что детально изучили процесс планетарного формирования. Но рассмотрение экзопланет заставляет находить множество пробелов и приниматься за новые исследования. Это расширяет также условия поиска жизни в чужих мирах. Кто знает, что мы там увидим, если сможем послать зонд.
Планеты земной группы — Учебник по Астрономии (уровень стандарта). 11 класс. Пришляк
Учебник по Астрономии (уровень стандарта).
11 класс. Пришляк
Изучив этот параграф, мы узнаем:
• какие условия существуют на поверхности планет земной группы;
• почему на Венере и днем, и ночью невероятная жара;
• есть ли жизнь на Марсе.
1. Планеты земной группы
Планеты земной группы — Меркурий, Венера, Земля и Марс — по сравнению с планетами-гигантами имеют относительно небольшие размеры, твердую поверхность и значительную плотность (около 5 г/см3), так как состоят преимущественно из тяжелых химических элементов (рис. 8.1). Эти планеты имеют горячее металлическое ядро, окруженное мантией из силикатных пород. Верхний слой планет — кора, формируется под действием, как внутреннего тепла, так и внешних (космических) факторов. Но температура на поверхности планет земной группы существенно отличается, потому что они получают от Солнца разное количество энергии. К тому же в атмосферах Меркурия, Венеры и Марса почти нет кислорода, а давление существенно отличается от атмосферного давления на Земле. Если на поверхности Земли есть условия для существования жизни, то на поверхности других планет пока не обнаружено даже примитивных бактерий.
Рис. 8.1. Относительные размеры планет земной группы
2. Меркурий
Меркурий является самой маленькой планетой Солнечной системы, которую редко кому приходилось наблюдать невооруженным глазом, потому что она находится близко от Солнца. Меркурий очень медленно вращается вокруг своей оси — солнечные сутки вдвое длиннее, чем период его обращения вокруг Солнца. Следовательно, в течение почти трех месяцев там светит Солнце и столько же продолжается ночь.
Снимки поверхности Меркурия, сделанные с помощью АМС «Маринер-10» (США), поражают сходством его рельефа с поверхностью Луны — такое же огромное количество кратеров, что свидетельствует об одинаковой природе этих космических тел (рис. 8.2). Кратеры на Меркурии названы именами известных поэтов, писателей, художников, композиторов. Один из крупных кратеров назван в честь Тараса Шевченко.
Рис. 8.2. Кратеры на Меркурии
На поверхности Меркурия были обнаружены также огромные равнины, заполненные застывшей базальтовой лавой. Это свидетельствует о том, что планета была когда-то разогрета, вследствие чего в то время происходила интенсивная вулканическая деятельность (рис. 8.3).
Рис. 8.3. Застывшая лава на равнине Калорис свидетельствует о том, что Меркурий 3 млрд лет назад был разогрет за счет внутреннего тепла, и тогда действовали сотни вулканов. Свежие кратеры образовались после падения метеоритов
Для любознательных
Продолжительность дня и ночи и погода на Меркурии не изменяются, так как его ось вращения почти перпендикулярна к плоскости орбиты, и смены времен года на нем не происходит. Дневная температура достигает +430 °С, но в течение ночи поверхность планеты сильно охлаждается, и температура на рассвете снижается до -170°С. Почва Меркурия очень раздроблена и имеет низкую теплопроводность, поэтому уже на глубине нескольких десятков сантиметров температура не меняется. Меркурий не может удерживать постоянную атмосферу, но у поверхности планеты удалось обнаружить присутствие атомов гелия — это объясняется солнечным ветром, который состоит из элементарных частиц и отдельных ядер легких химических элементов. В гравитационном поле Меркурия атомы гелия могут двигаться не более 200 суток, а затем теряются в межпланетном пространстве. Итак, атмосфера этой планеты напоминает реку, составляющие которой постоянно «плывут» от Солнца мимо Меркурия до Земли и более далеких планет.
3. Венера
Венера привлекает внимание людей тем, что на нашем небе ее яркость в десятки раз превышает блеск звезд первой звездной величины. Украинское народное название планеты — Вечерняя или Утренняя звезда, потому что она первой появляется на вечернем небосклоне и последней гаснет на рассвете.
Долгое время Венеру называли планетой загадок, ибо плотные облака закрывают ее поверхность (рис. 8.4). Только недавно радионаблюдения обнаружили, что Венера медленно вращается вокруг оси в обратном направлении (по сравнению с вращением Земли) и солнечные сутки там продолжаются 117 земных суток.
Рис. 8.4. Облака на Венере, видимые во время наблюдений при помощи телескопа
На первый взгляд, Венера очень похожа на Землю, потому, что эти планеты имеют почти одинаковые размеры и массу. Астрономы ожидали, что климат на Венере немного теплее по сравнению с земным, а фантасты даже писали о возможной жизни на этой таинственной планете. Впервые в истории человечества АМС серии «Венера» (СССР) совершили мягкую посадку на Венеру и передали на Землю телевизионное изображение ее поверхности (рис. 8.5, 8.6).
Рис. 8.5. Панорама поверхности Венеры, которую передала АМС «Венера-14». Небо днем тусклое, как на Земле перед дождем. Цвет облаков и поверхности красный, потому что атмосфера поглощает солнечные лучи в синей части спектра
Рис. 8.6. АМС «Венера-14» (СССР)
В облаках на Венере кроме паров воды образуются капли серной кислоты, но к поверхности эти кислотные дожди не долетают, так как под облаками температура резко повышается (на поверхности +480 °С) и капли испаряются. Основной слой облаков находится на значительной высоте (50—60 км), что объясняется большим атмосферным давлением, которое у поверхности достигает 90 атм — такое давление на Земле в океане на глубине 900 м.
Облака на Венере, скорее, напоминают слабую мглу, в которой видны предметы на расстоянии до 1 км. Загадкой Венеры остается вопрос: почему в атмосфере планеты так много углекислого газа и так мало воды? Исследования показывают, что общее количество углекислого газа и воды, которая выделялась при извержении вулканов на Земле и Венере, было когда-то примерно одинаковым. Возникает естественный вопрос: куда делась вода с поверхности Венеры? Были ли когда-то на Венере океаны и моря?
Астрономы составили подробную карту Венеры, на которой обозначены сотни кратеров, большинство из которых прежде были вулканами, потому что почти 80% поверхности Венеры покрыты вулканической лавой (рис. 8.7). Некоторые кратеры образовались после падения астероидов. По традиции названия кратеров на Венере даются в честь выдающихся женщин, сделавших существенный вклад в прогресс нашей цивилизации. Один из вулканов назвали в честь астронома Харьковской астрономической обсерватории Валентины Федорец.
Рис. 8.7. При помощи радиолокатора удалось заглянуть под облака. Поверхность Венеры покрыта лавой от извержения вулканов
Для любознательных
Температура поверхности Венеры составляет +480 °С, остается постоянной в течение суток и не меняется в зависимости от расстояния до полюса или экватора. При таких условиях на Венере не происходит резких изменений погоды — никогда не бывает ураганов, а скорость ветра у поверхности не превышает 1 м/с. Высокая температура у поверхности планеты обусловлена парниковым эффектом. Главная составляющая атмосферы Венеры — углекислый газ (СО2) — около 97% объема. Неожиданностью оказалось то, что в течение двухмесячной ночи на поверхности Венеры не наблюдается абсолютной темноты. Кроме постоянных вспышек молний, сопровождающихся раскатами грома, ночью видно свечение верхних слоев атмосферы. Ночное освещение усиливают огни от действующих вулканов, которые, вследствие преломления лучей в атмосфере, видны на расстоянии сотен километров.
Для будущих космонавтов
На поверхности Венеры человек выжить не сможет, так как современные скафандры не выдержат атмосферное давление в 90 атм. Возможно, что космонавты будут пользоваться самолетами и воздушными шарами, которые смогут летать в верхних слоях атмосферы планеты на высотах около 50 км, где температура и давление такие, как на Земле. Не исключена возможность существования чужих форм жизни, которые приспособились к условиям на Венере, ведь даже некоторые виды земных бактерий могли бы выжить в облаках на этих высотах. Фантасты предлагают поселить в облаках бактерии, которые будут поглощать углекислый газ и выделять кислород. Со временем на Венере может понизиться температура, на поверхность выпадут дожди, потекут реки и снова образуются моря.
4. Марс
Названный когда-то за свой красный цвет в честь бога войны, «кровавый» Марс во время противостояний по яркости уступает только Венере. Хотя масса и радиус Марса меньше, чем Земли, но продолжительность суток (24,6 ч) и смена времен года (ось вращения наклонена под углом 65° к плоскости орбиты) напоминают нашу планету. Правда, продолжительность сезонов на Марсе почти в 2 раза длиннее, чем на Земле. Даже в небольшие телескопы на Марсе видны белые полярные шапки (рис. 8.8), свидетельствующие о наличии воды в атмосфере планеты.
Рис. 8.8. Вид Марса в телескоп
Марс привлек особое внимание людей после того, как в 1877 г. итальянский астроном Д. Скиапарелли открыл каналы. Тоненькие, едва заметные линии, соединявшие темные участки поверхности Марса, напоминали человечеству оросительные системы на Земле, поэтому фантасты выдвинули идею о высоком интеллекте марсианской цивилизации. Эти сообщения увлекли американского миллионера П. Ловелла, который оставил торговлю и специально для поисков жизни на Марсе построил огромную астрономическую обсерваторию. После исследования Марса с помощью АМС было установлено, что каналы являются своеобразной оптической иллюзией, которую создают отдельные участки марсианского ландшафта — горы, долины, кратеры (рис. 8.9).
Рис. 8.9. «Каналы» на Марсе оказались своеобразной оптической иллюзией, которую создают отдельные участки марсианского ландшафта. Рисунок итальянского астронома Д. Скиапарелли
С близкого расстояния Марс больше похож на Луну, чем на Землю, ибо множество круглых кратеров свидетельствует об интенсивной метеоритной бомбардировке в прошлом. На некоторых склонах метеоритных кратеров видны застывшие потоки какой-то жидкости, — возможно, при взрыве из недр выделялась вода, а потом при низкой температуре снова замерзала (рис. 8.10, 8.11). Ряд кратеров на Марсе назвали в честь украинских астрономов: Барабашов, Герасимович, Семейкино, Струве, Фесенков.
Рис. 8.10. Марс с высоты нескольких сотен километров. На горизонте — тонкий слой разреженной атмосферы. Слева — странный кратер, напоминающий лицо человека, который улыбается
Рис. 8.11. Вулкан Олимп, расположенный недалеко от экватора Марса, — самая высокая гора Солнечной системы. Диаметр вулканической платформы достигает 700 км, вершина имеет высоту 27 км, а диаметр жерла вулкана — 75 км
Есть ли жизнь на Марсе? Разреженная атмосфера и большие суточные перепады температуры делают невозможным существование высокоразвитых форм жизни растений или животных. На снимках поверхности (рис. 8.12) видно красную пустыню с дюнами песка, который переносится ветром на тысячи километров. Красный цвет марсианского грунта объясняют значительным содержанием (до 16%) оксидов железа (обычной ржавчины). Об отсутствии жизни на поверхности Марса свидетельствуют также результаты экспериментов, которые непосредственно проводились при помощи АМС — присутствие микроорганизмов на поверхности не зарегистрировано.
Рис. 8.12. Панорама поверхности Марса. Красный цвет поверхности придают окислы железа. Сильные ветры поднимают пыль, поэтому цвет неба тоже розовый. Слева рельсы, по которым съехал марсоход — он остановился под камнем на холме. Внизу справа — парашют
На Марсе никогда не выпадает дождь, поэтому паров воды в атмосфере в 100 раз меньше, чем на Земле. На самой поверхности Марса вода в жидком состоянии не замечена, потому что при давлении 0,006 атм температура кипения воды снижается до +3°С. То есть как только на поверхности образуется небольшая лужа, вода закипает и испаряется. Запасов воды в виде снега и льда под поверхностью Марса может быть намного больше — если бы равномерно ее распределить по поверхности, то глубина такого моря могла бы достигать нескольких сотен метров. Русла высохших рек на поверхности свидетельствуют, что в прошлом на Марсе была более плотная атмосфера, выпадали дожди и могла существовать жизнь. Климат на Марсе мог измениться из-за столкновения с астероидом.
Для любознательных
На Марсе обнаружена очень разреженная атмосфера. Главная ее составляющая — углекислый газ СО2 (95% объема). Атмосферное давление не превышает 0,006 атм (такое низкое давление наблюдается в земной атмосфере на высоте 20 км), поэтому парниковый эффект невелик — этим объясняются значительные суточные колебания температуры. Самая высокая температура летом вблизи экватора на темных участках почвы поднимается до +22°С, но в том же месте температура перед рассветом опускается до -50°С. Зимой у полюсов, где полярная ночь длится 8 месяцев, мороз достигает -133 °С, — это самая низкая возможная температура на поверхности Марса. При таких условиях начинается конденсация углекислого газа, когда выделяется тепло. Температура остается постоянной, пока весь углекислый газ из атмосферы не перейдет в твердое состояние.
Для будущих космонавтов
На поверхности Марса тоже следует одевать скафандры, но опыт космических экспедиций на Луну показывает, что люди смогут работать на этой планете. Основной проблемой марсианских экспедиций будет большая продолжительность космических перелетов Земля — Марс — Земля (см. § 5), потому что космонавты будут вынуждены находиться за пределами Земли более двух лет. Межпланетный корабль с массой в несколько тысяч тонн будут монтировать на орбите вокруг Земли, и возможно на Марс полетит международная экспедиция из 5—10 космонавтов. В будущем на Марсе могут создать космическую базу — строительным материалом послужат горные породы, а источником энергии — солнечные лучи. Воду можно использовать для получения кислорода и водорода, которые станут дополнительным источником энергии. Не исключено, что под поверхностью Марса могут существовать залежи нефти и газа. Наконец, экспедиции разгадают основную тайну этой планеты — есть ли на Марсе какие-либо живые организмы?
Выводы
Хотя планеты земной группы (Меркурий, Венера, Земля и Марс) похожи по размерам, массе и внутреннему строению, но физические условия на поверхности Меркурия, Венеры и Марса очень отличаются от земных, поэтому там не обнаружены признаки жизни. На Меркурии отсутствует постоянная атмосфера, поэтому колебания температуры в течение суток там почти такие же, как на Луне. На Венере плотная атмосфера из углекислого газа создает невозможные для существования живых существ условия — там и днем и ночью температура +480°С. Марс будет первой планетой, которую в недалеком будущем посетят люди, но жить там можно только в скафандрах. Есть предположение, что некогда на Марсе была более плотная атмосфера, выпадали дожди, текли реки и, возможно, существовала жизнь. Не исключено, что и теперь живые организмы существуют под поверхностью планеты, где обнаружено большое количество льда.
Тесты
1. С поверхности какой планеты земной группы никогда нельзя увидеть Солнце?
А. Меркурия. Б. Венеры. В. Земли. Г. Марса.
2. На каких планетах земной группы в облаках обнаружена серная кислота?
А. На Меркурии. Б. На Венере. В. На Земле. Г. На Марсе.
3. На поверхности какой планеты земной группы наблюдается самый длинный день?
А. На Меркурии. Б. На Венере. В. На Земле. Г. На Марсе.
4. Какая планета земной группы имеет самую плотную атмосферу?
А. Меркурий. Б. Венера. В. Земля. Г. Марс.
5. На поверхности какой планеты земной группы наблюдается самая большая продолжительность солнечных суток?
А. На Меркурии. Б. На Венере. В. На Земле. Г. На Марсе.
6. Почему Меркурий не может удерживать постоянную атмосферу?
7. Какая планета обращается вокруг оси в противоположном по сравнению с Землей направлении?
8. На каких планетах земной группы происходит смена времен года?
9. Венера находится дальше от Солнца, чем Меркурий, тогда почему температура на ее поверхности выше, чем на Меркурии?
10. Какие существуют доказательства того, что на поверхности Марса когда-то была вода в жидком состоянии?
11. На каких планетах земной группы возможно существование жизни?
12. Вычислите свой вес на поверхности Меркурия, Венеры и Марса.
13. Вычислите наименьшее и наибольшее расстояния между Землей и Марсом.
Диспуты на предложенные темы
14. Могли бы разумные марсиане, наблюдая Землю в свои телескопы, обнаружить доказательства существования жизни? Существование разумной цивилизации на Земле?
Задания для наблюдений
15. Нарисуйте положения Венеры относительно горизонта и относительно звезд и наблюдайте, как меняются эти положения в течение нескольких недель. Сделайте вывод, как изменилась яркость планеты за это время.
16. Во время противостояний Марса определите моменты, когда планета останавливается и начинает двигаться относительно звезд в обратном направлении — с востока на запад.
Ключевые понятия и термины:
Вечерняя или Утренняя заря, Марсианские каналы, пылевые бури, планеты земной группы, полярные шапки.
Попередня
Сторінка
Наступна
Сторінка
Зміст
Планеты земной группы
Разделы:
Астрономия, Внеклассная работа, Классное руководство, Конкурс «Презентация к уроку»
Цели и задачи:
- Обучающая: дать представления о планетной
системе как комплексе небесных тел, объединенных
не только упорядоченностью движения, но и
общностью физических свойств. - Воспитывающая:
- умение слушать,
- умение выражать свою мысль,
- познавательный интерес к изучению мира и его
закономерностей развития астрономии как науки.
- Развивающая:
- умение в большом материале выделить главное,
- умение анализировать материал, сравнивать и на
его основе формулировать логические выводы, - для развития познавательных интересов и
способностей учащихся акцентировать их внимание
на дополнительном материале, взятом из различных
источников.
Оборудование:
- глобус Земли,
- осветитель,
- два флажка – белый и голубой,
- юла,
- мультимедийный проектор,
- презентация “Планеты земной группы”.
Оформление зала:
- выставка книг,
- газеты и стенды, посвященные планетам: Меркурию,
Венере и Марсу.
Ведущий: (Слайд № 1) Здравствуйте,
ребята! Много загадок хранит мало изученная
наука – астрономия. И сегодня мы поговорим
только о планетах земной группы.
1 учащийся: (Слайд № 2) (фильм идет
без звука!! В этот момент учащийся читает стих!)
Начало загадки для малыша —
В воротах за поворотом.
Калитку он трогает и, не дыша,
В щелочку смотрит: а что там?
Растешь ты – загадка в простор голубой
К небесным взвывает высотам,
На Солнце сверкает, мерцает звездой…
И ты повторяешь: а что там?
Точь-в-точь, как тебе, но еще в старину
Хотелось узнать звездочетам –
Смотрели на Солнце они, на Луну
И тихо шептали: а что там?
…К неведомым звездам настанет черед
Умчаться с Земли звездолетам.
Но, к цели пробившись, закончив полет,
Вновь взгляд устремят космонавты вперед
И спросят упрямо: а что там?
2 учащийся: (Слайд № 3-7) Где мы
живем? Казалось бы, что может быть легче ответа на
этот вопрос? В своем доме, в огороде, в стране, на
Земном шаре. .. А дальше?
Наша планета Земля тоже живет в своеобразном
городе – Солнечной системе, где есть и другие
жители – девять больших и малых планет,
связанных воедино вращением вокруг источника
тепла и света – Солнца.
Не трудно теперь понять – почему система
планет называется Солнечной. Каждая планета
вращается вокруг своей оси – воображаемой линии,
проходящей через центр планеты и ее полюсы.
Огромное Солнце притягивает к себе планеты, не
давая им разлетаться в разные стороны. Под
влиянием солнечного тяготения планеты вращаются
вокруг светила по вытянутым орбитам. И чем дальше
находится от светила, тем длиннее ее орбита.
Самая короткая у Меркурия, полный оборот он
делает за 38 суток, а самая длинная – у Плутона: у
него на дорогу уходит 250 лет!… Ну а Земля свою
орбиту пробегает за один год. Почти у каждой
планеты есть спутники. У Земли – Луна, у Марса – 2,
а планет-великанов – целые семейства: по 10 и
более спутников.
Наша Солнечная система с миллиардами звезд
входят в Галактику. А галактик во Вселенной очень
много, которые, наверно, похожи на нашу.
Ведущий: ( Слайд № 8) Зададимся
одним вопросом: что общего у Меркурия, Венеры и
Марса с Землей? Почему они объединяются в одну
группу планет – планет земной группы? А для этого
поговорим сначала о Земле, так как мы на ней живем
и знаем об этой планете все-таки больше.
Целый день Солнце освещает и обогревает Землю,
а к вечеру, описав на небосводе дугу, спускается
все ниже и ниже и наконец, скрывается из виду.
Небо темнеет, появляются звезды – наступает
ночь, и вы ложитесь спать. А где ночует Солнце?
Куда оно прячется на ночь?
3 учащийся: (Слайд № 9-10) Да никуда!
В том, что угасает день и наступает ночь,
повинна Земля. Наша планета безостановочно
вращается вокруг самой себя и подставляет
солнечным лучам то один бок, то другой. На той
стороне, которую Солнце освещает, — день, на
противоположной – ночь. Повернется Земля к
Солнцу другим боком, и на ночную сторону приходит
день, а на дневную опускается ночь.
Как же так? Планета все время поворачивается,
движется, а мы ничего не чувствуем, ничего не
замечаем? Приходилось ли вам, ребята, летать в
самолете? Плыть на теплоходе? Ехать в поезде?
Вспомните, вам тоже казалось, что едете не вы, а
то, что находится за окном, — дома, люди, поля, леса.
И только по гудению мотора, по стуку колес да
качке вагона можно было догадаться что едете,
плывете, летите все-таки вы сами.
Так и в случае с Землей. Вращается планета, и
все, что на ней находится, — горы, моря, леса,
города и люди – тоже “едет” вместе с Землей. Но
это движение заметить труднее, потому что Земля
кружится бесшумно, равномерно, без толчков и
тряски. И нам, людям, кажется, что планета стоит на
месте, а движется по небу Солнце: восходит утром,
поднимется днем на небосвод, а затем вечером
опускается за горизонт.
Чтобы вы хорошо поняли, как день и ночь сменяют
друг друга, проделаем вместе небольшой опыт. Для
него нам понадобятся: глобус Земли и осветитель, 2
флажка – белый и голубой. Осветитель – Солнце,
глобус – наша Земля, а флажками, которые надо
укрепить с противоположных сторон глобуса, будут
изображать наши дома.
Итак… Половина глобуса освещена, половина –
темная. В доме “белом” сейчас день, а в
“голубом” – темно, там ложатся спать. Повернем
глобус так, чтобы “белый” дом скрылся в тени, а в
“голубом” наступило утро. Еще повернем глобус –
и снова сгущаются сумерки на половине с голубым
флажком.
Наша игрушечная Земля сделала один полный
поворот. Настоящая Земля один полный оборот
вокруг себя совершает за 24 часа. Это время
называют сутками.
Ведущий: (Слайд № 11) Год на Земле
длится 12 месяцев. И вот в течение этого времени
наступают разные времена года: лето, осень, зима и
весна. Почему это происходит?
4 учащийся: (Слайд № 12)
(учащийся начинает рассказ с показа юлы и
глобуса) Земля похожа, как и другие планеты, на
громадную юлу, у которой тоже есть ось –
воображаемая линия, проходящая через Южный и
Северный полюс мира. Возьмем красный “поясок” и
точно посередине подпояшем им наш глобус-землю.
Это — экватор, тоже воображаемый. Половина шара,
которая находится выше экватора – называется
северным полушарием, а нижняя – южным. Ученые
выяснили, что времена года сменяют друг друга
только из-за того, что ось Земли имеет наклон.
На нашем рисунке мы видим орбиту Земли вокруг
Солнца, по которой бежит наша планета целый год.
Северное полушарие, в котором находится наша
страна, “отвернута” от солнца. Мало солнечных
лучей сейчас доходит до него, а результат –
мороз, который заморозил реки и заставил людей
одеться потеплей. Зато южное полушарие обращено
к Солнцу, там – лето. Но Земля не стоит на месте –
она бежит без остановки по орбите. Постепенно
северное полушарие поворачивается к Солнцу, все
жарче на нем пригревает Солнце землю, тает снег,
зеленеет трава, пробиваются первые листочки –
идет весна! А в южном полушарии с каждым днем
становится все прохладнее, там, на пороге –
осень. Но планета продолжает свой путь вокруг
Солнца. Вот уже позади половина пути: южное
полушарие совсем “отвернулось” от Солнца и там
наступила зима, а у нас – лето! Через 3 месяца
Земля пробежит еще четверть пути и снова в нашем
северном полушарии похолодает, вступит в свои
права осень, а еще через 3 месяца снова придет
зима и будет Новый год! Земля пробежит полный
круг и начнет новый, следующий год.
Ведущий: (Слайд № 13) На стене висит
календарь. Листков в нем столько, сколько дней в
году. Проходит день – и одним листком в календаре
становится меньше. И так 365 раз… А если бы мы жили
на Меркурии, то в календаре был бы всего один
листок, так как в меркурианском году всего один
день. Зато весь следующий год тянется ночь. Сутки
на Меркурии длиннее года в два раза! А почему так
происходит?
5 учащийся: (Слайд № 14-16) Меркурий
ближе всего расположен к Солнцу – на расстоянии
всего 58 млн. км, поэтому тепла и света там в 6 раз
больше, чем на Земле. Днем там жарко –до 4200
С (температура в нашей духовке почти в 2 раза
меньше!), что все сгорит. Зато ночью мороз –
температура -1800 С. Это в 2 раза холоднее, чем
в самых прохладных местах на Земле – в Арктике и
Антарктиде. Но мороз вовсе не означает, что
пришла зима. Ни зимы, ни лета, ни осени, ни весны на
Меркурии никогда не бывает. И на санках не
кататься: там нет воды, а поэтому никогда не идут
дожди и не падает снег. Ураганов и ветров тоже не
бывает. Ветры, бури могут бушевать только в том
случае, если есть вокруг планеты атмосфера
(газовая оболочка), а ее сильно разреженна, что ее
трудно даже заметить. Частичек газа так мало, что
они летают подобно пылинкам в пустой комнате.
Из-за этого поверхность Меркурия сильно изрыта
кратерами и напоминает поверхность Луны. Кратеры
– это следы метеоритов, падающих на планету из
космоса.
Наблюдать Меркурий очень сложно, так как на
заемном небосводе он никогда не отступает далеко
от ослепительного солнечного диска. При самых
благоприятных условиях он не задерживается над
горизонтом дольше 2 часов после захода Солнца и
не появляется раньше, чем за 2 часа до его восхода.
Планета бывает плохо различима из-за близости к
горизонту и теряется на фоне светлого
сумеречного неба.
Ведущий: (Слайд № 17) Эта звезда
такая яркая, что сияет даже при свете Солнца в
лучах утренней и вечерней зари, когда другие
звезды уже погасли или еще не зажигались. Но это
не звезда. Это – Венера, вторая планета нашей
солнечной системы — ближайший сосед нашей Земли.
Сама планета, как и другие не светится, а только
отражает солнечный свет. За ее серебристый цвет и
красоту Венеру часто называют утренней звездой.
Древние астрономы в честь римской богини любви и
красоты назвали эту планету Венерой.
В древние времена, когда люди верили, что их
жизнью и всем на свете распоряжаются боги, Венера
(у римлян), или Афродита (у греков), считалась
богиней любви и красоты. Художники и скульпторы
изображали ее в виде прекрасной молодой женщины.
Среди множества созданных, за долгие
тысячелетия, самой прекрасной признана Венера
Милосская. Глядя на ее непередаваемо прекрасное
тело и дивной красоты лицо, начинаешь заново
верить в могучую силу красоты, добрая власть
которой непобедима и бессмертна.
6 учащийся: (Слайд № 18-19) Венера
вращается вокруг своей оси по ходу часовой
стрелки (в отличие от Земли, которая вращается
против часовой стрелки). Поэтому если бы мы
очутились на Венере, то увидели бы, как Солнце
восходит на западе, а заходит на востоке. Ученые
узнали, что “утренняя красавица” ленива и не
поворотлива по сравнению с Землей. Земля
успевает сделать 117 оборотов вокруг своей оси, а
Венера – только раз. Из-за этого наши земные часы
были бы там неверны: они убеждали бы нас, что
прошло 5 суток, а на самом деле не истек один
венерианский час!
На Венере, как на Меркурии, нет ни зимы, ни осени,
не весны. Круглый год на всей планете жаркое лето.
Причем такое жаркое, что металлы свинец и олово
можно было бы черпать ведрами, словно воду из
колодца.
У Венеры атмосфера очень плотная, состоящая из
углекислого газа. Из-за тяжелой атмосферы на
планете огромное давление – 95 атмосфер. В таких
условиях существование живых организмов,
подобных земным, невозможно. Атмосфера создает
“парниковый эффект”: пропускает солнечные лучи,
которые нагревают и атмосферу и поверхность
планеты, но препятствуют их отражению от
поверхности. Поэтому температура там +4800 С
и вода давным-давно испарилась, превратившись в
пар, а пар улетучился. Из-за густоты газовых
облаков на планете не видно будет даже Солнце.
На многие километры, насколько хватает глаз,
тянутся каменистые равнины, усеянные мелкими и
крупными камнями, валунами, обломками скал. Там
нет глубоких оврагов, нет высоких гор.
Установлено, что поверхность Венеры схожа с
земной.
Ведущий: (Слайд № 20) Если на ночном
небе вы увидите красноватую звездочку, которая
как будто вам подмигивает, знайте, это Марс.
Предлагаем посмотреть видеофильм об этой
планете (Слайд № 21).
Ведущий: Посмотрев видеофильм, мы
теперь можем заполнить таблицу и ответить на наш
вопрос, поставленный в начале нашей лекции: что
общего у Меркурия, Венеры и Марса с Землей? Почему
они объединяются в одну группу планет – планет
земной группы? (Слово предоставляется учащимся
начальной школы).
(Слайд № 22) Итак, подведем итог: планеты
земной группы – это планеты сравнительно
небольшие, главным образом состоящие из горных
пород, ближе всех расположенных к Солнцу и
имеющих мало спутников (1 или 2) или не имеющих их.
7 учащийся: А теперь предлагаем вам
викторину (предлагаются вопросы из книги
“Викторина. 100 вопросов по астрономии и
космонавтике”, Московский Дворец пионеров и
школьников, М., 1982.):
(Слайд № 23) Почему на Земле происходит смена
времен года? (Из-за наклона земной оси и вращения
ее вокруг Солнца).
(Слайд № 24) На каком полюсе теплее: на южном
или на северном? (На северном).
(Слайд № 25-26) Является ли Венера “утренней и
вечерней звездой” для всего земного шара? (Да).
(Слайд № 27) У какой планеты Солнечной
системы известно больше всего спутников? (У
Юпитера).
(Слайд № 28) Прохождение какой планеты по
диску Солнца можно наблюдать с Земли? (Венеры).
(Слайд № 29) Действует ли земное притяжение
на планеты Солнечной системы? (Да).
(Слайд № 30) Почему с Земли Марс никогда не
наблюдается в виде серпа? (Марс удален от Солнца
больше, чем Земля).
(Слайд № 31) Какая планета ближе всего к
Земле? (Венера).
(Слайд № 32-33) Что общего у Меркурия, Венеры и
Марса с Землей? Почему их называют планетами
земной группы? ( Планеты земной группы – это
планеты сравнительно небольшие, главным образом
состоящие из горных пород, ближе всего
расположенные к Солнцу и имеющие мало спутников,
или не имеющие вовсе).
Включается слайд № 34 – фильм с песней “И на
Марсе будут яблони цвести”.
Ведущий: (Слайд № 35) Планеты эти до
сих пор хранят много не разгаданных тайн, которые
придется решать в дальнейшем вам. А для этого
нужны знания (цитирует отрывок из
стихотворения Л. Харша “Почемучка и откудки”):
Все сплошные “что” да “если”,
“Почему”, “откуда”, “как”!
А на них ответы есть ли?
Говорят примерно так:
Очень скоро подрастешь,
Тайны эти сам поймешь!
Учитель благодарит выступающих и говорит
спасибо слушателям за внимание.
Литература.
- Викторина. 100 вопросов астрономии и
космонавтике. — М. МГДПи Ш, 1982 г., - Я.Л. Трембовольский, И.В. Чекалов. Ваше слово
эрудиты.- М. Просвещение, 1990 г.
Планеты В Солнечной системе живут самые разнообразные Планеты в Солнечной системе собрались в две Планеты земной группы К планетам земной группы относятся Меркурий, Венера, Земля и Марс.
Обратите внимание на то, как Солнце расположено Может, это Вам и покажется по началу и без того Планеты земной группы довольно-таки по-разному У планет есть атмосферы: довольно плотная у Венеры и Схож и химический состав планет первой четверки. Строение планет земной группы также одинаково. В У этих планет есть магнитные Наконец, планеты земной группы бедны естественными спутниками – еще одним типом Планеты-гиганты Планеты-гиганты расположились за орбитой Марса. Это Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун.
На рисунке представлены орбиты У планет-гигантов нет ни твердой, ни жидкой Эти планеты быстро совершают один оборот вокруг Юпитер и Сатурн, их атмосферы состоят из легких элементов: водорода и гелия. Уран и Нептун В центре гигантов есть небольшое твердое ядро, но Магнитные поля планет-гигантов, в целом, превосходят Почти все естественные спутники планет в Солнечной Кроме спутников, планеты-гиганты обзавелись еще
Завершая наш планетный обзор, вспомним Сейчас астрономам известны девять больших планет. Общие закономерности движения планет Исследуя движение планет Солнечной системы, ученые выявили несколько Все без исключения планеты движутся по орбитам в Вокруг своей оси большинство планет тоже вращается в
Уже упоминавшиеся плоскости орбит почти без исключений
Большинство известных спутников вокруг своих планет Под конец хочется приобщить ко всему и такое Момент количества движения вычисляется для Для Солнца, которое находится в центре Солнечной Ниже мы приводим посчитанные для Солнца и каждой из
Прочее население Между орбитами Юпитера и Марса проходят орбиты тысяч Похожи на малые По самым разным орбитам в Солнечной системе движется Вся Солнечная |
Планеты земной группы
На прошлом уроке мы
рассмотрели главные особенности строения и характеристики Земли и её спутницы —
Луны.
Теперь настало время
поговорить об остальных представителях земной группы планет. И начнём мы с
ближайшей к Солнцу планеты — Меркурия. Меркурий — это самая маленькая планета в
Солнечной системе. По размерам он больше похож на Луну, чем на Землю. Так же,
как и у Луны, поверхность этой планеты испещрена ударными кратерами,
большинство из которых названы именами выдающихся деятелей культуры:
Достоевский, Рембрандт, Толстой и так далее.
Низменности, как и на Луне,
заполнены застывшей лавой. Самая крупная низменность — это Равнина Жары. Её диаметр
составляет около 1550 километров, что делает её
одним из крупнейших известных ударных кратеров Солнечной системы. Ещё одним
примечательным местом равнины Жары является структура, аналогов которой в
Солнечной системе не известно, — система борозд (длинных и узких впадин),
получившая название Пантеон (за сходство с ребристым куполом римского
Пантеона).
Наблюдать с Земли за Меркурием
сложно, так как он постоянно прячется в лучах Солнца. Планета лишь ненадолго
появляется на фоне утренней зари или в отблеске вечернего заката. Поэтому
древним людям было тяжело догадаться, что сравнительно яркие вечерняя и
утренняя звёзды — это одно и тоже светило. Из-за этого у древних народов оно
имело два имени: у египтян — Сет и Гор, у индийцев — Будха и Рохини, а греки
именовали его Аполлоном и Гермесом.
Из-за большой близости к
Солнцу у Меркурия очень разреженная атмосфера, давление которой почти в
квадриллион раз меньше, чем у земной атмосферы. Как следствие, на Меркурии
наблюдается большой перепад температур. Так, днём на поверхности планеты
температура поднимается до 700 кельвинов, а
ночью она может упасть до 100 кельвинов.
Среднее расстояние до Солнца
составляет 57,9 миллионов километров. Один виток
вокруг Солнца Меркурий совершает за 88 земных
суток, в то время как период его вращения вокруг своей оси составляет 58,646 суток, то есть почти 2/3
меркурианского года.
Угол наклона оси вращения
Меркурия почти перпендикулярен его орбите, поэтому дно околополярных кратеров
никогда не освещается Солнцем. Эти области служат хранилищами водяного льда,
перемешанного с горной породой.
Средняя плотность планеты в 5,43 раза превышает плотность воды, что лишь
незначительно меньше плотности Земли. Учитывая, что Земля намного больше по
размерам, среднее значение плотности Меркурия указывает, что внутри него находится
огромное железно-никелевое ядро, которое составляет 83
% от всего объёма планеты.
Ядро окружено силикатной
мантией толщиной около 500—600 километров. Далее
следует кора, толщина которой составляет от 100
до 300 километров. У Меркурия есть слабое
магнитное поле, напряжённость которого примерно в 100
раз меньше земного.
В 2012
году учёными была обнаружена интересная закономерность размещения кратеров на
Меркурии. Их конфигурация чем-то напоминает лицо Микки Мауса из известного
мультфильма.
В 108,2)миллионах
километрах от Солнца расположилась вторая планета Солнечной системы — Венера.
Своё название она получила в честь древнеримской богини любви. Венеру можно
наблюдать невооружённым глазом незадолго до восхода Солнца на востоке либо
после захода на западе. Она классифицируется как землеподобная планета, и
иногда её называют «сестрой Земли», потому что обе планеты похожи размерами и
составом. Средний радиус Венеры составляет 6051,8 километра (то есть почти 95 %
земного радиуса. А её средняя плотность равна 5,24 г/см3. Но условия
на обеих планетах сильно разнятся.
Ещё Михаил Васильевич
Ломоносов обнаружил наличие у Венеры атмосферы. При этом он правильно полагал,
что она намного плотнее, чем земная. И действительно, атмосфера у Венеры самая
плотная среди всех планет земной группы и состоит в основном из углекислого газа.
На Венере никогда не бывает ясных дней, так как поверхность планеты полностью
скрывают облака, которые состоят из сернистого газа и капель серной кислоты.
Капли в атмосфере Венеры рассеивают, но почти не поглощают солнечное излучение,
так что освещённость на её поверхности примерно такая же, как на Земле в
пасмурный день. Однако из-за парникового эффекта Венера признана самой горячей
планетой в Солнечной системе. Средняя температура её поверхности составляет 467 °С градусов Цельсия. Это выше температуры
плавления свинца (327 °C), олова (232 °C) и цинка (420 °C).
Из-за плотной тропосферы разница температур между дневной и ночной сторонами
незначительна, хотя сутки на Венере очень длинные.
Но страшная жара — это ещё не
все. Атмосферное давление на Венере в 93 раза
выше земного. На Венере отсутствует вода, поэтому вы можете жаловаться на жару,
но никак не на влажность. Атмосфера планеты горячая и сухая, как в пустыне.
Погода на Венере тоже не радует: на всей её территории постоянно идут дожди из
серной кислоты. Утешает только одно: дождь успевает испариться ещё до того, как
достигает поверхности планеты.
Исследования планеты
радиотелескопами, а также советскими космическими аппаратами «Венера» показали,
что большую часть поверхности планеты занимают равнины. А самые высокие горы
поднимаются на 11 километров над средним уровнем
поверхности — это Горы Максвелла.
Обнаружены на Венере и кратеры
диаметром до сотен километров (правда их очень немного). Это говорит о том, что
поверхность планеты относительно молода (ей около 500
миллионов лет). Самые крупные кратеры были названы в честь выдающихся женщин
мира (Ахматова, Войнич, Дункан, Орлова) или просто женскими именами. Также картографирование
поверхности выявило на Венере обширные возвышенности. Крупнейшие из них — это
Земля Иштар и Земля Афродиты, сравнимые по размерам с земными материками.
Магнитное поле у Венеры
практически отсутствует. Некоторые учёные связывают это с медленным ретроградным
вращением планеты (Венера вращается вокруг своей оси по ходу часовой стрелки).
Период вращения Венеры вокруг оси составляет 243,023
земных суток, в то время как вокруг Солнца она обращается за 224,698 земных суток.
Предложено несколько моделей
внутреннего строения Венеры. Согласно наиболее реалистичной из них, на планете
есть три оболочки. Первая — кора толщиной примерно 16
километров. Далее — мантия — силикатная оболочка, простирающаяся на глубину
порядка 3300 километров до границы с железным
ядром, масса которого составляет около четверти массы всей планеты.
Аппараты «Венера-15» и
«Венера-16», а также американский аппарат «Магеллан» обнаружили на Венере тысячи
древних вулканов, извергавших лаву, арахноиды и горы.
Четвёртая по удалённости от
Солнца и седьмая по размерам планета Солнечной системы — это Марс. Названа
планета так в честь древнеримского бога войны. Марс расположен примерно в
полтора раза дальше от Солнца, чем Земля.
Земному наблюдателю он виден
как яркая красная звезда. Год на Марсе длится 686,98
земных суток. А период вращения Марса вокруг своей оси составляет 24 ч 37 мин 22,7 с. По размерам и массе Марс находится
где-то между Землёй и Луной: его радиус примерно в 2
раза, а масса в 9 раз меньше земных. При этом
Марс обладает наименьшей средней плотностью среди всех планет земной группы.
Начиная с 1960-х годов исследованием Марса занимались СССР, США,
Европейское космическое агентство и Индия. Поэтому на сегодняшний день после
Земли Марс — самая подробно изученная планета Солнечной системы.
Рельеф Марса обладает многими
уникальными чертами. На его поверхности можно заметить белые полярные шапки,
многочисленные кратеры метеоритного происхождения, тёмные пятна (моря) на общем
оранжево-красном фоне.
Атмосфера у Марса хоть и есть,
но она очень сильно разрежена, вследствие чего существуют большие суточные
колебания температуры. Если днём на экваторе температура поднимается до +20 оС, то ночью она опускается до –65 оС. Зимой на полюсе температура может
опускаться до –153оС, и на
поверхности Марса наблюдаются снег и иней.
Также на красной планете
периодически возникают пылевые бури, движущиеся со скоростью до 70 км/ч. Их длительность может достигать 100 суток. При этом в атмосферу поднимается порядка
миллиона тонн пыли.
Вулканические процессы и
тектонические сдвиги, которые в далёком прошлом происходили на Марсе, привели к
возникновению огромных вулканов. Самым большим из них является гора Олимп,
высота которого составляет 21,2 километра от
основания, а от подножия до пика — 26
километров. Это высочайшая как по абсолютной, так и по относительной высоте
гора Солнечной системы.
На Марсе также много каньонов.
В их числе гигантская система каньонов Долины Маринер, длина которых достигает 4500 километров. Ширина Долины достигает 200 километров, а её глубина — 11 км. Эта система каньонов превышает знаменитый Большой каньон по
длине в 10 раз, а по ширине и глубине — в 7 раз и является самым крупным известным каньоном на
планетах.
На Марсе имеется множество
геологических образований, напоминающих водную эрозию, в частности высохшие
русла рек. Данные марсоходов НАСА «Спирит» и «Оппортьюнити» свидетельствуют
также о наличии воды в прошлом. В частности, найдены минералы, которые могли
образоваться только в результате длительного воздействия воды. В 1999 году были опубликованы исследования,
доказывающие, что на Марсе раньше существовал океан воды. Это удалось
установить с помощью фотоснимков по особенностям рельефа, представляющим
древнюю береговую линию. Океан мог существовать, пока температура поверхности
Марса была достаточно высока (в прошлом средняя температура планеты составляла
около 18 оС). Планета начала
охлаждаться примерно миллиард лет назад. Сейчас предполагается, что
значительные запасы воды на Марсе расположены под его поверхностью в толстом
слое многолетней мерзлоты. Эту подповерхностную ледяную оболочку Марса называют
криосферой.
Современные модели внутреннего
строения Марса предполагают, что он состоит из коры со средней толщиной около 50 километров, силикатной мантии и ядра радиусом, по
разным оценкам, до 1800 км.
Ядро частично жидкое и состоит
в основном из железа с примесью серы. Магнитное поле у Марса практически
отсутствует, хотя в прошлом оно было сопоставимо с полем Земли.
У Марса есть два небольших
естественных спутника — Фобос и Деймос (в переводе с древнегреческого — «страх»
и «ужас». Это имена двух сыновей древнегреческого бога войны Ареса,
сопровождавших его в бою). Вероятнее всего, Фобос и Деймос — это бывшие
астероиды, которые были пойманы планетой, когда пролетали вблизи неё. Об этом
свидетельствуют и многочисленные кратеры метеоритного происхождения на их
поверхности. Размеры наиболее крупного на Фобосе кратера Стикни сопоставимы с
размерами самого спутника. Удар при образовании этого кратера был такой силы,
что спутник едва не разрушился.
Планеты земной группы и планеты гиганты. Их отличия,характеристики,особенности — презентация на Slide-Share.ru 🎓
1
Первый слайд презентации: Планеты земной группы и планеты гиганты. Их отличия,характеристики,особенности
Выполнила студентка группы Тп-19 Одринская Дарья
Изображение слайда
2
Слайд 2: Планеты земной группы
П ланеты Солнечной системы: Меркурий, Венера, Земля и Марс. Их также называют внутренними планетами, в отличие от внешних планет — планет-гигантов.
Изображение слайда
3
Слайд 3
Планеты земной группы обладают высокой плотностью и состоят преимущественно из силикатов и металлического, а также кислорода, кремния, железа, магния, алюминия и других тяжёлых элементов.
Наибольшая планета земной группы — Земля, но она более чем в 14 раз уступает по массе наименее массивной газовой планете — Урану.
Все планеты земной группы имеют следующее строение:
— в центре ядро из железа с примесью никеля,
— мантия, состоит из силикатов,
— кора, образовавшаяся в результате частичного плавления мантии и состоящая также из силикатных пород, но обогащённая несовместимыми элементами.
Из планет земной группы коры нет у Меркурия, что объясняют её разрушением в результате метеоритной бомбардировки. Планеты-гиганты не имеют твердой поверхности, они состоят главным образом из сжиженных газов и жидкостей. Юпитер и Сатурн называют газовыми гигантами, так как в них преобладают легкие газы — водород и гелий. Уран и Нептун называют «ледяными» гигантами, но это не совсем корректное название, потому что в них преобладают не твердые льды, а жидкости — вода, жидкий аммиак, жидкий метан. Все эти вещества намного легче твердой породы, поэтому планеты-гиганты, хотя и массивнее планет земной группы, но намного менее плотные.
Изображение слайда
4
Слайд 4: Главное отличие сводится к размерам этих небесных тел. Гиганты значительно больше. Так, самый маленький из гигантов, Нептун, превосходит крупнейшую землеподобную планету (собственно Землю) по радиусу примерно в 4 раза (24 622 км против 6371 км). Перевес в массе ещё больше – Нептун тяжелее Земли 17 раз. Однако самым крупным гигантом является Юпитер, его радиус равен 69911 км, а масса превосходит земную в 318 раз.
Второе важное отличие заключается в том, что у гигантов нет твердой поверхности, на которую мог бы высадиться человек. Они состоят по большей части из газов, а потому их ещё называют газовыми гигантами. Их атмосфера по мере приближения центру становится плотной и постепенно газы превращаются в жидкость, однако четкая граница между атмосферой и океаном отсутствует. Под океаном может находиться слой металлического водорода, а ещё глубже – твердое ядро планеты. Третье важное отличие – наличие спутников. У Земли есть только один сателлит – Луна. У Марса 2 спутника, Фобос и Деймос, но они очень маленькие, их размер не превышает и 30 км. У Меркурия и Венеры и вовсе нет спутников. В то же время у каждого гиганта есть не один десяток лун. На сегодня открыты 79 спутников Юпитера (вероятно, есть и до сих пор не обнаруженные сателлиты), 82 спутника Сатурна, 27 урановских лун и ещё 14 сателлитов Нептуна. Некоторые из них отличаются огромными размерами. Например, Ганимед и Титан имеют больший диаметр, чем Меркурий. Ещё одна отличительная черта – это система колец. О кольцах Сатурна известно ещё с XVII в. Кольца же других гигантов были открыты только во второй половине XX в. Они есть у каждого гиганта, но их нет у землеподобных планет. Так как гиганты состоят преимущественно из газов, то их плотность существенно меньше плотности планет земной группы. В частности, плотность Сатурна в 1,5 раза ниже плотности воды. В химическом составе газовых гигантов преобладают водород и гелий
Изображение слайда
5
Слайд 5: Меркурий – это ближайшая к Солнцу планета (первая планета Солнечной системы). Меркурий относится к планетам земной группы и назван в честь древнеримского бога торговли. У Меркурия нет естественных спутников. Имеет очень разреженную атмосферу. Меркурий известен людям с древних времен. Единственной соседкой Меркурия является Венера.
Меркурий обладает крупным железным ядром, которое составляет 83% от объема и 60% от массы планеты и является источником магнитного поля. Ядро Меркурия окружено силикатной мантией толщиной примерно 550 километров. Толщина коры планеты составляет от 100 до 300 километров. Поверхность Меркурия испещрена ударными кратерами от воздействий метеоритов и комет и напоминает поверхность Луны. Из-за близкого расположения к Солнцу Меркурий сложно наблюдать с поверхности Земли. Физические характеристики Меркурия Меркурий является самой маленькой планетой Солнечной системы. Радиус Меркурия составляет всего 2440 километров (38% радиуса Земли), что меньше радиуса Ганимеда (спутник Юпитера) и Титана (спутник Сатурна). Температура на поверхности Меркурия колеблется от −190°C до +430°C. Солнечная сторона нагревается гораздо больше, чем полярные области и обратная сторона планеты. Меркурий обладает магнитным полем, напряженность которого примерно в 100 раз меньше земного. Меркурий вторая по плотности (после Земли) планета в Солнечной системе. Ускорение свободного падения на Меркурии равно 3,7 метра на секунду в квадрате (0,377 g ). Площадь поверхности Меркурия составляет 74 797 000 квадратных километров (примерно 14,7% поверхности Земли). Масса Меркурия равна 3,3010 х 10 23 килограмма, что составляет около 5,5% от массы Земли. Интересные факты о Меркурии Объект, весящий на Земле 100 килограмм, на Меркурии будет весить 37,7 килограмма. В ближайшей точке орбиты Солнце с поверхности Меркурия выглядит в 3 раза больше, чем с Земли. Среди всех планет Солнечной системы только Меркурий и Венера не имеют естественных спутников. Меркурий является самой быстрой планетой в Солнечной системе. Диаметр самого большого кратера на Меркурии «Равнина Жары» ( Caloris Planitia ) составляет около 1 550 километров
Изображение слайда
6
Слайд 6: Венера – это вторая по удаленности от Солнца планета (вторая планета Солнечной системы).
Венера относится к планетам земной группы и названа в честь древнеримской богини любви и красоты. У Венеры нет естественных спутников. Обладает плотной атмосферой. Венера известна людям с древних времен. Соседями Венеры являются Меркурий и Земля. Строение Венеры является предметов споров. Наиболее вероятным считается: железное ядро с массой 25% от массы планеты, мантия (простирается на 3300 километров вглубь планеты) и кора толщиной 16 километров. Значительная часть поверхности Венеры (90%) покрыта застывшей базальтовой лавой. На ней встречаются обширные возвышенности, крупнейшие из которых сравнимы по размеру с земными материками, горы и десятки тысяч вулканов. Ударные кратеры на Венере практически отсутствуют. У Венеры нет магнитного поля. Венера является третьим по яркости объектом на земном небе после Солнца и Луны. Физические характеристики Венеры Температура на поверхности Венеры достигает 477°C. Венера шестая по размеру планета в Солнечной системе. Радиус Венеры составляет 6052 километра (95% радиуса Земли). Площадь поверхности Венеры составляет 460 234 317 квадратных километров (примерно 90,2% поверхности Земли). Венера вторая по плотности (после Земли) планета в Солнечной системе. Ускорение свободного падения на Венере равно 8,87 метра на секунду в квадрате (0,905 g ). Масса Венеры равна 4,87 х 10 24 килограмма, что составляет около 81,5% от массы Земли. Венера обладает самой плотной атмосферой среди всех планет земной группы. Интересные факты о Венере Объект, весящий на Земле 100 килограмм, на Венере будет весить 91 килограмм. Солнце на Венере восходит на западе, а садится на востоке. Среди всех планет Солнечной системы только Венера и Меркурий не имеют естественных спутников. Венера является самой «горячей» планетой Солнечной системы. Продолжительность суток на Венере (243 земных суток) больше продолжительности года (224,7 земных суток)
Изображение слайда
7
Слайд 7: Земля – это третья по удаленности от Солнца планета (третья планета Солнечной системы).
Земля вместе с Меркурием, Венерой и Марсом образует земную группу планет Солнечной системы. У Земли есть один естественный спутник – Луна, а также множество искусственных, крупнейший из которых – Международная космическая станция. Соседями Земли являются Венера и Марс. Наружный слой Земли представляет собой твердую оболочку, состоящую главным образом из силикатов. Твердая кора и вязкая верхняя часть мантии составляют литосферу. Под литосферой находится астеносфера, слой относительно низкой вязкости, твердости и прочности в верхней мантии. Земля имеет ярко выраженное жидкое внешнее и твердое внутреннее ядро. Земля – единственная известная планета с активной тектоникой плит. Земля – пятая по размеру планета в Солнечной системе. Температура на поверхности Земли колеблется в пределах от -89,2 до +56,7°C. Экваториальный радиус Земли составляет 6378,1 километра. Площадь поверхности Земли составляет 510,072 миллиона квадратных километров. Средняя плотность Земли составляет 5,5153 грамм на кубический сантиметр. Ускорение свободного падения на Земле равно 9,78 метра на секунду в квадрате или 0,99732g. Масса Земли равна 5,9726 х 10 24 килограмма. Земля является наиболее исследованной планетой Солнечной системы и единственной обитаемой планетой из известных науке. Земля самая плотная планета Солнечной системы. Земля образовалась из солнечной туманности около 4,5 миллиарда лет назад. Гравитационное воздействие Луны на Землю является причиной возникновения океанских приливов. Землю населяют около 8,7 миллиона видов живых существ, и человек – один из них. Поверхность планеты постоянно изменялась: континенты появлялись и разрушались, перемещались по поверхности, то собираясь в суперконтинент, то расходясь на изолированные материки. Падение на Землю астероидов диаметром в несколько тысяч километров представляет опасность ее разрушения, однако все наблюдаемые тела для этого слишком малы и опасны только для биосферы. Впервые Земля была сфотографирована из космоса в 1959 году космическим аппаратом « Explorer 6». Первым человеком, увидевшим Землю из космоса, стал в 1961 году Юрий Гагарин. Из открытого космоса и с планет, расположенных за орбитой Земли, можно наблюдать прохождение нашей планеты через фазы, подобные лунным
Изображение слайда
8
Последний слайд презентации: Планеты земной группы и планеты гиганты. Их отличия,характеристики,особенности: Марс – это четвертая по удаленности от Солнца планета (четвертая планета Солнечной системы). Марс относится к планетам земной группы и назван в честь древнеримского бога войны, аналога древнегреческому Аресу. У Марса есть два естественных спутника – Фобос и Деймос (обозначают «страх» и «ужас»). Имена даны лунам в честь персонажей греческой мифологии, сыновей Ареса. Марс известен людям с древних времен, когда люди наблюдали за перемещением по небосводу красной звезды, предвестника войн и катаклизмов.
Марс обладает разреженной атмосферой. Соседями Марса являются Земля и Юпитер, который отделен от Красной планеты поясом астероидов. Модели предполагают, что Марс состоит из коры со средней толщиной 50 километров (максимальная оценка – не более 125 километров), силикатной мантии и ядра радиусом от 1480 до 1800 километров. Основными особенностями поверхностного рельефа Марса считаются ударные кратеры, вулканы, долины, пустыни и полярные ледниковые шапки. Самая высокая гора на планетах Солнечной системы Олимп – это потухший марсианский вулкан. У Марса обнаружено слабое магнитное поле. Марс – седьмая по размеру планета в Солнечной системе. Температура на поверхности Марса колеблется в пределах от -153 до +35°C. Радиус Марса составляет 3389 километров (53% радиуса Земли). Площадь поверхности Марса составляет 144,37 миллиона квадратных километров (28,3% поверхности Земли). Средняя плотность Марса составляет 3930 килограмм на кубический метр (71,3% земной плотности). Ускорение свободного падения на Марсе равно 3,711 метра на секунду в квадрате (0,378 g ). Масса Марса равна 6,4171 х 10 23 килограмма, что составляет около 10,7% от массы Земли. Объект, весящий на Земле 100 килограмм, на Марсе будет весить 37,8 килограмм. Марсианский потухший вулкан гора Олимп – самая высокая известная гора на планетах Солнечной системы. Из-за низкого давления вода не может существовать в жидком состоянии на большей части (около 70%) поверхности Марса. Идея, что Марс населен разумными существами, широко распространилась в конце XIX века. Иногда Марс называют «Красной планетой» из-за красноватого оттенка поверхности, придаваемого ей оксидом
Изображение слайда
Что такое планета земной группы?
Изучая Солнечную систему на протяжении многих столетий, астрономы многое узнали о типах планет, существующих в нашей Вселенной. С тех пор это знание расширилось благодаря открытию внесолнечных планет, многие из которых похожи на те, что мы наблюдали здесь, дома.
Например, в то время как были обнаружены сотни газовых гигантов разного размера (которые легче обнаружить из-за их размера), также было обнаружено множество планет, похожих на Землю — иначе. «Землеподобный». Это то, что известно как планеты земной группы, обозначение, которое многое говорит о планете, как она появилась.
Определение:
Также известная как теллурическая или каменистая планета, планета земной группы представляет собой небесное тело, состоящее в основном из силикатных пород или металлов и имеющее твердую поверхность. Это отличает их от газовых гигантов, которые в основном состоят из таких газов, как водород и гелий, воды и некоторых более тяжелых элементов в различных состояниях.
Термин «планета земной группы» происходит от латинского «Terra» (т. е. Земля). Таким образом, планеты земной группы — это те, которые «похожи на Землю», что означает, что они похожи по структуре и составу на планету Земля.
Художественная концепция ряда землеподобных внесолнечных планет, открытых в последние годы. Авторы и права: NASA/JPL
Состав и характеристики:
Все планеты земной группы имеют приблизительно одинаковую структуру: центральное металлическое ядро, состоящее в основном из железа, с окружающей силикатной мантией. Такие планеты имеют общие черты поверхности, к которым относятся каньоны, кратеры, горы, вулканы и другие подобные структуры в зависимости от наличия воды и тектонической активности.
Планеты земной группы также имеют вторичные атмосферы, которые образуются в результате вулканизма или ударов комет. Это также отличает их от газовых гигантов, где планетарные атмосферы являются первичными и были захвачены непосредственно из исходной солнечной туманности.
Планеты земной группы также известны тем, что у них мало или совсем нет спутников. У Венеры и Меркурия нет спутников, а у Земли есть только один (Луна). У Марса есть два спутника, Фобос и Деймос, но они больше похожи на большие астероиды, чем на настоящие луны. В отличие от газовых гигантов, планеты земной группы также не имеют планетарных колец.
Внутренняя структура Земли, показанная здесь как состоящая из нескольких «слоев». Фото: discoverymagazine.com
Планеты Солнечной земной группы:
Все планеты внутренней Солнечной системы — Меркурий, Венера, Земля и Марс — являются примерами планет земной группы. Каждый из них состоит в основном из силикатной породы и металла, который различается между плотным металлическим ядром и силикатной мантией. Луна похожа, но имеет гораздо меньшее железное ядро.
Ио и Европа также являются спутниками, внутренняя структура которых аналогична планетам земной группы. В случае первого модели состава Луны предполагают, что мантия состоит в основном из силикатных пород и железа, которая окружает ядро из железа и сульфида железа. С другой стороны, считается, что Европа имеет железное ядро, окруженное внешним слоем воды.
Карликовые планеты, такие как Церера и Плутон, и другие крупные астероиды похожи на планеты земной группы тем, что имеют твердую поверхность. Однако они отличаются тем, что в среднем состоят из более ледяных материалов, чем из камня.
Внесолнечные земные планеты:
Большинство планет, обнаруженных за пределами Солнечной системы, были газовыми гигантами из-за того, что их легче обнаружить. Однако с 2005 года были обнаружены сотни потенциально земных внесолнечных планет — в основном космической миссией «Кеплер». Большинство из них были так называемыми «суперземлями» (то есть планетами с массами между массами Земли и Нептуна).
Примеры внесолнечных планет земного типа включают Gliese 876 d, планету, масса которой в 7–9 раз превышает массу Земли. Эта планета вращается вокруг красного карлика Gliese 876, который находится примерно в 15 световых годах от Земли. Существование трех (или, возможно, четырех) экзопланет земного типа также было подтверждено в период с 2007 по 2010 год в системе Gliese 581, еще одном красном карлике примерно в 20 световых годах от Земли.
Самая маленькая из них, Gliese 581 e, имеет массу всего около 1,9 массы Земли, но вращается очень близко к звезде. Две другие, Gliese 581 c и Gliese 581 d, а также предполагаемая четвертая планета (Gliese 581 g) представляют собой более массивные суперземли, вращающиеся вокруг обитаемой зоны звезды или близко к ней. Если это правда, это может означать, что эти миры являются потенциально обитаемыми планетами земного типа.
Первая подтвержденная экзопланета земного типа, Kepler-10b — планета с массой от 3 до 4 масс Земли, расположенная примерно в 460 световых годах от Земли — была обнаружена в 2011 году космической миссией «Кеплер». В том же году группа космической обсерватории Кеплера опубликовала список из 1235 кандидатов на внесолнечные планеты, в том числе шесть «размеров с Землю» или «суперземли» (т. е. менее 2 радиусов Земли) и которые находились в пределах их обитаемые зоны звезд.
С тех пор Кеплер открыл сотни планет размером от Луны до суперземли, и еще больше кандидатов в этом диапазоне размеров. По состоянию на январь 2013 года было обнаружено 2740 планет-кандидатов.
youtube.com/embed/oYp5Mru9QcM?version=3&rel=1&showsearch=0&showinfo=1&iv_load_policy=1&fs=1&hl=en-US&autohide=2&wmode=transparent» allowfullscreen=»true» sandbox=»allow-scripts allow-same-origin allow-popups allow-presentation»>
Категории:
Ученые предложили несколько категорий для классификации планет земной группы. Силикатные планеты — это стандартный тип земных планет Солнечной системы, которые состоят в основном из каменистой мантии на основе кремния и металлического (железного) ядра.
Железные планеты — теоретический тип планет земной группы, которые почти полностью состоят из железа и поэтому имеют большую плотность и меньший радиус, чем другие планеты земной группы сопоставимой массы. Считается, что планеты этого типа образуются в высокотемпературных областях вблизи звезды, где протопланетный диск богат железом. Возможным примером является Меркурий, который образовался недалеко от нашего Солнца и имеет металлическое ядро, равное 60–70% массы его планеты.
Планеты без ядра — это еще один теоретический тип планет земной группы, состоящий из силикатной породы, но не имеющий металлического ядра. Другими словами, планеты без ядра — это противоположность железной планеты. Считается, что планеты без ядра формируются дальше от звезды, где более распространен летучий окисляющий материал. Хотя в Солнечной системе нет планет без ядра, хондритовые астероиды и метеориты встречаются часто.
А еще есть углеродных планет (также известных как «алмазные планеты»), теоретический класс планет, которые состоят из металлического ядра, окруженного преимущественно минералами на основе углерода. Опять же, в Солнечной системе нет планет, подходящих под это описание, но есть множество углеродистых астероидов.
До недавнего времени все, что ученые знали о планетах, в том числе о том, как они формируются, и о различных типах, которые существуют, было получено из изучения нашей собственной Солнечной системы. Но с взрывом, который произошел в открытии экзопланет в последнее десятилетие, наши знания о планетах значительно расширились.
Во-первых, мы пришли к пониманию того, что размер и масштаб планет больше, чем считалось ранее. Более того, мы впервые увидели, что многие планеты, похожие на Землю (в том числе пригодные для жизни), на самом деле существуют в других Солнечных системах.
Кто знает, что мы обнаружим, когда у нас появится возможность отправлять зонды и пилотируемые миссии на другие планеты земной группы?
Universe Today имеет статьи о самых маленьких земных экзопланетах и газовых планетах. Для получения последней информации о подтвержденных внесолнечных планетах обязательно ознакомьтесь с кандидатами на планеты Кеплера.
Полный список всех подтвержденных и потенциальных планет см. в Энциклопедии внесолнечных планет.
В Astronomy Cast есть эпизоды о планетах земной группы, включая Марс, и интервью с Дарином Рагозином, одним из ученых космической миссии Кеплера.
Нравится:
Нравится Загрузка…
6 Планеты земной группы | Исследование органических сред в Солнечной системе | The National Academies Press
Посетите NAP.edu/10766, чтобы получить дополнительную информацию об этой книге, купить ее в печатном виде или загрузить в виде бесплатного PDF-файла.
« Предыдущая: 5 Планеты-гиганты и их спутники
Страница 85
Делиться
Цитировать
Рекомендуемое цитирование: «6 земных планет». Национальный исследовательский совет. 2007. Изучение органических сред в Солнечной системе . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/11860.
×
Сохранить
Отменить
6
Планеты земной группы
К земным телам внутренней Солнечной системы относятся Меркурий, Венера, Земля, земная Луна и Марс. Эти тела состоят в основном из скалистого материала, относительно лишенного углерода и других летучих элементов по сравнению с внешними планетами Солнца (табл. 6.1). Однако, несмотря на относительную нехватку углерода на Земле, из геологических свидетельств ясно, что богатая органическая среда существовала в начале истории Земли и, следовательно, возможно, также и на других внутренних телах Солнечной системы.
ТАБЛИЦА 6.1 Сравнение космического состава и земной коры для сокращенного списка более легких элементов
Элемент | Относительное космическое изобилие | Процент фракции, не содержащей H | Процент земной коры | Процент истощения газовой фазы: диффузные облака |
Водород | 300 000 | — | 0,22 | 0 |
Углерод | 100 | 24,7 | 0,19 | 37 |
Азот | 30,9 | 7,6 | 0,002 | 0 |
Кислород | 235 | 58,2 | 46,6 | 28 |
Фтор | 0,01 | 0,0025 | — | — |
Натрий | 0,6 | 0,15 | 2,8 | — |
Магний | 10,6 | 2,6 | 2. 1 | 76 |
Алюминий | 0,8 | 0,19 | 8.1 | — |
Кремний | 9,9 | 2,4 | 27,1 | 91 |
Фосфор | 0,1 | 0,02 | — | — |
Сера | 5. 1 | 1,3 | — | 0 |
Хлор | 0,12 | 0,02 | — | — |
Аргон | 2 | 0,5 | — | — |
Калий | 0,03 | 0,007 | 2,6 | — |
Кальций | 0,8 | 0,19 | 3,6 | 100 а |
Титан | 0,04 | 0,01 | 0,46 | 100 и |
Хром | 0,18 | 0,04 | — | 99 |
Железо | 8,9 | 2,2 | 5,0 | 100 а |
Никель | 0,5 | 0,12 | — | 100 и |
a Менее 1 процента космического содержания наблюдается в газовой фазе диффузных облаков. |
Страница 86
Делиться
Цитировать
Рекомендуемое цитирование: «6 земных планет». Национальный исследовательский совет. 2007. Исследование органической среды в Солнечной системе . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/11860.
×
Сохранить
Отменить
Данные о жизни в ранней земной коре, 1 изотопно-геохимическая история, 2 и выводы, сделанные на основе данных о столкновении с Луной 3 , — все вместе ограничивает временные рамки появления органической среды и жизни до какого-то времени. между 3,5 миллиардами и 3,9 миллиардами лет назад. Недавно в некоторых сильно метаморфизованных породах формаций Исуа и Акилия (Западная Гренландия) были измерены признаки изотопно легкого углерода, которые могут свидетельствовать о биологически опосредованных процессах, что позволяет предположить, что органическая среда и жизнь могли уже существовать 3,8 миллиарда лет назад. 4 , 5 Однако это доказательство скомпрометировано, поскольку термические процессы также могут вызывать фракционирование стабильных изотопов, а эти породы были глубоко захоронены и нагревались по крайней мере один раз, а более вероятно, много раз. Если бы органическое вещество и жизнь действительно существовали около 3,8 миллиардов лет назад, то это поместило бы происхождение жизни на последние стадии поздней тяжелой бомбардировки внутренней Солнечной системы, 6 , тем самым сузив окно времени, необходимое для возникновения жизни. начать и предоставить средства как для разрушения органической среды, так и для доставки внеземного органического материала на поверхности внутренних планет. Синтез органических соединений in situ на планетах земной группы по сравнению с экзогенной доставкой внеземного органического материала обсуждается ниже при оценке запасов органических соединений и при обсуждении механизмов образования органических соединений.
ИНВЕНТАРИЗАЦИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ НА ПЛАНЕТАХ ЗЕМНОЙ ПЛАТЫ
Атмосферы
Как и в случае земных планет, атмосфер органических молекул во внешних телах Солнечной системы, в таблице 6.2, были идентифицированы главным образом дистанционными спектроскопическими наблюдениями, в основном в инфракрасном и ультрафиолетовом диапазонах, с помощью космических аппаратов, космических и наземных телескопов. Натурные и зондирующие измерения получены для Венеры (Mariner, Pioneer Venus, Venera), Марса (Mariner, Viking, марсианские метеориты) и, конечно же, Земли. Приблизительные соотношения смешивания соединений углерода указаны в таблице 6.2 в скобках.
Поверхности
Поверхности внутренних тел Солнечной системы обеспечивают широкий диапазон условий, как экологических, так и геологических, где могут присутствовать органические соединения. В следующих разделах оценивается вероятность обнаружения органики на поверхности планет земной группы.
Потенциальные запасы органических материалов на Луне Земли представляют значительный научный интерес. На первый взгляд Луна кажется маловероятным местом для органики. Луна образовалась в результате кристаллизации высокотемпературных расплавов кремнезема. Любой органический углерод, который мог содержаться в материале-предшественнике, будет преобразован в более простую органику и H 2 при температурах до 1500 К. Действительно, образцы, возвращенные с Луны астронавтами Аполлона и роботизированными миссиями бывшего Советского Союза на Луне, лишены органических материалов сверх того, что ожидается от падения углеродистых метеоритов, и следов имплантированного углерода. солнечным ветром. Неорганический углерод также встречается, например, в концентрации около 200 частей на миллион в лунной мелочи. Большая часть этого углерода находится в форме пузырьков угарного газа, захваченных лунными стеклами, что согласуется с идеей о том, что углерод окислялся минеральными оксидами при высокой температуре. 7
ТАБЛИЦА 6.2 Соединения углерода, наблюдаемые во внутренней атмосфере Солнечной системы
Класс | Планета | Основное углеродное соединение (соотношение компонентов смеси) | Соединение углеродного следа (соотношение смешивания) |
N 2 — преобладающие атмосферы | Земля | СО 2 (0,00037) | CH 4 (10 –6 ) |
|
|
| СО (10 -7 до 10 −8 ) |
CO 2 — преобладающие атмосферы | Венера | СО 2 (0,96) | СО (10 −6 ) |
|
|
| COS (10 −7 ) |
| Марс | СО 2 (0,95) | СО (10 −4 ) |
Страница 87
Делиться
Цитировать
Рекомендуемое цитирование: «6 земных планет». Национальный исследовательский совет. 2007. Изучение органических сред в Солнечной системе . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/11860.
×
Сохранить
Отменить
Луна представляет интерес для изучения органической среды по двум очень разным причинам:
Поверхность Луны как свидетель. То есть это место, которое обеспечивает долгосрочную интеграцию собранного материала и, следовательно, могло быть использовано для отбора проб других углеродистых астероидов, которых нет в недавних коллекциях метеоритов; и
Лунная поверхность как обитель особой микросреды. Лунные материалы, изученные на сегодняшний день, происходят из экваториальных областей Луны, и эти области не типичны для всех лунных сред.
Вторая возможность представляет значительный потенциальный интерес, и оставшаяся часть этого раздела посвящена ее обсуждению.
Постоянно затененные области существуют на обоих полюсах Луны. Еще в 1961 году Уотсон, Мюррей и Браун предположили, что чрезвычайно низкие температуры в этих местах, менее 50 К, будут действовать как холодные ловушки для летучих веществ, сталкивающихся с лунной поверхностью. 8 Так, например, вода и другие летучие вещества, полученные из комет, астероидов, метеоритов или частиц межпланетной пыли, столкнувшихся с поверхностью Луны, или, альтернативно, образовавшиеся при восстановлении лунного реголита ионами H — из солнечной ветер — мог вымерзать на зернах в полярных районах и в принципе сохраняться в течение значительных промежутков времени. 9 Такое обоснованное предположение было подтверждено последующим обнаружением концентрации водорода в лунных полярных областях с помощью нейтронного спектрометра на космическом корабле Lunar Prospector. 10 Это легко, но не окончательно, объясняется ледяными отложениями.
Возможность отложений водяного льда на лунных полюсах поднимает вопрос о присутствии других летучих веществ, включая органические летучие вещества, поскольку вероятные источники воды, особенно из комет, также могут быть обильными источниками органических материалов. Учитывая источник сырья и наличие вероятных источников энергии (например, от космических лучей и межзвездного ультрафиолетового излучения), разумно спросить, активно ли происходит органический синтез на лунных полюсах.
Облучение льдов, содержащих углерод, водород и кислород, ультрафиолетовым излучением или космическими лучами может привести к синтезу органических соединений. Точно так же органика может образоваться на лунных полюсах под действием солнечного ветра на лед там так же, как она образуется во льду на частицах межзвездной пыли. Радикалы, образующиеся при излучении, могут реагировать с неорганическими углеродистыми конденсатами с образованием простых органических соединений (см. в главе 2, в разделе «Межзвездная среда», подраздел «Синтез межзвездных молекул»). 11
Приборы на предстоящем лунном разведывательном орбитальном аппарате НАСА (LRO), запуск которого запланирован на 2008 год, будут непосредственно решать вопросы, касающиеся полярных льдов. Эти инструменты включают следующее:
Лунный исследовательский нейтронный детектор (LEND), который будет отображать поток нейтронов с лунной поверхности для создания карт распределения водорода с разрешением 5 км и характеризовать поверхностное распределение и плотность столбцов приповерхностных отложений водяного льда;
Эксперимент Diviner Lunar Radiometer Experiment, в ходе которого будет картироваться температура всей лунной поверхности в 300-метровом горизонтальном масштабе для выявления холодных ловушек и потенциальных приповерхностных и обнаженных ледяных отложений; и
Картографический проект Лайман-Альфа (LAMP), в рамках которого будет наблюдаться вся лунная поверхность в дальнем ультрафиолете для поиска обнаженных поверхностных льдов и инея в полярных регионах, а также будут получены изображения с субкилометровым разрешением постоянно затененных областей на лунных полюсах.
Ни один из этих инструментов, ни те, что установлены на других запланированных лунных орбитальных аппаратах, таких как индийский Chandrayaan 1, китайский Chang’e или японский Selene или Lunar-A, не будут напрямую решать ключевые вопросы, связанные с предполагаемым существованием органических материалов на лунных полюсах. . Действительно, неясно, возможны ли окончательное обнаружение и изучение лунной органики в рамках текущего поколения инструментов дистанционного зондирования. Возможно, что вторичная полезная нагрузка на ракете-носителе LRO, спутнике наблюдения и зондирования лунных кратеров (LCROSS), может предоставить спектроскопические доказательства присутствия органических материалов в полярных областях Луны, но вполне вероятно, что изучение лунной органики более подходящим образом решается посадочной миссией.
Страница 88
Делиться
Цитировать
Рекомендуемое цитирование: «6 земных планет». Национальный исследовательский совет. 2007. Изучение органических сред в Солнечной системе . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/11860.
×
Сохранить
Отменить
Десятилетнее исследование солнечной системы NRC уделяло очень большое внимание миссии, предназначенной для сбора и возврата образцов из бассейна Южного полюса-Эйткен на Луне (SPA). Однако эта миссия предназначена для решения вопросов, касающихся абсолютной хронологии лунной поверхности, времени поздней тяжелой бомбардировки и нарушения происхождения жизни на Земле, а также истории лунной дифференциации. 12 Поиск и изучение лунной органики, хотя и интригующие, не имеют такого научного приоритета, как цели предполагаемой миссии SPA. Тем не менее, изучение летучих и органических веществ является основной научной темой, определенной в десятилетнем обзоре исследования Солнечной системы. 13 Таким образом, включение прибора для обнаружения органических веществ на месте следует рассматривать как важное дополнение, но не обязательно движущую силу будущей миссии полярного спускаемого аппарата.
Меркурий
Освещаемая поверхность Меркурия слишком горячая (>700 К) для сохранения сложных органических соединений углерода. Возможно, в начале его истории, когда светимость молодого Солнца была примерно на 30 процентов меньше, чем его нынешнее значение, мог быть период, когда экзогенный органический углерод, доставленный во время поздней фазы тяжелой бомбардировки планетарной аккреции, мог накапливаться на поверхности. Однако по мере того, как температура поверхности поднималась до нынешних высоких значений, этот углерод подвергался пиролизу с образованием различных летучих молекул (например, CO 2 , CH 4 , C 2 H 6 ) и сильно ароматический (если не графитовый) уголь. Представляется вероятным, что летучие продукты таких пиролитических реакций будут потеряны в минимальной ртутной атмосфере. Однако нетронутый экзогенный органический углерод может выжить в одной среде — на дне глубоких кратеров на полюсах. Учитывая, что у Меркурия практически нет атмосферы, любая поверхностная среда, которая не освещается напрямую (например, глубокие кратеры на полюсах), испытывает чрезвычайно низкие температуры окружающей среды (например, температура ночью на Меркурии может опускаться до 100 К). Поэтому вполне вероятно, что сложный органический углерод мог сохраняться и накапливаться в реголите в таких местах. Обратите внимание, что аналогичный аргумент можно привести и для Луны. Кроме того, у продолжающейся миссии MESSENGER к Меркурию есть гамма-спектрометр для наблюдения за льдом на полюсах.
Венера
Из-за удаленности от Солнца Венера содержит больше органического углерода, чем Меркурий. Фактически было высказано предположение, что обширное радиальное перемешивание протопланетного материала в широкой области аккреционного диска могло привести к исходному содержанию летучих веществ и составу Венеры, подобным Марсу и Земле. 14 Верно это предположение или нет, но последующие процессы планетарной эволюции привели к возникновению горячей и агрессивной атмосферы Венеры. В настоящее время атмосферное давление составляет примерно 90 бар. В атмосфере преобладает CO 2 , где интенсивное парниковое потепление приводит к температурам порядка 700 К вблизи поверхности. Учитывая эти экстремальные термические граничные условия, накопление и сохранение значительного количества органического углерода маловероятно. Также маловероятно, что какой-либо экзогенный органический углерод мог бы сохраниться на поверхности из-за этих экстремальных условий.
Для того, чтобы любое эндогенное органическое вещество можно было обнаружить сегодня, оно должно быть изолировано в недрах. К сожалению, чрезвычайно высокие температуры поверхности создают термические граничные условия, которые исключают существование более холодных подповерхностных областей, в которых мог бы быть обнаружен термолабильный органический углерод. Более термически стабильные соединения, такие как метан и бензол, могут сохраняться в подземных резервуарах и/или флюидных включениях.
Земля
В современных запасах органического вещества на Земле преобладают биологические источники, в частности структурные биополимеры сосудистых растений, т. е. целлюлоза и лигнин. При общей массе активного биологического компонента ~10 13 кг, 15 основная часть органического углерода сохраняется в осадочных породах. По последним оценкам, осадочный углерод составляет ~ 10 19 кг, распределенный преимущественно в горючих сланцах и угленосных пластах. 16 — 18 Источником такого органического вещества является селективное сохранение биомолекулярных соединений, полученных преимущественно из микробиоты и сосудистых растений.
Страница 89
Делиться
Цитировать
Рекомендуемое цитирование: «6 земных планет». Национальный исследовательский совет. 2007. Исследование органической среды в Солнечной системе . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/11860.
×
Сохранить
Отменить
Повторное вхождение осадочного органического углерода обратно в глобальный углеродный цикл происходит по существу двумя различными путями. Во-первых, поднятие богатых органическим углеродом осадочных пород в результате тектонических процессов может привести к обнажению поверхности и эрозии. Таким образом, ранее изолированный органический углерод подвержен окислительному, фотохимическому или микробному разложению. В качестве альтернативы весь осадочный разрез может быть погребен глубже, что приводит к прогрессивному термальному метаморфизму, при котором органический углерод, захваченный осадками, термически преобразуется сначала в нефть, а в конечном итоге в метан и различные формы неорганического углерода (например, CO 2 и графит). Отложения, субдуцируемые на активных окраинах океана/континента (например, на западном побережье Америки), обеспечивают средство, с помощью которого этот остаточный углерод может повторно попадать в атмосферу через вулканические выбросы. Отметим, что при высоких температурах CO 2 , CO и H 2 стабильны по отношению к метану. Субдукция и вулканизм, связанные с плавлением магматических и осадочных пород, обеспечивают канал, по которому органический углерод возвращается обратно в атмосферу.
Абиотические источники органического углерода в настоящее время включают постоянные дожди экзогенного органического углерода, образующиеся из углеродистых хондритовых метеоритов, частиц межпланетной пыли и случайных комет. Подсчитано, что в начале истории Земли (~4,5 млрд лет назад) на Землю доставлялось до ~10 9 кг органического углерода в год. 19 Хотя это количество значительно сократилось, текущие оценки притока углеродсодержащего экзогенного материала составляют порядка 2 × 10 8 кг/год. Земля, возможно, также получила часть своих летучих веществ от комет, потенциально обеспечивающих абиотическое органическое вещество, которое, по мнению некоторых авторов, имеет отношение к происхождению и / или эволюции жизни. 20 — 22 Удары могут также иметь ударно-синтезированные органические вещества в атмосфере или в результате ударного события (т. е. синтез ударного шлейфа). Обратите внимание, что удары также разрушат или модифицируют органическое вещество. Как было замечено в углеродистых хондритах, концентрация простых органических молекул в водных условиях в конечном итоге привела бы к образованию некоторых из более сложных органических соединений (например, аминокислот, оснований нуклеиновых кислот и сахаров), обычно встречающихся в современных клетках. 23 Однако необходимы дальнейшие исследования космогеохимических образцов в сочетании с лабораторными экспериментами для выяснения степени химической сложности, которая может быть достигнута в результате экзогенной доставки как интактных, так и, возможно, синтезированных органических соединений на раннюю Землю, ранний Марс, и другие жилые зоны.
Эндогенное абиотическое производство простых органических соединений в настоящее время происходит в вулканических фумаролах (например, метан) и/или глубоководных гидротермальных источниках (например, метан и муравьиная кислота). 24 , 25 Следы углеводородов абиотического происхождения были обнаружены в шахтах твердых пород, связанных с древними вулканогенными массивными сульфидными месторождениями, например, шахта Кидд-Крик. 26 Лабораторные эксперименты также продемонстрировали абиотический синтез в водной среде более сложных органических соединений из CO, например, длинноцепочечных жирных кислот, жирных спиртов и ненасыщенных углеводородов (например, липидов для примитивных мембран), 27 , а также ди- и трикарбоновые кислоты. 28 Кроме того, в водных высокотемпературных жидкостях также протекают реакции конденсации жирных кислот со спиртами и аминами с образованием сложных эфиров и амидов. 29 Это важно для формирования пребиотических мицелл. Трудно точно оценить, сколько абиогенного органического углерода может накапливаться и вносить вклад в общий запас органического углерода на Земле. По одной оценке, исходя из чисто термодинамических соображений, гидротермальные жерловые системы могут обеспечивать до 10 90 465 8 до 10 9 кг органического углерода в год. 30 Фактические измерения концентрации метана в гидротермальных шлейфах, выбрасываемых вдоль Срединно-Атлантического хребта, дают метан в концентрациях до 50 нмоль/кг собранной жидкости. 31
Марс
Марс может быть самой интересной из планет земной группы, помимо Земли, с точки зрения потенциальных запасов органического углерода. Ожидается, что из-за своего расстояния от Солнца Марс образовался из материалов, богатых летучими веществами, а также получил богатое летучими экзогенное сложное органическое вещество после планетарной аккреции. Более того, можно ожидать, что нынешние условия низкой температуры, отсутствия жидкой поверхностной воды, низкого парциального давления кислорода и, по-видимому, спящего тектонического состояния обеспечат хорошую среду для сохранения и накопления сложного органического углерода в отсутствие вездесущих окисляющих материалов, обнаруженных в земной коре. самые верхние слои марсианского реголита. Марс имеет более низкую скорость входа в атмосферу для падающих обломков, потому что его поверхностная гравитация ниже, чем у Земли. Масса метеоритных обломков, переживших вход в марсианскую атмосферу без плавления, оценивается в 8,6 × 10 6 кг/год. 32 Поскольку Марс менее тектонически активен, чем Земля, на его поверхности могли накапливаться обломки в течение более длительных периодов времени. Органические соединения, содержащиеся в экзогенных остатках
Страница 90
Делиться
Цитировать
Рекомендуемое цитирование: «6 земных планет». Национальный исследовательский совет. 2007. Исследование органической среды в Солнечной системе . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/11860.
×
Сохранить
Отменить
можно было бы защитить от окисления, особенно после того, как этот материал был включен в горные породы и отложения. Хотя небольшое количество органического вещества обнаружено в марсианских метеоритах, эксперименты спускаемого аппарата «Викинг» не обнаружили органического вещества в марсианском реголите. Точно так же эксперимент с альфа-протонно-рентгеновским спектрометром (APXS) на Mars Pathfinder не смог обнаружить углерод в любой форме в марсианском реголите. Было высказано предположение, что окислители в марсианском реголите окисляют любой экзогенный или эндогенный углерод, содержащийся на ближней поверхности. 33 Если это так, Марс может сохранять органический углерод глубже в своих недрах, то есть ниже уровня, на котором эоловые и другие «садовые» процессы нарушают реголит.
В отсутствие активной биосферы наиболее важным эндогенным источником органического вещества на Марсе, вероятно, является абиотическое производство органических соединений (например, углеводородов), полученных в результате каталитического восстановления магматического CO 2 . Органосинтез мог происходить как во время вулканических извержений, так и в результате гидротермального изменения базальтовой коры в начале марсианской истории. Интерес ко всем этим возможностям значительно возрос в связи с недавними заявлениями о спектроскопическом обнаружении метана в атмосфере планеты обоими наземными телескопами, 34 , 35 и наблюдения за космическими аппаратами. 36
Механизмы для формирования органических соединений на Терриальные планеты
Атмосфера пребиотической и предварительной атмосферы. точно не реконструирован. Существуют конкурирующие теории предсказания соотношения CO 2 до CH 4 и наличие или значимость NH 3 . Фактические уровни, вероятно, зависели от деталей планетарной аккреции, взаимодействия коры и мантии с выделившимися летучими веществами, ультрафиолетовым потоком от Солнца (который мог бы быстро разрушить CH 4 и NH 3 ) и скоростью выделения химических веществ. соединений в атмосферу. 37 , 38 Очевидно, состав атмосферы и поток ультрафиолета будут определять степень, в которой органические молекулы могли быть синтезированы in situ в ранней атмосфере Земли. 39
Ранние эксперименты по проверке того, мог ли существовать источник атмосферного органического углерода, доставленного на поверхность Земли, были выполнены Юри и Миллером, которые использовали электрический разряд для инициирования химических реакций в газовой смеси CH 4 , H 2 O, H 2 и NH 3 . 40 , 41 Эти эксперименты показали, что аминокислоты и другие органические кислоты могут легко производиться абиотически в такой атмосфере. Если бы какая-либо из планет земной группы имела такую уменьшенную атмосферу, вполне вероятно, что синтез органических соединений мог быть важным фактором в создании запасов органических соединений на поверхности. Однако такой уменьшенный состав ранней атмосферы Земли в настоящее время считается маловероятным из-за быстрого фотолиза CH 4 и NH 3 в атмосфере без защиты от ультрафиолета. Более того, вулканическое выделение газа, скорее всего, дало ранней Земле атмосферу, состоящую из CO 2 и N 2 , а не CH 4 и NH 3 . Это, вместе с независимыми геохимическими и космохимическими ограничениями на содержания CO 2 и CH 4 от 2 до 4 миллиардов лет назад, предполагает, что вероятный состав ранней атмосферы Земли был преимущественно N 2 и CO 2 . 42 , 43 Последующие эксперименты, проведенные в атмосфере CO 2 /N 2 (с небольшими количествами CH 4 и NH 3 и без них) показали, что искровой выход органических соединений выброс значительно меньше, чем в сильно восстановленной атмосфере, содержащей в основном CH 4 и NH 3 . 44
Были изучены и другие возможности образования органических соединений с помощью атмосферной химии. Интригующий механизм включает синтез HCN посредством фотохимических реакций между CH 4 (вулканического происхождения) и N 2 . 45 Если бы в начале истории Земли мантия была гораздо более восстановленной, чем в настоящее время, то количество CH 4 , выбрасываемое вулканами, было бы больше. Выпадение значительных количеств HCN сделает возможным последующий синтез пуринов, пиримидинов и аминокислот в водной фазе. 46 Аналогичным образом постулируется, что фотолитические реакции, инициированные CO 2 и H 2 O в ультрафиолетовом диапазоне длин волн, вызывают выделение формальдегида (CH 2 O) 47 с возможностью последующих реакций конденсации с образованием примитивных сахаров. Это предполагает, что концентрация формальдегида поднялась достаточно высоко в водном растворе на поверхности Земли. 48
Страница 91
Делиться
Цитировать
Рекомендуемое цитирование: «6 земных планет». Национальный исследовательский совет. 2007. Исследование органической среды в Солнечной системе . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/11860.
×
Сохранить
Отменить
Текущая атмосфера Земли
Атмосфера Земли уникальна в Солнечной системе из-за большого количества O 2 , производимого биотическим путем фотосинтеза. В отличие от Венеры, большая часть запасов углерода на Земле содержится в карбонатных породах. Обилие O 2 в атмосфере Земли (21 процент) приводит к фотохимическому образованию очень тонкого, но важного слоя озона в стратосфере. Этот слой поглощает ультрафиолетовые фотоны в той области солнечного спектра, где нет других поглотителей (и где при поглощении могут произойти существенные повреждения органических молекул).
Атмосфера Земли сильно окисляется из-за присутствия как O 2 , так и паров воды (что приводит к образованию высокореакционноспособных радикалов OH). Однако, несмотря на окислительную способность атмосферы, в ней присутствуют значительные количества CH 4 (1,7 частей на миллион по объему), главным образом в результате метаморфических и биологических процессов. Учитывая, что химическое время жизни этого CH 4 в окислительной атмосфере Земли невелико (т. е. от дней до лет), а состав атмосферы исключает его фотохимический синтез, постоянное, хотя и следовое, присутствие указывает на стационарное состояние CH 4 поток в атмосферу. Этот вклад поступает преимущественно из биосферы (например, метаногены производят большую часть CH 4 , присутствующего в атмосфере). Таким образом, в то время как CO и углеводороды в атмосферах внешних планет имеют абиотическое происхождение, CO и CH 4 в атмосфере Земли являются результатом биологических процессов и/или деятельности человека, такой как сжигание ископаемого биогенного материала. Опять же, эти входы нестабильны в атмосфере O 2 и требуют постоянных потоков, чтобы компенсировать их быструю фотохимическую/окислительную деградацию.
В современной атмосфере преобладающий химический состав, состоящий из 21 процента O 2 и 78 процентов N 2 , также препятствует образованию органических соединений в результате молний или ионно-молекулярных реакций. Молния производит значительное количество оксидов азота, но не образует соединений с углерод-углеродными связями.
CO 2 — Преобладающие атмосферы Венеры и Марса
В атмосферах Венеры и Марса преобладает CO 2 . Оба состоят примерно на 95 процентов из CO 2 , а большая часть остатка состоит из N 2 . В этих условиях CO 2 легко фотолизуется с образованием CO и O. Из-за присутствия следовых газов, особенно водяного пара, преобразование CO 2 катализируется реакциями CO и O с радикалами, такими как OH и HO 2 (например, CO + OH → H + CO 2 ), что делает CO 2 очень стабильным в их атмосфере. В результате более сложные углеродсодержащие вещества не образуются в атмосферах ни Марса, ни Венеры. 49
Ионно-молекулярные реакции и электрические разряды также не вызывают никакой дальнейшей химии углерода в атмосфере обеих планет. Таким образом, единственными углеродсодержащими частицами, наблюдаемыми в марсианской атмосфере, являются CO 2 и CO. На Венере COS наблюдался в дополнение к CO 2 и CO, и считается, что он образуется на поверхности в результате равновесных реакций. между CO 2 , CO и FeS 2 при высоких температуре и давлении там. (Напротив, COS производится преимущественно биотическим путем на Земле морскими организмами, хотя COS также обнаруживается в вулканических газообразных выбросах.)
Несмотря на отсутствие производства органики in situ в атмосферах Марса и Венеры, некоторые авторы предположили, что химическое нарушение равновесия между микроэлементами атмосферы Венеры свидетельствует о микробной жизни в нижних слоях облаков планеты. 50 , 51 В частности, сторонники этой гипотезы указывают на сосуществование химических соединений, обычно не связанных, таких как H 2 и O 2 и H 2 S и SO 2 , а также существование относительно благоприятных атмосферных областей (т. е. с температурой от 300 до 350 К, давлением 1 бар и концентрацией водяного пара в несколько сотен частей на миллион). 52 Такие организмы предположительно развились, когда климат Венеры был более земным, а затем мигрировали в облака, когда планета потеряла поверхностную воду. Независимо от таких предположений, эволюция и современное состояние атмосфер Венеры и Марса по-прежнему имеют отношение к истории и эволюции как биотических, так и абиотических органических соединений в Солнечной системе. Например, учитывая одинаковое расположение в солнечной туманности Марса, Земли и Венеры, все они должны были иметь одинаковый объемный химический состав 4,5 миллиарда лет назад и подвергаться воздействию сходных ранних радиационных процессов. Степень, в которой их атмосферы развились и разошлись с того времени, дает информацию об эволюции атмосферы Земли и связи состава атмосферы с биологией/жизнью. Марс и Венера также могут дать ключ к пониманию состава прошлых атмосфер Земли, которые в конечном итоге повлияли на
Страница 92
Делиться
Цитировать
Рекомендуемое цитирование: «6 земных планет». Национальный исследовательский совет. 2007. Изучение органических сред в Солнечной системе . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/11860.
×
Сохранить
Отменить
распределение органических соединений на Земле (т. е. резервуары углерода в атмосфере по сравнению с резервуарами на поверхности, в недрах, в океане и т. д.).
Нынешний состав атмосферы Венеры и Марса также дает представление о вероятности обнаружения органических веществ, произведенных абиотическим путем или древней биотой: Марс, например, не имеет эффективного ультрафиолетового экрана, в то время как Земля и Венера имеют его, первый из-за значительного количества озона слой, а последний из-за поглощения соединениями серы в верхних слоях атмосферы. Следовательно, лабильная к ультрафиолету органика, осевшая на поверхности Марса в результате биотических или абиотических процессов в прошлом, будет уничтожена ультрафиолетовым светом. Более того, фотолиз H 2 O при попадании ультрафиолетового света на поверхность Марса будет генерировать радикалы OH и HO 2 , которые окислят любые органические соединения на поверхности. 53 Записи органических веществ на Марсе, возможно, сохранились, однако под поверхностью. На Венере, несмотря на наличие ультрафиолетового экрана, маловероятно, что древние органические вещества, если они когда-либо существовали, могли быть извлечены с поверхности, поскольку она очень горячая (743 К) и относительно молодая (<500 миллионов лет).
Абиотический органический синтез в недрах Земли
Существует широкий спектр физических сред на поверхности и в недрах планет земной группы; некоторые из них могут поддерживать условия, подходящие для абиотического синтеза органического материала. Примечательно, что понимание абиотического синтеза внутри Земли значительно выросло.
Органический материал синтезировался абиотически на протяжении всей истории Земли. Например, абиотический метан был обнаружен во флюидах, выбрасываемых из глубоководных гидротермальных жерл9.0465 54 в виде флюидных включений в недавно образовавшихся породах океанической коры (базальты срединно-океанических хребтов), 55 и в прекрасно сохранившихся древних породах морского дна возрастом около 3,2 миллиарда лет. 56 Значительные на местном уровне количества углеводородных газов (метан, этан и пропан) образовались и накопились в древних вулканогенных массивных сульфидных отложениях (например, месторождение Кидд-Крик в Онтарио возрастом 2,7 миллиарда лет). 57
В недрах Земли преобладают два источника абиотического метана:
Эти две возможности подробно обсуждаются в следующих двух разделах.
Образование метана в недрах Земли
Метан может образовываться непосредственно из углерода в богатых летучими жидкостями, образовавшихся в результате частичного плавления горных пород глубоко в недрах Земли. Углерод в таких жидкостях встречается в ряде форм/видов, включая CH 4 , CO 2 , CO и графит. При очень высоких температурах (например, 1300 К) термодинамические расчеты показывают, что CO 2 и СО должны быть преобладающими, углеродсодержащими фазами для флюидов, при этом СН 4 практически отсутствуют. 58 Анализы высокотемпературных вулканических газов (от 900 до 1500 K) подтверждают этот вывод, не обнаруживая или обнаруживая только следовые количества CH 4 . 59 Однако при более низких температурах термодинамические расчеты предсказывают, что CH 4 должен преобладать. 60 Шок предположил, что если кинетические барьеры подавляют сдвиг равновесия от преобладания CO 2 и H 2 в CH 4 и H 2 O, восстановление CO 2 с образованием других углеводородов было бы термодинамически выгодным (в отсутствие соответствующих катализаторов реакция образования метана кинетически ингибируется при низких температурах). 61
Формирование метана на срединно-океанических хребтах или в центрах спрединга
Одним из основных механизмов потери тепла Землей является образование новой океанической коры. Эта кора является базальтовой и образуется в результате частичного плавления мантийных пород глубоко в недрах Земли, что приводит к миграции расплава через мантию и его появлению вдоль различных срединно-океанических центров спрединга глубоко под океанами. В то время как значительное количество тепла теряется непосредственно в центре распространения, на новом морском дне остается достаточно тепла, чтобы инициировать
Страница 93
Делиться
Цитировать
Рекомендуемое цитирование: «6 земных планет». Национальный исследовательский совет. 2007. Изучение органических сред в Солнечной системе . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/11860.
×
Сохранить
Отменить
гидротермальные циркуляционные ячейки на флангах спредингового центра, в результате чего холодные океанские воды тянутся вниз и циркулируют в свежеразломанном горячем морском дне. 62 Как только эти флюиды достигают достаточной температуры, они способны реагировать с новой океанической корой, прежде чем они поднимутся, завершая путь циркуляции. Если рециркулирующие гидротермальные флюиды содержат растворенный CO 2 , то может образовываться метан. Было показано, что это происходит экспериментально. 63 В естественных глубоководных системах были обнаружены шлейфы метана, исходящие из глубоководных центров распространения, а также из районов рифтовых долин в их окрестностях. 64 Хотя в некоторых случаях этот CH 4 явно биологический, во многих случаях его относительно тяжелый изотопный состав углерода предполагает абиологический синтез. Механизм образования CH 4 следующий. Гидротермальное преобразование (серпентинизация) базальта и обнаженного перидотита (в частности, преобразование основного минерального компонента, оливина) дает более богатый магнием гидратированный силикат, серпентин. Избыток двухвалентного железа реагирует с водой с образованием магнетита (смешанного двухвалентного и трехвалентного железа) и газообразного водорода. Вполне вероятно, что этот новообразованный магнетит является подходящим катализатором для образования метана. Кроме того, в экспериментах, предназначенных для воспроизведения этой химии, этан и пропан также образовывались в пропорциях CH 4 > С 2 Н 6 > С 3 Н 8 .
Предлагаемый физический сценарий такой химии в природных системах выглядит следующим образом. Флюиды, содержащие CO 2 и H 2 , возникают на глубине новой океанической коры посредством ранее описанных процессов. Флюиды мигрируют вверх к поверхности через сеть трещин и пор. Флюиды проходят через породы, содержащие каталитические минеральные фазы. Эти катализаторы способствуют диссоциации CO 2 и приводят к каталитическому гидрированию углерода, что приводит к синтезу CH 4 . Однако помимо метана последовательное внедрение СО с последующим восстановлением приводит к росту цепи и образованию этана, пропана и высших гомологов. 65 Эти типы реакций объединены в группу синтезов Фишера-Тропша (ФТ). 66 Экспериментально также было показано, что эти реакции протекают с образованием не только углеводородов, но и жирных кислот, жирных спиртов и других соединений. 67 , 68 Точное распределение длин цепей и соединений является сложной функцией состава жидкости, температуры, давления, природы катализатора и времени пребывания.
Учитывая этот разумный сценарий, неудивительно, что FT-химия может встречаться естественным образом в гидротермальных жерловых системах, а также в вулканогенных массивных сульфидных месторождениях. Что касается значения таких систем как глобальных источников абиотического органического углерода, то было подсчитано, что между 10 8 и 10 9 кг органического материала в год могут быть синтезированы с помощью гидротермальных систем. 69 В контексте основного источника синтеза органического углерода на современной Земле первичная продуктивность (т. е. преобразование CO 2 в биомассу посредством фотосинтеза) дает примерно год. 70 Таким образом, хотя гидротермальные источники органического углерода могут быть значительными, они значительно менее продуктивны в планетарном масштабе, чем биологический органосинтез, но, возможно, были важны как источники пребиотического органического вещества на ранней Земле. 71
Абиотический органический синтез в недрах Марса, Венеры и Меркурия
Учитывая, что органические материалы синтезируются абиотически на Земле, можно предположить, в какой степени это могло происходить или в настоящее время происходит на других планетах земной группы. Вероятность температурного градиента на аккреционном диске 72 предполагает, что количество водорода (преимущественно в форме воды) и углерода (вероятно, в виде CO 2 или CO 3 2− ), оставшиеся в пылинках, будут уменьшаться при движении внутрь от Марса, мимо Земли и Венеры и, в конечном итоге, к Меркурию. Однако эта простая картина предполагает, что протопланетные пылевые частицы и аккрецирующиеся из них все более крупные тела произошли из непосредственной близости от растущих планет. Недавняя работа показала, что значительная радиальная миграция исходного материала из-за столкновения и рассеяния протопланетных ядер, вероятно, была усилена пертурбативными эффектами раннего Юпитера. В результате более летучий и более холодный материал мог внести свой вклад в образование планет земной группы. 73
Принимая во внимание эти факторы, можно предположить вероятность абиотического органосинтеза на планетах земной группы, отличных от Земли. Как указывалось ранее, Марс и Венера, вероятно, образовались из материала, который по составу был подобен земному. Это сходство позволяет предположить, что все три планеты изначально имели сопоставимые запасы воды и углерода. И Марс, и Венера демонстрируют свидетельства обширного вулканизма. Предполагаемый состав их мантий предполагает, что, по крайней мере, в начале своей истории, обе планеты имели потенциал для образования по крайней мере метана и углеводородов либо посредством теплового равновесия.0003
Страница 94
Делиться
Цитировать
Рекомендуемое цитирование: «6 земных планет». Национальный исследовательский совет. 2007. Изучение органических сред в Солнечной системе . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/11860.
×
Сохранить
Отменить
ных углеродсодержащих вулканических выбросов или гидротермальной продукции, если когда-то существовали обширные водоемы.
Преобладающими видами газа в атмосферах Марса и Венеры являются CO 2 и меньшее количество N 2 и CO. Такие составы согласуются с тем, что атмосфера каждой планеты формируется из высокотемпературных вулканических выбросов, образующихся в результате частичного плавления. мантийных пород.
На Венере высокие температуры поверхности создают граничные условия, которые могут подавить образование метана из других источников, кроме прямых вулканических выбросов. Из-за отсутствия равновесия для образования метана в более холодных областях верхних слоев атмосферы Венеры образование метана может не происходить нигде на Венере. Однако на Марсе возможно образование и улавливание метана. Действительно, интерес к этой возможности был значительно усилен заявлениями о спектроскопическом обнаружении метана в атмосфере планеты как с помощью наземных телескопов 74 , 75 и космическим кораблем Mars Express. 76 Хотя результаты, полученные с Mars Express, весьма противоречивы, все три набора наблюдений указывают на концентрацию метана около 10 частей на миллиард. Это важно, поскольку метан нестабилен в марсианской атмосфере и исчезнет примерно через 300 лет, если его не пополнять. Хотя происхождение метана еще не установлено, возможные источники включают вулканическую активность, химические реакции между водой и железосодержащими минералами в гидротермальной системе и биологическую активность. Выбросы с более низкой температурой, например, на склонах больших марсианских щитовых вулканов, могли уравновеситься с образованием метана из CO 2 и H 2 в относительно холодном реголите и мелководной литосфере. Если это так, такой метан может накапливаться в недрах в виде стабильных гидратов метана. 77
В настоящее время на Венере и Марсе нет поверхностных вод. Следовательно, образование метана и более высокомолекулярных органических веществ с помощью гидротермальных процессов в настоящее время нецелесообразно. Однако в случае с Марсом марсоходы Opportunity и Spirit получили убедительные доказательства того, что в начале марсианской истории на поверхности существовала вода. Другие миссии показали, что в недавней истории, возможно, было меньше жидкой воды и что в настоящее время существует большой запас подземного льда. Эти данные в сочетании с историей активного вулканизма, возможно, всего около 10 млн лет назад, позволяют предположить, что мог иметь место обширный гидротермальный абиотический органический синтез. Идеальным способом сохранения такого углерода были бы органические молекулы, захваченные жидкими включениями в горных породах, составлявших древнее марсианское морское дно, или в окремненных отложениях вблизи ранее активных горячих источников.
Сохранение органического углерода в неглубоком марсианском реголите может быть проблематичным. На Марсе ультрафиолетовый поток достаточно высок, поэтому фотолиз воды, увлеченной поверхностными отложениями, может стать источником радикалов ОН. Эти радикалы могут непосредственно воздействовать на органическое вещество или рекомбинировать с образованием перекиси водорода, которая при контакте окисляет органический углерод. Оба этих окислителя будут находиться преимущественно в фотической зоне. 78 Органический углерод под поверхностью также может подвергаться угрозе, но не в результате прямой реакции с радикалами ОН или пероксидом, а в результате реакции с сильными неорганическими окислителями (например, солями феррата), которые могут смешиваться с реголитом во время сортировки с помощью ветра.
Реакция любого из этих сильных окислителей в марсианском грунте с органическим веществом либо полностью разрушает органическое вещество, либо частично окисляет его с образованием таких продуктов, как поликарбоксилатные ароматические кислоты. 79 В условиях высокого pH почвы эти молекулы будут находиться в виде солей в марсианском реголите. Таким образом, такие кислоты, даже если они присутствуют в значительном количестве, не будут достаточно летучими, чтобы их можно было обнаружить с помощью приборов на борту посадочного модуля «Викинг». Если этот сценарий имеет право на существование, то сохранение органического вещества в неглубоких марсианских недрах может быть минимальным, даже если значительные резервуары абиотического органического вещества все еще могут существовать глубже на марсианской поверхности. Существует большая вероятность наличия водяного льда на метр ниже марсианской поверхности.
Наконец, особый случай Меркурия. Несколько аргументов предполагают, что абиотический органический синтез внутри Меркурия был и остается незначительным. Во-первых, Меркурий считается тугоплавкой планетой в том смысле, что он предположительно образовался из наиболее обезвоженных пылинок. Таким образом, его углеродный и водородный баланс был бы низким. Даже если бы Меркурий начал с содержания углерода и H 2 O, пропорционально сходных с таковыми на Венере и Земле, предполагаемое позднее огромное столкновение сорвало большую часть внешней, богатой силикатами коры, а вместе с ней и большую часть летучих веществ. . 80 Во-вторых, хотя мало что известно о тектонической истории Меркурия, снимки с пролета не выявили никаких свидетельств обширного вулканизма на поверхности Меркурия. Таким образом, экстенсивного выдыхания летучих веществ не ожидается.
Страница 95
Делиться
Цитировать
Рекомендуемое цитирование: «6 земных планет». Национальный исследовательский совет. 2007. Исследование органической среды в Солнечной системе . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/11860.
×
Сохранить
Отменить
ПЛАНЕТЫ ЗЕМЛИ: РЕКОМЕНДАЦИИ
Земля
Абиотические источники органического углерода на Земле только сейчас привлекают внимание. За последние два десятилетия темпы исследований, посвященных органической, неорганической и биохимии глубоководных гидротермальных источников, увеличились. Несмотря на эти достижения, мало что известно о ряде органических соединений, синтезируемых абиологическим путем в этих глубоких жерловых системах. Большая часть недавних исследований была сосредоточена на морской биологии в непосредственной близости от «черных курильщиков». Хотя эти черные курильщики впечатляют, низкотемпературные режимы на флангах океанических центров распространения могут представлять собой более важную и плодородную среду с точки зрения абиологического синтеза органического углерода. Несколько проектов находятся в стадии разработки. Среди них:
Программа RIDGE (Междисциплинарные глобальные эксперименты на хребте), инициатива Национального научного фонда, которая длилась 12 лет, начиная с 1988 года, способствовала междисциплинарным исследованиям, научному общению и информационно-просветительской работе, связанной со всеми аспектами системы срединно-океанических хребтов, окружающей земной шар. Исследования, проведенные в рамках этой программы, предоставили подавляющее большинство информации о биологии, геологии и геофизике этих замечательных глубоководных сред. Продолжение программы RIDGE, RIDGE 2000, было создано при участии более 200 ученых США и финансируется Национальным научным фондом. По сравнению со своим предшественником, RIDGE 2000 имеет более сфокусированный спектр научных приоритетов, с большим акцентом на гидротермальные экосистемы и на понимание этих систем в контексте региональных и местных вулканических и тектонических характеристик конкретных участков.
Проект подводных сетевых экспериментов в северо-восточной части Тихого океана (Neptune) предназначен для создания постоянных подводных лабораторий сначала вдоль хребта Хуан-де-Фука (центр распространения у северо-западного побережья Северной Америки), а затем на многих других гидротермальных участках, постоянно следить за химией, биологией и геологией этих малоизученных территорий. 81 Целью проекта «Нептун» является создание региональной океанической обсерватории в северо-восточной части Тихого океана. 3000-километровая сеть оптоволоконных/силовых кабелей проекта будет пересекать регион Хуан-де-Фука. Береговые исследователи смогут взаимодействовать с инструментами на этих участках и получать данные в режиме реального времени, чтобы отслеживать физические, химические и биологические явления, происходящие на нескольких сотнях тысяч квадратных километров морского дна. Планирование Нептуна поддерживается Фондом Кека и несколькими федеральными агентствами, включая Национальный научный фонд. Участие Канады в проекте «Нептун» финансируется Канадским фондом инноваций и Фондом развития Британской Колумбии.
Программа «Архейский парк», представляющая собой междисциплинарную характеристику биосферы морского дна, была начата в 2000 году под руководством ученых Токийского университета. В 2001 году в рамках проекта было проведено бурение подводной горы Суйо (глубина 1380 м), гидротермально активного вулкана дуги Идзу-Бонин (активный спрединговый центр) в Филиппинском море, и были взяты образцы для биохимического и геохимического анализа. Целью программы является выявление глубоких гидротермальных экосистем, в которых континентальное влияние отсутствует.
Хотя в научном сообществе существует большой интерес к потенциальной роли глубоководных гидротермальных источников в происхождении жизни и ранней атмосферы Земли, сложность изучения реакционных зон в этих замечательных природных источниках органического углерода препятствует быстрому развитию тщательное физико-химическое и биологическое понимание таких сред. Дополнением к этим исследованиям являются исследования сохранившихся остатков древних центров распространения, распределенных по всей геологической летописи. Из-за необычных и случайных аспектов деформации, связанной со столкновением плит в результате континентальной тектоники, участки древнего морского дна теперь образуют прибрежные горные хребты во многих местах по всему миру. Точно так же породы, связанные с древними центрами спрединга, сохранились в отложениях возрастом ~ 3,3 миллиарда лет в Западной Австралии и в отложениях возрастом 3,2 миллиарда лет в Южной Африке. Исследования неорганической химии этих горных пород, а также анализ любых органических молекул, захваченных флюидными включениями, будут иметь большое значение для улучшения понимания потенциальных масштабов абиологического органосинтеза на ранней Земле и, по сравнению, возможно, для получения информации, относящейся к раннему Марсу и Венера тоже.
Страница 96
Делиться
Цитировать
Рекомендуемое цитирование: «6 земных планет». Национальный исследовательский совет. 2007. Изучение органических сред в Солнечной системе . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/11860.
×
Сохранить
Отменить
Марс
Есть множество причин ожидать, что Марс должен содержать богатый запас органического углерода. Однако прошлые миссии показали, что этот углерод нелегко обнаружить в марсианском реголите, и до сих пор его невозможно обнаружить дистанционно. Основная проблема может заключаться в том, что сильные окислители образуются в неглубоких областях марсианского грунта. Осознание этой потенциальной проблемы возникло из результатов анализа почвы, проведенного спускаемыми аппаратами «Викинг» в 1976 году. Следующая марсианская миссия НАСА «Феникс» предназначена для анализа летучих органических веществ, выделяющихся при нагревании марсианского грунта, собранного в северной полярной области планеты. Марсианская научная лаборатория НАСА проведет более тщательный поиск марсианской органики, запуск которой запланирован на 2009 год..
Распознавание марсианских метеоритов значительно расширило знания о химии, минералогии, возрасте и изотопном составе сред в марсианской коре. Однако большинство метеоритов, находящихся в руках, молодые, имеют магматическую природу и, по-видимому, происходят из одного и того же места. Как показали несколько исследований, ни один из этих типов горных пород не способствует сохранению и накоплению органического вещества. Разрабатывая стратегию поиска органической среды на Марсе и в других местах Солнечной системы, исследователи могут извлечь некоторую информацию из геологических данных Земли.
На Земле наиболее подходящей литологией для сохранения и накопления органического вещества являются осадочные породы, которые обычно мелкозернистые и характеризуются четко определенными минеральными ассоциациями водного происхождения. Таким образом, можно получить дополнительную информацию о связанном органическом веществе, присутствующем в этих марсианских минеральных комплексах, за одно измерение присутствующего органического и неорганического материала.
Обнаружение и анализ органического углерода на Марсе не будет простой задачей. Вероятно, существовали как экзогенные, так и эндогенные источники, причем последние, возможно, имели биологический характер. Более того, вполне возможно, что жизнь возникла в начале марсианской истории, но не сохранилась; Таким образом, для Марса возникают те же сложные проблемы, связанные с идентификацией биомаркеров, что и при изучении самых древних горных пород на Земле. Два аспекта имеют решающее значение при поиске органического углерода на Марсе. Во-первых, необходимо уметь различать как эндогенную, так и экзогенную органику. Во-вторых, необходимо различать органику, полученную из биотических и абиотических источников. Таким образом, с точки зрения выявления эндогенных источников органического углерода очень важно, чтобы образцы были получены и проанализированы с территорий, история образования которых хорошо изучена. В свете недавних открытий поверхностных вод и вулканизма в относительно недавнем прошлом Марса нельзя исключать существование небольшого остатка марсианской биосферы.
Рекомендация: Запланированные в настоящее время миссии на Марс должны быть направлены на выявление окремненных марсианских ландшафтов, связанных с древними низкотемпературными горячими источниками, в сочетании с высокой вероятностью отложений грунтового льда для обнаружения органических материалов, образовавшихся на Марсе. Точно так же идентификация мелководных морских и / или озерных отложений предоставит еще одну местность, которую стоит изучить в будущих миссиях в качестве мест для марсианского эндогенного органосинтеза.
Было высказано предположение, что любое органическое вещество в марсианском реголите, как эндогенное, так и экзогенное, будет изменено в результате реакции с сильными окислителями, присутствующими в почве. Тщательно спланированные лабораторные эксперименты позволят оценить эту проблему и укажут наиболее эффективные стратегии прямого анализа органических материалов будущими спускаемыми аппаратами на Марс. Например, схемы химической дериватизации были бы необходимы для производства летучих органических соединений для газохроматографического анализа, если бы единственными выжившими органическими молекулами, обнаруженными в реголите, были поликарбоксилированные ароматические соединения.
Можно ли разработать подходящую модель марсианского реголита для поддержки таких исследований? Есть информация об элементном составе реголита от спускаемых аппаратов «Викинг», миссии Mars Pathfinder и марсоходов Mars Exploration. Кроме того, есть аналитические результаты метеоритов SNC, которые вместе со спектроскопическими данными дают представление о составе реголита. На основе этих данных приготовлено несколько аналогов марсианского реголита. 83 Хотя окислители в почве не были идентифицированы, возможно, они представляют собой пероксиды, образующиеся при воздействии коротковолнового ультрафиолетового света. Исследования окисления органических веществ с использованием различных аналогов реголита и множества возможных окислителей позволят понять вероятные продукты окисления, которые будут наблюдаться на Марсе. Эта информация будет иметь решающее значение для разработки аналитических возможностей посадочного модуля, который будет выполнять анализ продуктов окисления на Марсе. Эксперименты по воспроизведению химического вещества
Страница 97
Делиться
Цитировать
Рекомендуемое цитирование: «6 земных планет». Национальный исследовательский совет. 2007. Изучение органических сред в Солнечной системе . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/11860.
×
Сохранить
Отменить
характеристики марсианского реголита приведут к разработке аналитических стратегий с широчайшим диапазоном частот для обнаружения органических молекул. Оценка временных масштабов окислительного изменения органических материалов в марсианском реголите позволит решить вопросы, связанные с оптимальной минимальной глубиной бурения для будущих миссий посадочного модуля на Марс.
Рекомендация: Лабораторные модели химического состава почвы Марса следует использовать для изучения вероятных механизмов окислительного изменения органических материалов в марсианском реголите и для оценки их комплексного воздействия. Изучаемые материалы должны включать вероятные экзогенные продукты (органические соединения, подобные тем, что обнаружены в метеоритах), а также возможные марсианские до- и постбиотические продукты.
Поскольку разработка инструментов для будущих роботизированных миссий на Марс продолжается, важно, чтобы такие миссии были способны как можно полнее оценить запасы там органического вещества. Ясно, что такое развитие должно строго руководствоваться информацией, предоставленной открытиями Духа и Возможностей.
Хотя такие приборы, скорее всего, будут включать масс-спектрометры, требуются значительные усилия на этапах подготовки проб перед масс-спектрометрическим анализом. В частности, учитывая то, что сейчас известно о реголите на месте посадки Spirit и обнажениях на месте посадки Opportunity, возникают вопросы, как лучше изолировать органическое вещество от неорганической матрицы и как лучше всего ввести это органическое вещество в источник масс-спектрометр.
Несмотря на то, что будущие роботизированные миссии будут оснащены приборами для анализа образцов (например, Марсианская научная лаборатория), эти анализы никогда не смогут достичь возможностей наземных лабораторий. Открытие марсоходом Opportunity того, что кажется однозначно осадочным обнажением, значительно увеличивает импульс для миссий по возврату марсианских образцов. Точно так же обнаружение галогенов брома и хлора в изобилии в месте посадки марсохода Spirit убедительно свидетельствует о прежнем присутствии поверхностных вод. Образцы из любого места вполне могут содержать органические вещества, полученные от вымершей (или, возможно, даже существующей) жизни. Успехи Spirit и Opportunity еще раз иллюстрируют важность планирования будущих миссий по доставке марсианских образцов на Землю.
ПРИМЕЧАНИЯ
1. Шопф В.Дж. и Шопф Б.М. Пакер, «Раннеархейские (возраст от 3,3 до 3,5 миллиардов лет) микрофоссилии из группы Варравуна, Австралия», Science 237: 70-73, 1987.
2. M. Schidlowski, «A Изотопная летопись жизни углерода в осадочных породах за 3800 миллионов лет, Nature 333: 313-318, 1988.
3. К.А. Махер и Д.Дж. Stevenson, «Impact Frustration of the Origin of Life», Nature 331: 612-614, 19. 88.
4. М. Шидловски, «Изотопная летопись жизни углерода в осадочных породах за 3800 миллионов лет», Nature 333: 313-318, 1998.
5. S.J. Мойзисис, Г. Аррениус, К.Д. Маккиган, Т.М. Харрисон, А.П. Натман и К.Р.Л. Друг, «Доказательства существования жизни на Земле до 3800 миллионов лет назад», Nature 384: 55-59, 1996.
6. C. Chyba, «The Heavy Bombardment and the Origins of Life», Astronomy 20( 11): 28-35, 1992.
7. См., например, A.L. Burlingame, M. Calvin, J. Han, W. Henderson, W. Reed и B.R. Симонеит, «Лунные органические соединения: поиск и характеристика», Science 167: 751-752, 1970.
8. K. Watson, B. Murray, and H. Brown, «The Behavior of Volatiles on the Lunar Surface», Journal of Geophysical Research 66: 3033-3045 , 1961.
9. J.R. Arnold, «Ice in the Lunar Polar Regions», Journal of Geophysical Research 84: 5659-5668, 1979.
10. W.C. Фельдман, С. Морис, А. Биндер, Б. Л. Барраклаф, Р.К. Эльфик и Д.Дж. Лоуренс, «Потоки быстрых и эпитепловых нейтронов от Lunar Prospector: свидетельство водяного льда на лунных полюсах», Наука 281: 1496-1500, 1998.
11. П.Г. Люси, «Потенциал пребиотической химии на полюсах Луны», стр. 84-88 в Инструменты, методы и миссии для Астробиология III (Р. Б. Гувер, изд.), Proceedings of SPIE, Vol. 4137, 2000.
12. Национальный исследовательский совет, Новые рубежи в Солнечной системе: интегрированная стратегия исследования , The National Academy Press, 2003, стр. 4-6 и 194.
13. Национальный исследовательский совет, Новые рубежи в Солнечной системе: интегрированная стратегия исследования , The National Academy Press, 2003, стр. 182-184.
14. Г.В. Wetherhill, Provenance of the Terrestrial Planets, Geochimica et Cosmochemica Acta 58: 4513-4520, 1994.
24-й Брукхейвенский симпозиум в Biology (G.M. Woodwell and EV Pecan, eds. ), Комиссия по атомной энергии США, 1973. Имеется в Национальной службе технической информации, Спрингфилд, Вирджиния,
. 16. D.H. Welte, «Organischer Kohlenstoff und die Entwicklung der Photosynthese auf der Erde», Naturwissenschaften 57: 17-23, 1970.
Страница 98
Делиться
Цитировать
Рекомендуемое цитирование: «6 земных планет». Национальный исследовательский совет. 2007. Исследование органической среды в Солнечной системе . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/11860.
×
Сохранить
Отменить
17. Д.В. Van Krevelen, Properties of Polymers , 3rd Edition, Elsevier Science, Amsterdam, The Netherlands, 1990.
18. JM Hunt, Petroleum Geochemistry and Geology , 2nd edition, W. H. Фримен и Ко., Нью-Йорк, 1996, стр. 18-21.
19. К.Ф. Чиба и К. Саган, «Эндогенное производство, экзогенная доставка и ударно-шоковый синтез органических молекул: инвентаризация происхождения жизни», Nature 355: 125-132, 1992.
. Чиба и Г.Д. Макдональд, «Происхождение жизни в Солнечной системе: текущие проблемы», Annual Review of Earth and Planetary Sciences 23: 215, 1995.
22. C. Sagan and C. Chyba, «The Парадокс раннего слабого солнца: органическая защита неустойчивых к ультрафиолету парниковых газов», Наука 276: 1217-1221, 1997.
23. С.Л. Миллер и Л.Е. Orgel, The Origins of Life on the Earth , Prentice Hall, Englewood Cliffs, NJ, 1974.
24. T.M. МакКоллом и Дж.С. Зеевальд, «Экспериментальные ограничения на гидротермальную реакционную способность органических кислот и анионов кислот: I. Муравьиная кислота и формиат», Geochimica et Cosmochimica Acta 67: 3625-3644, 2003.
25. Т.М. МакКоллом и Дж.С. Зеевальд, «Абиотический синтез органических соединений в глубоководных гидротермальных средах», стр. 9.0012 Химическая Обзоры (представлены).
26. Б. Шервуд Лоллар, Т.Д. Вестгейт, Дж.А. Уорд, Г.Ф. Слейтер и Г. Лакрамп-Кулум, «Абиогенное образование алканов в земной коре как второстепенный источник глобальных резервуаров углеводородов», Nature 416: 522-524, 2002.
27. Т.М. МакКоллом, Г. Риттер и Б.Р. Симонеит, «Синтез липидов в гидротермальных условиях с помощью реакций типа Фишера-Тропша», Происхождение жизни и эволюция биосферы 29: 153-166, 1999.
28. G.D.Cody, N.Z. Боктор, Р.М. Хазен, Дж.А. Брандес, Х.Дж. Моровиц и Х.С. Йодер, младший, «Геохимические корни автотрофной фиксации углерода: гидротермальные эксперименты в системе лимонной кислоты, H 2 O-(±FeS)-(±NiS)», Geochimica et Cosmochimica Acta 65: 3557-3576, 2001.
29. А.И. Рушди и Б.Р.Т. Симонеит, «Реакции конденсации и образование амидов, сложных эфиров и нитрилов в гидротермальных условиях», Astrobiology 4: 211-224, 2004.
30. E. Shock, «Chemical Environments of Submarine Hydrothermal Systems», Origin of Life and Evolution of the Biosphere 22: 67-107, 1992.
31. JL Charlou и др., «Интенсивные плюмы CH 4 , образованные серпентинизацией ультраосновных пород на пересечении зоны разлома 15°20′ и Срединно-Атлантического хребта», Geochimica et Cosmochemica Acta 62: 2323-2333, 1998.
32. Г. Флинн, «Доставка органического вещества с астероидов и комет на раннюю поверхность Марса», Earth, Moon, and Planets 72: 469-474, 1996.
33. См., например, S.A. Benner, K.G. Девайн, Л.Н. Матвеева и Д.Х. Пауэлл, «Отсутствующие органические молекулы на Марсе», Proceedings of the National Academy of Sciences 97: 2425-2430, 2000.
34. M.J. Mumma, R.E. Новак, М.А. ДиСанти и Б.П. Бонев, «Чувствительный поиск метана на Марсе», 35-е совещание AAS/DPS, 1-6 сентября 2003 г.
35. В.А. Краснопольский, Ж.П. Майяр и Т.К. Оуэн, «Обнаружение метана в марсианской атмосфере: свидетельство существования жизни», собрание Европейского геофизического союза, Ницца, май 2004 г.
36. V. Formisano, S. Atreya, T. Encrenaz, N. Ignatiev и M. Giuranna, «Обнаружение метана в атмосфере Марса», Science 306: 1758-1761, 2004.
37 А.А. Павлов, Дж.Ф. Кастинг, Л.Л. Браун, К.А. Rages и R. Freedman, «Парниковое потепление CH 4 в атмосфере ранней Земли», Journal of Geophysical Research—Planets 105: 11981-11990, 2000.
38. C. Sagan and C. Chyba , «Парадокс раннего слабого солнца: органическая защита неустойчивых к ультрафиолету парниковых газов», Science 276: 1217-1221, 1997.
39. J.W. Делано, «Окислительно-восстановительная история недр Земли с ~ 3900 млн лет назад: последствия для пребиотических молекул», Origins of Life and Evolution of the Biosphere 31: 311-341, 2001.
40. S.L. Миллер, «Производство аминокислот в возможных первобытных земных условиях», Science 117: 528-529, 1953.
41. S.L. Миллер, «Эндогенный синтез органических соединений», стр. 59-85 в The Molecular Origins of Life (A. Brack, ed.), Cambridge University Press, Cambridge, England, 1998.
. Science 276: 1217-1221, 1997.
43. Дж. Ф. Кастинг и Л. Л. Браун, «Ранняя атмосфера как источник биогенных соединений», стр. 35-56 в The Molecular Origins of Life (A. Брэк, изд.), издательство Кембриджского университета, Кембридж, Англия, 1998.
44. Обзор соответствующих вопросов см., например, в J. Oró, S.L. Миллер и А. Ласкано, «Происхождение и ранняя эволюция жизни на Земле», Annual Reviews of Earth and Planetary Sciences 18: 317-356, 1990.
45. K.J. Zanhle, «Фотохимия метана и образование синильной кислоты (HCN) в ранней атмосфере Земли», Journal of Geophysical Research 91: 2819-2834, 1986.
46. J.P. Ferris, P.D. Джоши, Э.Х. Эдельсон и Дж.Г. Лоулесс, «HCN: вероятный источник пуринов, пиримидинов и аминокислот на первобытной Земле», Journal of Molecular Evolution 11: 293-311, 1978.
47. J.P. Pinto, C. R. Gladstone, and Y.L. Юнг, «Фотохимическое производство формальдегида в первичной атмосфере Земли», Science 210: 183-185, 1980.
48. J.P. Pinto, C.R. Gladstone, and Y.L. Юнг, «Фотохимическое производство формальдегида в первичной атмосфере Земли», Science 210: 183-185, 1980.
Страница 99
Делиться
Цитировать
Рекомендуемое цитирование: «6 земных планет». Национальный исследовательский совет. 2007. Изучение органических сред в Солнечной системе . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/11860.
×
Сохранить
Отменить
49. Ю.Л. Юнг и В.Б. DeMore, Photochemistry of Planetary Atmospheres , Oxford University Press, New York, 1999.
50. D.H. Grinspoon, Открытие Венеры: новый взгляд под облаками нашей таинственной планеты-близнеца , Perseus Publishing, Cambridge, Mass. , 1997.
51. Д. Шульце-Макух и Л.Н. Ирвин, «Переоценка возможности жизни на Венере: предложение по астробиологической миссии», Astrobiology 2: 197-202, 2002.
52. Д. Шульце-Макух, О. Аббас, Л.Н. Ирвин и Д.Гринспун, «Стратегии микробной адаптации для жизни в венерианской атмосфере», Реферат 12747, Общее собрание Института астробиологии НАСА, 2003 г.
53. Дж. П. Феррис, «Фотохимические превращения на примитивной Земле и других планетах», Глава 1 из Органическая фотохимия, Том 8 (А. Падва, изд.), Марсель Деккер, Нью-Йорк, 1987.
54. Ж. Л. Шарлу, Ю. Фуке, А. Буго, Ж. П. Донваль, Ж. Этобло, П. Жан-Батист, А. Дапуаньи, П. Апприоу, П.А. Рона, «Интенсивные плюмы CH 4 , образовавшиеся в результате серпентинизации ультраосновных пород на пересечении зоны разлома 15°20′ северной широты и Срединно-Атлантического хребта», Geochimica et Cosmochimica Acta 62: 2323-2333, 1998.
55. Д.С. Келли, «Богатые метаном флюиды в океанической коре», Journal of Geophysical Research 101: 2943-2962, 6.
. C.E.J. де Ронд, Д.Э. Дер Ченнер, К. Фор, С. Дж. Брей и Э. Т. С. Спунер, «Химия флюидов гидротермальных жерл архейского морского дна: влияние на состав морской воды около 3,2 млрд лет назад»,
Geochimica et Cosmochimica Acta 61: 4025-4042, 1997.
57. B. Sherwood Lollar, T.D. Westgate, Дж.А. Уорд, Г.Ф. Слейтер и Г. Лакрамп-Кулум, «Абиогенное образование алканов в земной коре как второстепенный источник глобальных резервуаров углеводородов», Nature 416(6880): 522-524, 2002.
58. H.P. Югстер и Г.Б. Скиппен, «Магматические и метаморфические реакции, включающие газовые равновесия», Researchs in Geochemistry, Volume 2 (P.H. Abelson, ed.), John Wiley and Sons, New York, 1967.
59. R.B.Symonds, W.I.Rose, D.J.S. Блат и Т.М. Герлах, «Исследования вулканических газов: методы, результаты и приложения», Летучие вещества в Магмах (М. Р. Кэрролл и Дж. Р. Холлоуэй, ред.), Обзоры по минералогии 30: 1-60, 1994.
60. Л.П. Югстер и Г.Б. Скиппен, «Изверженные и метаморфические реакции, включающие газовые равновесия», Researchs in Geochemistry, Volume 2 (P.H. Abelson, ed.), John Wiley and Sons, New York, 1967.
61. E.L. Шок, «Геохимические ограничения происхождения органических соединений в гидротермальных системах», Origins of Life and Evolution of the Biosphere 20: 331-367, 1990.
62. Н.Г. Холм и Е.М. Андерссон, «Гидротермальные системы», стр. 86-9.9 в The Molecular Origins of Life (A. Brack, ed.), Cambridge University Press, Cambridge, England, 1998.
63. М.Е. Берндт, Д. Аллен и В.Е. Seeyfried, «Восстановление CO 2 во время серпентинизации оливина при 300°C и 500 бар», Geology 24: 351-354, 1996.
64. JL Charlou, Y. Fouquet, H. Bougault, JP Donval , Ж. Этубло, П. Жан-Батист, А. Дапуаньи, П. Априу и П.А. Рона, «Интенсивные плюмы CH 4 , образовавшиеся в результате серпентинизации ультраосновных пород на пересечении зоны разлома 15°20′ северной широты и Срединно-Атлантического хребта», Geochimica et Cosmochimica Acta 62: 2323-2333, 1998.
65. H. Koch and W. Gilfert, «Carbonsäure Synthese aus Olefinen, Kohlenoxyd und Wasser», Brennstoff-Chemie 1-95, 23, 321.
66. F. Fischer, «Synthese der Treibstoffe (Kogasin) und Schmieröle aus Kohlenoxyd und Wasserstoff bei Gewöhnlichem Druck», Brennstoff-Chemie 16: 1-11, 1935.
.67. T.M.67. МакКоллом, Г. Риттер и Б.Р. Симонеит, «Синтез липидов в гидротермальных условиях с помощью реакций типа Фишера-Тропша», Происхождение жизни и эволюция биосферы 29: 153-166, 1999.
68. А.И. Рушди и Б.Р.Т. Симонеит, «Формирование липидов путем водного синтеза Фишера-Тропша в диапазоне температур 100–400°C», Origins of Life and Evolution of the Biosphere 31: 103-118, 2001.
69. E. Shock Origins of Life and Evolution of the Biosphere 22: 67-107, 19
2 Углерод в биосфере: материалы 24-го Брукхейвенского симпозиума в Биология (Г. М. Вудвелл и Э. В. Пекан, ред.), Комиссия по атомной энергии США, 1973 г. Доступно в Национальной службе технической информации, Спрингфилд, Вирджиния,
71 Н.Г. Холм, изд., «Морские гидротермальные системы и происхождение жизни», Origins of Life and Evolution of the Biosphere 22: 1-242, 1992.
72. А. Босс, «Эволюция солнечной туманности: I , Неосесимметричная структура при формировании туманности», Astrophysical Journal 345: 544-571, 1989.
73. Т.С. Оуэн и А. Бар-Нун, «Изменчивые вклады ледяных планетезималей», стр. 459-471 в Origin of the Earth and Moon (R.M. Canup and K. Righter, eds.), University of Arizona Press, Tucson, Ariz ., 2000.
74. М.Дж. Мумма, Р.Э. Новак, М.А. ДиСанти и Б.П. Бонев, «Чувствительный поиск метана на Марсе», 35-е совещание AAS/DPS, 1-6 сентября 2003 г.
75. В.А. Краснопольский, Ж.П. Майяр и Т.К. Оуэн, «Обнаружение метана в марсианской атмосфере: свидетельство существования жизни», собрание Европейского геофизического союза, Ницца, май 2004 г.
76. V. Formisano, S. Atreya, T. Encrenaz, N. Ignatiev и M. Giuranna, «Обнаружение метана в атмосфере Марса», Science 306: 1758-1761, 2004.
77 . Я. Чоу, А. Шарма, Р.К. Берресс, Дж. Шу, Х.К. Мао, Р.Дж. Хемли, А.Ф. Гончаров, Л.А. Штерн, С.Х. Кирби, «Преобразования в гидратах метана», Proceedings of the National Academy of Sciences 97: 13484-13487, 2000.
78. S.A. Benner, K.G. Девайн, Л.Н. Матвеева и Д.Х. Пауэлл, «Недостающие органические молекулы на Марсе», стр. 9.0012 Proceedings of the National Academy Sciences 97: 2425-2430, 2000.
Страница 100
Делиться
Цитировать
Рекомендуемое цитирование: «6 земных планет». Национальный исследовательский совет. 2007. Изучение органических сред в Солнечной системе . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/11860.
×
Сохранить
Отменить
79. С.А. Беннер, К.Г. Девайн, Л.Н. Матвеева и Д.Х. Пауэлл, «Отсутствующие органические молекулы на Марсе», Proceedings of the National Academy of Sciences 97: 2425-2430, 2000.
80. G.W. Wetherhill, «Accumulation of Mercury from Planetismals», pp. 671-691 in Mercury (F. Vilas, C.R. Chapman, and M.S. Matthews, eds.), University of Arizona Press, Tucson, Ariz., 1988.
81 Общие сведения о Нептуне и связанных с ним проектах см., например, в Ocean Studies Board, National Research Council, 9.0012 Illuminating the Hidden Planet: The Future of Seafloor Observatory Science , National Academy Press, Washington, D.C., 2000.
82. См., например, S.P. Kounaves, S.R. Луков, Б.П. Комо, М.Х. Хехт, С.М. Граннан-Фельдман, К. Манатт, С.Дж. Уэст, X. Вен, М. Франт и Т. Джиллетт, «Программа Mars Surveyor ’01 Оценка совместимости с окружающей средой Марса. Лаборатория влажной химии: массив датчиков для химического анализа марсианского грунта», Journal of Geophysical Research 108 (E7 ): 5077, 2003; и М. Коэл, М. Кальюранд и С.Х. Лохмюллер, «Анализ выделяющегося газа неорганических материалов с использованием термохроматографии: модельные неорганические соли и палагонитовые имитаторы марсианской почвы», Analytical Chemistry 69: 4586-4591, 1997.
83. См., например, T.L. Роуш и Дж. Б. Оренберг, «Оценочная возможность обнаружения железозамещенной монтмориллонитовой глины на Марсе по спектрам теплового излучения физических смесей глина-палагонит», Journal of Geophysical Research 101(E7): 26111-26118, 1996; и М. Коэл, М. Кальюранд и С.Х. Лохмюллер, «Анализ выделяющегося газа неорганических материалов с использованием термохроматографии: модельные неорганические соли и палагонитовые имитаторы марсианской почвы», Аналитическая химия 69: 4586-4591, 1997.
Страница 85
Делиться
Цитировать
Рекомендуемое цитирование: «6 земных планет». Национальный исследовательский совет. 2007. Изучение органических сред в Солнечной системе . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/11860.
×
Сохранить
Отменить
Страница 86
Делиться
Цитировать
Рекомендуемое цитирование: «6 земных планет». Национальный исследовательский совет. 2007. Изучение органических сред в Солнечной системе . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/11860.
×
Сохранить
Отменить
Страница 87
Делиться
Цитировать
Рекомендуемое цитирование: «6 земных планет». Национальный исследовательский совет. 2007. Изучение органических сред в Солнечной системе . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/11860.
×
Сохранить
Отменить
Страница 88
Делиться
Цитировать
Рекомендуемое цитирование: «6 планет земной группы». Национальный исследовательский совет. 2007. Изучение органических сред в Солнечной системе . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/11860.
×
Сохранить
Отменить
Страница 89
Делиться
Цитировать
Рекомендуемое цитирование: «6 земных планет». Национальный исследовательский совет. 2007. Изучение органических сред Солнечной системы . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/11860.
×
Сохранить
Отменить
Страница 90
Делиться
Цитировать
Рекомендуемое цитирование: «6 земных планет». Национальный исследовательский совет. 2007. Исследование органической среды в Солнечной системе . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/11860.
×
Сохранить
Отменить
Страница 91
Делиться
Цитировать
Рекомендуемое цитирование: «6 земных планет». Национальный исследовательский совет. 2007. Изучение органических сред в Солнечной системе . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/11860.
×
Сохранить
Отменить
Страница 92
Делиться
Цитировать
Рекомендуемое цитирование: «6 земных планет». Национальный исследовательский совет. 2007. Изучение органических сред в Солнечной системе . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/11860.
×
Сохранить
Отменить
Страница 93
Делиться
Цитировать
Рекомендуемое цитирование: «6 земных планет». Национальный исследовательский совет. 2007. Изучение органических сред в Солнечной системе . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/11860.
×
Сохранить
Отменить
Страница 94
Делиться
Цитировать
Рекомендуемое цитирование: «6 земных планет». Национальный исследовательский совет. 2007. Изучение органических сред в Солнечной системе . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/11860.
×
Сохранить
Отменить
Страница 95
Делиться
Цитировать
Рекомендуемое цитирование: «6 земных планет». Национальный исследовательский совет. 2007. Изучение органических сред в Солнечной системе . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/11860.
×
Сохранить
Отменить
Страница 96
Делиться
Цитировать
Рекомендуемое цитирование: «6 планет земной группы». Национальный исследовательский совет. 2007. Изучение органических сред в Солнечной системе . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/11860.
×
Сохранить
Отменить
Страница 97
Делиться
Цитировать
Рекомендуемое цитирование: «6 земных планет». Национальный исследовательский совет. 2007. Изучение органических сред Солнечной системы . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/11860.
×
Сохранить
Отменить
Страница 98
Делиться
Цитировать
Рекомендуемое цитирование: «6 земных планет». Национальный исследовательский совет. 2007. Исследование органической среды в Солнечной системе . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/11860.
×
Сохранить
Отменить
Страница 99
Делиться
Цитировать
Рекомендуемое цитирование: «6 земных планет». Национальный исследовательский совет. 2007. Изучение органических сред в Солнечной системе . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/11860.
×
Сохранить
Отменить
Страница 100
Делиться
Цитировать
Рекомендуемое цитирование: «6 земных планет». Национальный исследовательский совет. 2007. Изучение органических сред в Солнечной системе . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/11860.
×
Сохранить
Отменить
Далее: III—Исследование: куда идти и что изучать, 7 подходов к исследованию »
Факты о земных планетах для детей
- Введение
- Статистика
- История названия
- Формирование
- Структура и поверхность
- Атмосфера
- Может ли существовать жизнь?
- Интересная информация
- Космические визиты
- Забавные факты
- Поп-культура
Введение:
Каждый раз, когда вы смотрите в небо и видите звезду, вы смотрите на солнце в другой галактике. Если бы вы были на другой планете и смотрели на нашу солнечную систему, вы бы видели наше солнце как звезду.
Считается, что у каждого солнца есть планеты, вращающиеся вокруг него. В нашей галактике Млечный Путь больше планет, чем звезд.
В нашей Солнечной системе есть восемь планет: Меркурий, Венера, Земля и Марс — внутренние скалистые или «земные» планеты. Юпитер и Сатурн — внешние газовые гиганты.
Уран и Нептун — внешние ледяные гиганты. В последние годы астрономы разработали новый класс под названием «карликовые планеты». Это меньшие миры, недостаточно большие, чтобы считаться стандартной планетой, и включают Плутон.
Статистика планет земной группы:
Планеты земной группы также называют «теллурическими планетами или каменистыми планетами». Эти планеты должны состоять в основном из силикатных пород или металлов. Они также должны иметь твердую поверхность и возможную атмосферу.
Критическое требование состоит в том, чтобы они имели тяжелое ядро, состоящее в основном из железа, и чтобы часть этого ядра находилась в расплавленном состоянии. Это расплавленное состояние создает потоки энергии при вращении планеты.
Размер ядра может быть разным на каждой планете. Планеты земной группы, которые существуют в нашей Солнечной системе, также являются «внутренними планетами» или ближайшими к Солнцу: наши четыре планеты земной группы включают Меркурий, Венеру, Землю и Марс.
Чтобы считаться планетой земной группы, она должна обладать следующими характеристиками: тяжелое расплавленное ядро, вулканы, плотная или разреженная атмосфера, кратеры, горы, каньоны, мало лун или их отсутствие, отсутствие колец. 923 кг (0,055 М⊕)
Венера:
- Посмотреть на Картах: google.com/maps/space/venus
- Расстояние от Солнца: 67,24 миллиона миль
- Радиус: 3760 миль
- Диаметр : 7 520,8 миль 924 кг 0,815 М⊕
- Температура поверхности: 462 °C
- Количество Лун: Нет
- Первая запись: 17 й век до н. э. астрономами Вавилона
Земля:
- Население: 7,53 миллиарда (2017 г.) Trending, Всемирный банк
- Посмотреть на Картах: google.com/maps/space/earth
- Расстояние от Солнца: 92,96 миллиона миль
- 23 кг 0,107 М⊕
- Поверхностное давление: от -153 до 20 °C
- Луны: (2) Фобос, Деймос
- Первая запись: 2 nd тысячелетие до н.э. египетскими астрономами
История названия:
Название, обозначающее земной и теллурический, происходит от латинских слов, обозначающих Землю: Terra и Tellus. Они названы так из-за сходства состава планет с составом Земли.
Другими словами, они наиболее похожи на Землю. Условия на двух ближайших к Солнцу планетах, Меркурии и Венере, слишком суровы и экстремальны, чтобы на них могла существовать какая-либо форма жизни.
Однако считается, что на Марсе когда-то была жизнь, и есть вероятность, что жизнь на Марсе все еще существует сегодня.
Планеты земной группы имеют каменистую поверхность и могут также иметь атмосферные газы.
Считается, что многие цивилизации узнали планету Меркурий еще 5000 лет назад.
Он был назван в честь римского бога-посланника, который был известен своей скоростью, потому что планета вращалась вокруг солнца быстрее, чем другие планеты.
На протяжении всей истории Венера была одной из планет, признанных многими цивилизациями.
Названный в честь римской богини любви и красоты, он также был известен грекам как Афродита. Все планеты в нашей Солнечной системе названы в честь богов-мужчин или мифологических существ, за исключением Венеры.
Это единственная планета, названная в честь женщины, и считается, что это потому, что это самая яркая планета.
Считается, что имени «Земля» около 1000 лет. Если вы заметили, кроме Земли, все планеты в нашей Солнечной системе названы в честь римских и греческих богов и богинь.
Одна из версий происхождения названия состоит в том, что слово «Земля» — это старое германское слово, которое на самом деле означает просто «земля».
Другая мысль состоит в том, что название «Земля» происходит от древнеанглийского слова «ertha», а также от англо-саксонского слова «erda», что означает почва или земля.
Земля — единственная известная планета, на которой существует жизнь. Она образовалась около 4,54 миллиарда лет назад.
Марс — четвертая планета от Солнца и одна из планет земной группы. Он имеет характерный красный цвет и поэтому ассоциировался с битвами и войной и был назван в честь римского бога войны.
Поверхность Марса красновато-коричневого цвета из-за процесса ржавчины поверхностных минералов. Другое название Марса — «Красная планета». Меркурий — самая маленькая планета в нашей Солнечной системе, а Марс — вторая самая маленькая планета.
Другие цивилизации на протяжении всей истории также называли планету из-за ее цвета. Древние египтяне называли Марс «Хер Дешер», что переводится как «красный».
Сегодня мы часто называем Марс «Красной планетой» из-за минералов железа на поверхности. Это железо в марсианской грязи, которое окислилось или заржавело, делает его красным.
Формирование:
Планеты создаются, когда гравитация сближает пыль и вращающийся газ. Считается, что планеты образовались около 4,5 миллиардов лет назад. Наземные растения имеют центральное ядро, скалистую оболочку и твердую кору.
Структура и поверхность:
Меркурий:
После Земли Меркурий является второй по плотности планетой в нашей Солнечной системе. Ядро Меркурия металлическое с радиусом около 1289 миль/2074 км, что составляет около 85% всего радиуса планеты.
Ученые считают, что нашли доказательства того, что часть металлического ядра находится в расплавленном или жидком состоянии. Толщина внешней оболочки или мантии и коры составляет около 250 миль/400 км.
Когда смотришь на поверхность Меркурия, невольно понимаешь, что она похожа на нашу Луну. Поверхность покрыта множеством кратеров, образовавшихся в результате столкновений с кометами и метеороидами.
Многим из этих кратеров мы дали имена известных людей, в том числе писателей, музыкантов и художников. Два кратера названы в честь доктора Сьюза, известного автора детских книг, и Элвина Эйли, пионера танца.
Венера:
Между Венецией и Землей много общего, и одно из самых заметных — это ее структура. Венера имеет железное ядро радиусом 2000 миль/3200 км.
Над ядром находится мантия, состоящая из горячей породы, похожей на лаву, которая медленно бурлит из-за внутреннего тепла планеты. Поверхность представляет собой выпуклую тонкую каменную корку, которая перемещается по мере смещения мантии. Это движение создает вулканы.
Венера покрыта долинами, горами и десятками тысяч вулканов. Самая высокая гора на Венере — Максвелл Монтес, ее высота составляет более 20 000 футов / 8,8 км.
Он похож на самую высокую гору Земли, гору Эверест. Ландшафт довольно пыльный, а температура на поверхности может достигать 880 градусов F/471 градуса C.
Земля:
Земля состоит из четырех основных слоев, начиная с внутреннего ядра планеты, которое окружена внешним ядром, затем мантией и, наконец, земной корой.
Внутреннее ядро имеет радиус около 759 миль/1221 км и представляет собой твердую сферу из никеля и железа. Температура внутреннего ядра достигает 9,800 градусов по Фаренгейту/5400 градусов по Цельсию.
Внутреннее ядро окружает внешнее ядро, толщина которого составляет 1400 миль/2300 км. Внешнее ядро состоит из флюидов железа и никеля.
Между внешним ядром и корой находится мантия, которая является самым толстым из всех слоев. Это горячая густая смесь расплавленной породы, которая имеет консистенцию карамели и имеет толщину около 1800 миль/2900 км.
Земная кора является самым внешним слоем и имеет среднюю глубину около 19 миль/30 км на суше. Дно океана имеет более тонкую кору и простирается примерно на 5 км от дна моря до верхней части мантии.
Марс:
Ядро в центре Марса очень плотное и имеет радиус от 930 до 1300 миль/от 1500 до 2100 км. Ядро состоит из железа, никеля и серы.
Ядро окружает каменистая мантия планеты толщиной от 770 до 1170 миль/1240-1880 км. Над скалистой мантией находится кора, состоящая из железа, магния, алюминия, кальция и калия.
Кора имеет глубину от 6 до 30 миль/10-50 км. Поверхность Марса разделена полушарием планеты и имеет два различных типа особенностей.
Благодаря марсоходам мы смогли увидеть гладкий вид северного полушария и увидеть, что на нем не очень много кратеров.
Однако, южное полушарие является полной противоположностью, с гораздо большим количеством кратеров, а также высокогорья. Кратеры на Марсе различаются по размеру, но у него также есть самый большой известный кратер в Солнечной системе, который называется Долина Маринерис.
Вы можете растянуть кратер от западного побережья США до восточного побережья. Марс также является домом для самого большого известного вулкана в Солнечной системе под названием Olympus Mons.
Одной из самых отличительных особенностей Марса являются его «каналы». Эти каналы выглядят так, как будто они могли быть созданы проточной водой.
Марс на самом деле имеет гораздо больше цветов, чем просто «красный», который большинство людей использует для его описания. На поверхности мы видим такие цвета, как золотой, коричневый и коричневый.
Красный цвет обусловлен окислением или ржавлением железных пород, и когда они ржавеют, они создают марсианскую «почву», называемую реголитом.
Эта почва пыльная, и когда она выбрасывается в атмосферу во время шторма, планета становится красноватой.
Атмосфера. Магнитосфера и статус Луны:
Меркурий:
Хотя у некоторых планет есть атмосфера, у Меркурия ее нет. Вместо этого у него есть тонкая «экзосфера», состоящая из атомов, созданных метеороидами, ударившимися о поверхность, и солнечный ветер подхватывает их и выбрасывает вверх.
Экзосфера Меркурия состоит в основном из кислорода, натрия, водорода, гелия и калия. Магнитное поле Меркурия относительно экватора планеты.
Несмотря на то, что он имеет всего 1% силы магнитосферы нашей Земли, он взаимодействует с магнитным полем солнечного ветра, так что может создавать действительно сильные магнитные торнадо.
Эти бури направляют горячую плазму солнечного ветра на поверхность планеты. Как только ионы попадают на поверхность, они разбалансируют нейтрально заряженные атомы и быстро отправляют их обратно в небо.
У Меркурия нет ни луны, ни колец.
Венера:
На Венере есть два широких слоя атмосферы, включая один слой, представляющий собой облачную гряду, покрывающую все растение, и другой, включающий все, что находится ниже облачной гряды.
Консистенция облаков очень плотная, они состоят из серной кислоты и двуокиси серы. Из-за смеси и плотности облака отражают около 60% солнечного света, попадающего на Венеру, обратно в космос.
Несмотря на то, что это вторая ближайшая к Солнцу планета, это единственная самая горячая планета в нашей Солнечной системе.
Атмосфера Венеры в основном состоит из углекислого газа и имеет облака капель серной кислоты.
Эта плотная атмосфера отвечает за улавливание солнечного тепла и создает очень горячую температуру поверхности до 880 градусов по Фаренгейту/470 градусов по Цельсию.
Сама атмосфера состоит из многих слоев, и температура в каждом слое различна. Примерно в 30 милях от поверхности облака имеют примерно ту же температуру, что и на поверхности Земли.
Если бы вы могли стоять на земле на Венере, вы бы огляделись и увидели бы, что день на Земле очень пасмурный и туманный, однако из-за тяжелой атмосферы вы бы чувствовали, что находитесь на глубине 1 мили/1,6 км. вода.
Медленное вращение Венеры делает магнитное поле намного слабее, чем на Земле. Несмотря на то, что Земля и Венера имеют одинаковый размер и, похоже, имеют железные ядра одинакового размера, более быстрое вращение Земли дает нам более сильную магнитосферу.
У Венеры нет ни спутников, ни колец.
Земля:
Атмосфера Земли состоит на 78 % из азота, на 21 % из кислорода и в следовых количествах из других газов, включая двуокись углерода, аргон и неон. Мы отдаем должное растительной жизни на Земле за производство большого количества кислорода.
В процессе фотосинтеза растения потребляют углекислый газ и выделяют кислород. Озоновый слой Земли состоит из особого вида кислорода, который помогает поглощать вредные ультрафиолетовые лучи солнца.
Озоновый слой защищает Землю и жизнь от экстремального солнечного излучения. Наша атмосфера также ответственна как за краткосрочные, так и за долгосрочные погодные эффекты на Земле.
Атмосфера действует как защитный барьер, ограждая Землю от ударов метеороидов, поскольку многие из них сгорают, прежде чем успевают удариться о поверхность Земли.
Магнитное поле Земли невероятно мощное, а также играет большую роль в защите нашей планеты от воздействия солнечного ветра.
Однако магнитное поле Земли возникает из-за ядра планеты, состоящего из железа и никеля, в сочетании с быстрым вращением Земли.
Важно понимать, что вращение Земли замедляется примерно на 17 миллисекунд каждые 100 лет.
Процесс замедления повлияет на продолжительность наших дней, однако пройдет около 140 миллионов лет, прежде чем мы увидим изменение дня с 24 до 25 часов.
Солнечный ветер искажает магнитное поле так, что если вы посмотрите на него из космоса, он будет иметь форму слезы. Солнечный ветер – это постоянный поток заряженных частиц, которые выбрасывает Солнце.
Когда эти частицы попадают в магнитное поле Земли, они сталкиваются с молекулами в воздухе над магнитными полюсами Земли.
Этот сговор заставляет молекулы в воздухе светиться, и это известно как северное и южное сияние.
Магнитное поле Земли заставляет стрелки компаса указывать на Северный полюс, куда бы вы ни повернулись.
Однако магнитная полярность Земли не всегда остается неизменной, и магнитное поле может меняться. Ученые, изучающие геологические записи, увидели, что каждые 400 000 лет происходит инверсия магнитного поля.
Насколько всем известно, этот переворот не причинил вреда жизни на Земле, и вряд ли повторится еще как минимум тысячу лет.
Предполагается, что когда произойдет переворот, стрелки компаса будут указывать в разных направлениях на несколько столетий, пока все не уляжется; и тогда компасы будут указывать на юг, а не на север.
Земля имеет одну луну и не имеет колец.
Марс:
Атмосфера Марса очень похожа на атмосферу Венеры. Он имеет главный компонент (95%) углекислого газа и Венера 97%.
Разница между двумя планетами заключается в том, что безудержный парниковый эффект на Венере допускает температуру выше 480 градусов по Цельсию, в то время как на Марсе никогда не поднимается выше 20 градусов по Цельсию.
Разница также связана с плотностью двух атмосфер. У Марса тонкая атмосфера, а у Венеры плотная.
Обширные исследования показали, что атмосфера на Марсе также может влиять на наличие жидкой воды.
Было обнаружено, что в полярных шапках Марса есть замерзшая вода, и другие доказательства показывают, что жидкая вода может существовать под поверхностью планеты.
Также считается, что когда-то на Марсе могла быть атмосфера, достаточно сильная, чтобы поддерживать воду на поверхности планеты.
Температура на Марсе может достигать 70 градусов по Фаренгейту/20 градусов по Цельсию и опускаться до -225 градусов по Фаренгейту/-153 градусов по Цельсию. Атмосфера настолько тонкая, что любое солнечное тепло быстро покидает планету.
Если бы вы стояли на Марсе, он выглядел бы туманно-красным. Ветры Марса могут создавать невероятно сильные пылевые бури, которые охватывают большую часть планеты. Они могут быть настолько сильными, что могут пройти месяцы, прежде чем вся пыль осядет.
Сегодня у Марса нет магнитного поля. Однако в южном полушарии есть области марсианской коры, которые очень сильно намагничены.
Это указывает на наличие следов того, что когда-то было магнитным полем около 4 миллиардов лет назад.
У Марса есть две маленькие луны: Фобос и Деймос. Считается, что это могли быть захваченные астероиды.
Луны имеют форму картофеля и такую маленькую массу, что их собственная гравитация не может сделать их сферическими, как наша земная луна.
Луны были названы в честь лошадей, которые тянули колесницы Ареса, греческого бога войны. На древнегреческом языке слово «Фобос» переводится как «полет», а «Деймос» — как «страх».
Фобос — самый большой спутник и ближайший к Марсу. Он сильно изрыт кратерами с множеством глубоких канавок на поверхности.
Он медленно движется к Марсу, и считается, что примерно через 50 миллионов лет он либо развалится на части, либо врежется в Марс.
Деймос примерно вдвое меньше Фобоса, а его орбита в 2,5 раза дальше от него. Деймос имеет странную форму и покрыт рыхлой грязью, которая иногда заполняет кратеры на его поверхности.
Из-за этой странной ситуации он часто выглядит более гладким, чем Фобос.
У Марса нет колец, однако считается, что через 50 миллионов лет, когда Фобос либо расколется, либо врежется в Марс, он может создать пыльное кольцо вокруг Марса.
Может ли существовать жизнь?
Экстремальные температуры и давление на Меркурии и Венере слишком велики, чтобы жизнь могла адаптироваться или процветать.
Ученые не думают, что когда-либо найдут живые существа на Марсе, поскольку условия недостаточно хороши для жизни.
Тем не менее, они ищут признаки того, что жизнь могла существовать на планете давным-давно, когда Марс был теплее и его поверхность была покрыта жидкой водой.
Если вы посмотрите вокруг нашей Земли, вы увидите, что у нас есть невероятное количество жизни, которая существует как на суше, так и в водных путях и морях.
Ученые всегда основывали наше определение «жизни» на углеродном типе, который нас окружает, включая нас самих.
Они установили три правила, необходимые для жизни: жидкая вода, какой-то источник энергии, такой как наше солнце, и источник пищи.
Однако за последние несколько лет эксперты обнаружили формы жизни на Земле, которые живут вне этих представлений.
Эти формы жизни живут в условиях, которые ранее считались непригодными для жизни, и их называют «экстремофилами».
Ученые считают, что жизнь не только развилась, но и адаптировалась и процветала на Земле из-за нашего уникально идеального расстояния от Солнца и гравитационного воздействия Луны на планету.
Земля не слишком горячая и не слишком холодная, и это часто называют «расстоянием Златовласки». Наша Луна создала приливы на Земле, что, в свою очередь, помогло развитию жизни.
Вращение Луны вокруг Земли вызвало эффект, называемый «приливной блокировкой», так что периоды орбиты и вращения совпадают.
Благодаря этому замку Луна всегда обращена к Земле одной стороной.
Размер Земли и расстояние от Солнца имеют решающее значение для жизни на Земле. Земля является самой большой из планет земной группы с радиусом 3 959 миль / 6 371 км и пятой по величине планетой в нашей Солнечной системе.
Земля находится в среднем на расстоянии 93 миллионов миль/150 миллионов километров от Солнца или одной а. е. (астрономической единицы).
AU — это расстояние от Солнца до Земли. Свету, исходящему от Солнца, чтобы достичь Земли, требуется около восьми минут.
Интересная информация:
- Планеты земной группы нашей Солнечной системы имеют орбиту, относительно близкую к нашему Солнцу, и их также называют «внутренними планетами».
- Состав планет земной группы состоит из в основном железного центрального ядра и следующего слоя, называемого мантией, обычно состоящего из силикатных пород, богатых кислородом и кремнием.
- Планеты земной группы часто называют «каменистыми» планетами.
- Наземные растительные поверхности включают существование гор, каньонов, вулканов и кратеров.
- Ни у одной из планет земной группы в нашей Солнечной системе нет колец.
- В нашей Солнечной системе есть одна карликовая планета, которая считается миром земного типа. Церера имеет как каменистое ядро, так и внешнюю мантию, а на ее поверхности есть горы и кратеры.
- Миссия «Кеплер» отправила данные, указывающие на наличие планет земной группы вокруг других звезд за пределами нашей Солнечной системы. Они размером с Землю, а также называются «суперземлями» и существуют по всей галактике. Ученые считают, что в нашей галактике Млечный Путь может быть до 40 миллиардов таких миров.
Посещения космоса:
Меркурий:
1974-1975 Моряк 10: Космический корабль трижды облетел вокруг Меркурия и нанес на карту около половины поверхности Меркурия. Во время миссии «Маринер-10» были обнаружены доказательства того, что у Меркурия есть магнитное поле.
Сравнение показало, что магнитное поле составляет всего около 1% от земного, но оно очень активно и отвечает за торнадо солнечного ветра на поверхности Меркурия.
Снимки, сделанные Маринером, покрыли около 45% поверхности Меркурия и вызвали интерес к более поздним миссиям.
2004 Зонд-посланник: Зонд вращался вокруг Меркурия в течение четырех лет, отправив невероятное количество данных обратно на Землю, прежде чем он врезался в поверхность.
2018 BepiColombo: Европейское космическое агентство (ESA) запустило BepiColombo в рамках своей первой миссии по исследованию Меркурия.
Несмотря на сильную жару и колебания температуры, на Меркурии все еще есть места, постоянно защищенные от солнечного тепла.
В 2012 году космический корабль NASA MESSENGER обнаружил водяной лед в кратерах вокруг северного полюса Меркурия.
Могут быть и другие районы с водяным льдом, однако орбита MESSENGER не включала зондирование южного полюса.
Считается, что метеориты или кометы могут быть ответственны за доставку льда в эти места, или водяной пар мог выделяться из недр планеты, а затем к полюсам.
Венера:
Акацуки 2010: Миссия Venus Climate Orbiter (PLANET-C), или «AKATSUKI», изучает атмосферную циркуляцию Венеры.
Venus Express 2005: Аппарат Venus Express Европейского космического агентства (ESA) изучает атмосферу Венеры, включая поверхность и ионосферу.
Galileo 1989: Орбитальный аппарат включал в себя десять научных инструментов, а также атмосферный зонд для изучения Юпитера, его спутников и магнитосферы на орбите.
Magellan 1989: Выполнил свою миссию первым, кто прибыл и нанес на карту всю поверхность Венеры.
Вега 2 1984: Родственный космический корабль Веги 1, с почти идентичной миссией, как Вега 1.
Вега 1 1984: Самая амбициозная миссия Советов в дальний космос с двумя космическими кораблями, спроектированными с дублирующими целями миссии.
Венера-16 1983: советских орбитальных аппаратов-близнецов Венера-15 и 16, миссия заключалась в использовании радара для создания подробной карты поверхности Венеры с разрешением 1-2 км или около 1 мили.
Венера-15 1983 год: советских орбитальных аппаратов-близнецов Венера-15 и 16, задачей которых было использование радара для создания подробной карты поверхности Венеры с разрешением 1-2 км или около 1 мили.
«Венера-14» 1981: Идентичен своему близнецу «Венера-13», советская миссия космического корабля была выполнена, так как он совершил три корректировки на полпути к Венере.
Венера-13 1981: Разработанные аналогично предыдущим советским двойным миссиям, Венера-13 и 14 были космическими кораблями для облета Венеры.
«Венера-12» 1978: Советская миссия с двумя «Венерами-11» для пролета, а затем спускаемого модуля для исследования ионосферы, атмосферы и поверхности Венеры.
Земля:
У нас есть тысячи спутников, вращающихся вокруг Земли, для изучения отдельных областей, а также всей Земли в целом.
Эти спутники наблюдают за атмосферой, ледниками, океанами и твердой землей. Многие из этих спутников также являются спутниками связи, обеспечивая нам кабельное телевидение и услуги сотовой связи.
Марс:
Из всех планет и тел в нашей Солнечной системе Марс является наиболее изученной и единственной планетой, на которую мы отправили марсоходы для изучения ландшафта и сбора образцов и данных.
НАСА, Индия и ЕКА (Европейское космическое агентство) отправили космический корабль на орбиту Марса.
Исследователи-роботы нашли множество свидетельств того, что когда-то, миллиарды лет назад, Марс был более теплым и влажным, с более плотной атмосферой.
Зарегистрированные наблюдения датируются 4000-летней давностью, когда древние египтяне составили карту движения Марса по небу.
У нас есть международный флот космических кораблей, которые вышли на орбиту и приземлились на Марсе, включая роботизированные вездеходы.
Как ни странно, было много неудачных попыток отправки автоматических космических кораблей, но мы рады сообщить, что многие из них также преуспели, в том числе: Mars Odyssey, Mars Express, марсоход Opportunity, марсианский разведывательный орбитальный аппарат, марсоход Curiosity, марсианская орбитальная миссия, MAVEN и ExoMars Trace Gas Orbiter.
Космический аппарат НАСА InSight прибыл 26 ноября 2018 года при коммуникационной поддержке двух спутников-спутников MarCO, первых кубсатов, отправленных в дальний космос.
Факты о земных планетах для детей:
- Из всех планет земной группы Земля является самой плотной, а Марс — второй по плотности.
- На Марсе находится самая большая гора в Солнечной системе под названием Олимп.
- На Земле постоянно движутся и смещаются тектонические плиты, благодаря которым наша планета имеет одну из самых разнообразных поверхностей по сравнению с любой другой планетой.
- Тип атмосфер планет земной группы зависит от расстояния планеты от Солнца, радиуса, массы, степени геологической активности и поверхностных организмов.
- Планета Венера имеет «купола», которые, как считается, образовались, когда лава вытолкнула камень на поверхность.
- Открытие больших вулканов на Марсе показывает, что планета когда-то в своей истории имела активные тектонические плиты.
- Венера имеет кислотные дожди, которые образуются в облаках в ее атмосфере.
Популярная культура:
Меркурий:
В то время как многие из наших планет играли роль в легендах и историях, Меркурий, кажется, был центром нашего коллективного воображения.
Многие писатели-фантасты использовали самую маленькую планету в нашей Солнечной системе в качестве источника вдохновения для своих романов.
Список авторов включает: Айзека Азимова, К. С. Льюиса, Рэя Брэдбери, Х.П. Лавкрафт и Артур Кларк.
Телевизионщики и сценаристы фильмов также, казалось, были очарованы маленькой планетой как частью своих сценариев.
В анимационном телешоу «Захватчик Зим» группа вымерших марсиан превращает Меркурий в прототип гигантского корабля. В фильме «Солнечный свет», выпущенном в 2007 году, космический корабль «Икар II» вращается вокруг Меркурия, чтобы встретиться с «Икаром I».0003
Меркьюри упоминается даже в комиксе «Кальвин и Гоббс». В одной из серий Кальвин и его подруга Сьюзи проводят классную презентацию о Меркурии, и Кальвин заполняет презентацию очень сомнительной информацией, такой как:
«Планета Меркурий была названа в честь римского бога с крылатыми ногами», — говорит Кальвин. «Меркурий был богом цветов и букетов, поэтому сегодня он является зарегистрированной торговой маркой флористов FTD. Почему они назвали планету в честь этого парня, я не могу себе представить».
Венера:
Венера была названа в честь богини любви и красоты, и это имя стало в нашем обществе синонимом слова «женщина».
Примером этого может служить книга, написанная в 1992 году писателем Джоном Греем под названием «Мужчины с Марса, женщины с Венеры», в которой Грей ссылается на две планеты как на руководство по отношениям между мужчинами и женщинами.
Писатели-фантасты начала 20-го века также любили использовать Венеру как популярное место в своих книгах. Это было, конечно, до того, как наука обнаружила, насколько ужасными были поверхность и атмосфера.
В современных видеоиграх Венера используется в качестве фона для таких игр, как Transhuman Space, Battlezone и Destiny.
Даже поклонники Диснея помнят мультфильм «Принцесса и лягушка», где светлячок Рэй влюбляется в Венеру, «вечернюю звезду», которую он принимает за другого светлячка.
Земля:
Открытие природы нашей родной планеты было темой многих книг, фильмов и телевизионных шоу.
Известный фильм (и его продолжения) «Планета обезьян» происходит в будущем, где наши астронавты обнаруживают, что разумные обезьяны захватили мир, а примитивные животные — это люди.
Многолетний телесериал и его римейк «Звездный крейсер Галактика» включает в себя группу, воюющую против высокоразвитых роботов-сайлонов, пока они ищут давно потерянную колонию на Земле.
Во многих сказках писатели оставляют Землю разрушенной или заброшенной. Телесериал «Светлячок» и книга и экранизация «Автостопом по Галактике» — две такие истории.
«Титан А.Е.», анимационный фильм показывает разрушение Земли одним из видов инопланетян, однако хорошо подготовленный строитель планет затем воссоздает планету и все живущие на ней виды.
Земля остается базой для других историй об исследовании космоса, включая культовую серию «Звездный путь».
Первоначально созданный Джином Родденберри, «Звездный путь» использует Землю как ведущего члена Федерации планет, а также множество космических кораблей, которые отправляются исследовать галактики и не только.
Марс:
Можно легко сказать, что Марс захватил коллективное воображение людей больше, чем любая другая планета.
В 1800-х годах, когда люди впервые подумали, что на поверхности Марса есть каналы, они думали, что это доказательство того, что на планете живут разумные инопланетные виды.
Эти идеи привели к большему количеству рассказов, книг, фильмов и телевизионных шоу, чем на любой другой планете. Наиболее заметной из таких ситуаций была радиопостановка 1938 года по книге Герберта Уэллса «Война миров».
Трансляция была настолько реалистичной, что многие слушатели подумали, что действительно было вторжение марсиан на Землю, и впали в панику. Телевидение также подхватило идею разумных существ на Марсе в сериале 1966 года «Мой любимый марсианин».
Еще одна сказка о Марсе, показанная по телевидению и в книгах, называлась «Пространство». Другие истории, произошедшие на Марсе, были перенесены в такие фильмы, как 1990 «Вспомнить все» и ремейк 2012 года.
В этой версии основной сюжет включал в себя терраформирование Марса и колонию, борющуюся из-за нехватки воздуха.
В романе 2014 года, который стал экранизацией романа «Марсианин» в 2015 году, рассказывается о ботанике, застрявшем на Марсе, и его борьбе за выживание в ожидании спасения.
https://solarsystem.nasa.gov/planets/overview/
https://www.space.com/17028-terrestrial-planets.html
https://space-facts.com/terrestrial-planets/
.
Начните здесь!
Пожалуйста, ознакомьтесь со свойствами внутренних планет на веб-сайте Билла Арнетта «Девять 8 планет» — отличном ресурсе.
Кроме того, есть много информации (без надоедливой рекламы, как в предыдущей ссылке) на странице исследования Солнечной системы НАСА.
Наша цель на этом уроке — составить список сходств между планетами, некоторые тенденции в их свойствах и понять, в чем могут заключаться некоторые различия в их свойствах. Чтобы достичь этого, мы можем начать с простого маркированного списка, который включает в себя сводку свойств каждой из трех планет земной группы:
в некотором роде очень похоже на земную Луну.
Рисунок 11. 9: Венера
Авторы и права: NASA Magellan Mission
Венера
- Плотная атмосфера и «неконтролируемый парниковый эффект» вызывают температуру поверхности 730K.
- Атмосфера состоит в основном из CO 2 (углекислого газа), облаков серной кислоты, без водяного пара или кислорода.
- Огромные вулканы.
- Облака обладают высокой отражательной способностью (, высокое альбедо ) — Венера — один из самых ярких объектов на нашем ночном небе.
- Вращается очень медленно (243 земных дня) и вращается за ретроградная манера (противоположность Земли и Солнца).
- Не на синхронной орбите — один венерианский год = 225 земным дням.
- Луны нет.
- По размерам почти такой же, как Земля.
- США и СССР отправили ряд миссий на Венеру. В 1994 году Magellan нанес на карту поверхность Венеры.
Рис. 11.10: Марс
Авторы и права: Научный институт космического телескопа
Марс
- Температура всегда ниже точки замерзания воды.
- Гигантских вулкана (крупнейший из всех во всей Солнечной системе).
- Интенсивные крупномасштабные пыльные бури.
- Имеет атмосферу, которая намного тоньше Земли или Венеры, в основном CO 2 .
- Поверхность красная из-за присутствия оксида железа (ржавчины).
- Один марсианский день лишь немного длиннее земного дня (24,6 часа).
- Один марсианский год равен 1,88 земного года.
- Полярные шапки из сухого и водяного льда, которые меняются в зависимости от времени года.
- Замерзшая вода в слое вечной мерзлоты (подтверждено недавно).
- Около половины размера Земли.
- Два маленьких спутника неправильной формы — Фобос и Деймос.
- Самая посещаемая планета в нашей Солнечной системе, включая несколько недавних миссий, марсоходы Spirit и Opportunity, Phoenix Lander , Curiosity, и MAVEN .
Внутренняя структура
У этих планет есть несколько особенностей, но мы можем понять вероятные причины этих свойств, если сравним их с Землей. Во-первых, рассмотрим внутреннюю структуру этих планет. Так же, как Земля, Меркурий, Венера и Марс дифференцированы. Любопытно, что мы обнаруживаем, что по сравнению с другими планетами ядро Меркурия относительно велико. То есть он заполняет большую часть недр этой планеты. Поскольку ядро Меркурия, вероятно, в основном состоит из железа и никеля и заполняет большую часть внутренней части планеты, Меркурий является самой плотной внутренней планетой. Мы ожидаем, что часть ядра каждой из внутренних планет находится в расплавленном состоянии, и мы ожидаем, что это жидкое металлическое ядро должно генерировать электрические токи внутри планеты, поскольку ядро вращается вместе с остальной планетой. Эти электрические токи должны создавать магнитные поля, заставляя планеты вести себя так, как будто внутри них есть гигантские стержневые магниты. И у Меркурия, и у Земли есть измеримые магнитные поля, но, вопреки нашим ожиданиям, у Венеры и Марса их нет. Для Венеры причина может заключаться в том, что она слишком медленно вращается, чтобы создать необходимые условия для создания магнитного поля. Отсутствие магнитного поля на Марсе может быть вызвано отсутствием у него расплавленного ядра.
Альбедо
Нам легко наблюдать за внутренними планетами, потому что они находятся рядом и сияют, отражая солнечный свет. Вы можете увидеть Меркурий, Венеру и Марс в разное время года без каких-либо инструментов вроде телескопа или бинокля — все эти три планеты видны невооруженным глазом. Хотя все планеты отражают солнечный свет, разные материалы отражают разное количество солнечного света. Например, посмотрите на Землю на сайте NASA: The Blue Marble. Мы видим, что самые яркие части Земли — это облака и лед вблизи Северного полюса. Самые темные части земного шара — это участки глубокого океана, не покрытые облаками. Количество света, отраженного поверхностью, называется 9.0049 альбедо . Для светлых облаков альбедо высокое, и большая часть падающего солнечного света отражается. Вода и камни темного цвета отражают гораздо меньше света. Меркурий в основном покрыт темными породами, поэтому его альбедо очень низкое. С другой стороны, Венера покрыта толстым слоем облаков, поэтому она отражает почти весь падающий на нее солнечный свет. Из-за высокого альбедо Венеры и ее близости к Земле это самый яркий объект на ночном небе после Солнца и Луны.
Атмосфера
Наблюдения за этими планетами говорят нам о том, что у всех трех есть атмосферы. У Меркурия очень тонкая атмосфера странного состава. Меркурий настолько мал, что газ легко ускользает из-под его гравитационного притяжения, поэтому его атмосфера должна постоянно регенерироваться, возможно, путем бомбардировки поверхности планеты энергичными частицами Солнца. Венера, с другой стороны, имеет толстую, плотную атмосферу. На Венере «убежал» парниковый эффект, из-за чего температура поверхности стала выше, чем у Меркурия, несмотря на то, что он находится дальше от Солнца. Атмосфера Марса намного тоньше Венеры или Земли и состоит в основном из углекислого газа. Атмосфера каждой внутренней планеты возникла, когда планета образовалась, и была дополнена газом, вырвавшимся из-под коры.
Законы физики говорят нам, что чем горячее газ, тем быстрее движутся частицы внутри этого газа. Для Меркурия и Марса эти планеты настолько малы, что обладают слабыми гравитационными полями, а это означает, что значительная часть газа в их атмосфере может улетучиваться, если она достаточно теплая (средняя скорость частиц в газе превышает скорость убегания из атмосферы). планета). Для Венеры и Земли, которые более массивны и обладают более сильными гравитационными полями, могут улетучиваться самые легкие газы, но не такие газы, как углекислый газ и азот.
Кроме того, на Земле мы знаем, что растения и животные перерабатывают газ в атмосфере. Например, люди дышат кислородом и выдыхают углекислый газ, а растения используют углекислый газ и выделяют кислород. Из-за этих биологических процессов на Земле наша атмосфера значительно изменилась по сравнению с ее первоначальным содержанием. Атмосфера Земли, возможно, когда-то была очень похожа на атмосферу Венеры сейчас, однако по мере возникновения растительной жизни на Земле процесс фотосинтеза способствовал удалению углекислого газа и увеличению содержания кислорода.
Скорости вращения
Существует также некоторое разнообразие скоростей вращения внутренних планет. Мы лучше всего знакомы с Землей. Он вращается против часовой стрелки примерно за 24 часа. Марс очень похож на Землю. Его ось вращения наклонена на 24 градуса (наклон оси Земли составляет 23,5 градуса), а период его вращения составляет чуть более 24 часов. Так что на Марсе продолжительность дня и колебания высоты Солнца над горизонтом в течение одного марсианского года аналогичны тому, к чему мы привыкли на Земле. Меркурий приливно привязан к Солнцу, подобно тому, как Луна привязана к Земле. Однако в случае с Меркурием планета вращается за 59дней и делает оборот вокруг Солнца за 88 дней. Это означает, что Меркурий полностью вращается вокруг своей оси (то есть на 360 градусов) 3 раза за то же время, которое требуется для 2-кратного обращения вокруг Солнца. Это называется резонансом 3:2 . В случае Луны, поскольку она делает один оборот вокруг Земли за то же время, что и один раз, это называется резонансом 1:1. Хотя это кажется немного странным, свойства вращения Венеры гораздо более странные. Для одного оборота требуется 243 дня (и приливной блокировки нет, поэтому год Венеры не имеет ничего общего с днем Венеры), но он вращается в противоположном направлении по сравнению с Меркурием, Землей и Марсом. Все эти планеты вращаются вокруг Солнца против часовой стрелки, а Меркурий, Земля и Марс вращаются против часовой стрелки вокруг своих осей. Венера медленно вращается по часовой стрелке вокруг своей оси. Одна теория состоит в том, что столкновение или столкновения с Венерой других объектов вызвали изменение направления ее вращения, но альтернативная теория состоит в том, что приливное влияние Солнца и других планет Солнечной системы также могло вызвать это уникальное вращение.
Хотите узнать больше?
Напомним, что Звездная ночь позволяет путешествовать на поверхность каждой планеты. Если вы хотите сравнить скорости вращения, ориентацию оси вращения и периоды обращения для каждой планеты, вы можете отправиться на поверхность Меркурия, Венеры или Марса, установить скорость потока времени в 3000x (или шаг времени , чтобы сказать, 1 земной день), и с течением времени обратите внимание на место, дату и время восхода и захода солнца, высоту Солнца над горизонтом и продолжительность 1 дня на этой планете.
Вы также можете навести курсор на точку на поверхности, и если вы решите навести курсор на северный полюс каждой планеты, вы сможете наблюдать, как они вращаются под вами. Для Венеры вам придется увеличить скорость течения времени до очень большого числа, чтобы увидеть, как она вообще вращается.
‹ Приливы
вверх
Юпитер ›
Давайте строить (некоторые планеты земной группы)!
Заголовок: Формирование планеты земной группы из утраченного внутреннего материала Солнечной системы
Авторы: Christoph Burkhardt, Fridolin Spitzer, Alessandro Morbidelli, Gerrit Budde, Jan H Render, Thomas S Kruijer, Thorsten Kleine
Учреждение первого автора: Institut für Planetology, Университет Мюнстера, Мюнстер, Германия.
Статус: Наука [Принято — Открытый доступ]
Когда вы просыпаетесь утром, о чем вы думаете в первую очередь? Вероятно, это не «как сформировалась Земля», но может быть! И если это так, это один хороший, но сложный вопрос. Несмотря на то, что мы живем на Земле уже тысячи лет, мы до сих пор не знаем, как именно сформировались Земля и подобные твердые планеты.
Какое-то время ведущая теория формирования планет предсказывала, что эти планеты образовались во внутренней части Солнечной системы. Пыль в этом регионе Солнечной системы накапливалась, образуя планетарные зародыши размером примерно с Луну. Затем, со временем, эти зародыши столкнулись, образовав так хорошо известные нам планеты (см. верхнюю часть рис. 1).
Однако существует новая теория формирования планет с участием внешней части Солнечной системы. Вместо того, чтобы зародыши планет столкнулись друг с другом, маленькие пылевые камешки (размером примерно в миллиметр) с окраин Солнечной системы двигались внутрь, накапливаясь на зародышах и образуя наши планеты (см. нижнюю часть рис. 1).
Рисунок 1: Изображение двух разных типов формирования планет. Верхняя часть: Планетарные зародыши сталкиваются друг с другом, образуя планеты. Очень немногие камешки с окраин Солнечной системы могут попасть внутрь Солнечной системы из-за положения Юпитера. Нижняя часть: Хотя существуют большие начальные планетарные зародыши, они растут только за счет аккреции гальки из внешней Солнечной системы.
Теоретически оба этих сценария одинаково правдоподобны. Итак, как мы можем определить, какая теория верна для Земли? Ключ лежит в изучении нуклеосинтетических изотопных аномалий. «Нуклеосинтетические изотопные аномалии» — это причудливый способ описания того факта, что пыль в Солнечной системе неоднородна, и поэтому содержание изотопов будет разным в зависимости от того, в какой части Солнечной системы вы находитесь. Это приводит к разным составам планет, образованных из материала внутренней и внешней Солнечной системы. Таким образом, чтобы определить, какая модель формирования верна, мы можем просто сравнить состав твердых планет с внутренними и внешними объектами Солнечной системы, чтобы увидеть, на какие из них они больше похожи.
Изучение изотопов Земли и сравнение их с внутренними и внешними объектами Солнечной системы проводилось в прошлом, но исследования были довольно ограниченными. Они в основном сосредоточились на сравнении распространенности одного элемента, а не на многоэлементном анализе. Сегодняшние авторы проводят серьезный многоэлементный анализ, который, предупреждаю, спойлер, приводит их к поддержке модели, в которой планеты в основном формируются из внутреннего материала Солнечной системы.
Данные, данные, данные!
В Солнечной системе есть четыре скалистые планеты: Земля, Марс, Меркурий и Венера. Сегодняшние авторы сосредоточатся на двух из этих четырех: Земле и Марсе. Они сравнивают содержание девяти различных изотопов на Земле и на Марсе (для анализа они используют 17 различных марсианских метеоритов) с содержанием объектов, которые, как известно, происходят из внутренней и внешней Солнечной системы. Но с какими внутренними и внешними объектами Солнечной системы они могут их сравнить? Углеродистые и неуглеродистые метеориты! Углеродистые метеориты представляют собой класс метеоритов, которые, как считается, образуются во внешней части Солнечной системы, в то время как неуглеродистые метеориты, как полагают, образуются во внутренней части Солнечной системы. Сравнивая состав углеродистых и неуглеродистых метеоритов с составом Земли и Марса, мы должны понять, откуда взялись материалы для этих каменистых планет.
Давайте анализировать!
Чтобы определить, являются ли образцы с Марса и Земли более похожими на неуглеродистые метеориты (NC) или на углеродистые метеориты (CC), авторы сравнивают отклонения от стандартных земных значений содержаний одного изотопа с отклонением другого изотоп для всех четырех классов объектов (Земля, Марс, NC и CC).
Как видно на рис. 2, образцы с Земли и Марса точно следуют линейному тренду неуглеродистых метеоритов (метеоритов, образовавшихся во внутренней части Солнечной системы) для большинства изученных элементов. Однако если вы присмотритесь повнимательнее, то увидите, что Земля всегда скрывается на окраинах линии неуглеродистых метеоритов, а иногда даже немного отскакивает от красной линии в сторону, противоположную направлению углеродистых метеоритов. (например, кажется, что зеленый круг почти отталкивается от фиолетовых кругов/квадратов). Что это значит для нашей Земли? Его состав, вероятно, был обогащен таким образом, который не может быть описан нашей текущей выборкой неуглеродистых метеоритов (красные кружки/квадраты). Если вас интересуют мельчайшие подробности этого, думаю, что некоторые из элементов, которые позже сформировали Землю, были обогащены процессом захвата медленных нейтронов (s-процесс), что привело к более низкому ε 94 Mo и ε 96 Zr. Тот факт, что это не так сильно видно в образцах с Марса, вероятно, связан с тем, что Марс находится дальше от Солнца.
Рис. 2: Отклонения от нормы для различных содержаний изотопов в зависимости друг от друга. Обозначение ε отмечает отклонение от стандартного земного значения в частях на десять тысяч. Неуглеродистые метеориты (NC) показаны красным, а их линейный тренд показан красной линией. Углеродистые метеориты (CC) показаны фиолетовым цветом. Земля показана зеленым цветом (BSE), а Марс — желтым (BSM).
Однако не все сравнения изотопов дают такие убедительные доказательства исключительно внутренней модели Солнечной системы. Как видно ниже на рис. 3, для сравнения 95 Mo и 94 Mo Земля и Марс, кажется, находятся между распределением неуглеродистых и углеродистых метеоритов. Запустив моделирование Монте-Карло для воспроизведения состава Земли и Марса (включая все различные изотопы), авторы пришли к выводу, что ~ 4% материала на планетах следует отнести к материалу внешней Солнечной системы.
Рисунок 3: Сравнение отклонений содержаний 95 Mo и 94 Mo. Земля и Марс лежат между линиями для неуглеродистых и углеродистых метеоритов, что позволяет предположить, что некоторые материалы внешней Солнечной системы принимали участие в их формировании.
Это довольно (химически) плотное вещество, так что давайте резюмируем
Как видно на рис. 2, изотопный состав Земли и Марса наиболее точно соответствует изотопному составу неуглеродистых метеоритов, что позволяет предположить, что эти твердые планеты образовались из материала внутри Солнечной системы. Однако внешняя Солнечная система не отсутствовала полностью. Имеются данные о небольшом вкладе (~4%) материалов из внешней Солнечной системы (см. рис. 3). Одно из объяснений этого (которое выдвигают сегодняшние авторы) состоит в том, что Юпитер заблокировал большую часть потока камешков из внешней Солнечной системы от достижения внутренней части Солнечной системы. Вместо этого только те камешки, которые должным образом были разбросаны вокруг Юпитера, могли достичь внутренней части Солнечной системы и внести свой вклад в формирование скалистых планет. Представьте, если бы Юпитера не было, наша Земля могла бы быть совсем другой!
Астробит, под редакцией Macy Huston
. Показанный изображение. Всплески и пульсары с использованием Канадского эксперимента по картированию водорода (CHIME). Моя работа в основном сосредоточена на характеристике радиочастотных помех, исследовании возможных взаимосвязей между гамма-всплесками и FRB и использовании пульсаров в качестве калибраторов будущих радиоинструментов. Когда я не занимаюсь исследованиями, я обычно преподаю физику ученикам начальной школы, провожу время с друзьями или занимаюсь чем-то активным на свежем воздухе.
Земная планета | Космическая Вики
в:
Планетарная наука
Посмотреть источник
A планета земной группы или теллурическая планета — планета, состоящая в основном из силикатных пород. Термин
Планеты земной группы Меркурий, Венера, Земля и Марс в реальных цветах, размеры в масштабе.
происходит от латинского слова «Земля», « Terra », поэтому альтернативным определением может быть то, что это планеты, которые в некотором заметном смысле «похожи на Землю». Планеты земной группы существенно отличаются от газовых гигантов, которые могут не иметь твердой поверхности и состоят в основном из некоторой комбинации водорода, гелия и воды, находящихся в различных физических состояниях. Все планеты земной группы имеют примерно одинаковую структуру: центральное металлическое ядро, в основном железное, с окружающей силикатной мантией. Луна похожа, но не имеет железного ядра. Планеты земной группы имеют каньоны, кратеры, горы и вулканы. Земные планеты обладают вторичными атмосферами; атмосферы, созданные в результате внутреннего вулканизма или ударов комет, в отличие от газовых гигантов, которые обладают первичной атмосферой, атмосферой, захваченной непосредственно из первоначальной солнечной туманности.
В Солнечной системе Земли есть четыре планеты земной группы: Меркурий, Венера, Земля и Марс. Во время формирования Солнечной системы их, вероятно, было гораздо больше (планетезималей), но все они слились с четырьмя оставшимися мирами солнечной туманности или были уничтожены ими. Известно, что только одна планета земной группы, Земля, имеет активную гидросферу.
Внесолнечные планеты земного типа
Большинство планет, найденных за пределами нашей Солнечной системы на сегодняшний день, были газовыми гигантами просто потому, что газовые гиганты больше, и поэтому их легче увидеть или сделать выводы из наблюдений. Как
когда-либо известно или предполагается, что ряд внесолнечных планет являются земными.
Первые планеты земной группы, когда-либо обнаруженные за пределами нашей Солнечной системы, были обнаружены Александром Вольщаном на орбите пульсара PSR B1257+12. Их массы составляют 0,02, 4,3 и 3,9 массы Земли. Планеты наблюдались, потому что их прохождение вызывало перебои в радиоизлучении пульсара. Если бы они не вращались вокруг пульсара, их никогда бы не нашли.
Когда была обнаружена 51 Pegasi b, первая внесолнечная планета, обнаруженная вокруг сливающейся звезды, многие астрономы предположили, что это должен быть гигантский земной объект, поскольку предполагалось, что газовый гигант не может существовать так близко к своей звезде (0,052 а.е.), как 51 Пегас б сделал. Однако последующие измерения его диаметра подтвердили, что это газовый гигант.
В июне 2005 года была обнаружена первая планета вокруг сливающейся звезды, которая почти наверняка является землей, на орбите вокруг красного карлика Глизе 876, находящегося в 15 световых годах от нас. Масса этой планеты в шесть-девять раз превышает массу Земли, а период обращения составляет всего два земных дня.
10 августа 2005 года международная команда Optical Gravitational Lensing Experiment обнаружила подпись
холодной планеты, обозначенной как OGLE-2005-BLG-390Lb, примерно в 5,5 раз больше массы Земли, вращающейся вокруг звезды на расстоянии около 21 000 световых лет в созвездии Скорпиона. Планета обнаружила свое существование с помощью метода, известного как гравитационное микролинзирование, в настоящее время уникального в своей способности обнаруживать холодные планеты с массами вплоть до массы Земли.
В конце 2005 года та же команда обнаружила планету OGLE-2005-BLG-169Lb, масса которой в 13 раз превышает массу Земли и которая вращается вокруг звезды на расстоянии примерно 9000 световых лет. Эта планета может быть как газовым гигантом, так и земным. Недавно открытая планета вращается вокруг своей родительской звезды на расстоянии, примерно равном поясу астероидов нашей Солнечной системы.
Теоретически существует два типа земных или каменистых планет, в одной из которых преобладают соединения кремния, как на Земле, а в другой преобладают соединения углерода, такие как углеродсодержащие хондритовые астероиды. Это силикатные планеты и углеродные планеты (или «алмазные планеты») соответственно.
Вид на планету Земля (живопись)
На чертежной доске находится ряд телескопов, способных непосредственно отображать внесолнечные планеты земного типа. К ним относятся Terrestrial Planet Finder, Darwin (ESA), New Worlds Imager и Overwhelmingly Large Telescope.
См. также
- Юпитерианская планета/планета-гигант
- Хтонийская планета
- Планетарная обитаемость
Ссылки
- Найдено: одна планета, похожая на Землю Астрономы используют гравитационное линзирование, чтобы обнаружить родные планеты. Марк Пеплоу, [email protected], 25 января 2006 г.
- Beaulieu J.P., et al. (2006) Природа, 439, 437-440.
- Пресс-релиз Национального научного фонда «Ближе к дому».
- Веб-трансляция Национального научного фонда «Новый путь к Новой Земле».
- Отчет о гранте Национального научного фонда Ogling Distant Stars.
- Планеты-пульсары Вольщана.
- Домашняя страница ПЛАНЕТЫ.
- Домашняя страница RoboNet.
- Домашняя страница OGLE.
- МОА.
Домашняя страница
| |||
---|---|---|---|
The Sun · Mercury · Venus · Earth · Mars · Ceres* · Jupiter · Saturn · Уран · Нептун · Плутон* · Эрида* · Седна* | |||
Планеты · Карликовые планеты · Луны : Земляной · Марсианский · Астероидный · Юпитерианский · Сатурнианский · Уранский · Нептуновый · Плутонийский · Эридиан | |||
‘ Плутон * Церера * Эрида * Хаумеа * Макемаке | |||
Малые тела : Метеороиды · Астероиды (пояс астероидов) · Кентавры · ТНО (пояс Койпера/Рассеянный диск) · Кометы (облако Оорта) | |||
Планеты со знаком «*» являются карликовыми планетами. |