Поиск жизни в солнечной системе

Общая характеристика планет земной группы

Главная особенность, объединяющая планеты земного типа, — это их твердость. Они имеют плотную поверхность, на которую теоретически может приземлиться космический корабль. Астрономы признают, что в космосе существуют «водные» миры — планеты, поверхность которых представляет собой сплошной океан

Их тоже можно отнести к земным, важно лишь, чтобы граница между атмосферой и поверхностью жидкости была совершенно четкой

Следующей важной характеристикой планет земного типа является их скромный размер. Для иллюстрации давайте сравним Землю, самую большую планету земного типа в Солнечной системе, и Нептун, самый маленький газовый гигант

Радиус Нептуна примерно в 4 раза больше (24 622 км против 6 371 км), а масса в 17 раз больше земной! Размеры Меркурия еще скромнее – он в 20 раз легче Земли и имеет радиус 2439 км. Венера почти такого же размера, как Земля, а радиус Марса не превышает 3389 км.

Планеты земной группы обычно либо вообще не имеют спутников (например, Венера и Меркурий), либо имеют небольшое количество мелких спутников. У Марса всего два спутника, размеры которых не превышают 30 км в диаметре. Земля является исключением – у нее всего один спутник (Луна), но он огромен (диаметр 3472 км). Для сравнения, у Юпитера 79 известных спутников, три из которых (Ганимед, Каллисто и Ио) крупнее Луны. Кроме того, у планет земной группы нет колец, как у каждого газового гиганта Солнечной системы.

Вы можете заметить, что планеты земного типа вращаются вокруг своей оси относительно медленно. Земле и Марсу требуется около 24 часов, чтобы совершить один оборот, Меркурию — 58 дней, а Венере — 243 дня. А вот на газовых гигантах Солнечной системы сутки длятся от 9 до 17 часов.

А вот на планетах земной группы планетарный год значительно короче. Это связано с тем, что они находятся ближе к Солнцу. Марс никогда не удаляется от звезды дальше, чем на 249 миллионов километров, а Юпитер никогда не приближается ближе, чем на 740 миллионов километров.

Считается, что такая закономерность связана с тем, что при формировании планет Солнечной системы из протопланетного диска более легкие элементы (водород, гелий), являющиеся основой газовых гигантов, были выброшены центробежными силами на поверхность край этого диска. Однако среди экзопланет есть несколько известных газовых гигантов, находящихся невероятно близко к своей звезде (так называемые «горячие Юпитеры»).

В химическом составе планет земного типа преобладают кремний, железо, кислород, магний и другие металлы. Следует отметить, что большая доля кислорода обусловлена ​​тем, что этот элемент образует с металлами оксиды.

Строение планет земного типа аналогично. У них есть ядро, состоящее в основном из железа, хотя в нем есть немного никеля. Считается, что Меркурий имеет жидкое ядро, тогда как другие планеты имеют твердое ядро. Над ядром находится мантия. Его вряд ли можно назвать твердым телом, но и жидкостью в традиционном для нас понимании это не является. Вязкость магмы в триллионы раз превышает вязкость песка. Над мантией находится твердая и обычно тонкая кора планеты.

Над земной корой находится атмосфера. Давления на Меркурии почти нет — давление в 500 миллиардов раз слабее давления на Земле. Венера, наоборот, имеет плотную атмосферу, давление которой сравнимо с давлением воды на глубине 900 метров.

Количество кратеров на поверхности планеты определяется геологической активностью планеты. Геологическая деятельность на Меркурии прекратилась 3,5 миллиарда лет назад, поэтому вся поверхность усеяна следами столкновений с астероидами. А вот на Земле и Венере кратеров значительно меньше, поскольку они все еще активны.

Основные данные для планет земного типа приведены в таблице ниже:

Знакомство с Солнечной системой

Солнечная система является частью спиралевидной галактики — Млечного пути. В самом ее центре находится Солнце – самый большой обитатель Солнечной системы. Солнце – это горячая звезда, состоящая из газов – водорода и гелия. Оно производит огромное количество тепла и энергии, без которых жизнь на нашей планете была бы просто невозможна. Солнечная система возникла пять млрд. лет назад в результате сжатия газопылевого облака.

Млечный путь

Центральное тело нашей планетной системы — Солнце (по астрономической классификации — желтый карлик), сосредоточило в себе 99,866% всей массы Солнечной системы. Оставшиеся 0,134% вещества представлены девятью большими планетами и несколькими десятками их спутников (в настоящее время их открыто более 100), малыми планетами — астероидами (примерно 100 тысяч), кометами (около 1011 объектов), огромным количеством мелких фрагментов — метеороидов и космической пылью. Все эти объекты объединены в общую систему мощной силой притяжения превосходящей массы Солнца.

Планеты земной группы составляют внутреннюю часть Солнечной системы. Планеты-гиганты образуют ее внешнюю часть. Промежуточное положение занимает пояс астероидов, в котором сосредоточена большая часть малых планет.

Фундаментальной особенностью строения Солнечной системы является то, что все планеты обращаются вокруг Солнца в одном направлении, совпадающем с направлением осевого вращения Солнца, и в том же направлении они обращаются вокруг своей оси. Исключение составляют Венера, Уран и Плутон, осевое вращение которых противоположно солнечному. Существует корреляция между массой планеты и скоростью осевого вращения. В качестве примеров достаточно упомянуть Меркурий, сутки которого составляют около 59 земных суток, и Юпитер, который успевает сделать полный оборот вокруг своей оси менее, чем за 10 часов.

Планеты солнечной системы

Сколько существует планет?

Планеты и их спутники:

1. Меркурий,
2. Венера,
3. Земля (спутник Луна),
4. Марс (спутники Фобос и Деймос),
5. Юпитер (63 спутника),
6. Сатурн (49 спутника и кольца),
7. Уран (27 спутника),
8. Нептун (13 спутников).

• Астероиды,
• Объекты пояса Койпера (Квавар и Иксион),
• Карликовые планеты (Церера, Плутон, Эрида),
• Объекты облака Орта (Седна, Оркус),
• Кометы (комета Галлея),
• Метеорные тела.

Чем отличается земная группа?

К планетам земной группы традиционно относят Меркурий, Венеру, Землю и Марс (в порядке удаления от Солнца). Орбиты этих четырёх планет расположены до Главного пояса астероидов. Эти планеты объединяют в одну группу также из-за схожести их физических свойств — они имеют небольшие размеры и массы, средняя плотность их в несколько раз превосходит плотность воды, они медленно вращаются вокруг своих осей, у них мало или совсем нет спутников (у Земли — один, у Марса — два, у Меркурия и Венеры — ни одного).

Планеты земного типа или группы отличаются от планет-гигантов меньшими размерами, меньшей массой, большей плотностью, более медленным вращением, гораздо более разрежёнными атмосферами (на Меркурии атмосфера практически отсутствует, поэтому его дневное полушарие сильно накаляется. Температура у планет земной группы значительно выше чем у гигантов (на Венере до плюс 500 С). Элементные составы планет земной группы и планет-гигантов также резко отличаются друг от друга. Юпитер и Сатурн состоят их водорода и гелия примерно в той же пропорции, что и Солнце. У планет земной группы имеется много тяжелых элементов. Земля в основном состоит из железа (35 %), кислорода (29 %) и кремния (15 %). Наиболее распространенные соединения в коре — окислы алюминия и кремния. Таким образом, элементный состав Земли резко отличается от солнечного.

Какие есть планеты-гиганты?

К планетам-гигантам относятся Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Эти планеты обладают большими размерами, но небольшой плотностью из-за своего газового состава из водорода и гелия. Тем не менее примерно 98 % суммарной массы планет Солнечной системы приходится на массу планет-гигантов!  Тепловой поток из центра Юпитера и Сатурна немного превосходит поток энергии, получаемой планетой от Солнца, тогда как тепловой поток из центра Земли пренебрежимо мал по сравнению с потоком энергии, получаемой Землей от Солнца.Эти планеты удалены на большие расстояния от Солнца, поэтому самые дальние из них — Нептун и Уран, содержат большое количество льда и именуются ледяными гигантами.

Размеры планет солнечной системы

Планеты данного типа обладают большим количеством спутников, в отличие от планет земной группы, и обладают высокой скоростью вращения. Спутниками называются небольшие тела, вращающиеся вокруг планет. Область между планетами наполнена небольшими твердыми частицами и разреженными газами.

Океан Европы как «первичный бульон»

Если Марс нам больше не представляется миром, кишащим жизнью, есть ли вообще в Солнечной системе места, где жизнь присутствует? Лучшими кандидатами на роль обитаемых объектов выступают спутники планет-гигантов. Это несколько объектов, на которых существует океан из обычной воды, покрытый толстой коркой льда. Именно она защищает океан от испарения. У ученых есть серьезные подозрения, что, если взять большую банку с водой и оставить ее на несколько миллиардов лет, то там вполне может завестись какая-нибудь жизнь.

Футурология

Что, если не Марс: куда можно «переехать» в пределах Солнечной системы

Таких объектов в Солнечной системе три. Но наилучшим кандидатом является Европа — спутник Юпитера. Европа интересна тем, что океан на ней иногда пробивается наружу, то есть корку льда даже не придется бурить. Нужно с помощью земных наблюдений определить положение недавних выбросов и посадить на поверхность аппарат с биохимической лабораторией на борту. Но это технически очень сложная задача. И, по всей видимости, она может быть реализована только в следующем цикле изучения Солнечной системы — под конец 2030-х годов.

Солнечная система остается небольшим кусочком космоса, доступным для наших прямых исследований. В ближайшем будущем человек сможет добраться до Марса, потом долететь до спутников планет-гигантов или до астероидов. Но вряд ли в этом есть большой смысл, поскольку данные проще получать с помощью автоматических станций и роботов. Полететь на другую планету очень романтично, но пока нам лучше заниматься родной планетой, а освоение Солнечной системы продолжать с помощью технологичных устройств.

Планеты земного типа

Меркурий

Самая маленькая планета Солнечной системы имеет радиус всего 2440 км. Период обращения вокруг Солнца, для простоты понимания приравненный к земному году, составляет 88 дней, при этом оборот вокруг собственной оси Меркурий успевает совершить всего полтора раза. Таким образом, его сутки длятся приблизительно 59 земных дней. Долгое время считалось, что эта планета все время повёрнута к Солнцу одной и той же стороной, поскольку периоды его видимости с Земли повторялись с периодичностью, примерно равной четырем Меркурианским суткам.  Это заблуждение было развеяно с появлением возможности применять радиолокационные исследования и вести постоянные наблюдения с помощью космических станций. Орбита Меркурия – одна из самых нестабильных, меняется не только скорость перемещения и его удалённость от Солнца, но и само положение. Любой интересующийся может наблюдать этот эффект.

Меркурий в цвете, снимок космического аппарата MESSENGER

Близость к Солнцу стала причиной того, что Меркурий подвержен самым большим перепадам температуры среди планет нашей системы. Средняя дневная температура составляет около 350 градусов по Цельсию, а ночная -170 °C. В атмосфере выявлены натрий, кислород, гелий, калий, водород и аргон. Существует теория, что он был ранее спутником Венеры, но пока это остается недоказанным. Собственные спутники у него отсутствуют.

Венера

Вторая от Солнца планета, атмосфера которой почти полностью состоит из углекислого газа. Её часто называют Утренней звездой и Вечерней звездой, потому что она первой из звёзд становится видна после заката, так же как и перед рассветом продолжает быть видимой и тогда, когда все остальные звёзды скрылись из поля зрения. Процент диоксида углерода составляет в атмосфере 96%, азота в ней сравнительно немного – почти 4% и в совсем незначительном количестве присутствует водяной пар и кислород.

Венера в УФ спектре

Подобная атмосфера создает эффект парника, температура на поверхности из-за этого даже выше, чем у Меркурия и достигает 475 °C. Считается самой неторопливой, венерианские сутки длятся 243 земных дня, что почти равно году на Венере – 225 земных дней. Многие называют её сестрой Земли из-за массы и радиуса, значения которых очень близки к земным показателям. Радиус Венеры составляет 6052 км (0,85% земного). Спутников, как и у Меркурия, нет.

Земля

Третья планета от Солнца и единственная в нашей системе, где на поверхности есть жидкая вода, без которой не смогла бы развиться жизнь на планете. По крайней мере, жизнь в том виде, в котором мы её знаем. Радиус Земли равен 6371 км и, в отличие от остальных небесных тел нашей системы, более 70% её поверхности покрыто водой. Остальное пространство занимают материки. Ещё одной особенностью Земли являются тектонические плиты, скрытые под мантией планеты. При этом они способны перемещаться, хоть и с очень малой скоростью, что со временем вызывает изменение ландшафта. Скорость перемещения планеты по ней – 29-30 км/сек.

Наша планета из космоса

Один оборот вокруг своей оси занимает почти 24 часа, причем полное прохождение по орбите длится 365 суток, что намного больше в сравнении с ближайшими планетами-соседями. Земные сутки и год также приняты как эталон, но сделано это лишь для удобства восприятия временных отрезков на остальных планетах. У Земли имеется один естественный спутник – Луна.

Марс

Марс, снимок космического телескопа Хаббл в 2003 году

Четвёртая планета от Солнца, известная своей разрежённой атмосферой. Начиная с 1960 года, Марс активно исследуется учеными нескольких стран, включая СССР и США. Не все программы исследования были успешными, но найденная на некоторых участках вода позволяет предположить, что примитивная жизнь на Марсе существует, или существовала в прошлом.

Яркость этой планеты позволяет видеть его с Земли без всяких приборов. Причем раз в 15-17 лет, во время Противостояния, он становится самым ярким объектом на небе, затмевая собой даже Юпитер и Венеру.

Радиус почти вдвое меньше земного и составляет 3390 км, зато год значительно дольше – 687 суток. Спутников у него 2 — Фобос и Деймос.

Нептун

Нептун — восьмая планета от Солнца. По своему составу и размерам он схож со своим соседом Ураном. Диаметр этой планеты составляет 49 244 км. Сутки на Нептуне длятся 16 часов, а год равен 164 земным годам. Нептун относится к ледяным гигантам и долгое время считалось, что на его ледяной поверхности не происходит никаких погодных явлений. Однако, недавно было установлено, что на Нептуне бушую вихри и скорость ветра самая высокая из планет солнечной системе. Она достигает 700 км/час.

Нептун имеет 14 спутников, самым известным из которых является Тритон. Известно, что он обладает собственной атмосферой.

Нептун также имеет кольца. У этой планеты их 6.

1. Нептун является самой удаленной планетой в Солнечной системе и занимает восьмую орбиту от Солнца;
2. Первыми о существовании Нептуна узнали математики;
3. Вокруг Нептуна кружиться 14 спутников;
4. Орбита Непутна удалена от Солнца в среднем на 30 а.е.;
5. Один день на Нептуне длится 16 земных часов;
6. Нептун посетил только один космический аппарат — Voyager 2;
7. Вокруг Нептуна существует система колец;
8. Нептун имеет вторую по величине силу тяжести после Юпитера;
9. Один год на Нептуне длится 164 земных года;
10. Атмосфера на Нептуне чрезвычайно активна;

Какие планеты относятся к планетам земной группы

К разряду планет земной группы ученые отнесли Меркурий, Марс, Венеру и Землю. Все они обладают довольно скромной величиной и массой. Плотность рассматриваемых планет во много раз выше плотности воды. Скорость обращения вокруг собственной оси довольно небольшая, а также маленькое количество спутников (у Венеры и Меркурия они вообще отсутствуют, а вот Земля может похвастаться одним спутником – луной).

Однако если у этих планет есть схожие черты, это совсем не значит, что нет и различий. К примеру, вращение Венеры происходит в противоположном ее вращению вокруг Солнца направлении, причем скорость вращения более чем в 240 раз меньше, чем у Земли (об этом свидетельствует количество дней в году на Венере). Длительность года на Меркурии (то есть вокруг солнца) лишь на треть превышает длительность его обращения вокруг собственной оси. Оси к плоскостям земной и марсианской орбит наклонены примерно под одним углом, но наклон осей Венеры и Меркурия сильно отличаются. А это, в свою очередь, одна из важнейших причин, по которой определяется смена времен года. Земля обладает своими сезонами года, идентичные наблюдаются и на Марсе (хоть у него каждый сезон длится в два раза дольше, чем у Земли).

Есть вероятность, что по физическим свойствам можно и маленький и дальний Плутон отнести к разряду планет рассматриваемой категории. В диаметре Плутон превышает 1200 километров, что всего в два раза меньше, чем диаметр его собственного спутника – Харона. Возможно, что Плутон и Харон, как Земля с Луной, являет собой «двойную планету».

Есть ли жизнь на Марсе

Вопрос о том, есть ли жизнь на Марсе, волнует ученых уже на протяжении нескольких столетий. А если на данный момент там нет ничего живого, то может ли она быть в будущем или она уже могла там существовать. Ведь Марс находится относительно недалеко от Земного шара и имеет множество сходств с ним.

Ответ на столь волнующий вопрос пытались отыскать в цвете марсианской поверхности. Ни для кого не секрет, что планета имеет красный оттенок. Причина этому — ржавчина. С уроков химии мы знаем, что ржавчина является результатом взаимодействия кислорода, влаги и железа. Именно железо способно окисляться и разрушаться, что и приводит к появлению данного явления.

На сегодняшний день кислорода в марсианской атмосфере всего 0,1%, такого количества недостаточно для химической реакции, которая привела бы к образованию ржавчины. Следовательно, раньше О₂ в атмосфере должно было быть намного больше. А это уже говорит о том, что жизнь на Марсе вполне могла существовать.  На планете могли быть бактерии, микробы и даже растения. Некоторые ученые предполагают, что там даже обитали животные, однако их останков пока не найдено. Объясняют это тем, что за миллионы лет они просто могли разрушиться.

Ученые НАСА установили, что когда-то на планете было очень много воды – это еще один научный факт, который может говорить о наличии жизни на Марсе. Во время Ледникового периода вся вода превратилась в лед. Считается, что где-то под толстым слоем так называемой ржавчины скрываются замерзшие водоемы. Все процессы на Марсе в отличие от Земли происходят значительно медленней, это касается и потепления.

Ученые утверждают, что в давние времена  на марсианской поверхности была буйная растительность. Несколько лет назад в Антарктиде обнаружили метеорит, который прилет с марсианской поверхности. Исследуя его, были обнаружены бактерии, в результате эволюции они могли привести к формированию растительного покрова. В 2018 году на марсианской поверхности найдена большая зона жизни. Ее возраст несколько млрд. лет. Считается, что в ее пределах была настоящая экосистема микроорганизмов.

Информацию о том, что на Марсе были или есть инопланетяне, ученые опровергли. Существует ли примитивная жизнь на планете сейчас – вопрос достаточно сложный и пока не имеет научного подтверждения. Десятилетиями проводят различные опыты, которые помогают выяснить, что даже при минимальном количестве кислорода некоторые организмы могут не только существовать, но и размножаться. В 2012 году был проведен эксперимент над водорослями и лишайниками. Для них создали условия максимально приближенные к марсианским, в которых организмы смогли развиваться и размножаться. Британцы в 2017 году опровергли существование живых организмов, так как на поверхности были найдены перхлораты. Эти вещества представляют собой соли хлорной кислоты, а они оказывают губительное воздействие и на животный, и на растительный мир. А за 3 года до этого в марсианской атмосфере выявили высокое количество метана. Появиться он мог либо в результате активной вулканической деятельности, либо его выделили формы жизни. 

Каждый научный факт о существовании жизни на Марсе, то подтверждает, то опровергает ранее полученную информацию. Но исследования в этой области до сих пор продолжаются и рано или поздно человечество все же узнает, можно ли в дальнейшем колонизировать соседнюю планету.

Температура поверхности и атмосфера

Атмосфера Меркурия очень сильно разрежена. Это происходит из-за малой гравитации и слабого магнитного поля, а также сильного солнечного ветра, который не дает газам надолго оставаться возле планеты и выбрасывает их в космос. Так же виной разреженности являются очень высокие температуры планеты вплоть до +430°С. При этом «ночная» сторона очень сильно остывает — температура достигает -190°С. Больше всего в атмосфере Меркурия кислорода — 42%, натрия — 29%, и водорода — 22%.

Зато Венера обладает очень мощной атмосферой, правда, дышать и жить там невозможно. Атмосфера планеты состоит на 96% из углеродного газа. Из-за этого наблюдается парниковый эффект, а температура достигает 464°С. Из-за очень плотной тропосферы разница между ночной и дневной температурой незначительна. На Венере не утихает гигантский ураган — скорость его достигает до 140 м/с. Так же есть молнии и кислотные дожди!

Атмосфера Земли состоит в большей части из азота (78%) и кислорода (21%). Благодаря наклону оси, у нас на планете происходят смены времен года. Минимальная зафиксированная температура -89,2°С, а максимальная +56,7°С. На планете выпадают осадки в виде дождя и снега.

Марс, как и Земля, имеет сезонный климат из-за наклона оси. Из-за особенностей вращения вокруг Солнца, марсианская зима на северном полушарии более мягкая зима, но прохладное лето, а для южного — более суровая зима, но жаркое лето. Температура на Марсе колеблется от -153°С до +20°С. Значительную часть атмосферы четвертой планеты составляет углекислый газ — 95%, а атмосфера разрежена.

Причины различий

Различия между планетами земной группы обусловлены несколькими факторами. Во-первых, каждая планета имеет свою уникальную атмосферу, которая играет важную роль в определении основных характеристик планеты. Например, Венера обладает очень густой атмосферой, состоящей в основном из углекислого газа, в то время как Марс имеет очень разреженную атмосферу, состоящую в основном из углекислого газа.

Второй фактор, влияющий на различия между планетами земной группы, — это их размеры и массы. Например, Земля является самой крупной планетой этой группы, а Меркурий — самой маленькой. Размеры и массы планет определяют множество других характеристик, таких как гравитация и состав поверхности.

Третий фактор, который вносит различия между планетами земной группы, — это расстояние от Солнца. Расстояние от Солнца определяет температуру планеты и ее климатические условия. Например, Меркурий, находящийся ближе всего к Солнцу, имеет очень высокую температуру, в то время как Марс, находящийся дальше всего, имеет более холодный климат.

Конечно, все эти факторы взаимосвязаны и вместе определяют основные характеристики планеты. Они создают уникальные условия на каждой планете земной группы, что делает их интересными объектами для изучения и сравнения.

Расстояние от Солнца

Первой планетой земной группы является Меркурий, самая близкая планета к Солнцу. Расстояние от Меркурия до Солнца составляет около 57,9 миллионов километров. Близость к Солнцу делает эту планету одной из самых горячих в Солнечной системе.

Второй планетой земной группы является Венера. Расстояние от Венеры до Солнца составляет примерно 108,2 миллионов километров. Благодаря своей близости к Земле, Венера является одной из самых ярких планет на ночном небе.

Третья планета земной группы – Земля. Расстояние от Земли до Солнца составляет около 149,6 миллионов километров. Это среднее расстояние, которое называется астрономической единицей (А.Е.) и является стандартной единицей для измерения расстояния в Солнечной системе.

Четвертая и последняя планета земной группы – Марс. Расстояние от Марса до Солнца составляет около 227,9 миллионов километров. В отличие от предыдущих планет, Марс является гораздо более удаленным от Солнца и имеет более прохладный климат.

Таким образом, расстояние от Солнца является одним из ключевых факторов, определяющих особенности каждой планеты земной группы. Близость или удаленность от Солнца влияет на температуру, климат, атмосферные условия и другие характеристики планеты.

Формирование

Формирование планет земной группы происходило в результате образования Солнечной системы. Планеты этой группы, включая Землю, образовались из газопылевого диска, который сформировался в результате крупномасштабного коллапса нашей Млечного пути. В процессе формирования планеты, гравитационное взаимодействие и аккреционные процессы позволили материалам собираться вместе и формировать все более крупные образования.

Важным фактором формирования планет земной группы была притяжение материала к центру образующегося Солнечной системы. В результате этого процесса, более тяжелые элементы, такие как металлы и камни, сконцентрировались ближе к Солнцу, в то время как более легкие элементы, такие как газы и ледяные кристаллы, остались на более внешних орбитах.

Планеты земной группы также прошли через период интенсивной бомбардировки, известный как «тяжелая артиллерия планетарного формирования». В этот период, космические объекты, такие как кометы и астероиды, сталкивались с формирующимися планетами, что приводило к образованию кратеров и вулканов, а также перераспределению материала на их поверхности.

В результате этих процессов, планеты земной группы приобрели свою текущую структуру и состав. Земля, например, состоит из камней и металлов внутри, покрытых тонкой оболочкой земли и водой. Другие планеты этой группы, такие как Меркурий, Венера и Марс, также имеют сходные структуры, но с различными химическими составами и геологическими процессами, которые происходят на их поверхности.