Изучая земные Недра, ни в коем случае нельзя забывать, что наша Земля лишь один из миллиардов таких же "шариков" в нашей необъятной галактике. К сожалению, пока что мы не располагаем полными данными обо всех планетах в нашей вселенной, и даже в нашей галактике, однако нам известно какие планеты и их спутники располагаются в нашей Солнечной Системе.
Планеты Солнечной Системы разделены на две группы: (1) до Марса (считая от Солнца) расположены планеты земной группы, от Юпитера до Нептуна – газовые планеты-гиганты. В данной статей я бы хотел коротко рассмотреть отдельно именно планеты земной группы, как наши ближайшие кандидаты на изучение и колонизацию.
Планеты земной группы отличаются наличием твердой оболочки, в составе которой преобладают кремний, железо, алюминий, магний и титан в химических соединениях с кислородом. В твёрдой оболочке сосредоточена почти вся масса планеты (также доля приходится на жидкие ядра и атмосферу). Атмосфера и литосфера так или иначе присутствует у всех планет земной группы, Земля выделяется среди остальных наличием гидросферы – жидкой водной оболочки, ну и конечно же биосферы.
Модели внутреннего строения планет земной группы создаются по аналогии с земной. Если говорить в общих чертах, то выделяется тонкая кора, глубиной 10-100 километров, далее идет мантия, состоящая из силикатов и оксидов, имеющая мощность от 1000 до 3000 километров. В центре планеты расположено ядро из железа и никеля. Иногда выделяют также внешнее – жидкое ядро (Земля, Меркурий).
Поговорим о каждой планете отдельно.
Меркурий
Меркурий – ближайшая к Солнцу планета, а также самая маленькая среди всех планет нашей системы. Это внутренняя планета (её орбита лежит внутри земной), поэтому его угловое расстояния от Солнца – элонгация – ограничено, максимальное значение 28 градусов.
Поэтому Меркурий можно увидеть во время восхода или захода Солнца довольно низко над горизонтом, так что стоит выйти на открытое пространство, если хотите его увидеть. При этом наблюдать его можно довольно редко, так как большую часть года он находится слишком близко к Солнцу.
Поверхность планеты имеет сходство с лунной: Меркурий так же прокрыт кратерами. Материал, покрывающий его поверхность, похож на лунный реголит.
Особенностью Меркурия является огромное металлическое ядро: радиус составляет 0,75 от радиуса планеты, концентрация железа в нём больше, чем у любой планеты Солнечной системы. В 2007 году с помощью радиолокационных наблюдений за изменениями во вращении Меркурия было установлено, что у него есть жидкое ядро.
А вот атмосферы у Меркурия почти нет, присутствует лишь крайне разреженная газовая оболочка из гелия. Это было определено по данным аппарата «Маринер-10» - американской автоматической межпланетной станции, запущенной в 1973 году. С помощью этого же аппарата было впервые измерено магнитное поле Меркурия.
Из-за практически полного отсутствия атмосферы и медленного вращения на Меркурии наблюдаются резкие перепады температур между солнечной и темной сторонами (на солнечной стороне температура поднимается до 427°С, а на темной опускается до -173°С).
Венера
Как и Меркурий, она является внутренней планетой, для неё максимальное угловое расстояние от Солнца достигает уже 48 градусов.
В хорошую погоду Венеру можно увидеть невооруженным глазом во время восхода или захода Солнца (зависит от текущего ее положения на орбите). По этой причине Венеру именуют «утренней» или «вечерней» звездой – оба названия точно соответствуют времени её видимости.
По размерам Венера сопоставима с Землей – её средний экваториальный радиус составляет около 95% от земного.
О структуре ядра Венеры пока можно только предполагать. Известно, что у Венеры отсутствует собственное магнитное поле, и, оперируя этим фактом, можно сделать два противоположных вывода. Согласно самой популярной теории, наличие магнитного поля у Земли объясняется наличием конвективных потоков вещества, возникающих вследствие постепенного отвердевания жидкого ядра. Таким образом, по первой гипотезе, венерианское ядро еще не начало отвердевать, соответственно отсутствуют конвективные потоки, которые могли бы породить магнитное поле. Также можно допустить, что ядро Венеры уже охладилось ниже точки кристаллизации вещества, но все-таки ученые склоняются к первой гипотезе.
На Венере имеется атмосфера, этот факт был открыт Ломоносовым в 1761 году. Он проводил наблюдения во время её прохождения по диску Солнца, используя зрительную трубу с закопчённым стеклом. Ломоносов сделал это открытие не случайно, он сообразил, что если у Венеры есть атмосфера, то в ней будут преломляться солнечные лучи и вокруг темного диска будет образовываться свечение. Поэтому он наблюдал начало и конец прохождения, когда Венера почти полностью наползла на диск Солнца (или еще не выползла). В эти моменты ему удалось увидеть некий пупырь у поверхности Солнца, наличие которого подтверждало существование атмосферы.
У астрономов есть поговорка: «Посмотреть на Солнце в телескоп можно два раза в жизни. Одним глазом и другим.» Поэтому при наблюдениях используются специальные фильтры, поглощающие большую часть света. Однако увидеть слабый свет атмосферы с таким фильтром не получится, Ломоносов использовал значительно более слабый фильтр – слегка закопченное стекло и рисковал повредить сетчатку глаза.
Позже астрономы определили состав венерианской атмосферы: основными газами являются углекислый газ (96,5%) и азот (3,5%).
Марс
Скорее всего каждый так или иначе видел Марс на небе, он заметно ярче звезд, а во время противостояния его яркость сопоставима с яркостью Юпитера. Помимо этого, его можно отличить от звезд по отсутствию мерцания, ещё можно обратить внимание, что Марс всегда находится на небе вблизи эклиптики – большого круга небесной сферы, по которому происходит видимое с Земли годичное движение Солнца относительно звёзд. Мне доводилось детально рассматривать Марс в телескоп в Новосибирском планетарии и Большой Крымской Обсерватории.
Марс имеет красноватый оттенок из-за обилия оксидов железа в грунте. В нём также содержатся соединения серы, кальция, алюминия, натрия и магния.
На Марсе присутствует вода, в основном она там находится в виде подповерхностной вечной мерзлоты, но часть есть и на поверхности в виде полярных шапок, лёд есть в некоторых кратерах, следовые количества воды содержатся в атмосфере.
Среди всех планет именно Марс вызывает наибольший интерес у человечества как потенциальный объект для колонизации. Продолжительность марсианских суток почти совпадает с земными, имеется атмосфера, хоть и сильно разреженная, но все-таки обеспечивающая какую-то защиту от радиации. В пользу Марса говорит и то, что он находится довольно близко к Земле, перелеты длятся около 7-9 месяцев, а возможности запуска случаются с периодичностью примерно раз в два года.
Энтузиасты разрабатывают проекты терраформирования Марса - изменения климатических условий на его поверхности с целью сделать его пригодным для жизни. Для этого придется значительно увеличить давление атмосферы, повысить температуру до средней земной, озаботиться защитой от ультрафиолетового излучения и сформировать полноценное магнитное поле. Возникают идеи об установке магнитного генератора, увеличении содержания углекислого газа в атмосфере, растапливании полярных шапок для создания океана и другие предложения. Многие предложения имеют за собой научное обоснование и теоретически вполне реализуемы, однако это затребует ужасающе большого количества ресурсов и времени, так что вряд ли кто-либо решит в ближайшее время всерьез озадачиться реализацией этих идей. Возможно, когда-нибудь человечество и займется полноценной колонизацией Марса, однако этот процесс займет сотни, если не тысячи лет.
Важно понимать, что изучение геологии важно не только для сиюминутной добычи полезных ископаемых, но и для будущего освоения других планет, так как только детально изучив нашу Землю мы, попав на другую планету, сможем заранее предугадывать какие процессы там могут происходить и какие полезные ископаемые там можно ожидать обнаружить.