Когда-то понятие Вселенной ассоциировалось только с Солнечной системой. Сейчас мы знаем, что она крохотная даже в масштабах нашей галактики, а Вселенная простирается гораздо дальше, чем мы можем видеть. Тем не менее, Солнечная система — это наш кусочек космоса, единственная область, где мы можем перемещаться, которую можем изучать с помощью спутников, а не только наблюдать в телескоп.
Что такое Солнечная система
Солнечная система — это совокупность планет, их спутников, комет, метеоритов, астероидов, вращающихся вокруг центральной звезды — Солнца. Находится в галактике Млечный путь, образовалась около 4,5 млрд лет назад.
В Солнечной системе есть объекты разных типов. Для начала обратимся к восьми большим планетам.
Планеты Солнечной системы
8 планет Солнечной системы располагаются в следующем порядке (от самой ближайшей к Солнцу):
Планеты земного типа
Наиболее близкие к Солнцу, — так называемые планеты земного типа: Меркурий, Венера, Земля и Марс. Несмотря на то, что у них сходный железно-каменный состав, эти планеты сильно отличаются друг от друга.
Меркурий — неуловимый «полустанок»
Меркурий очень маленький, у него нет атмосферы, в этом смысле он вообще очень похож на Луну. Подсолнечная сторона Меркурия нагрета до очень высокой температуры, а ночная сторона из-за отсутствия атмосферы охлаждается до очень низких температур.
Несмотря на то, что Меркурий близко находится к Земле, эта планета мало изучена, потому что лететь к ней очень трудно. Земля со скоростью 30 км/с вращается вокруг Солнца. Получается, будто вы мчитесь на скоростном поезде, а Меркурий — это маленький полустанок, на котором вы не можете сойти: вы его видите, он близко, но поезд несется. Нужно предпринять какие-то специальные усилия, чтобы на нем выскочить. Например, слететь с поезда с ракетным ранцем и отрулить на этот полустанок — использовать очень мощные средства.
Венера — подающая надежды
Следующая планета от Солнца — Венера. Мы знаем, что у нее есть атмосфера. Впервые ее обнаружил еще Михаил Ломоносов во время очень редкого события — прохождения Венеры по диску Солнца. Так что люди уже довольно давно могли фантазировать о том, что на Венере может быть жизнь. Но на Венере слишком жарко, и атмосфера состоит вовсе не из того, чего хотелось бы земным живым существам. Так что, по всей видимости, жизни на Венере нет.
Но чуть больше года назад одна из групп наблюдателей обнаружила в атмосфере Венеры фосфин. Молекула фосфина включает в себя фосфор, а он, в свою очередь, участвует в биологических процессах. Точный ответ дадут только прямые измерения в атмосфере Венеры. Это очень интересно, потому что в течение долгого времени Венера была вычеркнута из списка потенциально обитаемых объектов Солнечной системы.
Марс — потерявший атмосферу
В свое время Марс был кандидатом номер один в обитаемые объекты Солнечной системы. Он гораздо меньше Земли: по массе Марс в десять раз уступает нашей планете. У него есть атмосфера, но она очень разреженная. Именно поэтому на поверхность Марса так трудно спускать аппараты.
Несмотря на то, что сейчас мы получаем отрицательные результаты насчет обитаемости Марса, сохраняется очень интересная возможность: Марс мог быть обитаемым в прошлом. Есть очень надежные данные о том, что климат Марса миллиарды лет назад был совсем другим. Это была короткая эпоха, что может являться хорошим аргументом против существования жизни, ведь для ее появления нужно долгое время. Но, тем не менее, эта короткая эпоха все-таки исчислялась сотнями миллионов лет. И в эту эпоху могла зародиться жизнь. Потом Марс потерял значительную часть своей атмосферы, климат сильно изменился. У планеты нет сильного магнитного поля, которое защищало бы ее от солнечного ветра. Так поток частиц от Солнца потихоньку снес атмосферу.
Но, если жизнь успела появиться и, например, ушла на большую глубину, тогда она могла сохраниться до настоящего времени. Но мы пока не умеем проводить глубокое бурение на Марсе. Это просто очень дорого. Кроме того, можно сосредоточиться на более простых задачах. Например, на поиске подземных озер в пещерах Марса. Но для этого нужно создать новое поколение марсоходов, которые смогут залезать туда, искать, проводить исследования и вылезать наружу.
Газовые гиганты
Кроме планет земной группы, в Солнечной системе существуют газовые гиганты — Юпитер и Сатурн.
Юпитер — одинокая недозвезда
Иногда про Юпитер говорят, что это своего рода недозвезда. На самом деле Юпитеру очень далеко до звезды — ему нужно стать примерно в 80 раз более массивным. Но на звезду он немного похож своим составом из водорода и гелия. Юпитер массивней, чем все остальные планеты, астероиды, пыль, мусор, кометы в Солнечной системе вместе взятые. Так что если бы мы были инопланетными астрономами, которые издалека наблюдают за Солнечной системой, то в течение долгого времени мы могли бы регистрировать только пустой Юпитер.
Сатурн — газовый гигант с кольцами
Сатурн по размерам меньше, чем Юпитер, но интересен своими замечательными кольцами. Их, кстати, попробовал открыть еще Галилео Галилей, но у него не получилось. В первые телескопы он увидел Сатурн в виде Чебурашки: кружок и какие-то странные ушки вокруг. Это его настолько поразило, что, будучи, человеком очень осторожным и консервативным, он не опубликовал свое открытие, но сделал некое зашифрованное сообщение. Когда у Галилея появились более совершенные телескопы, он посмотрел на Сатурн еще раз. И ничего не увидел. Но не потому что это был какой-то дефект, а потому что кольца повернулись ребром. И Галилей не стал расшифровывать свое раннее сообщение. А кольца были открыты позже уже Гюйгенсом спустя несколько десятилетий.
Ледяные гиганты
Наконец, две самые далекие планеты: Нептун и Уран. Их называют ледяными гигантами, поскольку основная масса этих планет связана с веществом, которое могут образовывать льды. Это и просто вода, и метан, аммиак, углекислый газ. В планетной физике их традиционно относят ко льдам, потому что при низких температурах они могут в него превращаться. Уран и Нептун — плохо изученные планеты, потому что они находятся далеко от Земли. До сих пор не было создано никакого специализированного аппарата, который исследовал хотя бы одну из этих планет. А это очень интересно, в том числе с точки зрения истории формирования Солнечной системы.
Например, во многих современных моделях Уран и Нептун когда-то поменялись местами. И есть, по крайней мере, один очень понятный аргумент. Юпитер массивней Сатурна, Сатурн массивней Урана, а вот Уран легче Нептуна — получается, что планеты стоят «не по росту». Предполагается, что они следовали общему тренду на падение массы. Но в процессе ранней эволюции Нептун и Уран поменялся местами. Вообще в образовании Солнечной системы есть еще много белых пятен. Но любопытно, что разобраться в этом, скорей всего, можно, изучая не планеты, не Солнце, не спутники, а астероиды.
Астероиды — хранители истории
Астероиды — это небольшие тела, самые крупные из которых имеют диаметр в несколько сотен километров. Пояс астероидов, так называемый «главный пояс», располагается между Марсом и Юпитером. Многие продолжают считать, что это результат разрушения планеты, которая когда-то там существовала. На самом деле это не так. Суммарная масса астероидов очень невелика — меньше массы Луны. Даже если мы соберем их все вместе, большую планету не слепить. Это просто остатки строительного мусора, которые находятся под влиянием гравитации Юпитера.
В астероидах, по всей видимости, записана история формирования Солнечной системы. Из-за того, что астероиды — это относительно легкие объекты, они могли подвергаться очень сильному влиянию массивных больших планет при движении по Солнечной системе. Когда это движение закончилось, астероиды сохранили свои орбиты. Так они словно бы запечатлели в себе первоначальный этап перестройки нашей системы.
Девятая планета
Возможно, в Солнечной системе существует еще одна планета. Исследование орбит транснептуновых небольших тел показало, что они выстроены некоторым неслучайным образом. Среди разных гипотез была высказана идея существования еще одного тела с массой в несколько раз больше массы Земли, которое находится гораздо дальше, чем другие планеты — например, раз в десять дальше Нептуна.
Далекие планеты тяжело изучать с технической точки зрения просто потому, что солнечная энергия перестает быть возможным источником энергии для аппарата. Уже за орбитой Юпитера солнечные батареи оказываются неэффективными. И даже исследования Сатурна должно сопровождаться использованием ядерных источников питания на борту, как это было с запуском спутника «Кассини». На нем, например, был установлен ядерный источник энергии, и в связи с этим очень активно обсуждалась возможность аварии при запуске — какой будет радиационная обстановка, если ракета со спутником потерпит аварию где-то вблизи поверхности Земли.
Церера и Плутон — карликовые планеты
Скорее всего, девятая планета станет последним большим объектом в Солнечной системе. Хотя по мере ее изучения периодически открывались тела, которые получали статус планет. Первый такой случай произошел, когда был открыт астероид. Он получил название Церера и статус планеты между Марсом и Юпитером. Но довольно быстро люди стали открывать другие астероиды, и Цереру «разжаловали».
Потом был открыт Плутон — объект за орбитой Нептуна. И он получил статус планеты. Многие из нас выросли с осознанием, что в Солнечной системе девять планет. Но когда в 1990-е годы стали открывать занептуновые тела, выяснилось, что Плутон точно так же, как Церера, не одинок. Рядом с ним на очень схожих орбитах обращается вокруг Солнца большое количество тел. В результате длинных дискуссий Плутон тоже был «разжалован» из планет. Правда, ради него был введен специальный статус — карликовая планета.
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.
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.