Есть ли жизнь на других планетах?

Концепции современного естествознания (КСЕ)

 

 

 

 

 

 

Тема: Есть ли жизнь  на других планетах?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

 

Введение	3
1. Общие сведения о  планетах Солнечной системы	4
2. Методы исследования планет	9
3. Результаты изучения планет	16
4. Происхождение и состав атмосфер планет	39
5. Условия, необходимые для развития жизни на планете	50
Заключение	57
Список литературы	58

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Если только в одной  нашей Галактике насчитываются  миллиарды планет и миллионы миллиардов планет во Вселенной, то, несомненно, вопрос о том, могут существовать там  другие цивилизации или нет, будет  приобретать всё большую актуальность.   — Академик В. А. Амбарцумян

 

Возникновение жизни на Земле  даёт очевидные предпосылки для  предположения о том, что такие  же условия могли сложиться на других планетах. Можно сколько-нибудь определённо говорить только об эволюции жизни, которая напоминает земную.

Советский астроном Иосиф  Шкловский осторожно предполагал, что благоприятные условия для  возникновения жизни существуют на планетах, вращающихся возле холодных и достаточно стабильных одиночных  звёзд спектрального класса G, K, M (близких по свойствам к Солнцу). Число таких звёзд в нашей  галактике можно оценить как 109.

Открытие планет у других звёздных систем также косвенно указывает  на наличие мест во вселенной, благоприятных  для возникновения жизни в  «обитаемой зоне». Возможности современной  астрономии не позволяют оценить  условия жизни на таких планетах, но если в будущем технические  возможности позволят определить, скажем, наличие кислорода в атмосфере, это станет важным свидетельством в  пользу доказательства наличия жизни  за пределами Земли.

Наличие на Земле форм жизни, которые могут сохранить способность  к размножению после пребывания в экстремальных условиях (выдерживать  высокие перепады температур, давления, неблагоприятную среду) позволяет  говорить о том, что жизнь может  зародиться и сохраниться в условиях далёких от земных.

 

1. Общие сведения о планетах Солнечной системы

 

Со́лнечная систе́ма — планетная система, включающая в себя центральную звезду — Солнце — и все естественные космические объекты, обращающиеся вокруг Солнца.

Бо́льшая часть массы объектов, связанных с Солнцем гравитацией, содержится в восьми относительно уединённых планетах. Шесть планет из восьми и три карликовые планеты окружены естественными спутниками. Каждая из внешних планет окружена кольцами пыли и других частиц.

Солнечная система входит в состав галактики Млечный Путь.

В Солнце сосредоточена подавляющая  часть всей массы системы (около 99,866 %), оно удерживает своим тяготением планеты и прочие тела, принадлежащие к Солнечной системе. Четыре крупнейших объекта — газовые гиганты, составляют 99 % оставшейся массы (при том, что большая часть приходится на Юпитер и Сатурн — около 90 %).

Все объекты Солнечной  системы, не считая собственно Солнца, официально делят на три категории: планеты, карликовые планеты и малые тела Солнечной системы. Планета — любое тело на орбите вокруг Солнца, оказавшееся достаточно массивным, чтобы приобрести сферическую форму, но недостаточно массивным для начала термоядерного синтеза, и сумевшее очистить окрестности своей орбиты от планетезималей. Согласно этому определению в Солнечной системе имеется восемь известных планет: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Плутон не соответствует этому определению, поскольку не очистил свою орбиту от окружающих объектов пояса Койпера. 

 

Планеты земной группы

 

Четыре внутренние планеты  состоят преимущественно из тяжёлых  элементов, имеют малое количество (0—2) спутников, у них отсутствуют кольца. В значительной степени они состоят из тугоплавких минералов, таких как силикаты, которые формируют их мантию и кору; и металлов, таких как железо и никель, которые формируют их ядро. У трёх внутренних планет — Венеры, Земли и Марса — имеется атмосфера; у всех имеются ударные кратеры и тектонические черты поверхности, такие как рифтовые впадины и вулканы.

1. Меркурий

Меркурий (0,4 а. е. от Солнца) является ближайшей планетой к Солнцу и наименьшей планетой системы (0,055 массы Земли). У Меркурия нет спутников, а его единственными известными геологическими особенностями, помимо ударных кратеров, являются многочисленные зубчатые откосы, простирающихся на сотни километров — эскарпы, возникшие, вероятно, во время приливных деформаций на раннем этапе истории планеты во время, когда его периоды обращения вокруг оси и вокруг Солнца не вошли в резонанс. Меркурий имеет крайне разреженную атмосферу, она состоит из атомов, «выбитых» с поверхности планеты солнечным ветром. Относительно большое железное ядро Меркурия и его тонкая кора ещё не получили удовлетворительного объяснения. Имеется гипотеза, предполагающая, что внешние слои планеты, состоящие из лёгких элементов, были сорваны в результате гигантского столкновения, которое уменьшило размеры планеты, а также предотвратило полное поглощение Меркурия молодым Солнцем.

2. Венера

Венера близка по размеру  к Земле (0,815 земной массы) и, как и  Земля, имеет толстую силикатную оболочку вокруг железного ядра и  атмосферу. Имеются также свидетельства  её внутренней геологической активности. Однако количество воды на Венере гораздо  меньше земного, а её атмосфера в  девяносто раз плотнее. У Венеры нет спутников. Это самая горячая  планета, температура её поверхности  превышает 400 °C. Наиболее вероятной причиной столь высокой температуры является парниковый эффект, возникающий из-за плотной атмосферы, богатой углекислым газом. Не было обнаружено никаких однозначных свидетельств геологической деятельности на Венере, но, так как у неё нет магнитного поля, которое предотвратило бы истощение её существенной атмосферы, это позволяет допустить, что её атмосфера регулярно пополняется вулканическими извержениями.

3. Земля

Земля является крупнейшей и самой плотной из внутренних планет. У Земли наблюдается тектоника плит. Вопрос о наличии жизни где-либо, кроме Земли, остаётся открытым. Однако среди планет земной группы Земля является уникальной (прежде всего — гидросферой). Атмосфера Земли радикально отличается от атмосфер других планет — она содержит свободный кислород. У Земли есть один естественный спутник — Луна, единственный большой спутник планет земной группы Солнечной системы.

4. Марс

Марс меньше Земли и  Венеры (0,107 массы Земли). Он обладает атмосферой, состоящей главным образом  из углекислого газа, с поверхностным давлением 6,1 мбар (0,6 % от земного). На его поверхности есть вулканы, самый большой из которых, Олимп, превышает размерами все земные вулканы, достигая высоты 21,2 км. Рифтовые впадины (долины Маринер) наряду с вулканами свидетельствуют о прошлой геологической активности, которая, по современным данным, окончилась около 2 млн. лет назад. Красный цвет поверхности Марса вызван большим количеством оксида железа в его грунте. У планеты есть два спутника — Фобос и Деймос. Предполагается, что они являются захваченными астероидами.

 

Внешняя Солнечная  система

 

Внешняя область Солнечной  системы является местом нахождения газовых гигантов и их спутников. Орбиты многих короткопериодических комет, включая кентавров, также проходят в этой области. Твёрдые объекты этой области из-за их большего расстояния от Солнца, а значит, гораздо более низкой температуры, содержат льды воды, аммиака и метана.

Четыре планеты-гиганта, также называемые газовыми гигантами, все вместе содержат 99 % массы вещества, обращающегося на орбитах вокруг Солнца. Юпитер и Сатурн преимущественно состоят из водорода и гелия; Уран и Нептун обладают бо́льшим содержанием льда в их составе. Некоторые астрономы из-за этого классифицируют их в собственной категории — «ледяные гиганты». У всех четырёх газовых гигантов имеются кольца, хотя только кольцевая система Сатурна легко наблюдается с Земли.

5. Юпитер

Юпитер обладает массой в 318 раз больше, чем у Земли, что  в 2,5 раза массивнее всех остальных  планет, вместе взятых. Он состоит главным  образом из водорода и гелия. Высокая внутренняя температура Юпитера вызывает множество полупостоянных вихревых структур в его атмосфере, таких как полосы облаков и Большое красное пятно.

У Юпитера имеется 65 спутников. Четыре крупнейших — Ганимед, Каллисто, Ио и Европа — схожи с планетами земной группы такими явлениями, как вулканическая активность и внутренний нагрев. Ганимед, крупнейший спутник в Солнечной системе, больше Меркурия.

6. Сатурн

Сатурн, известный своей  обширной системой колец, имеет несколько схожие с Юпитером структуру атмосферы и магнитосферы. Хотя размер Сатурна составляет 60 % юпитерианского, масса (95 масс Земли) — меньше трети юпитерианской; таким образом, Сатурн — наименее плотная планета Солнечной системы (его средняя плотность сравнима с плотностью воды).

У Сатурна имеется 62 подтверждённых спутника; два из них — Титан и Энцелад — проявляют признаки геологической активности. Активность эта, однако, не схожа с земной, поскольку в значительной степени обусловлена активностью льда. Титан, превосходящий размерами Меркурий, — единственный спутник в Солнечной системе с существенной атмосферой.

7. Уран

Уран с массой в 14 раз  больше, чем у Земли, является самой  лёгкой из внешних планет. Уникальным среди других планет его делает то, что он вращается «лёжа на боку»; наклон оси его вращения к плоскости эклиптики равен примерно 98°. Если другие планеты можно сравнить с вращающимися волчками, то Уран больше похож на катящийся шар. Он имеет намного более холодное ядро, чем другие газовые гиганты, и излучает очень немного тепла в космос.

У Урана открыты 27 спутников; крупнейшие — Титания, Оберон, Умбриэль, Ариэль и Миранда.

8. Нептун

Нептун, хотя и немного меньше Урана, более массивен (17 масс Земли) и поэтому более плотный. Он излучает больше внутреннего тепла, но не так много, как Юпитер или Сатурн.

У Нептуна имеется 13 известных спутников. Крупнейший — Тритон, является геологически активным, с гейзерами жидкого азота. Тритон — единственный крупный спутник, движущийся в обратном направлении. Также Нептун сопровождается астероидами, называемыми троянцы Нептуна, которые находятся с ним в резонансе 1:1.

 

 

 

 

 

 

2. Методы исследования планет

Определение масс и диаметров планет

 

При изучении планет с физической точки зрения, прежде всего необходимо знать их размеры и массу. Зная то и другое, можно легко вычислить и среднюю плотность планеты.

Определение масс планет, имеющих  спутники, производится на основании III закона Кеплера в его точной форме.

Массы Меркурия и Венеры были первоначально определены по тем возмущениям, которые они вызывают в движении других планет. Полеты к этим планетам космических аппаратов позволили существенно уточнить значения их масс по их воздействию на траекторию аппарата. Масса Луны была найдена по воздействию на Землю, под влиянием которого Земля описывает маленький эллипс вокруг их общего центра тяжести. Массы крупных спутников Юпитера можно определить по их взаимным возмущениям. Для остальных спутников, а также для астероидов приходится делать только приближенную оценку массы и диаметра по их блеску. Линейный диаметр планеты легко определить, зная расстояние и измерив ее угловой диаметр.

Наблюдения поверхностей планет в телескоп       

Этот метод, применяемый  в астрономии с момента изобретения  телескопа, т. е. уже почти 370 лет, вначале это был почти единственным способом получать какие-либо сведения о поверхностях и атмосферах планет. Но даже в наше время, несмотря на развитие фотографии, а также фотометрического и спектрального методов исследования, метод непосредственных визуальных наблюдений еще не потерял своего значения.

Наблюдения планет в телескоп заключаются чаще всего в зарисовке  вида планеты. При зарисовке наблюдатель  старается как можно точнее передать то, что он видит. Рисунок обычно сопровождается тщательным описанием, цель которого — дополнить изображенное на рисунке (например, указать цвет деталей, поскольку рисунок делается обычно одноцветным).

Сравнение нескольких рисунков, сделанных различными наблюдателями  в одну ночь и даже с одним и  тем же инструментом, показывает подчас большие различия между ними. Это  зависит от многих причин: от опытности  наблюдателя, от его состояния, от манеры зарисовки и даже, как это ни странно, от той гипотезы строения поверхности  планеты, которой придерживается наблюдатель. Как бы ни старался наблюдатель объективно передать вид планеты, он бессознательно будет в сомнительных случаях  решать вопрос в пользу разделяемой  им гипотезы.