Автор Тема: О волновой природе напряжений и деформаций и механизме концентрации пи  (Прочитано 75694 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Оффлайн Устьянцев Валерий Николаевич

  • Hero Member
  • *****
  • Сообщений: 528
Венера

"Атмосфера Венеры — газовая оболочка, окружающая Венеру. Состоит в основном из углекислого газа и азота; другие соединения присутствуют только в следовых количествах[3][1]. Содержит облака из серной кислоты, которые делают невозможным наблюдение поверхности в видимом свете, и прозрачна лишь в радио- и микроволновом диапазонах, а также в отдельных участках ближней инфракрасной области[4]. Атмосфера Венеры намного плотнее и горячее атмосферы Земли: её температура на среднем уровне поверхности составляет около 740 К (467 °C), а давление — около 93 бар[1].

Атмосфера Венеры находится в состоянии сильной циркуляции и вращения[5]. Она делает полный оборот всего за четыре земных дня, что во много раз меньше периода вращения планеты (243 дня)[6][7][8]. На ночной стороне в верхних слоях атмосферы Венеры зондом Venus Express обнаружены стоячие волны[9][10]. Ветра́ на уровне верхней границы облаков достигают скорости 100 м/с (~360 км/ч)[1][5], что превышает скорость вращения точек на экваторе планеты в 60 раз. Для сравнения, на Земле самые сильные ветры имеют от 10 % до 20 % скорости вращения точек на экваторе[11]. Но по мере уменьшения высоты скорость ветра снижается, и у поверхности достигает значений порядка метра в секунду[1]. Над полюсами существуют антициклонические структуры, называемые полярными вихрями. Каждый вихрь имеет двойной глаз и характерный S-образный рисунок облаков[12].

В отличие от Земли, Венера не имеет магнитного поля, и её ионосфера отделяет атмосферу от космического пространства и солнечного ветра. Ионизированный слой не пропускает солнечное магнитное поле, придавая Венере особое магнитное окружение. Оно рассматривается как индуцированная магнитосфера Венеры. Лёгкие газы, в том числе водяной пар, постоянно сдуваются солнечным ветром через индуцированный хвост магнитосферы[5]. Предполагается, что около 4 миллиардов лет назад атмосфера Венеры была больше похожа на земную, а на поверхности была жидкая вода. Необратимый парниковый эффект, возможно, был вызван испарением поверхностной воды и последующим повышением уровней других парниковых газов[13][14].

Несмотря на экстремальные условия на поверхности планеты, на высоте 50—65 км атмосферное давление и температура практически такие же, как на поверхности Земли. Это делает верхние слои атмосферы Венеры наиболее похожими на земные в Солнечной системе (причём даже больше, чем на поверхности Марса). Из-за сходства давления и температуры, а также того факта, что смесь для дыхания человека (20,9476 % кислорода, 78,084 % азота) на Венере является поднимающимся газом (так же, как гелий является поднимающимся газом на Земле), верхние слои атмосферы были предложены учёными в качестве подходящего места для исследования и колонизации" (википедия).

Оффлайн Устьянцев Валерий Николаевич

  • Hero Member
  • *****
  • Сообщений: 528
Марс

"Высота однородной атмосферы на Марсе больше, чем на Земле, и составляет около 11 км. Несмотря на сильную разреженность марсианской атмосферы, в ней, по разным признакам, выделяются те же концентрические слои, что и в земной[15].

В целом атмосфера Марса подразделяется на нижнюю и верхнюю; последней считается область выше 80 км над поверхностью[2], где активную роль играют процессы ионизации и диссоциации. Её изучению посвящён раздел, который принято называть аэрономией[16][10]. Обычно же когда говорят об атмосфере Марса, имеют в виду нижнюю атмосферу.

Также некоторые исследователи выделяют две крупные оболочки — гомосферу и гетеросферу. В гомосфере химический состав не зависит от высоты, поскольку процессы переноса тепла и влаги в атмосфере и их обмена по вертикали целиком определяются турбулентным перемешиванием. Так как молекулярная диффузия в атмосфере обратно пропорциональна её плотности, то с некоторой высоты этот процесс становится преобладающим и является основной особенностью верхней оболочки — гетеросферы, где происходит молекулярное диффузное разделение. Граница раздела между этими оболочками, которая находится на высотах от 120 до 140 км, называется турбопаузой[15][8].
Нижняя атмосфера

От поверхности до высоты 20—30 км протягивается тропосфера, где температура падает с высотой. Верхняя граница тропосферы колеблется в зависимости от времени года (температурный градиент в тропопаузе меняется от 1 до 3 град/км при среднем значении 2,5 град/км)[15].

Над тропопаузой находится изотермическая область атмосферы — стратомезосфера, протягивающаяся до высоты 100 км. Средняя температура стратомезосферы исключительно низкая и составляет -133° С. В отличие от Земли, где в стратосфере содержится преимущественно весь атмосферный озон, на Марсе его концентрация ничтожно мала (он распределен от высот 50 — 60 км до самой поверхности, где она максимальна)[15].
Верхняя атмосфера
См. также: Ионосфера Марса

Выше стратомезосферы простирается верхний слой атмосферы — термосфера. Для нее свойственен рост температуры с высотой до максимального значения (200—350 K), после чего она остаётся постоянной до верхней границы (200 км)[15][2]. В этом слое зарегистрировано присутствие атомарного кислорода; его плотность на высоте 200 км достигает 5—6⋅107 см−3[2]. Присутствие слоя с преобладанием атомарного кислорода (как и то, что основной нейтральной компонентой является углекислый газ) объединяет атмосферу Марса с атмосферой Венеры[10].

Ионосфера — область с высокой степенью ионизации — находится в интервале высот приблизительно от 80—100 до порядка 500—600 км. Содержание ионов минимально ночью и максимально днём[15], когда основной слой формируется на высоте 120—140 км за счёт фотоионизации углекислого газа экстремально ультрафиолетовым[en] излучением Солнца[2][9] СО2 + hν → СО2+ + e-, а также реакций между ионами и нейтральными веществами СО2+ + O → О2+ + CO и О+ + СО2 → О2+ + CO. Концентрация ионов, из которых 90 % O2+ и 10 % СO2+, достигает 105 на кубический сантиметр (в остальных областях ионосферы она на 1—2 порядка ниже)[2][8][10]. Примечательно, что ионы O2+ преобладают при практически полном отсутствии в атмосфере Марса собственно молекулярного кислорода[10]. Вторичный слой образуется в районе 110—115 км за счёт мягкого рентгеновского излучения и выбитых быстрых электронов[9]. На высоте 80—100 км некоторыми исследователями выделяется третий слой, иногда проявляющийся под воздействием частиц космической пыли, привносящих в атмосферу ионы металлов[2] Fe+, Mg+, Na+. Однако позднее было не только подтверждено появление последних (причём практически по всему объёму верхней атмосферы) вследствие абляции вещества попадающих в атмосферу Марса метеоритов и других космических тел[17], но и вообще постоянное их присутствие. При этом из-за отсутствия у Марса магнитного поля их распределение и поведение значительно отличаются от того, что наблюдается в земной атмосфере[18]. Над главным максимумом могут появляться благодаря взаимодействию с солнечным ветром и другие дополнительные слои. Так, слой ионов O+ наиболее выражен на высоте 225 км. Помимо трёх основных видов ионов (O2+, СO2+ и O+), относительно недавно были зарегистрированы также H2+, H3+, He+, C+, CH+, N+, NH+, OH+, H2O+, H3O+, N2+/CO+, HCO+/HOC+/N2H+, NO+, HNO+, HO2+, Ar+, ArH+, Ne+, CO2++ и HCO2+. Выше 400 км некоторые авторы выделяют «ионопаузу», однако на этот счёт пока нет единого мнения[2].

Что касается температуры плазмы, то вблизи главного максимума температура ионов составляет 150 К, увеличиваясь до 210 К на высоте 175 км. Выше термодинамическое равновесие ионов с нейтральным газом существенно нарушается, и их температура резко возрастает до 1000 К на высоте 250 км. Температура электронов может составлять несколько тысяч кельвинов, по всей видимости, из-за магнитного поля в ионосфере, причём она растёт с увеличением зенитного угла Солнца и неодинакова в северном и южном полушариях, что, возможно, связано с асимметрией остаточного магнитного поля коры Марса. Вообще можно даже выделить три популяции высокоэнергетических электронов с различными температурными профилями. Магнитное поле влияет и на горизонтальное распределение ионов: над магнитными аномалиями формируются потоки высокоэнергетических частиц, закручивающиеся вдоль линий поля, что увеличивает интенсивность ионизации, и наблюдается повышенная плотность ионов и местные образования[2].

На высоте 200—230 км находится верхняя граница термосферы — экзобаза, над которой примерно с высоты 250 км начинается экзосфера Марса. Она состоит из лёгких веществ — водорода, углерода, кислорода, — которые появляются в результате фотохимических реакций в нижележащей ионосфере, например, диссоциативной рекомбинации O2+ с электронами[2]. Непрерывное снабжение верхней атмосферы Марса атомарным водородом происходит за счёт фотодиссоциации водяного пара у марсианской поверхности. Ввиду очень медленного уменьшения концентрации водорода с высотой этот элемент является основным компонентом самых внешних слоев атмосферы планеты и образует водородную корону, простирающуюся на расстояние около 20 000 км[15], хотя строгой границы нет, и частицы из этой области просто постепенно рассеиваются в окружающее космическое пространство[2].

В атмосфере Марса также иногда выделяется хемосфера — слой, где происходят фотохимические реакции, а так как из-за отсутствия озонового экрана, как у Земли, ультрафиолетовое излучение доходит до самой поверхности планеты, они возможны даже там. Марсианская хемосфера простирается от поверхности до высоты около 120 км[15].
Химический состав нижней атмосферы
Газы — основные составляющие атмосферы Марса
Сравнение состава атмосфер планет земной группы

В силу того что гравитация Марса в 2,6 раза слабее земной, атмосфера Марса существенно обогащена более тяжелыми газами, которые планета за время своей эволюции теряла гораздо медленнее.

    Углекислый газ — основной компонент (95,32 %). Это единственный и наиболее устойчивый при низкой марсианской гравитации тяжёлый газ, которым постоянно пополнялась атмосфера в процессе вулканических извержений, непрерывных в течение миллионов лет из-за отсутствия тектоники плит; собственно, это фактически единственная причина существования атмосферы Марса. В настоящее время активных вулканов на планете не обнаружено, однако остаточная тектоническая активность, и геотермальная активность могут служить небольшими источниками пополнения углекислого газа и в наше время. К тому же более лёгкие газы, с тех пор, как планета лишилась своего магнитного поля, уносились солнечным ветром[6]. Устойчиво существовать при низкой гравитации плотная атмосфера может только если планета обладает существенным магнитным полем, либо расположена далеко от Солнца. Активной диссипации подвергаются газы от азота и легче (водород, неон, водяной пар, гелий). Углекислый газ, который имеет в 1,5 раза более высокую атомную массу (44), чем среднее число 29 для земного воздуха, достаточно тяжел чтобы компенсировать слабое притяжение планеты (в 2,6 раз слабее земного). Кроме того Марс находится дальше чем Земля, атмосфера холоднее, что уменьшает возможность теплового убегания молекул газа. Применительно к углекислому газу, устойчивость к диссипации близка к земной или венерианской.

Несмотря на сильную разрежённость марсианской атмосферы, концентрация углекислого газа в ней примерно в 23 раза больше, чем в земной[6][3].

    Азот (2,7 %) в настоящее время активно диссипирует в космос. В виде двухатомной молекулы азот устойчиво удерживается притяжением планеты, но расщепляется солнечным излучением на одиночные атомы, легко покидая атмосферу.
    Аргон (1,6 %) представлен относительно устойчивым к диссипации тяжелым изотопом аргон-40. Лёгкие 36Ar и 38Ar имеются лишь в миллионных долях
    Другие благородные газы: неон, криптон, ксенон (миллионные доли)[13]
    Оксид углерода (СО) — является продуктом фотодиссоциации СО2 и составляет 7,5⋅10-4 концентрации последнего[15] — это необъяснимо малое значение, поскольку обратная реакция CO + O + M → СО2 + M запрещена, и должно было бы накопиться гораздо больше CO. Предлагались различные теории, как угарный газ может всё же окисляться до углекислого, но все они имеют те или иные недостатки[2].
    Молекулярный кислород (O2) — появляется в результате фотодиссоциации как CO2, так и Н2О в верхней атмосфере Марса. При этом кислород диффундирует в более низкие слои атмосферы, где его концентрация достигает 1,3⋅10-3 от приповерхностной концентрации СO2[15]. Как и Ar, CO и N2, он относится к неконденсирующимся на Марсе веществам, поэтому его концентрация также претерпевает сезонные вариации. В верхней атмосфере, на высоте 90—130 км, содержание O2 (доля относительно CO2) в 3—4 раза превышает соответствующее значение для нижней атмосферы и составляет в среднем 4⋅10-3, изменяясь в диапазоне от 3,1⋅10-3 до 5,8⋅10-3[2]. В древности атмосфера Марса содержала, однако, большее количество кислорода, сопоставимое с его долей на юной Земле[3][19]. Кислород даже в виде отдельных атомов уже не так активно диссипирует, как азот, в силу бо́льшего атомного веса, что позволяет ему накапливаться.
    Озон — его количество сильно меняется в зависимости от температуры поверхности[15]: оно минимально во время равноденствия на всех широтах и максимально на полюсе, где зима, кроме того, обратно пропорционально концентрации водяного пара. Присутствует один выраженный озоновый слой на высоте около 30 км и другой — между 30 и 60 км[2].
    Вода. Содержание H2O в атмосфере Марса примерно в 100—200 раз меньше, чем в атмосфере самых сухих регионов Земли, и составляет в среднем 10—20 мкм осажденного столба воды. Концентрация водяного пара претерпевает существенные сезонные и суточные вариацииПерейти к разделу «#Годовой цикл»[15][7]. Степень насыщения воздуха парами воды обратно пропорциональна содержанию частиц пыли, являющихся центрами конденсации, и в отдельных областях (зимой, на высоте 20—50 км) был зафиксирован пар, давление которого превышает давление насыщенного пара в 10 раз — намного больше, чем в земной атмосфере[2][20].
    Метан. Начиная с 2003 года, появляются сообщения о регистрации выбросов метана неизвестной природы[21], однако ни одно из них нельзя считать достоверным из-за тех или иных недостатков методов регистрации. При этом речь идёт о крайне малых величинах — 0,7 ppbv (верхний предел — 1,3 ppbv) в качестве фонового значения и 7 ppbv для эпизодических всплесков, что находится на грани разрешимости. Поскольку наряду с этим публиковалась и информация о подтверждённом другими исследованиями отсутствии CH4[22], это может свидетельствовать о каком-либо непостоянном источнике метана, а также о существовании некоего механизма его быстрого разрушения, тогда как длительность фотохимического разрушения этого вещества оценивается в 300 лет. Дискуссия по этому вопросу в настоящий момент открыта, причём он представляет особенный интерес в контексте астробиологии, ввиду того, что на Земле это вещество имеет биогенное происхождение[2]. В 2013 году инструмент для измерения содержания метана, установленный на марсоходе Кьюриосити, обнаружил метан в атмосфере Марса. В 2019 году зафиксированы новые данные, причём эти наблюдения в три раза превышают уровень газа, зафиксированный шесть лет назад[23]. Однако, в этом приборе есть метан, привезённый с Земли[24]. В 2019 году вышла статья о том, что спектрометры АЦС (ACS) и NOMAD, установленные на искусственном спутнике Марса ExoMars Trace Gas Orbiter (миссия ЭкзоМарс), метана в атмосфере Марса с орбиты не нашли[25]. После детального исследования, основанного на анализе данных, собранных почти за три года работы миссии TGO, учёные пришли к выводу, что предельный показатель концентрации метана в марсианской атмосфере составляет менее 0,05 ppbv (концентрация метана в земной атмосфере составляет 2000 ppbv)[26].

    Следы некоторых органических соединений[27]. Наиболее важны верхние ограничения на H2CO, HCl и SO2, которые свидетельствуют об отсутствии, соответственно, реакций с участием хлора, а также вулканической активности, в частности, о невулканическом происхождении метана, если его существование будет подтверждено[2].

Состав и давление атмосферы Марса делают невозможным дыхание человека[28] и других земных организмов[6]. Для работы на поверхности планеты необходим скафандр, хотя и не настолько громоздкий и защищенный, как для Луны и открытого космоса. Атмосфера Марса сама по себе не ядовита и состоит из химически инертных газов. Атмосфера несколько тормозит метеоритные тела, поэтому кратеров на Марсе меньше чем на Луне и они менее глубокие. А микрометеориты сгорают полностью, не достигая поверхности" (википедия).

Оффлайн Устьянцев Валерий Николаевич

  • Hero Member
  • *****
  • Сообщений: 528
НЕФТЬ В СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ?
Алина ЛИХАЧЕВА, кандидат физико-математических наук


    • «...Странным был этот заброшенный в пространстве, удаленный от Солнца почти на три миллиарда километров маленький спутник Урана Оберон. Или Громовая Луна, как называли его видавшие виды астролетчики.
    • Тускло-багровый шар, окруженный неглубокой, пропитанной темным дымом атмосферой... В море расплавленной лавы, покрывающей поверхность планеты, плавали огненные острова. Через жерла вулканов вырывался огонь, питаемый слишком высокой радиоактивностью недр Оберона.
    • Громовая Луна справедливо считалась адским местом. Страшным и одновременно привлекательным. Ибо на Обероне был найден левиум — самое таинственное, редкое и удивительное вещество во Вселенной. Сказочный левиум, обладающий, как мы сказали бы теперь, свойством антигравитации».
    • Таким выглядел Оберон в научно-фантастической повести американского писателя Эдмонда Гамильтона «Сокровища Громовой Луны», опубликованной в «ТМ» около тридцати лет назад.
    • Уголь в системе Урана? Действительность же оказалась иной. И дело даже не в том, что никакого левиума ни на спутниках Урана, ни где-либо в Солнечной системе, ни вообще в природе нет. И планеты с высокой радиоактивностью неизвестны, и о залежах радия или платины планетологи ничего не могут сказать.
    • На Обероне нет даже — это показали спектральные исследования — привычных землянам открытых скальных пород. В процессе его эволюции они неминуемо должны были опуститься к ее центру. Плотность наиболее известных спутников Урана невелика около 3 г/см3. Выше, чем у воды, но ниже, чем у планет земной группы, имеющих металлическое ядро — 5,5 г/см3. Самые крупные спутники Урана — это силикатные шары диаметром от 1100 км (Умбриэль) до 1600 км (Титания), покрытые коркой обыкновенного водного льда. Именно льда, так как температура поверхности спутников Урана всего на 80° выше абсолютного нуля.
    • Но не будем спешить с выводами о том, что эти далеко застывшие миры так уж скучны и ординарны.
    • Наблюдения последних лет принесли загадки. Исследования с помощью инфракрасных телескопов показали, что на поверхности спутников Урана имеются протяженные черные области неизвестной природы. Что это могло быть? Вещества, которых нет на Земле, или застывшие вулканические выбросы? В лабораторных условиях были исследованы спектральные характеристики многих веществ. И оказалось, что лучше всего таинственные черные пятна объясняются присутствием обыкновенного древесного угля.
    • Уголь, конечно, не фантастический левиум. Но уголь в системе Урана! Тут было над чем поломать голову. Уголь означает жизнь, биосферу, умершую органику. Но откуда все это может взяться на спутниках Урана? Слишком неправдоподобно. И ученые решили искать другие вещества со схожими спектральными характеристиками. Постепенно выявился круг «претендентов» для объяснения черных пятен на Обероне и других спутниках Урана. Среди них были магний, ряд силикатов, а также некий полимер темноватого цвета, найденный в составе метеоритов.
    • «Виновником» скорее всего мог быть именно полимер. Американские ученые С. Сквайрс и лауреат Нобелевской премии К. Саган выдвинули следующую гипотезу. Под действием ультрафиолетового солнечного излучения часть метана, в изобилии присутствующего в системе Урана, разлагается на водород и углерод, которые, в свою очередь, вступают в соединение с метаном и образуют целую серию разной степени сложности углеводородных полимеров, в том числе и багрового цвета. Именно такие полимеры и были обнаружены в составе метеоритов.
    • Серные озера. Но, пожалуй, самым экзотическим в Солнечной системе представляется Ио — спутник Юпитера,
    • Ио — это красновато-оранжевый шар, масса и размеры которого близки к Луне, а плотность характерна для горных скальных пород — 3,5 г/см3. Спектрометр, установленный на «Вояджере», показал на Ио наличие двуокиси серы. Это обстоятельство делает Ио совершенно не похожим на Луну, как предполагали раньше, спутником.
    • Откуда взялась сера — элемент далеко не самый распространенный в Солнечной системе? И на Луне и на Земле ее довольно мало.
    • Поверхность Ио буквально покрыта серой в различной форме и модификациях. Серные холмы, застывшие потоки серной лавы, простирающиеся на десятки и сотни километров. По предположению ученых, сера находится в них в черном дегтеобразном состоянии. Возможно, под застывшей корой на Ио имеются целые бассейны расплавленной серы.
    • Но вообще-то на Ио довольно прохладно — температура его поверхности составляет около 130° К. Однако наблюдения в ИК-диапазоне показали, что на Ио есть аномально горячие пятна. Одно из них — черное кольцо неправильной геометрической формы диаметром около 250 км, его назвали «лавовым озером» — имеет температуру плавления серы 385° К.
    • Особенность Ио — высокая вулканическая активность. До полета «Вояджера» ученые считали, что на поверхности Ио могут остаться следы былого, относящиеся к ранней стадии эволюции вулканизма. Но на снимках, переданных на Землю приборами космических аппаратов, были видны также и действующие вулканы, выбрасывающие частички лавы и газы со скоростью 450 м/с на высоту порядка 500 км.
    • Вулканизм на Ио несколько необычный. Ученые объясняют его гравитационным резонансом орбит Ио и его соседки Европы. Согласно расчетам в результате приливного трения вещество спутника должно разогреваться, следствием чего может быть вулканическая деятельность. Во всяком случае, разогрев недр Ио за счет радиоактивного распада естественных долгоживущих изотопов урана, тория, радия и других не может объяснить энергетику этой планеты.
    • Ионизированное вещество от вулканических выбросов (кроме серы, в его составе обнаружили кислород, углерод, железо), поднимаясь с поверхности Ио, взаимодействует с магнитосферой Юпитера и далее движется вдоль магнитных силовых линий. Радиационная обстановка в районе орбиты Ио напоминает кольцо хорошего ускорителя — потоки плазмы создают электрический ток с силой порядка несколько миллионов ампер. Есть гипотеза, согласно которой частицы из вулканов Ио захватываются кольцом, Юпитера.
    • Но вот воды на этой экзотической Луне не обнаружили. Зато на ближайших соседях Ио — Европе, Ганимеде, Каллисто — вода присутствует в изобилии. Необычный цвет этих планет — золотистая Европа, бронзовый Ганимед, темно-коричневый Каллисто — указывает на наличие серы. Предполагают, что поверхности спутников Юпитера покрыты особым снегом, состоящим из смеси воды и серы.
    • Ледяное зеркало. Вообще вода — едва ли не главное богатство планет-гигантов и их спутников.
    • Подсчитано, что количество воды на Нептуне во много раз превышает массу нашей планеты. Разумеется, при столь низких температурах вода существует в виде льда.
    • В составе больших планет — Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна — преобладают водород, гелий и неон, вода — на четвертом месте, а далее — метан, аммиак, сероводород, окислы кремния и марганца, железо и никель. Тяжелых элементов практически нет. Таков примерно и состав их спутников, за исключением свободного водорода и гелия, которые за миллиарды лет эволюции должны улетучиться.
    • Большинство лун Юпитера и Сатурна содержат воду. Ее так много, что поверхности этих спутников, как панцирем, скованы ледяной корой. Планетные льды, как правило, смешаны с метаном, аммиаком, сернистым водородом. Ученые предполагают, что под покровом льда могут существовать огромные резервуары, в которых происходит синтез органических молекул. Такая органика, по мысли, высказанной еще академиком В. И. Вернадским, может стать предшественницей «живого вещества», строительным материалом будущих биохимических систем.
    • В мире ледяных лун особое место занимает Энцелад — спутник Сатурна. Этот шар диаметром около 500 км с необычайно гладкой зеркальной поверхностью отражает почти 100% падающего на него света. По-видимому, Энцелад, плотность которого чуть больше воды— 1,1 г/см3, состоит преимущественно из льда.
    • На снимках, сделанных «Вояджером-2» с расстояния 119 тыс. км, можно уловить некоторые детали этого гигантского космического зеркала. Поверхность Энцелада покрыта кратерами различного диаметра (скорее всего вулканического происхождения), ее пересекают борозды, уступы, рытвины. Вулканы на Энцеладе особого рода — во время их извержений из недр планеты выбрасывается вода.
    • И опять-таки загадка: за счет чего происходит разогрев его недр. Одна из гипотез: радиоактивный распад элементов, сконцентрированных в ядре, может привести к выделению тепла, достаточного, чтобы растопить глубинные льды.
    • Нефть в Солнечной системе? Следующую загадку принес нам Тритон — спутник Нептуна. Он находится на расстоянии 4,3 млрд. км от Земли. Небольшая, по массе сравнимая с Луной планетка с красноватой поверхностью должна, по мнению ученых, иметь атмосферу. И не какую-нибудь аммиачно-метановую, что, в общем, не было бы слишком неожиданным, если учесть химический состав далеких планет. А азотную! Как Земля или спутник Сатурна Титан. О Титане мы еще поговорим. Сначала речь будет идти о Тритоне.
    • Спектральные исследования показали, что на Тритоне есть молекулярный, не связанный в химические соединения азот. Но если принять во внимание низкую здешнюю температуру, этот азот должен находиться в жидком или даже твердом состоянии. Есть все основания предполагать, что поверхность Тритона покрыта океаном жидкого азота, в котором растворено некоторое количество метана или даже плавает метановый лед. Зрелище, достойное пера фантастов.
    • Ученых волнует вопрос: откуда взялся азот на Тритоне? Безусловно, он присутствовал в составе протопланетного облака, из которого образовалась Солнечная система. Но это обстоятельство проблему не снимает, ибо аномальное количество азота все равно требует своего объяснения. Возможно, он образовался в результате фотодиссоциации первичного, входившего в состав протосолнечной туманности аммиака, а может быть, существовал в несвязанном состоянии.
    • Но азот не единственная загадка Тритона. На Тритоне, как и на других лунах планет-гигантов, имеется огромный ассортимент органических соединений, по мнению ученых, добиогенного происхождения. Радиационным окрашиванием полимеров объясняют и красноватый цвет планеты: Тритон, как и другие спутники, не защищен собственным магнитным полем от попадания на его поверхность космических лучей. Но вот плотность Тритона — 8 г/см3 — ставит перед учеными новую проблему. Рекордная для планет Солнечной системы плотность могла бы означать, что ядро Тритона состоит из железа и других металлов. Однако по современным космогоническим теориям вероятность найти металлы во внешней области Солнечной системы невелика.
    • Процессом радиационной полимеризации астрономы объясняют и особенности спутника Сатурна Япета.
    • Поверхность Япета, радиус которого составляет всего 800 км, выглядит весьма необычно. Одно полушарие этой планеты темное, другое светлое, хорошо отражающее падающий свет. Может быть, светлое полушарие покрыто инеем? Темный цвет поверхности Япета ученые связывают с присутствием либо черного углерода, либо представителя семейства углеводородов, который образовался из метана под действием солнечного света. Не исключено также, что темная сторона Япета покрыта затвердевшими углеводородами, скажем, асфальтом или застывшей нефтью.
    • Нефть в Солнечной системе? До сих пор считалось, что нефть — «это кровь в жилах Земли». Большинство ученых склоняются к гипотезе органического, или биогенного происхождения нефти, согласно которой нефть представляет собой остатки живых организмов, некогда населявших Землю.
    • Сторонники абиогенного происхождения нефти считают, что углеводороды, входящие в ее состав, образуются из воды (она поступает в недра Земли через трещины и разломы в земной коре) и карбидов металлов, которые находятся в глубинных слоях литосферы.
    • Но обнаружение сложных углеводородов на других планетах позволяет в ином ракурсе посмотреть на проблему происхождения нефти. Обилию углеводородов на небесных телах удивляться не приходится: и водород и углерод относятся к числу самых распространенных элементов Вселенной. И действительно, углеводороды, эти непосредственные слагаемые нефти, обнаружили не только на планетах, но и в кометных хвостах, и в веществе метеоритов, в атмосферах холодных звезд, и просто в межзвездном пространстве.
    • Выходит, что нефть — привилегия не только Земли. Об этом уже давно задумывались. Гипотеза космического происхождения нефти была выдвинута в конце прошлого века русским геологом В. Д. Соколовым, обратившим внимание на то, что соединений углерода и водорода, присутствующие на небесных телах, могли образоваться на начальной стадии эволюции. И теперь эти углеводороды выделяются через трещины в земной коре. Например, при извержении вулканов. Эта гипотеза, в первое время не принятая всерьез геологами, обрела вторую жизнь в наше космическое время.
    • В 1965 году американский астроном и писатель-фантаст Ф. Хойл предположил, что нефтяные углеводороды присутствовали в протопланетном облаке, из которого образовались тела Солнечной системы. Вместе с замерзшими газами и водой нефть вошла и в состав нашей планеты. И к поверхности Земли она поступает с глубины. По мнению советского ученого В. В. Порфирьева, многие нефтяные залежи образовались именно в результате миграции глубинной нефти, имевшейся на всех континентах и во всех геологических зонах.
    • Если гипотеза Ф. Хойла верна, то на поверхности Венеры должны находиться огромные нефтяные океаны. Однако космические аппараты, посетившие Венеру, ничего подобного не обнаружили. Поверхность этой планеты, по данным советских автоматических межпланетных станций, представляет собой сухую и раскаленную до температуры около полутысячи градусов каменистую пустыню. Такие высокие температуры исключают возможность существования не только нефти, но и большинства углеводородных соединений.
    • Делались прогнозы и относительно Марса. Предполагалось, что даже за небольшой отрезок геологической истории в результате фотолиза воды и последующей полимеризации метана на Марсе могло образоваться столько нефти, что поверхность планеты была бы покрыта ее метровым слоем.
    • Однако нефть на Марсе тоже не обнаружили. Но, несмотря на эти неудачи, космическая гипотеза продолжала развиваться. Ибо неоспоримо доказано, что углеводородные соединения достаточно распространены во Вселенной.
    • Смог над Титаном. Атмосферу, в десять раз более плотную, чем земная, окружающую далекий Титан — спутник Сатурна, открыли еще в 1944 году. Титан вдвое легче Марса, его атмосфера, состоящая из азота и инертного газа аргона, очень напоминает земную. Кроме того, в воздухе Титана присутствует целая гамма углеводородных соединений.
    • Не исключено, что на Титане имеется и органика, а условия на нем сходны с ранней предбиологической средой на Земле. Во всяком случае, в атмосфере Титана нет никаких противопоказаний для возникновения предбиологической органики. Но кислород отсутствует. И тут есть над чем задуматься.
    • Титан сплошь окружен оранжевой смоговой пеленой, Ученые считают, что смог над Титаном — следствие тех фотохимических процессов, которые происходят в верхних слоях атмосферы и приводят к появлению высокомолекулярных соединений. А его необычный оранжевый цвет — результат радиационного окрашивания углеводородов. (Известно, что многие вещества меняют свой цвет в результате длительного облучения ионизирующим излучением.) А так как Титан лишен собственного магнитного поля, отклоняющего часть космических лучей, то на протяжении всей своей истории он непрерывно подвергался действию космического дождя.
    • На поверхности Титана будущие космонавты, очевидно, увидят картину, достойную пера фантастов. Над ним плавают метановые облака, по каньонам углеродистых гор текут метановые реки, впадающие в океан жидкого метана, в котором исчезают вечно кружащиеся голубые метановые снежинки... А вулканы извергают аммиачную лаву...
    • Разумеется, каждую из девяти планет Солнечной системы, любой из их полусотни известных науке спутников можно было бы назвать и интереснейшими, и уникальными, и полными нерешенных проблем и загадок.
    • Облачная, в шубе из углекислого газа, создающего невиданный по масштабам парниковый эффект, Венера... Пустыня под куполом стратосферы — это Марс...
    • Самая горячая и одновременно самая холодная в Солнечной системе планета — Меркурий...
    • Окруженные кольцами и роем спутников, чуть-чуть не ставшие самостоятельными звездами (не хватило температуры в недрах для начала термоядерного синтеза) — Юпитер и Сатурн...
    • Далекие Уран и Нептун, в недрах которых, возможно, рождаются алмазы...
    • И совсем малоизученный, заброшенный на периферию Солнечной системы маленький Плутон, относительно недавно — по космическим масштабам — превратившийся из спутника Урана в девятую планету...
    • И наконец, Земля, по химическому составу (металлы, окислы, силикаты), и по массе, и по плотности близкая и к Венере, и к Марсу, и к Меркурию; схожая своей азотной атмосферой со спутниками Сатурна и Нептуна, окруженная, как и планеты-гиганты, радиационными поясами... Земля, где, несмотря на общий космический возраст, эволюция материи шагнула на качественно новый уровень...
    • Хотя, может быть, и на других планетах, закутанных в метановые коконы, в скованных ледяными панцирями океанах тоже способна появиться жизнь... Или она уже возникла?
    • Не следует забывать, что эволюция Солнечной системы продолжается. А действительность — так уж повелось — всегда оказывается богаче и неожиданней самой смелой фантазии.