Продолжение. Начало лекции член-корреспондента РАН Михаила Марова
М.Я.: Коллеги, мы на первой части лекции познакомились с вами, я очень кратко напомню, с крупномасштабной нашей вселенной, местом нашей солнечной системы в этой вселенной, ее свойствами. И сосредоточили внимание на планетах, так называемых планетах земной группы – это та группа планет, которая для нас ну, пожалуй, наиболее интересна просто в силу того, что они находятся по космическим расстояниям рядом с нами и что они в очень сильной степени отличаются от нашей Земли по своей природе.
Поэтому, как я вам говорил, это две предельные модели эволюции Земли. Понимаете, вот также, как жизнь очень уязвима, хотя она и очень сильно приспосабливаемая. Так вот, возможность формирования таких природных комплексов, в которых может существовать биосфера, возникнуть жизнь – они очень и очень ограничены.
Ну, скажем, мы с вами существуем в очень ограниченном диапазоне температур, давлений, плотностей, в очень-очень ограниченной возможности различных… газовой раз… газовой среды, атмосферы. Ну, не говоря уже о таких, скажем, фатальных факторах, как ну, предположим, очень сильная запылённость, или, скажем, исключительно высокая степень кислотности среды, низкий пэ аш, ну и так далее.
Так вот, планеты земной группы – Земля, как в центре как бы, Венера, Марс – они представляют с этой точки зрения первостепенный интерес и это не случайно с этим связано, и очень большая практическая, что ли, сторона этой проблематики. Потому что мы немножко бездумно к природе собственной планеты, уровень антропогенного загрязнения – он очень высок, и в принципе модели показывают, что если так продолжать, то воздействие на окружающую природную среду может стать необратимым.
То есть, механизмы регуляции, они ограничены. Вот это очень существенно. Поэтому, легко превратиться ну, грубо говоря, в Венеру, не говоря уже о том, что тогда ну, о какой жизни можно говорить..
Значит, сегодня мы с вами, щас вот мы с вами на… в этой части, поговорим о другой группе планет. Это планеты-гиганты, которые расположены во внешней области солнечной системы за так называемым астероидным поясом, за орбитой Марса – это Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун. Они принципиально отличны от планет земной группы. Ну, прежде всего по своим массам и размерам.
Юпитер больше, чем в десять раз по размерам превосходит нашу Землю, больше, чем в десять раз. Сатурн примерно в восемь раз, Уран, Нептун примерно втрое. По массе Юпитер более, чем в триста раз массивнее Земли. Это король планет. Кстати, его существование в очень сильной степени оберегает от того, чтобы Земля очень интенсивно бомбардировалась различными малыми телами. Он как бы экранирует, берёт многое на себя.
Но, что еще существенно иметь в виду – ну, во-первых, эти планеты гораздо быстрее вращаются, чем наша Земля. Юпитер, например, совершает один оборот всего за десять часов – такая массивная планета. И что самое главное, опять-таки, у этих планет, в отличие от планет земной группы, нет твёрдой поверхности.
Это газово-жидкие планеты, собраны в основном из газов. Преимущественно, это газы: водород, гелий и водородсодержащие соединения: аммиак, метан, ну и более сложные.
Планеты-гиганты характеризуются исключительно сложным спектром движений атмосферных. Если их наблюдать с хорошим разрешением, то вы можете видеть вот такую структуру – это мозаика на Юпитере. И на Юпитере существуют образования типа наших циклонов - антициклонов, гораздо более долгоживущие.
Вот здесь, на снимке, это так называемое большое красное пятно, которое наблюдается уже триста лет, существовать будет, по оценкам, примерно десять тысяч лет, пока распадётся. Для сравнения циклона – антициклона на Земле - это неделя, две недели максимум. И размер этого пятна втрое больше размера Земли. Цвет связан с тем, что в атмосфере Юпитера, ну а также и Сатурна, которые здесь вот снимки показаны, вот, образуются достаточно сложные соединения, соединения фосфора, серы, которые окрашивают облака вот в такие очень и очень яркие, сочные цвета.
Сатурн, ну, все планеты-гиганты, в отличие от планет земной группы, имеют кольца. Здесь перед вами показаны кольца, ну, Сатурна кольца мы с вами видели, а вот здесь показаны кольца Урана. Это очень и очень интересная, тонкая, я бы сказал, структура колец. Они находятся в окружении многочисленных спутников, и так же, как на Сатурне эти спутники выполняют роль своего рода пастухов.
Именно наличие спутников делает эти кольца столь регулярными и чётко ограниченными. И происходит это за счёт того, что спутники оказывают своё гравитационное, мы говорим, приливное воздействие на структуру колец, состоящих главным образом из частиц, то есть по существу это мелкие спутники вокруг планеты в такой упорядоченной конфигурации. Размеры их от микронов до метров. То есть, это и очень мелкая пыль и это значительно более крупные глыбы.
Ну, пожалуй, самое интересное, когда мы говорим о планетах-гигантах – это система их спутников. До недавнего времени нам было известно меньше пятидесяти. Щас мы знаем больше ста пятидесяти. Идет лавина открытий. Спутники разных размеров – от десятков километров до тысяч километров. И здесь показано, сколько спутников есть у Юпитера, Сатурна, Урана, Нептуна.
Наиболее крупные спутники – это так называемые Галилеевы спутники Юпитера, которые впервые наблюдал Галилей и которые сначала их навал даже Луны-Медичи, поскольку он работал тогда при дворе вельмож Медичи – своего рода подхалимаж. Но дальше астрономическая общественность переименовала их в Галилеевы.
Это Ио, Европа, Ганимед, Каллисто. Самый крупный спутник Сатурна – Титан, который по размерам сопоставим с Ганимедом, а Ганимед и Титан по своим размерам соизмеримы с Меркурием, одной из планет земной группы. Ио и Европа соизмеримы по размерам ну, немножко меньше по размерам, чем наша Луна.
У Нептуна очень крупный спутник Тритон, который очень-очень близок и по своим размерам, и по характеристикам с Плутоном, есть даже представление о том, что либо Плутон – убежавший спутник Нептуна, либо Тритон – захваченный близнец, своего рода, Плутона, который был захвачен на орбиту Нептуном.
Ну, вот, между спутниками, в частности Галилеевыми спутниками, из-за существования приливных взаимодействий, гравитационного воздействия друг с другом в гравитационном, мощном гравитационном поле Юпитера, происходят совершенно уникальные вещи. То есть, природа этих спутников – это было открыто только в конце прошлого века по существу, ну, в восьмидесятых годах прошлого века, при пролёте американского аппарата Вояджер – это уникальные совершенно спутники, которые, ну, каждый из которых – это совершенно особый мир.
Вот здесь они в виде мозаики. Это, конечно, нереальная конфигурация, представлены на…на…на фоне большого красного ви… пятна Юпитера, ну, и вот это вот Ио, Европа, Ганимед, Каллисто.
Ио отличается совершенно потрясающей вулканической деятельностью. Это тело, повторяю, размером меньше Луны, но из-за такого рода приливных взаимодействий и диссипации энергии внутри, в недрах, его недра разогреты, и происходит всё время вулканическая активность. То есть, практически одновременно наблюдается пять, шесть, больше действующих вулканов. При этом ну, вот… лава, которая извергается, она содержит очень много серы, и именно сера и её аллотропы, создают вот такой вот цвет на этом спутнике.
Но если смотреть то, что было сделано – это реальный снимок с космического аппарата, ведь понимаете, у вас вулкан, что называется, извергается в вакуум. У его практически нет атмосферы. И в результате этого извержения или так называемые плюмы, видите здесь вот, на лимбе. Они достигают высоты трёхсот километров. Это фантастическое зрелище.
А вот здесь вот показано просто конкретное уже на.. извержение лавы около кратера. Не менее интересна Европа, которая тоже существенно меньше Луны, но которая тоже разгоревае… имеет разгоре…. разогреваемые недра, но в меньшей степени, чем Ио. Именно поэтому она сохранила поверхность ледяную, а вот под ледяной поверхностью целый ряд косвенных свидетельств даёт основание считать, что на Европе и возможно на Ганимеде есть протяжённый водный океан.
Ледяной панцирь – толщина порядка пятнадцати километров, а глубина океана – пятьдесят километров. И если вы возьмёте массу воды, которая сосредоточена в таком слое, то это существенно больше, чем масса океанов на Земле. Более того, поскольку это разогрев постоянный, то это тёплый океан. А, следовательно, есть основания предполагать, что на Европе и может быть на Ганимеде зародилась океаническая биосфера.
Поэтому, Европа, Ганимед, так же как Марс являются приоритетами космических исследований с точки зрения так называемой астробиологии - поиска жизни, по крайней мере внутри солнечной системы. Эти спутники имеют также магнитное поле и очень разреженную атмосферу.
А то, что есть океан под поверхностью, свидетельствует конфигурация вот этих вот очень небольших хребтов, полос, разломов. Это своего рода подвижки льда, которые могут быть только на водной поверхности.
Европа и Ганимед являются такими, я бы сказал одними из первоочередных целей будущих космических исследований.
Сюрпризы преподнёс и уж совсем маленький спутник Сатурна – Энцелад. Это тело размером всего пятьсот километров. Так вот, на нём обнаружены вот эти вот фонтанирующие гейзеры – вот они, и по всей вероятности тоже недра Энцелада разогреты, что создает возможность пос… построить такую модель, когда под ледяной поверхностью Энцелада на сравнительно небольшой – несколько километров – глубине находятся водны.. водные озёра. Это уникальное, так сказать, природное явление на таком маленьком теле.
Огромный интерес представляет самый крупный спутник среди планет-гигантов – Титан. Повторяю, он сопоставим с Меркурием. Дело в том, что Титан, если его просто так наблюдать, это прос… дымки, которые здесь вот видны в атмосфере. Причем, уникально, что в отличие от других спутников, на Титане очень плотная азотная атмосфера, по массе в десять раз превышающая массу атмосферы Земли.
Температура у поверхности- всего девяносто два градуса Кельвина, и это очень интересно, потому что это температура фазового перехода для метана. То есть, при такой температуре Метан из жидкого превращается в газообразный и наоборот. Так вот, благодаря полёту Евро-американского космического аппарата, очень успешному, Кассини-Гюйгенс, в начале уже этого столетия и высадке аппарата Гюйгенс на поверхность, удалось подтвердить то, что было сначала просто в моделях, а именно то, что на поверхности Титана существуют метановые озёра и, может быть, озёра из других непредельных углеводородов – этан, ацетилен, и что вот это вот озёра, которые показаны здесь, на снимке, и поскольку это температура фазового перехода, то метан испаряется в атмосферу и дальше выпадает в виде дождей обратно на поверхность.
Вот здесь модель показана, как это происходит. То есть, другими словами, мы видим с сами, что на Титане наблюдается некий природный цикл с метаном, который напоминает то, что у нас есть на земле с круговоротом воды – вода испаряется, выпадает обратно на поверхность.
Исключительно интересен Тритон, который тоже преподнес свои сюрпризы. Его температура составляет примерно уже сорок градусов Кельвина, то есть, это где-то минус двести тридцать Цельсия. У него замерзшая метановая поверхность, но если присмотреться, то хорошо видно – вот эти вот темные полосы, которые здесь проглядываются, это не что иное, как… и они были видны в динамике при пролёте космического аппарата – это извержение гейзеров, но гейзеров уже не метановых, а азотных.
Ну, и наконец, очень интересен сам Плутон. Дело в том, что у Плутона вообще четыре спутника. Вот здесь показан один, самый крупный. Сам Плутон имеет размер примерно две с половиной тыщи километров, а спутник восемьсот. И вот этот вот спутник, который здесь показан, Харон - вот он, он находится на таком расстоянии от Плутона, что совершает движение по орбите, которая полностью соответствует собственному вращению Плутона. То есть, это аналог геостационарного спутника связи на Земле.
У нас есть связные спутники на так называемой геостационарной орбите, за счет которых в основном происходит вещание – передача радио…этой самой, телевизионной связи, мобильная связь и так далее. Так вот, природа преподнесла такой сюрприз с Плутоном.
Теперь мы посмотрим малые тела. Я вам говорил, что они являются полноправными членами семейства солнечной системы, населения солнечной системы, и к ним относятся астероиды и кометы. Два основных семейства малых тел – это образования, которые вот здесь, наверху вы видите.
Ну, вообще, вот надо начинать с этого: вот это вот, размер вот этого образования – это примерно десять в пятой астрономических единиц, сто тысяч. В этих размерах – ну, помните, одна астрономическая единица – расстояние от Земли до Солнца, в этих размерах наша солнечная система выглядит просто, как маленькая синенькая точечка, вот здесь, внутри.
И вот это вот всё образование заполнено кометами. По оценкам в этом облаке, главным образом на его периферии, на расстоянии десять четвёртой – десять пятой астрономической единиц, находится десять триллионов комет. Но кометы – тела сравнительно небольшие, поэтому их суммарная масса не превышает нескольких масс земли всего.
А вот на более близком расстоянии вот это вот более четко видно, на более близком расстоянии находится так называемый пояс Койпера. Он расположен за орбитой Нептуна, помните, я обещал вам об этом два слова сказать, вот сейчас как раз наступил этот момент. Плутона находится на расстоянии сорок астрономических единиц, но как оказалось, он не единственный, почему он, собственно, и был низложен, как планета.
Но теперь там, правда, это семейство называется планетами Плутонидами. Здесь большое количество вы видите вот этих малых тел – вот она, конфигурация. Они находятся, вообще говоря, в резонансном движении с Нептуном, и помимо самого Плутона с его спутниками мы здесь имеем целый ряд других, сопоставимых по размеру, тел. Но это крупные тела, а всего в поясе Койпера примерно сто миллионов тел размерами, начиная от десятков километров.
Нам, конечно, ближе всего с вами – это то, что называют «главный пояс астероидов», который расположен между орбитами Марса и Юпитера. Расстояния здесь показаны. Вот этот пояс, ну здесь видно… видны орбиты – вот это вот орбита Юпитера, вот то, что показано зелёным – это основная масса тел главного пояса астероидов. Их всего, ну, начиная с размера примерно один километр и больше, есть тела размерами порядка девятисот километров – Церера.
Так вот, всего таких тел больше ста тысяч. А вот красным внутри обозначены те тела, которые мигрируют из главного пояса внутрь солнечной системы, и они создают три группы, так называемые НЭО – ниа орс обджекс – по терминологии, которые…некоторые из них пересекают орбиту Марса – это Аполлон, это… некоторые из, простите, Амур; некоторые из них пересекают орбиту Земли – это Аполлон и некоторые аж доходят до орбиты Венеры – это Атон.
Так вот, это три тела, которые представляют максимальную опасность для нашей Земли. Вы, наверное, слышали об астероидной опасности, вот это за счет вот этих тел. Если вот здесь пок.. вот здесь показаны орбиты, вплоть до орбиты Юпитера, простите, до орбиты Марса, а вот это вот орбиты вот тех тел, которых находятся внутри орбиты Марса. И если вот это вот всё наложить одно на другое, то, как видите, мы живём в довольно интересном окружении. И действительно, регулярно тела проходят вблизи Земли, а некоторые из них попадают на Землю.
Но, если это тело меньше по размеру десяти метров, оно, как правило, разваливается и сгорает. А вот если уже тело порядка шестисти… шестидесяти метров, то это Тунгусское событие, которое было в тыща девятьсот восьмом году и которое привело к разрушениям катастрофическим на площади двух тысяч квадратных километров.
Но есть и более крупные события. В истории Земли были соударения с ней тел, размером порядка десяти километров. Это так называемый Чиксулюб в Мексике, который случился примерно шестьдесят пять миллионов лет назад, и это удивительным образом совпадает с тем, что практически исчезло девяносто процентов биосферы.
Это катастрофическое явление, в частности это привело к вымиранию рептилий, исчезновение динозавров как раз шестьдесят миллионов лет назад. Поэтому, астероидная опасность – вещь нешуточная, этим до.. щас достаточно серьезно занимаются, много достаточно тел наблюдается, которые проходят иногда достаточно близко от земли. Вы, может быть, слышали об астероиде Апофис, которые имеет примерно одну тысячную долю вероятности в тридцать шестом году столкнуться с Землёй.
А это тело четыреста метров в поперечнике, то есть, это уже практически глобальная катастрофа. Кстати, если бы Тунгусское событие было не надо Сибирью в Тунгу… над Тунгусской, в Сибири над Тунгусской, а над каким-нибудь населённым районом, тем более Мегаполисом, то понимаете, это событие, которое было по мощности, по энерговыделению, эквивалентно примерно где-то такое десятка взрыва мегатонных термоядерных бомб. Вот, что такое такого рода соударение.
Астероиды имеют самую разную конфигурацию, и что вот это один из, кстати, астероидов, сближающихся с Землёй, Эрос, на который осуществил даже посадку космический аппарат.
Что очень интересно, у некоторых астероидов, несмотря на то, что их размеры небольшие, ну, скажем, вот эта вот Ида – размер пятьдесят два километра максимальный. Но если вы присмотритесь, вы увидите, что у него есть спутник Дактиль, это спутник, который регулярно обращается вокруг этого тела, то есть, гравитационного притяжения достаточно, чтобы такое тело удерживать на орбите вокруг астероида.
А вот это вот я очень лю.. нравится мне это вот тело, размером всего примерно полкилометра, вблизи него пролетел японский космический аппарат и передал вот такие изображения. Как видите, огромное количество всякого рыхлого материала на поверхности, то есть, конфигурация сама совершенно не регулярная и вместе с тем удивительно интересная морфология поверхностных пород.
Пожалуй, наиболее интересными телами, с которыми очень многие явления связаны, являются кометы. Кометы наблюдаются…ну, вот я вам говорил, что основанная масса комет – это в поясе, в облаке Оорта, частично пояс Койпера. Некоторые кометы, они захвачены уже на орбиты, которые контролируются в значительной мере планетами-гигантами, поэтому есть семейство Юпитера, семейство Нептуна.
И тогда эти кометы регулярно возвращаются к солнцу, мы их видим, когда они приближаются, проходят недалеко от Земли, потому что кометы, вообще говоря - это ледяные тела. По определению, данному еще своего ро.. в своё время американским астрофизиком Уиплом – это грязный снежный ком, то есть, очень и очень сильно пористое образование – ядро, состоящее из ледяных частиц и пыли.
При сближении с Солнцем начинается интенсивное испарение, ну, точнее сублимация, без жидкого перехода, непосредственно из твёрдого в газ, выделяется огромное количество газа и пыли, и тогда мы наблюдаем комету, она становится, так мы её не видим, она тёмная достаточно, очень низкое альбедо, а при сближении с Солнцем мы видим развивающуюся атмосферу, кому и протяженные хвосты.
Вообще, со времён еще нашего замечательного учёного Бредихина было предложено четыре типа хвостов, которые сейчас чётко совершенно идентифицированы. Ну, сами, значит, в комете есть довольно большое количество самых разных соединений, достаточно сложных соединений. Здесь, на диаграмме, это показано, при этом, значит, под действием солнечного излучения – коротковолнового, ультрафиолетового, рентгеновского происходит процесс диссоциации, ионизации, поэтому структура самой атмосферы кометы достаточно сложная.
Ну, и несколько слов о так называемых миграционных и столкновительных процессах. Дело в том, что если сами планеты очень четко устойчивы на своих орбитах, и такая устойчивость, она на временах, существенно превышающих даже возраст вселенной по расчетам, по оценкам, то вот малые тела – кометы и астероиды всё время подвергаются различного рода возмущениям.
То есть, есть п.. устойчивый процесс миграции этих тел. Ну, вот я вам говорил – из главного пояса тела мигрируют, становясь нэо, сближающимися с Землёй объектами. Из внешних областей солнечной системы они мигрируют внутрь, пополняя главный пояс астероидов и так далее.
Столкновения такие, о которых я вам тоже говорил, они приходят…приводят к катастрофическим событиям, но одновременно за счет того, того, что происходит вот такая миграция, столкновения между ними, образование огромных количествах полевого материала, мелких частиц, метеородиов, пыли, значит, это всё тоже выпадает иногда на планеты, а иногда эти тела просто выбивают большие куски. Ну, скажем, мы находим метеориты, которые…происхождение которых связывается с Марсом, находим их в Антарктиде.
Так вот, благодаря этому, происходит транспорт вещества, обмен веществом между планетами и это… с этим связано, в частности, и такая не тривиальная возможность, как возникновение жизни.
Ну, например, я не могу утверждать, что жизнь изначально зародилась обязательно на Земле. Вполне возможно, она зародилась на Марсе, а затем, благодаря такому транспорту вещества, была занесена на Землю. Ну, и так далее. Такого рода сценарии можно продолжать развивать.
Но что самое интересное, дело в том, что такие миграционные процессы, они обеспечили в значительной мере по целому ряду моделей, в частности которые мне с сотрудниками довелось развивать в течение многих-многих лет, это то, что связано с возможностью объяснения так называемого дефицита летучих на планетах земной группы.
Дело в том, что планеты земной группы по тем сценарием происхождения эволюции, которые мы строим, они образовывались при температуре порядка тыща - тыща двухсот градусов. При такой температуре такие легколетучие соединения, как даже азот, кислород, не говоря о водороде и так далее, всё это улетучивается, убегает, выметается в сторону, где находятся планеты-гиганты.
Именно поэтому Юпитер собрал такую огромную массу за счет вот тех вот веществ – легких газовых компонентов, которые были туда перенесены, в частности, из вне.. внутренних областей солнечной системы. Следовательно, мы тогда видим, шо должен быть дефицит таких летучих, но вместе с тем мы имеем обилие воды, великолепную атмосферу на Земле, мы имеем атмосферы на других планетах, и это надо объяснить.
Так вот, за счёт, удается за счёт такого рода миграционных процессов объяснить наличие гидросферы и атмосферы Земли. По оценкам модельным, которые вот у нас получены, получается, что количество вещества, включая вот эти летучие соединения, привнесённого кометами, а это на ранней стадии, примерно четыре миллиарда лет назад – так называемый процесс гетерогенной аккреции, так вот, количество вещества за счет примерно миллиона комет, которые бомбардировали Землю и другие планеты Земной группы, они могли принести вещество – летучее, легколетучие соединение, и в том числе воду. И в.. по оценкам получается, что количество такой принесённой воды сопоставимо с объёмом гидросферы. То есть, получается, что этот механизм действительно очень и очень неплохо работает.
Мы переходим к вопросам непосредственно космогонии, как мы возникли. Происхождение, эволюция солнечной системы, другие планетные системы и экзопланеты. Это очень актуальная, сильно волнующая всех тема. Значит, мы знаем сейчас уже довольнонэ.. чётко, что планеты образуются вместе со звёздами, не у всех планет есть диски, из газопылевые диски, из которых в конечном итоге формируются планеты.
Но размерам такие у многих звёзд, размер таких дисков ну, кажем, как вот здесь вот показано, это так называемая Бета Пикторис. Размеры таких дисков сопоставимы с размером солнечной системы. В процессе дальнейшей эволюции возникают планеты.
Для происхождения солнечной системы очень важными ограничениями являются механические, космохимические, значит, параметры, которые.. свойства, которые мы наблюдаем внутри солнечной системы. Ну, скажем, распределение вещества от внутренних к внешним планетам, устойчивые, так сказать, орбиты, которые все практически нахо… движутся тела по этим орбитам в так называемом прямом направлении, то есть, по часовой стрелке, ну и так далее.
До недавнего времени нам был известен только единственный пример сол… планетной системы – наша солнечная система. Но вот в последние примерно два десятилетия мы получили массу новых свидетельств, и это, конечно, очень сильно продвинуло вперёд космогонию.
Вот примеры газопылевых дисков вокруг звёзд некоторых, ну вот видите, здесь для сопоставления показано размер орбиты Нептуна, внизу. Это примеры протопланетных дисков, которые наблюдаются при помощи инфракрасных спутников, ну, вот это вот явное совершенно, это диск, который наблюдается как бы опять-таки с кромки, вот это вот диски, ну и так далее. Это просто некие многочисленные примеры, которые мы имеем.
Вот мой коллега, Джованни Фазиуис Меценианской обсерватории прислал мне вот этот вот удивительный совершенно снимок – это то, что сделано при помощи американского инфракрасного телескопа «Спитцер». Если у вас острое зрение и вы внимательно посмотрите, то вы увидите, что здесь имеется одновременно в этой области, которая по своему размеру меньше одного парсека, вы наблюдаете одновременно у рождающихся звёзд большое количество дисков.
То есть, это вот одновременно рождающиеся звёзды с дисками, которые наблюдаем мы даже в очень ограниченной области вселенной, ну, в области молекуля.. ну, нашей галактики, в области молекулярных, так называемых облаков.
А вот это сценарий происхождения солнечной системы, это первоначальное облако, так называемая молекулярная небула, дальше происходит её сжатие, так сказать, так…так называемая контрактация, значит, уменьшение в разметах от первоначальных размеров, которые существенно превосходят даже облако Оорта. Дальше, значит, возникают первичные образования, так называемые кольцевые… области кольцевого сжатия, и в конечном итоге это приводит к такой конфигурации планетной системы.
Но это легко нарисовать, а на самом деле, в общем, показать это всё, даже в моделях, получить экспериментальные подтверждения очень и очень непросто.
Ну, вот это еще одна из моделей, которая показывает вот продолжающий акритировать газ на вот эту вот первоначальное дисковое образование, происходит процесс сжатия этого диска, которое приводит к формированию так называемого субдиска, субдиск распадается на отдельные сгущения, и эти сгущения в конечном итоге эволюционируют планету. Это та схема, которой мы в основном, так сказать, следуем в тех работах по математическому моделированию таких космогонических сценариев, которые довольно активно ведём.
Ну, это рисунок художника, как образуются первичные как бы вот такие вот сгустки вещества, которые являются зародышами планет.
Ну, вот я сказал, что очень большой прогресс был обеспечен именно благодаря тому, что открыты внесолнечные планеты. Это было сделано, прежде всего, методом так называемой доплерской спектрометрии, спектроскопии. Ну, в настоящее время более эффективен даже еще другой, фотометрический метод, когда наблюдается прохождение планеты по диску своей материнской звезды.
Ну, вот, если вы посмотрите на эту диаграмму, это только первая часть, первые планеты, которые были обнаружены. В настоящее время обнаружено, насколько я знаю на сегодня, больше четырехсот пяти таких уже планет и тридцать шесть планетных систем других звёзд. Ну, вот что очень интересно. Вот это вот те звёзды, у которых обнаружены планеты были, а это их большая полуось, то есть, расстояние до самой звезды. Около вот этих вот точек показаны массы. Оказалось, что, как правило, открываются очень и очень массивные планеты. Ну, это еще связано в какой-то мере с ограничением метода, по крайней мере сейчас известно только, по-моему, пара планет, которые по массе своей в несколько раз только превышают Землю.
Остальные – всё это очень крупные планеты, многие из них гораздо массивнее Юпитера и больше по размерам. Но, что еще интереснее, это то, что очень многие из этих массивных Юпитера находятся чрезвычайно близко к своей материнской звезде, то есть, они имеют характеристики даже существенно иные, более, как говорится, жёсткие, чем имеет Меркурий, который расположен на расстоянии примерно ноль четыре астрономических единицы от Солнца.
А эти некоторые планеты расположены на расстоянии примерно ноль ноль пять, скажем, астрономических единиц. О чем это говорит? Это значит, что у них так называемая равновесная температура очень высокая. Она может достигать полутора тысяч градусов. И есть даже такая экзотика – у этих планет может быть своего рода кремневая атмосфера, ни о какой другой атмосфере речи быть не может, то есть, даже такое вещество, как кремний испаряется.
Естественно, такие планеты не являются перспективными с точки зрения поиска жизни. Это вот планетная система около Андромеды. Как видите, вот здесь вот нанесены пунктиром – это орбиты наших солнечных планет. А вот здесь вот три планеты и их характеристики.
Ну, как видите, у планеты Б нет никаких шансов на то, чтобы здесь были более или менее нормальные условия. Планета Ц, она находится примерно в районе, где есть Венера, а планета Д расположена уже в области, которая примерно сбли… приближается к орбите Юпитера, то есть, как видим, очень и очень суровые тоже условия.
Ну, и наконец, планетная система около большой медведицы – сорок семь Урса Майор, вот, здесь тоже показаны орбиты тех планет, которые обнаружены в сопоставлении с орбитами планет солнечной системы. Ну, вот, если мы сопоставим нашу солнечную систему с такими телами, которые вот открыты, ну, все…вот это вот наша солнечная система в окрестности Солнца.
Здесь условно, в окрестности Солнца, расположена гипотетическая планетная система у другой звезды, какая звезда – здесь показано. Так вот, значит, то.. та планета, которая открыта, она вблизи своей звезды и размер её порядка Сатурна. Расчеты показывают, что если вот Са.. такую планету поставить на это место, где вот показано здесь, то никакой устойчивой конфигурации не будет.
Это лишний раз свидетельствует о том, что наша солнечная система в определенном смысле совершенно уникальна. Уникальна по своей конфигурации. Есть целый ряд, я повторяю, таких вот особенностей, которые выделяют нашу солнечную систему среди других, нам известных. Конечно, мы далеко еще не всё знаем.
Вот сейчас, недавно, в Июне месяце прошлого года, запущен космический аппарат Кеплер с телескопом и с очень эффективной системой регистрации, который призван как раз отыскать планеты типа Земли у других звёзд. Ну, пока, так сказать, каких-то таких, знаете, сенсационных сведений не получено.
Ну, вот, собственно, я показываю вам в конце вот эту вот уникальность нашей солнечной системы. Вот видите, здесь расположение планет, о которых мы с вами говорили. И мы просуществовали с вами, с нашим Солнцем, примерно пять миллиардов лет. Солнце является более или менее рядовой звездой класса Ж – джи, точнее джи два, и время жизни нашего Солнца, пока не исчезнет то горючее, которое щас сжигается в термоядерном цикле, в виде водорода, с превращением в гелий.
Это продлится еще примерно пять миллиардов лет. Значит, то есть, время жизни Солнца десять миллиардов лет. Так вот, пять миллиардов – половину, мы уже с вами просуществовали. Что дальше? А дальше Солнце скинет свою внешнюю оболочку и превратится в конечном итоге, эта планетарная, так называемая туманность, и превратится эта внутренняя часть в белый карлик.
Эволюция, которая…можно себе представить, она выглядит таким образом: есть, астрономам хорошо известна так называемая главная последовательность на диаграмме Герцшпрунга-Рэссела, где находятся звёзды главным образом в течение их главного цикла эволюции. Вот здесь мы сейчас находимся с вами устойчиво с нашим Солнцем, пока горит водород. Дальше мы сойдем с этой последовательности, главной последовательности, и будем эволюционировать, сначала в направлении в стадии красного гиганта, и затем в конечном итоге в состояние белого карлика.
На стадии красного гиганта температура, если вы здесь просмотрите вот так вот диапазон температур, возрастет. Даже на орбите Земли и даже на орбите Марса примерно до более тысячи градусов. Следовательно, ничего, естественно, живого через пять миллиардов лет нам на Земле сохранить не суждено. Это, так сказать, совершенно естественный процесс, который ну, вот, через пять миллиардов лет с Солнцем и с нашей планетной системой случится.
Поэтому, значит, сам белый карлик – это, в общем, образование, которое является очень сильно сжатым состоянием вещества, и звезда типа Солнца нашего станет по размерам примерно с Землю. Вот это состояние очень и очень того критического, очень специфического состояния материи.
Ну, вот, собственно, я рассказал вам то, что хотел. И в заключении, или точнее вместо заключения я хотел привести слова Альберта Эйнштейна, действительно выдающегося человека, который собственным умом мог строить совершенно потрясающие модели эволюции вселенной, состояния вещества вселе… во вселенной.
И вот, собственно, Эйнштейну принадлежит великолепная совершенно фраза, которая в переводе звучит примерно таким образом: «Самая непостижимая вещь в познании природы состоит в том, что она познаваема». Мне очень нравится эта фраза, потому что то, о чем я вам рассказал, об этом нельзя было еще и помыслить, наверное, где-то такое, полвека назад.
Я начал с того, что я пришёл в область космических исследований совершенно таким юным человеком, и тот прогресс, который произошёл за вот эти годы, он абсолютно невероятен, он просто фантастичен. И я очень рад, что имел сегодня возможность вам об этом прогрессе хоть как-то рассказать. Спасибо вам за внимание и долготерпение. Да, конечно, Сергей.
Вопрос из зала: Я хотел бы у вас спросить, как бы, у человека, который большую свою часть жизни ну, провели в исследованиях космоса и двигались в этом направлении. Хочу спросить, как вы относитесь к передачам о пара…аномальных явлениях? То есть, соответствует действительности то, что там показывают в этих передачах? Есть ли какая-то вот жизнь на других планетах и.. вот именно ваше мнение.
Ответ М.Я.: Сергей, значит, давайте чётко, прежде всего, разделим, как говорят математики, переменные, приведём к каноническому виду. Аномальные, тем более паранормальные явления – это то, к чему я отношусь резко отрицательно, потому что, с моей точки зрения, это не подтверждено какими-то строгими научными доказательствами.
Вопрос из зала: То есть, это утка, да?
Ответ: М.Я.: Я думаю, что да.
Понимаете, дело в том, что очень многие люди зарабатывают деньги на легковерии. Я должен сказать добрые слова каналу Культура, который организовал цикл вот этих лекций, потому что ну, я знаю тех коллег своих, которых пригласили к передаче, и я знаю, что это информация из первых уст, и это абсолютно научно подкреплённая ин…имеющимися данными и соответствующими теоретическими разработками, модели. Мы говорим в значительной мере о моделях.
Что касается жизни на других планетах – понимаете, какая вещь, ну, опять-таки, что понимать под «жизнью»? Мы знаем, что в пределах солнечной системы жизни развитой нет, это стопроцентный факт. Но может быть жизнь на примитивном, микробном уровне. Например, на Марсе, возможно, она даже сохранилась сейчас в подповерхностном слое, понимаете?
На Земле подповерхностная биосфера, подповерхностная!, которой совершенно на иной основе происходят метаболические процессы, по массе сопоставима с биосферой на поверхности. Поэтому, исключить этого я не могу. То, что она под поверхностью и то, что она не может быть на поверхности – это просто потому, что там очень жёсткий ультрафиолет, он, наверно, на поверхности всё выжигает.
Есть ли она сейчас или нет – мы не знаем. Но, может быть, есть своего рода палеожизнь? То есть, своего рода те рептилии, микробные рептилии, которые сохранились с тех пор, когда на Марсе – я вам это рассказывал, были блое… боле благоприятные условия.
Очень интересная перспектива с точки зрения возможности жизни океанической биосферы на Европе, например. Что касается жизни во вселенной, это отдельная тема, я должен вам просто сказать, что я пессимист, к большому сожалению. Можно..
Вопрос из зала: Меня зовут Фёдоров Сергей. Я хотел бы уточнить у вас, как у человека, который большую свою часть жизни изучал космос, как вы относитесь к тем передачам, в которых рассказывается о парааномальных явлениях. Соответствует ли это действительности? Так ли это, то, что там показывают? Ну, хочется услышать ваше мнения, как эксперта.
Вопрос из зала: Фёдоров Сергей, хочу задать вам еще один вопросик. Как скоро мы можем использовать природные ресурсы других планет? То есть, успеем мы дотянуть с те.. с теми возможностями, то, что есть пока в Земле и знаниями в науке, то есть. с…сможем ли использовать…
Ответ М.Я: Понятно.
Вопрос: Вопрос понятен, да?
Ответ М.Я.: Да, конечно. Я должен сказать вам спасибо за вопрос, потому что это действительно одно из очень интересных и перспективных направлений, которым мы и сейчас занимаемся. Я могу вам сказать, что моё подразделение в институте по, даже вот договорам с соответствующими нашими организациями Роскосмоса, работает над проблемой возможного в перспективе использования внеземных ресурсов. Первым объектом на этом пути, конечно, является Луна. Потому что невозможно с собой таскать всё, дабы обеспечить там более или менее нормальное функционирование даже ограниченного поселения, тем более развитой инфраструктуры.
Луна удивительно интересное тело, там замечательные запасы – железа, титана. Там есть, в общем, достаточно ну, большое количество различных окислов, следовательно, можно извлекать кислород. Там есть имплантированный солнечным ветром водород, следовательно, можно получать воду.
Ну, и вообще, есть представление, что на полюсах могут быть достаточно большие запасы воды в результате выпадения туда комет, и в силу слабой освещенности Солнцем этих областей, сохранившегося там водяного льда. Это первая очень и очень ну, важная, что ли, предпосылка для того, чтобы такого рода полезные ископаемые использовать для развития будущих, создания будущих поселений. Далее.
Ну, вы знаете, среди астероидов - я не имел возможности вам об этом рассказать, но среди астероидов есть различные классы. В том числе, есть класс астероидов, так называемый Эм чисто металлический, с никелем, и существовали даже проекты относительно того, чтобы такой астероид причалить к Земле. Если такой астероид, скажем, имеет размер порядка километра, то он может обеспечить потребность Земли в чистейшем железе на много десятков лет.
Вопрос из зала: Причалить…а как его причалить?
Ответ М.Я.: Вот, вот это абсолютно правильный вопрос, потому что, понимаете, ну, различные есть методы. Можно, в принципе, говорить о том, чтобы потихонечку с.. изменять орбиту и сближать с Землёй. Вот другое дело, что страшно, если он не туда упадёт, куда его, понимаете, вы нацеливаете, потому что это может привести к фатальной катастрофе, поэтому сейчас мы к этому не готовы, но есть, например, большое количество астероидов класса углистых хондритов, которые могут содержать, некоторые из которых могут содержать в своём составе до двадцати процентов воды. Вода – великолепное топливо для ракетных двигателей. Ну, в результате соответствующей переработки, которая, в общем-то, не очень сложная. Поэтому, такого рода астероиды рассматриваются, как своего рода заправочные станции в космосе. Так что, это удивительно интересные перспективы.
Вопрос из зала: Добрый день.
М.Я.: Добрый.
Вопрос: Меня зовут Адамова Марина, вопрос такой: от чего зависит скорость вращения планеты вокруг своей оси?
Ответ М.Я.: Вопрос интересный – от чего зависит скорость вращения планеты вокруг своей оси? Вы знаете, в общем, это зависит в очень степени от тех исходных космогонических предпосылок, о которых я вам пытался рассказать. То есть, всё находится в движении, всё находится во вращении.
Изначальный газопылевой диск, он вращается, и благодаря этому он утончается. Когда он фрагментирует – распадается на сгущения, то, естественно, он сохраняет определённый угловой момент, который был изначально заложен в этом диске. Понимаете? И он обменивается, но есть некое условие – закон сохранения углового момента, этому обязательно вся природа следует. Теперь, значит.
Я так понимаю, что неслучайно именно такого рода, скажем, угловой момент сохранился для параметров вращения Земли и Марса. Марс - сутки, примерно такие же, как на Земле. А вот Венера очень интересная аномалия. И есть некие интересные расчеты, которые используют различные характеристики, нам известные, и различные предположения, так вот.
Венера ведь вр.. не только медленно вращается, один оборот - двести сорок три суток, но еще и вращается не против, а по часовой стрелке. При этом получается, что она как бы отвечает красивой модели, что на этапе эволюции Венера столкнулась с крупным телом, которое замедлило её вращение и развернуло до обратного.
Вот такая модель, она развита в рамках так называемых обобщенных законов Кассини, моим коллегой, Белецким, и я считаю, что она очень и очень красивая и справедливая. Что касается планет во внешних областях солнечной системы, то совершенно очевидно, что это связано не только еще с начальным угловым моментом, но и приобретением этого момента за счет выпадавшего огромного количества вещества, которое собрали Юпитер, Сатурн, другие планеты.
Вопрос из зала: Меня зовут Яшина Лидия. Многие сейчас говорят о планете Нибиру и смещении её орбиты. Насколько это…
М.Я.: Какой планете, простите? …. Ниберия? Я такой планеты не знаю. Есть Немезида, может быть?
М.Я.: Ну, хорошо. Так..
Вопрос из зала: Многие сейчас говорят о планете Немезида и смещении её орбиты. Насколько это реально с точки зрения науки?
Ответ М.Я.: Вы знаете, что. Значит, если я правильно понимаю ваш вопрос, то… может быть, я не прав. Немезида – это скорее даже не планета, а это было такое предположение, гипотеза на счет того, что в окрестности Солнца может существовать как бы другое Солнце. И что изначально было не еди… не.. единичное Солнце, а была двойная звёздная система и, кстати, двойных систем во вс.. в галактике гораздо больше, чем одиночных.
Так вот, значит, но эта гипотеза не подтвердилась. Насколько я знаю, хоть красивое название «Немезида» было дано, но такой планет.. э.. такого другого объекта типа Солнца с… другой звезды не существует. А что касается др.. вообще планет каких-то внутри солнечной системы, то я думаю, что нам достоверно известно сейчас всё. И какой-то дополнительной планеты открытия ожидать не приходится. Это абсолютно, так сказать, ну, с уверенностью я вам могу сказать.
Так, что ждать, что эта плана натворит каких-то бед – я не думаю. Может быть, вы говорите о том, что на ранней стадии вот зарождения солнечной системы, вот в рамках космогонических моделей, могло существовать довольно большое количество крупных тел. Ну, есть, например, сценарии, согласно которым существовало там, ну, чуть ли не десяток планет типа Марса, и вот они между собой сталкивались и приводили ко всякого рода катаклизмам. Но это на самой ранней стадии, отголосков этого по существу на сегодняшний день не осталось.
Из зала: Спасибо.
М.Я.: Спасибо. Спасибо.
Видео лекции Михаила Марова на телеканале "Культура"
Если у Вас возникли вопросы к лектору, можете задавать их здесь:
