Г Тиxов - Есть ли жизнь на других планетах?
Обзор книги Г Тиxов - Есть ли жизнь на других планетах?
Г. Тиxов
Есть ли жизнь на других планетах?
Основные свойства главных планет солнечной системы
Есть молодая новая советская наука — астробиология.
Слово «астробиология» состоит из трех греческих слов: астрой — светило, биос — жизнь и логос — учение.
Следовательно, астробиология — это наука о жизни на светилах. (подразумевается — на небесных светилах).
Составной частью астробиологии является наука астроботаника, то есть наука о растениях на других планетах.
— Позвольте! — скажет читатель. — О каких планетах вы собираетесь говорить? Сначала познакомьте с ними.
Да, читатель прав.
Мы будем говорить о планетах нашей солнечной системы, познакомим читателя с их основными свойствами. В центре нашей солнечной системы находится Солнце. Вокруг него движутся планеты Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и Плутон.
Первые пять планет, не считая, конечно, Земли, были известны уже в далекие времена. Древние римляне назвали их по именам своих богов.
Планета Меркурий обращается вокруг Солнца всего в 88 суток. Поэтому римляне и назвали ее в честь бога Меркурия; как посланец других богов, он должен «быстро выполнять даваемые ему поручения».
Вторая планета получила имя богини красоты — Венеры. Эта планета ярче и красивее всех других планет и звезд. Она бывает видна на востоке перед восходом Солнца и на западе после заката. Люди называют ее поэтому утренней или вечерней звездой.
За оранжевый цвет, несколько напоминающий цвет пожаров и крови, планета Марс получила имя римского бога войны.
Следующая планета названа римлянами в честь главного бога — Юпитера. Она уступает по яркости лишь Венере и совершает свой путь вокруг Солнца за 12 лет.
Последняя из известных, в древности планет — Сатурн — за свой мертвенно-зеленоватый цвет названа по имени бога смерти.
В XVIII, XIX и XX столетиях стали известны еще три планеты, названные тоже именами богов римлян: Уран (бог неба), Нептун (бог моря) и Плутон (бог подземного царства).
Все планеты (кроме Плутона, о котором мы знаем еще очень мало) по диаметру, массе и плотности резко разделяются на две группы. Меркурий, Венера и Марс мало отличаются от Земли. Их называют земноподобными. Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун — планеты-гиганты. Они очень велики, имеют большие массы и малую плотность.
Время вращения вокруг оси у планет-гигантов значительно короче, чем у земноподобных планет. К тому же Юпитер и Сатурн вращаются не как твердое тело, а по поясам: чем дальше от экватора, тем вращение медленнее. Следовательно, мы с Земли наблюдаем не твердую поверхность Юпитера и Сатурна, а их атмосферы.
Массы планет-гигантов во много раз больше массы Земли: масса Урана — почти в 15 раз, Нептуна — в 17, Сатурна — в 95, Юпитера — в 318 раз.
Юпитер обладает мощной силой притяжения и может удерживать вокруг себя даже очень легкие газы.
Плотность же планет-гигантов лишь немного больше, чем плотность воды, а у Сатурна даже меньше. Внешние слои планет-гигантов газообразны или же состоят из очень легких веществ. Атмосферы их достигают громадной толщины, в десятки тысяч километров.
Могут спросить, а как же изучают физические и химические свойства атмосфер?
Пользуясь методом спектрального анализа, можно узнать эти свойства. Что собою представляет спектральный анализ?
Возьмите стеклянную призму и пропустите через нее свет Солнца. Свет разложится на составные части в виде цветной полосы, называемой спектром. По своему строению спектр похож на радугу с более отчетливо разделенными цветами.
Солнечные лучи, идущие от наблюдаемой планеты, например Меркурия, прежде чем попасть в глаз наблюдателя, дважды проходят через ее атмосферу: падая на планету и затем отражаясь от поверхности. Атмосфера частично поглощает некоторые солнечные лучи. Каждый из газов, которые составляют атмосферу планеты, поглощает только определенные лучи. Это выражается темными линиями в соответствующих местах спектра. По темным линиям и судят о природе газа.
Значит, по спектру можно узнать, через какие газы прошел свет Солнца и планет, выяснить, из каких газов состоит их атмосфера.
Для фотографирования спектра применяют особый прибор — спектограф. Он дает возможность определить, какие лучи поглотила атмосфера. Фотография позволяет фиксировать свет более слабый, чем тот, который улавливается глазом, и не видимые глазом инфракрасные и ультрафиолетовые лучи.
Мы наблюдаем планеты сквозь земную атмосферу, а не за пределами ее. Свет Солнца, проходя через атмосферу Земли, теряет в ней те участки спектра, которые поглощены газами земной атмосферы.
Представьте себе, что вам удалось наблюдать планеты, находясь за пределами земной атмосферы. Тогда в спектре планеты, имеющей в своей атмосфере кислород, вы увидели бы линии поглощения этого газа. Но при наблюдении сквозь земную атмосферу, в которой очень много своего кислорода, дающего темные линии в спектре, планетные линии кислорода тонут в линиях земного кислорода, и их очень трудно выделить.
Еще один пример. Не подлежит сомнению, что на Марсе есть вода. Между тем спектральный анализ не обнаруживает паров воды в атмосфере Марса. Почему? Потому что марсианские линии паров воды тонут в линиях паров воды, находящихся в земной атмосфере.
Меркурий находится в два с половиной раза ближе к Солнцу, чем Земля. Поэтому температура на нем значительно выше, чем на нашей планете. К тому же Меркурий обращен к Солнцу всегда одной стороной. На этой солнечной стороне Меркурия температура достигает 340 градусов выше нуля, то есть почти точки плавления свинца. А на противоположной стороне Меркурия царят вечный мрак и холод.
При высокой температуре солнечной стороны и малой силе тяжести на Меркурии не могла удержаться в сколько-нибудь значительном количестве атмосфера. Наблюдения обнаруживают едва заметные следы атмосферы на Меркурии.
А вот планета Венера окружена плотной атмосферой, открытой еще М. В. Ломоносовым в 1761 году. Твердая поверхность этой планеты пока что недоступна наблюдениям, и мы знаем немногое об атмосфере Венеры. В основном ее атмосфера состоит из огромного количества углекислого газа. Его там в 500 раз больше, чем в атмосфере Земли.
При большом сходстве Венеры с Землей (по величине, массе и плотности) в ее атмосфере не обнаружено паров воды и кислорода.
Отсутствие паров воды в атмосфере Венеры объяснить нетрудно. В атмосфере Земли на уровне океана содержится 1,2 процента паров воды, а на высоте 11 километров— всего 0,01 процента. Предположим, что высота облаков над поверхностью Венеры равна 11 километрам. Тогда содержание паров воды над ними должно быть слишком ничтожно, чтобы их можно было обнаружить при помощи спектрального анализа.
Почему не обнаружено кислорода в атмосфере Венеры — расскажем дальше, а пока перейдем к Марсу.
В атмосфере Марса обнаружен углекислый газ и притом в количестве, вдвое большем, чем в атмосфере Земли. Что касается паров воды и кислорода, то они находятся за пределами, доступными наблюдению с Земли. Между тем наука установила, что на Марсе есть вода. Следовательно, должны быть и пары ее в атмосфере Марса. Почему же спектральный анализ не обнаруживает их? Вероятно, потому, что спектральный анализ в данном случае не может преодолеть маскирующего влияния паров воды и кислорода земной атмосферы.
Можно думать, что в атмосфере Марса находится в значительном количестве азот. Но обнаружить его тоже пока не удалось, так как в доступных наблюдению участках спектра у азота нет линий поглощения.
Советские астрономы получили точные данные о давлении атмосферы на Марсе. Плотность ее такая, как на высоте 10–15 километров над поверхностью Земли.
В атмосферах планет-гигантов (Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун) найден в большом количестве газ метан (химическое соединение углерода с водородом).
При нормальном давлении и нормальной температуре толща метана в атмосфере Юпитера — 150 метров, Сатурна — 350, Урана — 1 500, Нептуна — 2 500 метров. Количество метана от Юпитера к Нептуну сильно увеличивается. Но это увеличение в значительной степени кажущееся. Объясняется оно присутствием аммиака.
В атмосферах Юпитера и Сатурна аммиак находится в газообразном, капельно-жидком и твердом состоянии. Вероятно, облака, плавающие в их атмосферах, состоят из капелек и кристаллов аммиака, а также других неизвестных нам пока веществ. Облака, закрывая от нас нижележащие слои атмосферы, уменьшают влияние метана на спектр Юпитера и Сатурна.
Иное дело на Уране и Нептуне. Температура в верхних слоях атмосфер этих планет уже настолько низка, что весь аммиак превратился в кристаллы, которые осели в глубокие, более плотные слои. Метановая атмосфера просматривается здесь во всю ее толщу, свет Солнца проникает далеко вглубь, проходит обратно такой же путь и попадает на Землю в приборы астронома.
