Сирены Титана и алмазные дожди: астроном рассказал о странностях Солнечной системы
Скачать передачу [mp3, 22.5 МБ]
Мы предлагаем полный текст радиопередачи.
М. Баченина:
- Здравствуйте! Казалось бы, что мы не знаем про нашу Солнечную систему? Сегодня мы должны восстановить и дополнить наши знания. У нас в гостях доктор физико-математических наук, заведующий отделом физики планет Института космических исследований РАН Олег Кораблев.
О. Кораблев:
- Здравствуйте!
М. Баченина:
- Бывает у ученого любимый объект, событие? Он пристально за этим следит.
О. Кораблев:
- Я сосредоточен на Марсе, на соседней планете, которая в Солнечной системе наиболее приспособлена после Земли, может быть объектом, на которое можно представить путешествие.
М. Баченина:
- Давайте с него начнем. Сначала люди думали, что Венера очень похожа на Землю. Пробились сквозь слои атмосферы, поняли, что нет.
О. Кораблев:
- Совершенно верно.
М. Баченина:
- А Марс, там и сутки практически равны земным.
О. Кораблев:
- Двадцать часов примерно. 23 часа.
О. Кораблев:
- Происходит смена времен года?
О. Кораблев:
- На Марке происходит. Есть сезоны, смены времен года, но там они сложнее, чем на Земле, потому что сама орбита вокруг Солнца, а они не все чисто круговые. И у Земли тоже. Но на Марсе вытянутость орбиты достаточно выражена. И сезоны в южном и в северном полушарии сильно отличаются.
Сезон зависит от того, как Марс ближе к Солнцу или дальше. Поскольку тепло от Солнца зависит от квадрата расстояния, то есть, даже небольшое изменение расстояния до солнца, оно, в принципе, как в квадрате усиливается. И влияет на получаемое Марсом тепло. В северном полушарии лето теплее, в южном холоднее. Сезонный цикл ассимметричный для двух полушарий.
О. Кораблев:
- А какая самая большая загадка Марса для ученых?
О. Кораблев:
- Человечество, ученые, все хотят найти жизнь на Марсе. Почему? Потому что на Марсе все-таки условия более-менее терпимые. Днем на экваторе там поверхность прогревается до 20, до 10 градусов по Цельсию. Правда, ночью она падает до -80, но, конечно, зная, что жизнь имеет свойства ко всему приспосабливаться. И если уж она появилась, ее невозможно вывести никак. И есть обоснованное ожидание того, что на Марсе будет обнаружена жизнь. Хотя бы примитивная.
М. Баченина:
- А вы смотрели фильм «Марсианин»?
О. Кораблев:
- Я читал книжку.
М. Баченина:
- Пугает, что команда настигает внезапный ураган.
О. Кораблев:
- Раз в несколько лет там, действительно, бывают так называемые пылевые штормы, бури. Глобальные. Вот на Земле таких событий нет. На Марсе масштабы этих событий иногда, не регулярно, охватывают всю планету. Каждый год примерно в один и тот же сезон возникают пылевые бури, которые охватывают треть планеты где-то. Тоже гигантских масштабов метеорологическое событие.
О. Кораблев:
- Притом, что атмосфера там разряжена.
О. Кораблев:
- Примерно в сто раз слабее, чем на Земле.
М. Баченина:
- Объясните, пожалуйста. Понимаю, на Венеру попадаешь и ощущение, что на тебя давит, нас бы там раздавило, ощутить вряд ли мы успели бы.
О. Кораблев:
- Там примерно в сто раз больше.
М. Баченина:
- То есть, прыжок и улетел.
О. Кораблев:
- Нет. Прыжки зависят от гравитации. А разряженная атмосфера – это давление. Атмосферное давление. На высоте Эвереста – 8800 – уже могут дышать только очень тренированные люди, остальные могут только дышать кислородом из баллона. На Марсе примерно такая же атмосфера, как на Земле на высоте 25 километров. По сути, это самолеты наши, лайнеры летают на высоте 11 тысяч метров. 25 километров – это уже стратосфера. Это, может, только самые совершенные самолеты забираются на эти высоты. И, конечно, там условия не пригодные для жизни явно.
На Марсе такая атмосфера на поверхности.
М. Баченина:
- Но наша атмосфера земная защищает нас от радиации. Атмосфера Марса от чего защищает?
О. Кораблев:
- Еще нас защищает от радиации радиационные пояса Земли. У Земли есть магнитное поле. И вокруг Земли как бы защитная оболочка магнитная, которая отклоняет заряженные частицы. На Марсе нет магнитного поля, точнее, оно когда-то было, несколько миллиардов лет назад. Вот тут мы уже касается таких больших масштабов времени. Возраст всей Солнечной системы примерно четыре – четыре с половиной миллиарда лет. На Земле следы от этих эпох давно стерлись, потому что Земля – это живая планета, она постоянно перерабатывается. На Марсе нет такой активности коры. И это планета мертвая в этом смысле.
М. Баченина:
- С одной стороны, там есть гладкая и ровная поверхность. С другой стороны там кратеры, хребты. И самая высокая гора!
О. Кораблев:
- Наверное, самая высокая в Солнечной системе. Высотой примерно 25 километров. Это находится в противоречии тем, что я сказал. Это не совсем мертвая планета. Нет тектонической активности, но есть, вернее, была вулканическая. Вулкан миллионами лет бьет в одну точку.
М. Баченина:
- А какого цвета Марс? Мы привыкли, что он красный, красивый.
О. Кораблев:
- Он красный. Действительно, красноватый. Это связано с тем, что породы, которые распространены на поверхности, в них содержится примесь железа, ржавчины.
М. Баченина:
- А где людям выгоднее поселиться? Вокруг Олимпа или на равнине?
О. Кораблев:
- Конечно, надо селиться в самых низких областях. Там давление больше. Для того, чтобы жить в более комфортных условиях, надо иметь над собой максимально более плотную атмосферу. Жить в самое глубокой яме. Но есть области, которые более-менее находятся на экваторе. И там достаточно низко.
М. Баченина:
- Когда вы сказали про атмосферу, я сразу вспоминаю Венеру. Там очень плотная атмосфера. И в моей голове это не укладывается. Что значит плотная? Воздух он и есть воздух! Так сказали бы дети. И очень много исследовательских аппаратов не могли пробиться сквозь эту атмосферу.
О. Кораблев:
- Газ может находиться при любом давлении. Можно его сжимать, можно его откачивать. Атмосфера Венеры – это такая вот лаборатория. Внизу давление примерно 90 атмосфер, то есть, одна атмосфера на поверхности Земли, а на поверхности Венеры 90.
М. Баченина:
- Столб из 90 наших атмосфер!
О. Кораблев:
- Представить это, наверное, трудно. Это некая вязкая субстанция, не жидкость, но…
М. Баченина:
- Если мы сожмем так газ, я сквозь настолько сжатый газ смогу просунуть руку7
О. Кораблев:
- Конечно.
М. Баченина:
- Но с усилием?
О. Кораблев:
- Не очень значительное усилие, потому что это вопрос вязкости. Может, вы не сможете это сделать очень быстро, а так газ не оказывает большого сопротивления. Как в воде вот. Мы же может ходить в воде, все можем делать в воде, только немного медленнее. Такая сжатая атмосфера менее плотная, менее вязкая, чем вода.
М. Баченина:
- Почва на Венере. Ногами ты стоишь на чем?
О. Кораблев:
- Камни. Это базальтовая, похожа на вулканическую породу. На самом деле, Венера очень интересная.
М. Баченина:
- Ужасно интересная!
О. Кораблев:
- И, например, вот этот парниковый эффект, он есть и на Земле. Только на Земле его эффект где-то 35 градусов, сейчас уже потепление идет – 33 было когда-то. На Венере этот эффект достигает 400 и больше градусов.
М. Баченина:
- Вот я попадаю на Венеру. Меня не раздавило. Я там не умерла от радиации. Вот я стою на этой каменистой почве. Что я вижу? Какого цвета вокруг меня пространство?
О. Кораблев:
- Такая желтоватая картина. Но в основном это связано с тем, что солнечное излучение, которое пробивается через эту плотную атмосферу, на Венере еще есть облака. В облаках есть соединения серы. Они такие желтоватые.
М. Баченина:
- И вокруг камни?
О. Кораблев:
- Да. Плоские. Поверхности Венеры с орбиты или в телескоп мы не видим совсем, потому что есть облачный слой. Он очень плотный, десятки километров составляет. Когда аппараты спускались, кто сумел, кто выжил, давление и температура – главные там поражающие факторы. Даже были взяты пробы с поверхности. Удалось эти камни поцарапать и провести их анализ.
М. Баченина:
- Главные поражающие факторы. Легенды ходят о серных дождях! Разве не это главный поражающий фактор?
О. Кораблев:
- Наверное, это такое преувеличение. На Венере, возвращаясь к облачному слою, состав его выглядит пугающе. Там есть соединения, которые до сих пор еще неизвестны, но есть…
М. Баченина:
- Не входят в нашу таблицу Менделеева?
О. Кораблев:
- Нет, мы не поняли, что это такое по имеющемуся набору данных. Но есть главный компонент, который известен. И это капельки жидкой серной кислоты. И немножко воды.
М. Баченина:
- Улетаем с Венеры, друзья! Движемся дальше. Олег Игоревич, я вспомнила, что меня потрясло. Когда американцы открыли это, а журналисты подхватили и так написали в заголовке красиво! Послушайте: «На Сатурне и Юпитере идет дожди из алмазов. Согласно подсчетам американских ученых, на этих планетах могут идти градом огромные алмазы». И каждая женщина захотела переехать теперь не на Марс!
О. Кораблев:
- Все эти дожди из алмазов, они идут уже в очень плотных слоях и глубоких.
М. Баченина:
- Начнем с начала. Я поняла, о чем вы. Не на поверхности. Подлететь, зачерпнуть и улететь не получится. Но как землянину представить планету из газа? У нее есть геометрические очертания. И это не укладывается в голове! За счет чего эти газовые завихрения держатся в круглой форме?
О. Кораблев:
- И газ, и даже твердое тело за счет гравитации. Эта форма, при которой вещество имеет наименьшую энергию. Сила притяжения держит любое тело в сферической форме.
М. Баченина:
- А газ – это тело разве?
О. Кораблев:
- И газ в том числе. Земля твердая, но она сферическая. Она же не просто так сферическая, потому что ее кто-то слепил. Она так образовалась.
М. Баченина:
- Внутри этих газовых гигантов там что-то твердое, что организовывает эту гравитацию?
О. Кораблев:
- Газ тоже имеет массу. И постепенно идя к центру этих гигантских планет, мы переходим от газа к плотному газу, как на Венере, потом к жидкости и, в конце-концов, к твердому телу. Наверное, тут надо сказать, что если планеты земной группы – Земля, Марс, Венера, Меркурий – эти тела имеют минеральный состав. Они состоят в основном из камня, селикатов, кремний, железо – основные элементы, то планеты-гиганты имеют солнечный состав. Они похожи на звезду. На нашу звезду – на Солнце. И главные элементы – водород и гелий. Легкие элементы. Такой газовый шар, который постепенно уплотняясь, идет вглубь и в какой-то момент есть ядро. Водород в твердой форме тоже может быть. Это естественный очень хороший проводник электричества.
М. Баченина:
- У нас на Земле можно сделать водород в твердой форме?
О. Кораблев:
- Хороший вопрос. Думаю, что нельзя, но не дам голову на отсечение.
М. Баченина:
- Что мне не дает покоя? Я очень хорошо понимаю, что на Юпитере и на Сатурне планета сжимается, как на Солнце, и это запускает в ядре термоядерные реакции. Поэтому она звезда. Этой массы не хватило Юпитеру и он звездой не стал.
О. Кораблев:
- Но реакции все равно идут.
М. Баченина:
- Представим себе кусок газа. И все частицы стремятся к центру. И понятно, что это как сжатие, я не знаю… Представьте сжать Землю в спичечный коробок, получится у нас что? Черная дыра?
О. Кораблев:
- Нет, не достаточно гравитации.
М. Баченина:
- Но Юпитер, он может в какой-то момент, если постоянно все стремится к центру, он может сжаться в какой-то момент и превратиться…
О. Кораблев:
- Все планеты сейчас примерно находятся в состоянии равновесия. Тут нет заметных процессов сжатия. Все, что уже должно было сжаться, оно сжалось. Это фактически газ, если представить раннюю стадию формирования Солнечной системы, кстати, очень много загадок. Непонятно, почему эти здоровенные планеты-гиганты находятся так далеко от Солнца.
М. Баченина:
- А в чем проблема тут?
О. Кораблев:
- Ну, вот все, что мы видим, а мы сейчас видим много планет у других звезд, там большие планеты находятся совсем близко к звезде. Так называемые горячие Юпитеры, тони вращаются…
М. Баченина:
- А она бы их не съела, вот эта звезда?
О. Кораблев:
- Нет, она их не съедает. Их держит центробежная сила. Они вращаются вокруг родительской звезды, но они находятся на гораздо более близком расстоянии, у них очень короткий год. За счет этого их легко наблюдать. Но такой ситуации, как в Солнечной системе… Может, мы пока не видим солнечные системы, потому что, действительно, семь лет наблюдать и увидеть, как провернулся вокруг Земли Юпитер, это достаточно тяжелые наблюдения. Но, тем не менее, ученые делают очень сложные модели чисто механические. И пытаются понять, как это могло произойти. Сложно. Это воспроизводится, но очень сложный сценарий. Получается, что планеты должны были приблизиться к Солнцу, потом удалиться. Есть какие-то модели, которые это предусматривают. Но пока это все в стадии разработки.
Интересно очень. Но почему они приблизились, потом ушли? И сейчас они явно находятся в стабильной ситуации.
М. Баченина:
- А что все носятся вокруг красного пятна Юпитера? Или это давно не загадка? Если мы смотрим на картинку, мы видим очень красивую фотографию планеты, такую полосатую, газовые завихрения. И вот есть такое родимое пятно, которое называется «красное пятно». И это ураганы.
О. Кораблев:
- Это как на Земле есть циклоны, но они так, прошел и распался. А тут есть старые астрономические наблюдения, которые говорят о том, что сотни лет это образование существует. На Юпитере достаточно сложная циркуляция. Это большая планета. И те слои, которые мы видим, примерно, кстати, это соответствует, видимая поверхность Юпитера, его атмосфера, она примерно соответствует тому давлению, которое у нас на Земле.
М. Баченина:
- Но сесть нельзя.
О. Кораблев:
- Сесть там не на что. Но можно нырнуть. И по мере этого спуска успеть что-то промерить.
М. Баченина:
- И передать. А если погружаться в эту газовую планету внутрь, тебя раздавит давление?
О. Кораблев:
- Конечно.
М. Баченина:
- Известно, какое там давление?
О. Кораблев:
- Оно постепенно увеличивается до фантастических давлений, которые мы не в состоянии моделировать на Земле.
М. Баченина:
- Напомню, что Юпитер – это самая большая планета Солнечной системы. Если собрать все планеты на одну чашу весов, то Юпитер перевесит.
О. Кораблев:
- Да.
М. Баченина:
- Хотела бы приблизиться к Сатурну. Любимая нами планета. Газовый гигант. Любят писать, что это небесное тело обладает горячими вихрями, алмазными дождями и даже голосом. Что имеется в виду под голосом?
О. Кораблев:
- Я рискну предположить, что речь идет, когда в самом начале полета «Кассини» европейское агентство поставило аппарат «Гюйгенс». Он спускался на Титан – спутник Сатурна. Очень интересное небесное тело. Когда произошел этот спуск, была опубликована такая фонограмма, конечно, она искусственная. Радиосигнал, который излучал этот спускаемый аппарат по мере спуска, вращаясь, потом на парашюте он спускался. Титан обладает поверхностью. На него можно сесть. Там есть жидкость достаточно экзотическая – это жидкий метан на поверхности, там достаточно холодно, поэтому метан в жидкой форме. Но вот по мере спуска была опубликована преобразованная в звуковые колебания несущая частота этой радиосвязи. Действительно, очень красиво звучит.
М. Баченина:
- А если на планетах позаписывать звук? Там есть звуки?
О. Кораблев:
- Конечно. Но они не очень интересные. Это звуки ветра, обычная турбулентность, не песни.
М. Баченина:
- Жалко про запахи никак…
О. Кораблев:
- Астронавты на Луне жаловались на запах лунного регалита, там практически вакуум. Но когда они запачкавшись в этой лунной пыли приходили в отсек, эта субстанция обладает характерным запахом.
О. Кораблев:
- Что-то такое. Особенный запах.
М. Баченина:
- Запоминающийся. У нас, к сожалению, закончилось время. А так и говорили бы еще!
Спасибо!
О. Кораблев:
- Всего доброго!
