Вселенная сегодня недавно исследовал важность изучения ударных кратеров и то, чему они могут нас научить в поисках жизни за пределами Земли. Ударные кратеры считаются одним из многих поверхностных процессов (к ним относятся вулканизм, выветривание, эрозия и тектоника плит), которые формируют поверхности многочисленных планетарных тел, причем все они одновременно происходят на Земле. Здесь мы рассмотрим, как и почему ученые-планетологи изучают поверхности планет, проблемы, с которыми сталкиваются при изучении поверхностей других планет, чему поверхности планет могут научить нас поиску жизни, а также как будущие студенты могут продолжить изучение поверхностей планет. Итак, почему так важно изучать поверхности планет по всей Солнечной системе?
«Поверхности планет отражают историю Солнечной системы, историю, которая почти полностью утеряна для нас здесь, на Земле», — говорит доктор Пол Бирн, доцент кафедры наук о Земле, окружающей среде и планетологии в Вашингтонском университете в Сент-Луисе. рассказывает Вселенная сегодня. «Наша планета активна, и на ней происходят процессы, которые разрушают, погребают или разрушают ее древнюю поверхность, поэтому у нас ограниченное представление о первых днях существования нашей собственной планеты. Но эти древние записи (в основном) сохранились на Луне, Марсе, Меркурии и даже на более мелких объектах, таких как астероиды, поэтому, изучая их, мы лучше понимаем нашу собственную планету. И это работает в обе стороны: применяя то, что мы знаем о Земле, мы можем лучше понять, почему поверхности других миров выглядят именно так».
Хотя Земле примерно 4,6 миллиарда лет, причина, по которой на ней отсутствуют древние особенности поверхности, связана с упомянутыми выше поверхностными процессами, поскольку все они очень активны на Земле и вызывают радикальные изменения поверхности в течение жизни планеты. Однако именно тектоника плит, возможно, вносит наибольший вклад в изменение поверхности Земли. Это включает в себя переработку материалов поверхности и недр Земли из-за того, что семь основных и восемь второстепенных тектонических плит нашей планеты взаимодействуют друг с другом в течение обширных периодов геологического времени, когда они распространяются, разбиваются и даже скользят друг мимо друга через три типа плит. границы, известные как расходящаяся, сходящаяся и трансформирующая пластина соответственно. Хотя изучение всех этих процессов на Земле проводится посредством прямых исследований, лабораторных анализов и спутниковых снимков, с какими проблемами сталкиваются ученые при изучении поверхностей планет в других мирах?
Доктор Бирн рассказывает Вселенная сегодня«Изучение поверхностей других миров является сложной задачей по нескольким причинам, первая (и самая важная) — то, что нам нужно туда добраться! Мы ограничены в том, что можем узнать с помощью телескопов с Земли (как на поверхности, так и в космосе), потому что эти телескопы обычно предназначены для изучения действительно огромных и очень удаленных объектов, таких как туманности. Итак, чтобы правильно «увидеть» поверхности тел Солнечной системы, нам необходимо отправить туда космический корабль — либо пролететь мимо, либо, что предпочтительнее, на орбиту. Во многих случаях, оказавшись там, мы можем относительно легко сфотографировать поверхность и провести другие измерения».
Доктор Бирн продолжает рассказывать Вселенная сегодня«Но для таких миров, как Венера и Титан, которые имеют плотную атмосферу, нам нужен радар, чтобы видеть поверхность. Затем нам нужно разобраться в том, что мы на самом деле видим! Именно здесь мы используем «сравнительную планетологию», применяя то, что мы знаем о Земле (и других местах, которые мы посетили), чтобы собрать воедино историю того, что мы видим. Это сложно, особенно для места, где мы никогда раньше не были, но в то же время чрезвычайно интересно!»
Спутники и орбитальные аппараты, также называемые дистанционным зондированием, выполняют множество задач во время пролета или пребывания на орбите вокруг планетарного тела, которые варьируются от прямых изображений до научных измерений, включая спектроскопию, температуру и состав поверхности, и это лишь некоторые из них. Как следует из названия, облет — это когда космический корабль предназначен для пролета мимо планетарного тела (или тел) и проведения как можно большего количества научных исследований, прежде чем космический корабль пройдет мимо него. Двумя самыми известными полетами в истории освоения космоса являются космические корабли «Вояджер-1» и «Вояджер-2». Эти отважные роботы-пионеры совершили облеты внешних планет, что значительно расширило наши знания и понимание не только планет, но и их многочисленных спутников.
Они обнаружили вулканическую активность на спутнике Юпитера Ио и отсутствие кратеров на Европе, что указывает на потенциальное существование океана с жидкой водой под ее ледяной поверхностью. Они получили первые изображения спутника Сатурна Пана, похожего на равиоли, в дополнение к нескольким другим спутникам Сатурна, которые они также обнаружили. Кроме того, они сфотографировали несколько других ранее открытых спутников, включая Титан, Рею, Диону, Тефию, Энцелад и Мимас. В то время как траектория «Вояджера-1» вывела его за пределы Солнечной системы, «Вояджер-2» продолжил путь к Урану и Нептуну, снимая их спутники Миранду и Тритон соответственно, причем у последнего есть гейзеры, которые устремляются в космос на несколько километров. Совсем недавно космический корабль НАСА «Новые горизонты» пролетел мимо Плутона, сфотографировав его поверхность и открыв ландшафт гор и долин, о существовании которого ранее предполагали ученые.
Что касается орбитальных аппаратов, НАСА и ряд космических агентств по всему миру отправили множество космических кораблей на орбиту для изучения Луны, Меркурия, Венеры, Марса, Юпитера и Сатурна, при этом «Вояджер-2» стал единственным космическим кораблем, посетившим Уран и Нептун. . Примером одной из бесчисленных прошлых орбитальных миссий является космический корабль НАСА «Кассини», который исследовал систему Сатурна в период с 2004 по 2017 год. Эта историческая миссия предоставила ученым ценные новые данные о кольцевой планете и ее многочисленных спутниках, включая подтверждение существования озер жидкого метана на ее планете. Титан и гейзеры, стреляющие с южного полюса Энцелада, через который Кассини пролетел и взял образцы органики. Кроме того, зонд «Гюйгенс» Европейского космического агентства отделился от Кассини и приземлился на Титане, став первым космическим кораблем, приземлившимся на внешнем планетарном теле Солнечной системы, где он сфотографировал на поверхности округлую гальку, которая могла образоваться в результате активности жидкости.
Примером активной орбитальной миссии является Марсианский разведывательный орбитальный аппарат НАСА, который использует свою камеру для научного эксперимента по визуализации высокого разрешения (HiRISE) для получения одних из самых потрясающих изображений любого планетарного тела, когда-либо исследованного. Он не только предоставляет ценные научные данные о Красной планете, но и неоднократно фиксировал активные лавины на поверхности Марса. Но со всеми этими миссиями, их научными изображениями и данными, чему могут научить нас поверхности планет относительно поиска жизни за пределами Земли?
«Один из самых больших вопросов, которые у нас возникают, — это почему и когда на Земле возникла жизнь, и в качестве части ответа на эти вопросы нам необходимо понять, когда и почему Земля стала обитаемой», — говорит доктор Бирн. Вселенная сегодня. «Итак, изучение поверхностей других планет может рассказать нам об условиях в начале истории Солнечной системы, а также о процессах, которые являются общими для планетарных тел в целом или, по-видимому, уникальны для Земли. Полный ответ даст сочетание химии, биологии, полевых исследований на Земле и планетарных наблюдений, но, безусловно, ключевая часть головоломки связана с изучением других миров».
Доктор Бирн с гордостью рассказывает Вселенная сегодня что его любимая планетарная поверхность, которую он изучал за свою карьеру, — это Венера, известная своими экстремальными температурами поверхности, составляющими примерно 464 градуса по Цельсию (867 градусов по Фаренгейту), и давлением на поверхность, которое более чем в 90 раз превышает земное. Радиолокационные изображения, полученные с космического корабля НАСА «Магеллан» в 1990-х годах, выявили поразительные особенности поверхности, которые указывали на вулканическую активность в прошлом или настоящем. Сюда входят массивные щитовые вулканы, некоторые из которых более чем в 100 раз больше, чем любые лавовые купола на Земле, и, вероятно, возникли из-за экстремальных температур и давлений на поверхности. Несмотря на это, ученые в настоящее время предполагают, что микробная жизнь все еще может существовать внутри его облаков, температура и давление которых больше похожи на земные. Кроме того, несмотря на чрезвычайно суровые условия сегодня, ученые также предполагают, что поверхность Венеры когда-то снова напоминала Землю в глубоком прошлом.
«Это невероятный мир, почти такого же размера, как Земля, но с совершенно разными условиями на поверхности – по причинам, которые мы до сих пор не понимаем», – говорит доктор Бирн. Вселенная сегодня. «У Венеры есть множество особенностей, которые мы можем узнать на Земле, включая вулканы, потоки лавы, тектонические структуры, ударные кратеры и даже пару дюн. Но у него также есть формы рельефа, очевидных аналогов которым мы не видим ни на Земле, ни в каком-либо другом мире. И, пожалуй, наиболее интригующими являются «тессерные ландшафты» Венеры, тип ландшафта, который действительно не похож ни на что другое в Солнечной системе, за исключением, возможно, земных континентов. Выяснение того, почему Венера так фантастически отличается от Земли, является действительно важной задачей для планетологов не только для понимания Венеры, но и для окончательного установления того, как два больших каменистых мира могут оказаться настолько разными, один из которых является домом для нас, а другой совершенно негостеприимный».
Учитывая множество миров, которые были исследованы в космическую эпоху, изучение планетных поверхностей включает в себя множество научных знаний и дисциплин, которые помогают собрать воедино очень сложную загадку того, как возникла наша Солнечная система и ее многочисленные планеты, спутники и астероиды. какие они сегодня. Помимо изучения спутниковых изображений, дополнительные исследования включают лабораторные эксперименты, реальное и компьютерное моделирование, анализ данных, полевые работы, бесчисленные измерения и расчеты и многое другое. Итак, какой совет дает доктор Бирн будущим студентам, желающим продолжить изучение поверхностей планет?
«Конечно, стандартная подготовка по математике, физике и химии поможет, но прочные знания в области геологии не менее (если не более) важны», — говорит доктор Бирн. Вселенная сегодня. «Но даже такое обучение может принимать множество форм, скажем, в рамках получения степени по науке об окружающей среде или степени по науке о Земле, геологии или даже по геофизике. Опыт работы с программным обеспечением дистанционного зондирования и методами обработки данных будет большим подспорьем. Но, пожалуй, самое важное — это знакомство с различными видами ландшафтов на Земле и в Солнечной системе, и это знакомство может начаться в детстве, когда вы просто интересуетесь тем, как выглядит ваша местность!»
Какие новые открытия ученые сделают о поверхностях планет во всей Солнечной системе и, возможно, в других местах в ближайшие годы и десятилетия? Только время покажет, и именно поэтому мы занимаемся наукой!
Как всегда, продолжайте заниматься наукой и продолжайте искать!
