< В 2011 году ученые получат новые данные о темной материи и суперземлях.

Солнечная система: жизнь из пыли

Гость программы «Космическая среда» – Е.Н. Лазарев, научный сотрудник отдела исследования Луны и планет Государственного астрономического института имени Штернберга.

---

Как появилась Солнечная система? Почему именно на Земле смогла возникнуть жизнь? Какие космические объекты в нашей Галактике интересуют ученых больше всего?
Гость программы «Космическая среда» - Евгений Николаевич Лазарев, научный сотрудник отдела исследования Луны и планет Государственного астрономического института имени Штернберга, кандидат технических наук.

Рождение и эволюция Солнечной системы

Место Солнечной системы во Вселенной – одно из важнейших условий появления жизни на Земле, считают ученые. Наша Солнечная система находится на периферии галактики Млечный Путь и надежно упрятана от разрушительных процессов, которые происходят в центре галактики, где расположена массивная черная дыра и миллионы сверхновых звезд, которые очень опасны своей сверхвысокой гравитацией, излучениями и другими негативными факторами.

Эволюция Солнечной системы началась 4,5 миллиарда лет назад, когда в гигантском межзвездном пылевом облаке стали происходить гравитационные реакции. Со временем раскаленный центр этого облака превратился в звезду, а пыль, рассеянная к границам, стала собираться в планеты.

Рассказывает Александр Тутуков, заведующий отделом физики и эволюции звезд Института астрономии РАН: «Из пылинок, которые склеились между собой, росли и образовались ближние планеты Солнечной системы: Меркурий, Венера, Земля, Марс. И наша планета, и мы сами возникли из пыли. Есть латинское изречение, перевод которого звучит примерно так: «Помни, что ты есть прах». По-моему, удивительно точная формулировка планетообразования и нашего происхождения, наших источников. Более далекие планеты захватывали помимо пыли еще и газ. И это увеличило их массы».

Если ближайшие к Земле космические тела – Луна, Венера и Марс – исследованы довольно неплохо, то гигантские планеты – Юпитер, Сатурн, Нептун и Уран - ученые начали изучать только в XX веке, когда были открыты сотни спутников этих планет. Большой интерес вызывает Юпитер. Эту планету со спутниками даже называют Солнечной системой в миниатюре.

Говорит академик Рашид Сюняев: «Юпитер - это что-то необычайное, это громадная планета. Ее масса - тысячная масса Солнца. Это практически двойная система Солнца и Юпитера. Мы живем в двойной системе. Я не буду говорить про знаменитое Красное пятно, про спутники, которые удивительны. Это просто счастье, когда спутник появляется из-за Юпитера! Говорят, что Галилей, когда увидел спутники Юпитера, был просто поражен. И он сразу сказал, что то, как спутники ходят вокруг Юпитера, является модель Солнечной системы».

Продолжает Владимир Сурдин, старший научный сотрудник Государственного астрономического института имени Штернберга: «Юпитер даже неудобно называть планетой. Он такой большой, что если собрать всех остальных членов Солнечной системы, то они уместятся в Юпитере, и еще останется много материала. Из Юпитера можно было бы изготовить несколько Солнечных систем. Земля в 300 раз меньше Юпитера. Триста земных шаров можно сделать из него одного. Юпитер - это центр своей собственной планетной системки. Он родился первым, когда формировалась наша Солнечная система, и потом управлял рождением всех остальных планет».

Солнечная система – не только Солнце и планеты. В нее входят все космические тела, которые испытывают гравитационное влияние нашего светила: кометы и астероиды, карликовые планеты и так называемые кентавры, кометоподобные объекты. Именно кометы и астероиды изучаются сегодня более внимательно. И не только из-за кометно-астероидной опасности. Эти космические тела несут в себе своеобразный ДНК, строительный материал, который дает ученым сведения об эволюции Солнечной системы.

Интервью

Кулаковская: Здравствуйте, уважаемые радиослушатели! Этот выпуск программы имеет научное направление. Но не надо пугаться. Мы будем говорить о том, что нам наиболее близко, о чем каждый из нас имеет свое - пусть даже и неверное - представление. Знакомство с Солнечной системой мы начнем с Евгением Николаевичем Лазаревым, научным сотрудником отдела исследования Луны и планет Государственного астрономического института имени Штернберга. Мы узнаем, что думают ученые о происхождении Солнечной системы, почему так отличаются ее планеты и почему лишь на одной из восьми - на Земле - зародилась жизнь.

У нас в гостях научный сотрудник отдела исследований Луны и планет Государственного астрономического института имени Штернберга, кандидат технических наук Евгений Лазарев. В состав Солнечной системы входят не только Солнце и восемь планет со своими спутниками, но и другие космические тела - кометы, астероиды, карликовые планеты. Ученые знают, сколько всего тел в Солнечной системе вообще?

Лазарев: Нет. Если говорить об общем количестве небесных тел, бесконечно малых частиц, небольших объектов, то их бесконечное множество. Вы правильно сказали, что основной состав Солнечной системы - это восемь планет, это пояс астероидов. Малые тела Солнечной системы - это кометы и транснептуновые объекты, которые находятся за орбитой Нептуна, куда входят Плутон и другие карликовые планеты.

Также на самых окраинах Солнечной системы находится облако Оорта, которое является, кажется, источником комет. Плюс ко всему есть астероиды, которые вращаются не в основном поясе астероидов, а внутри и, в частности, пересекают земную орбиту. В общем, тел в Солнечной системе бесконечное множество.

Кулаковская: Откуда взялись кометы, астероиды?

Лазарев: Если говорить о главном поясе астероидов, вы, наверное, знаете, что есть теория о том, что это разрушенная планета Фаэтон. Но на данном этапе преобладает теория о том, что это несформировавшаяся из-за близости Юпитера планета. Это очень массивная планета, которая благодаря своему гравитационному воздействию не дала сформироваться Фаэтону.

Различные малые объекты Солнечной системы - это, в общем-то, остатки преобразования Солнечной системы из газопылевого диска. Соответственно, высокая концентрация их находится именно на окраине Солнечной системы, откуда и берутся кометы, которые летят по сильно вытянутым орбитам, приближаются к Солнцу и затем удаляются на тысячи и десятки тысяч лет от нашей звезды.

Кулаковская: Из чего состоит большинство планет? Почему они так отличаются по составу от планет Солнечной системы?

Лазарев: Основная дифференциация проходит по границе пояса астероидов. Первые четыре планеты - Меркурий, Венера, Земля и Марс - это планеты земной группы, которые состоят в основном из так называемой тяжелой компоненты, то есть металлических и горных пород. Что же касается планет-гигантов - Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна - это летучая и ледяная компонента: водород, гелий, аммиак, метан. А что касается материала, из которого состоит большинство малых тел, то это, опять же, какие-то горные породы и объекты, состоящие изо льда.

Кулаковская: Почему они такие разные?

Лазарев: Это связано с историей формирования Солнечной системы. Когда формировались планеты земной группы, то летучие компоненты - водород, гелий - вследствие влияния Солнца, температуры могли сохраняться в большом количестве на орбитах близко к Солнцу. Основная их концентрация оказалась на орбитах, где температура значительно ниже, потому что Солнце находится дальше. Соответственно, планеты-гиганты были сформированы из этих элементов. Что касается ледяных объектов, большинство объектов пояса Койпера, который находится за орбитой, Нептун, облако Оорта, которое находится на окраине Солнечной системы, - это ледяные объекты, связанные с низкими температурами и удаленностью от Солнца.

Кулаковская: Все планеты вращаются вокруг своей оси в ту же сторону, в какую они обращаются вокруг Солнца. Но Венера и Уран являются исключением. Причем Уран вращается, практически лежа на боку. Почему так происходит?

Лазарев: Есть разные теории на этот счет. Уран - это одна из планет-гигантов, которая находится между Сатурном и Нептуном. Основная теория говорит о том, что такое странное положение оси вращения Урана связано с каким-то глобальным катаклизмом. Возможно, было очень крупное столкновение какого-то небесного тела с этой планетой, и это привело к смещению оси вращения.

Вращение Венеры очень интересно в том плане, что на Венере год короче дня. Другими словами, планета вокруг Солнца обращается быстрее, чем вокруг своей оси. Она вращается очень медленно.

Кулаковская: Как это происходит?

Лазарев: Венера делает оборот вокруг Солнца за 224 дня. А Земля - за 365. Наша планета делает поворот вокруг своей оси за 24 часа, за это время у нас проходят день и ночь. Венера совершает поворот вокруг своей оси за 243 дня. То есть, на ней день длится (если поделить 243 пополам) 121 земной день.

Есть разные взгляды на этот вопрос. Во-первых, это связано с влиянием Солнца, с гравитационным влиянием, с огромной атмосферой Венеры. Еще есть такая теория, что Меркурий был раньше спутником Венеры, но затем переместился на гелиоцентрическую орбиту, то есть, стал самостоятельной планетой. Может быть, этот процесс и вызвал такое замедление вращения Венеры.

Кулаковская: Газовые гиганты Юпитер и Сатурн - одни из самых загадочных планет с непредсказуемым климатом. Большое красное пятно на Юпитере наблюдали на Земле еще в XVII веке. А недавно на Сатурне были обнаружены шестиугольные облака. Что можно сказать о природе этих явлений?

Лазарев: Большое красное пятно - это огромный атмосферный вихрь, по своей природе чем-то напоминающий земные ураганы. Когда показывают какой-то снимок со спутника, когда надвигается ураган, предположим в Карибском бассейне, то это огромный атмосферный вихрь. На Юпитере происходит нечто похожее, просто размеры этого явления намного масштабнее, чем на Земле. Размеры Красного пятна превышают размеры Земли. Конечно, это уникальное явление, которое наблюдается много сотен лет.

Кстати, отправленный к Нептуну космический аппарат «Вояджер» обнаружил на нем Большое голубое пятно. По своей природе оно, в общем-то, чем-то похоже на красное пятно Юпитера. Но оно оказалось недолго живучим, сейчас оно исчезло.

Кулаковская: А шестиугольные облака на Сатурне?

Лазарев: Они были открыты космическим зондом «Кассини». Действительно это довольно странное и необычное явление. Я знаю, что существуют различные теории. Но поскольку сам не занимаюсь планетами-гигантами, то не могу сказать вам точно, есть ли сейчас объяснение этому уникальному явлению. Но снимки южного полюса Сатурна и этого шестиугольника очень впечатляют. Это стоит увидеть.

Кулаковская: Я понимаю, что вы в этом вопросе не особо компетентны. Но все-таки с чем это связано? Какие есть предположения?

Лазарев: Причины могут быть различные. Во-первых, это могут быть какие-то атмосферные явления, гравитационные, связанные, может быть, с магнитным полем Сатурна, с его быстрым вращением. Сатурн вращается очень быстро: где-то за 10 часов он совершает оборот вокруг своей оси, тогда как Земля - за 24. Учитывая, что масса Сатурна огромна, можно себе представить масштабность этого явления. Поэтому, скорее всего, это какие-то гравитационные, магнитные, динамические вещи. Возможно, какие-то процессы, происходящие в атмосфере, влияют на это, и формируется такое интересное явление.

Кулаковская: Помимо этих явлений, в последнее время были какие-то открытия, которые поразили ученый мир?

Лазарев: Если брать планеты земной группы, то, наверное, самое интересное событие - это съемка американским космическим аппаратом «Мессенджер» неизвестной стороны Меркурия. Хотя Меркурий и является планетой земной группы и довольно близким к нам объектом, из-за его близости к Солнцу его очень сложно наблюдать с Земли. До недавнего съемку этой планеты времени смог сделать единственный аппарат - американский «Mariner 10». Фактически где-то половина поверхности Меркурия была неизвестна ученым. Какие там находятся кратеры, объекты?

В 2008 году (я это очень хорошо помню, я был на конференции) стало известно о том, что космический аппарат «Мессенджер» получил первые подробные снимки обратной стороны Меркурия. Конечно, это было очень важным событием для астрономии, изучения планет.

Кулаковская: Поскольку вы являетесь научным сотрудником отдела исследования Луны, пожалуйста, расскажите нам, какие исследования сейчас проходят на обратной стороне спутника Земли?

Лазарев: Основные исследования на Луне связаны именно с ее полярными областями. Сейчас наблюдается всплеск интереса к Луне.

Кулаковская: В связи с чем?

Лазарев: Сложно сказать.

Кулаковская: Этот интерес, наверное, был всегда. Просто сейчас много говорят о лунных программах – нашей и американской.

Лазарев: Естественно, и американской, и китайской. Сейчас вокруг Луны вращается космический аппарат Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO - Лунный орбитальный зонд) - лунный разведчик, который производит съемку Луны с точностью меньше метра. Конечно, получаются очень подробные изображения.

Интересно, что сейчас широкое распространение получила версия о существовании льда в холодных ловушках на Луне - в полярных областях Луны, в основном в кратерах. В процессе вращения Луны эти области постоянно остаются затененными. Там наблюдаются очень низкие температуры. Есть предположение, что там может находиться лед. А лед - это водород. Это интересно во многих аспектах, в том числе и в аспектах освоения Луны.

Кулаковская: То есть, это всего лишь предположение? Доказательств этому не существует?

Лазарев: Сказать на сто процентов нельзя. Это как черные дыры, о существовании которых сказать на сто процентов тоже нельзя. Сейчас правильнее говорить «кандидат в черные дыры». Естественно, всегда нужно оставлять недосказанность во всем.

Кулаковская: Вообще, нельзя на сто процентов быть уверенным в жизни.

Лазарев: Безусловно. Тем не менее, скорее всего, это так. Был выполнен сброс в один из кратеров на Луне. Аппарат «Эль-кросс» должен был удариться о лунную поверхность и вызвать выброс пород с поверхности Луны. Благодаря спектральному анализу должны были проверить, есть ли там соединения льда. Вроде бы это так.

Кулаковская: Это предполагает, что на Луне могут быть какие-то микроорганизмы?

Лазарев: Это, конечно, вряд ли. Потому что в любом случае условия на Луне очень сложные: большие перепады температуры, полное отсутствие атмосферы. Если говорить о предположениях, то сейчас ученые предполагают, что наличие жизни может быть на спутниках планет-гигантов, потому что они ледяные. На спутниках Юпитера, особенно на Европе, водяная мантия. На данный момент Луна, в принципе, не является кандидатом по поиску жизни.

Кулаковская: А что вы скажите по поводу недавнего открытия американских ученых (это транслировалось по всем каналам), обнаруживших микроорганизмы в мышьяке?

Лазарев: Я слышал эту новость. Как сказал один из сотрудников, «Мы открыли дверь в бездну». Бактерия, которая заменила часть своего ДНК на элемент мышьяк, - это новая форма жизни. Если это открытие подтвердится в дальнейшем, если будут новые доказательства, то это даст больше возможностей для предположений о наличии жизни. Мы всегда считали формой жизни только известную нам, а здесь появилась новая форма жизни. Хотя это и бактерия, но тем не менее.

Кулаковская: То есть, это то, что на нас не похоже? Мы никогда раньше не видели и не знали такую?

Лазарев: Да. Это интересное открытие. Но, конечно, надо подождать новых открытий в этой области.

Кулаковская: Это на самом деле переворот в науке?

Лазарев: Если это подтвердится, то в определенной степени, конечно, да. Это даст нам возможность предполагать жизнь в тех условиях, которые ранее считались непригодными для жизни.

Кулаковская: Наличие других форм жизни - это интересно. Солнечная система входит в состав галактики Млечный Путь. Действительно ли местоположение Солнечной системы, скажем, удаленность от центра галактики, можно считать одним из факторов эволюции на Земле?

Лазарев: Безусловно. Солнечная система находится в одном из рукавов галактики. То место, где она располагается, довольно спокойное. Чем ближе мы приближаемся к центру галактики, тем значительно больше процесс звездообразования. Наша область довольно спокойная. Это позволило жизни проэволюционировать на том этапе, который мы знаем, то есть несколько миллиардов лет.

И катаклизмы, которые действительно происходили с Землей, и столкновение с астероидом, и теория вымирания динозавров - все это было связано. Несмотря на то, что периодически происходили катаклизмы, глобальных и разрушительных явлений не было. Безусловно, наше расположение в галактике очень повлияло на развитие жизни и на те формы, которые у нас есть.

Кулаковская: Вы говорили, что Венера - сестра Земли. Почему у нас такая разная атмосфера?

Лазарев: Действительно, Венера - одна из планет земной группы, имеющая плотную атмосферу. И мало того что это плотная атмосфера, ее давление в сто раз сильнее давления атмосферы Земли. Другими словами, человек был бы просто раздавлен атмосферой Венеры. Для того чтобы представить себе ее массу, предположим, что все океаны Земли испарились бы, превратились в пар и оказались бы в нашей атмосфере. Это было бы нечто похожее.

Почему Венера имеет такую плотную атмосферу? В первую очередь это связано с ее близостью к Солнцу. К Венере приходит значительно больше солнечного тепла, температура выше, а тепла с ее поверхности уходит меньше. Если на Венере когда-то существовали океаны, они испарились и оказались в атмосфере. Соответственно, Венера - это такая модель глобальнейшего парникового эффекта, причем в его финальной и самой тяжелой стадии. Многие экологи рассматривают Венеру как модель будущего Земли, если все будет продолжаться, как сейчас, то есть если парниковый эффект будет усиливаться.

Кулаковская: Я думаю, об этом говорили на климатическом саммите в Канкуне.

Лазарев: Очень хотелось бы. Из-за этого глобального парникового эффекта, то есть изменения климата, на Венере практически отсутствует климат в нашем понимании. Температуры там, что в низинах, что на возвышенностях (вне зависимости от того, полюс это или экватор) нивелированы этим парниковым эффектом. Они составляют где-то 450-500 градусов по Цельсию. Это огромная температура. Небо - оранжевого цвета, всегда затянуто облаками. Знаменитые облака серной кислоты и дожди.

Кулаковская: Это очень интересно.

Лазарев: Да. Атмосфера состоит в основном из углекислого газа.

Кулаковская: С чем это связано такое содержание серной кислоты?

Лазарев: Возможно, это связано с геологическим прошлым Венеры. Возможно, с какими-то процессами, происходящими в атмосфере.

Кулаковская: На какой стадии находятся наши исследования Венеры?

Лазарев: Сейчас Венерой не очень интересуются.

Кулаковская: А по-моему, у нас были очень большие планы по исследованию Венеры.

Лазарев: Особенно большая часть исследований Венеры принадлежит Советскому Союзу. Высадка спускаемых аппаратов на поверхность Венеры и съемка этой поверхности - это действительно наша заслуга. Если Марс снимали американские марсоходы и запускаемые аппараты в очень большом количестве, то единственными, снимавшими Венеру, были советские аппараты «Венера-9», «Венера-10», «Венера-13», «Венера-14». Собственно, на данный момент это единственные снимки, которые мы имеем.

Последний аппарат, который внес существенный вклад в исследование Венеры, - это американский аппарат «Магеллан». В 1990-1994 годах он находился на орбите Венеры. Сквозь ее облака ничего нельзя увидеть. И до начала восьмидесятых годов не было известно, что там за ними. Но благодаря радиолокационной съемке (это радиолучи, проходящие сквозь облака), которую проводил сначала американский аппарат «Пионер-Венера», потом советские аппараты «Венера-15» и «Венера-16», последним был «Магеллан», мы узнали о рельефе Венеры то, что знаем сейчас.

Сейчас вокруг Венеры вращается аппарат Европейского космического агентства «Венера-экспресс» (Venus Express), но он не занимается радиолокацией. Он изучает атмосферу. На данный момент это единственный искусственный спутник Венеры, который находится на орбите. Надеюсь, исследования Венеры будут продолжены. Сейчас акцент немножко смещен в сторону Марса и, с недавних пор, в сторону Луны. И, конечно, Меркурия. Все ждут, когда космический аппарат «Мессенджер» встанет на орбиту искусственного спутника Меркурия и начнет снимать. Это будет действительно подробная съемка Меркурия. Будет изучен его рельеф. Также очень интересна миссия к Плутону «Новые горизонты».

Кулаковская: На исследования каких планет и других космических тел делают упор Российская академия наук и «Роскосмос»? На что делают упор американцы, европейцы и китайцы?

Лазарев: Китайцы сейчас занимаются в основном исследованием Луны. У них запущен космический аппарат. Индия тоже занимается ее исследованиями. Японский космический аппарат «Кагуя» выполнял съемку спутника. К сожалению, на данный момент у нас нет собственных аппаратов, которые могли бы исследовать дальний космос. У нас стоит прибор ЛЕНД на космическом аппарате Lunar Reconnaissance Orbiter, который исследует Луну. Он изучает содержание водорода в ее подповерхностном слое.

Конечно, сейчас главная надежда - это миссия «Фобос-грунт». Это миссия по забору вещества с Фобоса (спутник Марса – прим. ред.). Она несколько раз откладывалась, сейчас ее перенесли на 2011 год. С ней связаны большие ожидания. Хотелось бы, чтобы наша космическая программа не ограничивалась только космическими запусками и орбитальными исследованиями МКС, а чтобы мы включались в исследования дальнего космоса, потому что за этим будущее. К сожалению, многие наработки, сделанные в советское время, уже потеряны вследствие разрыва.

Кулаковская: Между государствами? Это понятно.

Лазарев: Хотелось бы, чтобы миссия «Фобос-грунт» послужила неким началом, потому что космические исследования - это верх научной мысли и очень перспективная область.

Кулаковская: Абсолютно согласна с вами. Я благодарю вас за интервью. Напоминаю, что у нас в студии был Евгений Лазарев - кандидат технических наук, научный сотрудник отдела исследований Луны и планет Государственного астрономического института имени Штернберга.

---