آفاق تطوير النظام الشمسي. حول طبيعة الجاذبية الكمومية

نيكولين أوليغ

جيولوجيا كواكب النظام الشمسي.

مشروع التعدين خارج الأرض.

نيكولين أوليغ أندريفيتش

منطقة مورمانسك، مورمانسك، المؤسسة التعليمية البلدية صالة للألعاب الرياضية رقم 2، الصف 8 ب.

تعليق توضيحي

كان موضوع البحث ذا أهمية كبيرة للطالب نفسه، لأن احتمال حدوث أزمة عالمية مرتبطة بنقص الموارد لا يمكن أن يترك أي شخص غير مبال. لقد كان الناس يبحثون عن الرواسب المعدنية منذ العصور القديمة؛ وفي قرننا هذا، قد يصبح النظام الشمسي مثل هذه الرواسب.

الغرض من العمل هو دراسة الإمكانات الصناعية للنظام الشمسي وتعميم المعرفة الموجودة حول جيولوجيا كواكب النظام الشمسي.

ولتحقيق هذا الهدف تم إنجاز المهام التالية:

1. اختيار وتحليل المواد اللازمة حول هذا الموضوع،
2. دراسة جيولوجيا كواكب النظام الشمسي، والنظر في خيارات استخدام الموارد المعدنية للفضاء على الأرض،
3. النظر في الإمكانات الجيولوجية للكواكب النظام الشمسي,
4. إثبات أن التعدين خارج الأرض ممكن ومفيد من الناحية الاقتصادية والبيئية.

موضوع الدراسة: جيولوجيا كواكب النظام الشمسي - معادن الكون.

موضوع البحث: إمكانية استخراج واستخدام المعادن الفضائية.

عند تنفيذ العمل، تم تحديد الهدف: تلخيص كل المعرفة المتاحة حول جيولوجيا كواكب النظام الشمسي.

الجزء الأول من العمل مخصص لجيولوجيا كواكب النظام الشمسي.

الجزء الثاني من العمل مخصص لآفاق تنمية الموارد المعدنية في النظام الشمسي.

يستخدم العمل طريقة البحث التحليلية (المقارنة والتحليل).

يمكن تقديم هذه الدراسة على شكل المادة النظريةفي دروس الكيمياء والفيزياء والجغرافيا.

يتكون العمل من مقدمة وثلاثة فصول وخاتمة.

تحميل:

معاينة:

لاستخدام معاينات العرض التقديمي، قم بإنشاء حساب Google وقم بتسجيل الدخول إليه: https://accounts.google.com

التسميات التوضيحية للشرائح:

معاينة:

مؤتمر معرض المدينة لأطفال المدارس

"الباحثون الشباب هم مستقبل الشمال"

القسم: الجغرافيا

جيولوجيا كواكب النظام الشمسي

صالة MBOU مورمانسك للألعاب الرياضية رقم 2

المشرفون العلميون:

فيلتسان أو.في.

مدرس الجغرافيا MBOU

صالة مورمانسك للألعاب الرياضية رقم 2

مورمانسك 2013

مقدمة ……………………………………………………………………….3

………………………………….………...4

1. تكوين النظام الشمسي …………………………………………….4
2. الكويكبات والنيازك والمذنبات …………………………………………………… 4
3. الكواكب المجموعة الأرضية……………………………………………………………….5
4. الكواكب - عمالقة النظام الشمسي…………………………………………………… 5

…………………………………………………………………………………………7

خاتمة …………………………..……….………………………………………………...8

الأدب ………………………………..……………………………………………………9

مقدمة

يتزايد الطلب على المواد الخام المعدنية في جميع أنحاء العالم باستمرار، سواء من حيث الكمية (حوالي 5٪ سنويًا) أو من حيث المجموعة. في عصر الثقافة الهلنستية اليونانية وذروة المبدأ الروماني، استخدم الإنسان 19 عنصرًا كيميائيًا، في نهاية القرن السادس عشر - 28، وفي بداية القرن العشرين - 59. عند مطلع الثاني والثالث منذ الألفية الثالثة، استخدمت البشرية بالفعل أكثر من 100 عنصر، بما في ذلك تلك التي تم إنشاؤها بشكل مصطنع من المواد الطبيعية للغلاف الصخري.

يتم استخراج أكثر من 100 مليار طن من المواد الخام المعدنية المختلفة والوقود من أحشاء الأرض كل عام. هذه هي خامات المعادن الحديدية وغير الحديدية والفحم والنفط والغاز.

يتم استنفاد رواسب الموارد المعدنية التي يمكن الوصول إليها وفقًا لأحدث التوقعات، وستستمر الأنواع الرئيسية للموارد المعدنية حتى نهاية القرن الحادي والعشرين، والتي تعتبر إحدى المشاكل العالمية للبشرية.

وفي الوقت نفسه، فإن تطور صناعة الفضاء بشكل عام والتقنيات في مختلف فروع العلوم لا يسمح للعلماء فحسب، بل أيضًا لحكومات الدول المختلفة بالتفكير في إمكانيات استخلاص الموارد من الفضاء.

ومن الناحية الفنية، فإن إمكانية إيصال الموارد مثل النيكل والذهب والحديد واليورانيوم وغيرها، تناقش من قبل الخبراء على المستوى النظري منذ سنوات طويلة. ويقول خبراء وكالة ناسا إن تجارب التعدين خارج الأرض يمكن أن تكون لها تكلفة عالية مقارنة بقيمة الموارد المستخرجة. ومع ذلك، مع تطور العلوم والتكنولوجيا، قد تتغير النسبة، ومن ثم سيتم منح القيادة الاقتصادية للدول المشاركة في تطوير التقنيات ذات الصلة.

على سبيل المثال، تم بالفعل إنشاء شركة في الولايات المتحدة الأمريكية لاستخراج المعادن في الفضاء.

أعلنت الصين عن برنامج فضائي واسع النطاق واعد، ينص على دراسة متعمقة للقمر والقيام بأنشطة لإيصاله إلى الأرض ودراسة التربة، مما يهيئ الظروف لاستخراج المعادن على القمر. تمت الموافقة على برنامج الفضاء الروسي بأمر من حكومة الاتحاد الروسي بتاريخ 28 ديسمبر 2012 رقم 2594.

في ظل هذه الظروف، يتزايد دور الجيولوجيا، بما في ذلك قسم مثل جيولوجيا الكواكب، الذي يدرس جيولوجيا الأجرام السماوية. تشمل مهام جيولوجيا الكواكب في المقام الأول دراسة البنية الداخلية للكواكب الأرضية، والبراكين الكوكبية، وبنية كواكب النظام الشمسي، وكذلك الكويكبات والمذنبات.

موضوع الدراسة: جيولوجيا كواكب النظام الشمسي - معادن الكون.

موضوع البحث: إمكانية التعدين واستخدام المعادن الفضائية.

هدف من هذا العمل– تعميم المعلومات الأساسية المعروفة لدى العلم عن جيولوجيا كواكب المجموعة الشمسية وآفاق تطوير ذلك الاتجاه العلميوالتي سيزداد دورها حتمًا مع تطور تقنيات الفضاء.

ولتحقيق هذا الهدف تم إنجاز ما يليالمهام:

1. اختيار وتحليل المواد اللازمة حول هذا الموضوع،
2. دراسة جيولوجيا كواكب النظام الشمسي، والنظر في خيارات استخدام الموارد المعدنية للفضاء على الأرض،
3. النظر في الإمكانات الجيولوجية لكواكب النظام الشمسي،
4. إثبات أن التعدين خارج الأرض ممكن ومفيد من الناحية الاقتصادية والبيئية.

طرق البحث:

1) التحليلية.

2) البحث؛

3) التحليل المقارن للمعلومات الواردة

الفصل الأول. جيولوجيا كواكب النظام الشمسي

1. تكوين النظام الشمسي.

يدور القمر حول الأرض، والأرض تدور حول الشمس، والشمس تدور حول قلب مجرتنا، والتي تسمى درب التبانة.

تستغرق الشمس 220 مليون سنة لتكمل ثورة حول مركز المجرة. درب التبانةتشكل ملايين النجوم والشمس ليست سوى واحدة منها.

هناك مليارات المجرات في الكون. أنها تحتوي على كمية كبيرة من المادة. تتشكل فيها النجوم الساطعة بسهولة. تقع النجوم القديمة في قلب المجرة. النجوم الشباب في الأكمام. يقع النظام الشمسي في ذراع أوريون. ولا يمكن رؤية شكل مجرة ​​درب التبانة من الأرض. نرى فقط شريطًا لامعًا يتوافق مع أحد الذراعين.

من الصعب أن نقول بالضبط كيف كانت الأرض بعد تكوينها مباشرة قبل 4 مليارات و600 مليون سنة. سنرى كوكبًا أحمر حارًا، يهزه النشاط البركاني. الجاذبية هي خاصية أساسية للكون. وبفضلها تحولت سحابة الغاز والغبار إلى النظام الشمسي. ذابت الصخور والمعادن. بادئ ذي بدء، غرقت المواد الثقيلة في وسط الكوكب، وبقيت المواد الخفيفة على السطح وشكلت القشرة الأرضية. وخرجت الغازات وبخار الماء من البراكين. لقد خلقوا جوًا بدائيًا. وتركز بخار الماء وسقط على شكل أمطار، مما أدى إلى نشوء المحيطات الأولى.

1. الكويكبات والنيازك والمذنبات.

وبعض المادة لم تشكل كواكب، بل ظلت في حالة مشتتة. وتحول جزء منه إلى أقمار طبيعية للكواكب، وتشكل شظايا أخرى أحزمة الكويكبات. عندما تدخل الكويكبات الغلاف الجوي للأرضوتحترق فيه تسمى شهبًا، وإذا وصلت إلى سطح الكوكب فهي نيازك.

إن سطح الأرض يتغير باستمرار، لذلك لا يوجد سوى عدد قليل جدًا من آثار النيازك التي سقطت على الأرض. أما على القمر فالوضع مختلف؛ فسطحه مليء بالحفر، مما يشير إلى نشاط نيزكي. إن غياب الغلاف الجوي والنشاط البركاني يترك هذه الآثار دون تغيير. توفر دراسة النيازك معلومات قيمة حول تكوين النظام الشمسي

تشكل نظامنا الشمسي من سحابة من الغاز والغبار. وتحول قلبها الكثيف إلى الشمس، وتشكلت الكواكب والكويكبات والمذنبات من بقية المادة.

أدى ظهور النظام الشمسي إلى ضغط الجاذبيةسحابة الغاز والغبار. وكلما نقص حجمه ارتفعت درجة حرارته. يتكون نجم أولي في المركز، ويحيط به قرص كوكبي أولي. تنتمي الشمس إلى ما يسمى بـ"الأقزام الصفراء"، والتي تحتوي بالإضافة إلى الهيدروجين والهيليوم على عناصر أثقل.

1. الكواكب الأرضية.

عطارد والزهرة والأرض والمريخ هي كواكب أرضية ولها سطح صلب. وهي تتكون في الغالب من السيليكات ونواة حديدية كثيفة.

تختلف جيولوجيا الكواكب الخارجية للعمالقة الغازية والجليدية عن جيولوجية الكواكب الأرضية. يقع كوكب المشتري بعيدًا عن الشمس بحيث يتجمد ثاني أكسيد الكربون عليه. حتى الميثان والأمونيا يتجمدان في مدارات أورانوس ونبتون. نحن نعيش على كوكب نشط جيولوجيًا ومتغير باستمرار. ماذا يحدث على الكواكب الأخرى؟ الكواكب الأربعة الأقرب إلى الشمس لها بنية مشابهة للأرض. والاختلاف بينهما يعود إلى طبيعة الجو ووجود الماء أو عدمه.

من بين جميع الكواكب الأرضية، يمتلك عطارد النسبة الأكثر تناسبًا بين النواة الحديدية وقشرة السيليكات. العمليات الجيولوجيةتوقفت على عطارد منذ حوالي ثلاثة ملايين سنة. سطحه مغطى بالعديد من الحفر والصدوع. وتشكلت هذه الصدوع عندما بردت النواة، مما تسبب في انكماش سطح الكوكب وتشققه. في القطبين وفي الحفر العميقة، يمكن أن تبقى المياه المتجمدة. نظرا لعدم وجود جو عمليا، فإنهم يحتفظون به للغاية درجات حرارة منخفضةبينما في ضوء الشمس تصل درجة الحرارة إلى 500 درجة مئوية.

كوكب الزهرة محاط بغلاف جوي كثيف، مما يخلق تأثيرًا قويًا للاحتباس الحراري. هناك أيضًا أشكال أرضية غير عادية تسمى "التيجان". وهي تتألف من سلاسل جبلية متقاربة على شكل دائرة، ويتوسطها وادي. عمر سطح كوكب الزهرة هو نفسه تقريبًا ويتراوح من 200 إلى 800 مليون سنة. تراكمت الحرارة في أعماقها لمئات الملايين من السنين، ثم انطلقت على شكل انفجار قوي أثر على طبيعة السطح بأكمله.

تشكل القمر قبل 4.5 مليار سنة. يلتزم العلماء بنسخة الأصل الثانوي للقمر الصناعي للأرض، الذي انفصل عنه أثناء اصطدامه بالنيازك. يتكون القمر من الصخور، أشبه بتلك الموجودة على الأرض. لا يوجد لدى القمر الصناعي للأرض غلاف جوي، مما يساهم في تغيرات قوية في درجات الحرارة. إن غياب الغلاف الجوي يجعل القمر أعزل ضد هجمات النيزك.

من بين جميع الكواكب في النظام الشمسي، المريخ هو الأكثر تشابها مع الأرض. وفي الماضي كان سطحه مغطى بالمياه، وعاشت فيه أشكال الحياة البدائية.

حجم المريخ أرض أقل. يبلغ قطر المريخ نصف قطر الأرض، لكن الأجسام الجيولوجية للمريخ أكبر بكثير من تلك الموجودة على الأرض. ويبلغ ارتفاع بركان أوليمبوس مونس 23 ألف متر، وهو ضعف ارتفاع جبل أوريستس. ويعد ويليس كانيون الذي يتجاوز طوله 4000 كيلومتر أطول وادي من نوعه في المجموعة الشمسية. تظهر حدود الطبقات الجيولوجية بوضوح في جدران الوادي. ويصل سمك القمم القطبية في بعض الأماكن إلى 1500 كيلومتر فوق سطح السهول الرملية المحيطة بها.

هناك الكثير من الأدلة التي تشير إلى وجود الماء على سطح المريخ. يوجد على هذا الكوكب وديان وقنوات واسعة وآثار لنشاط مائي على الصخور، وهناك أدلة على أن المريخ تعرض ذات يوم لفيضان شديد. الآن تراكمت كل المياه على شكل جليد على القمم القطبية وتحت سطح الكوكب.

1. الكواكب هي عمالقة النظام الشمسي.

تحتوي الكواكب الخارجية للنظام الشمسي على كتل ضخمة من الغاز والجليد حول نواة صغيرة كثيفة.

لتكوين الكواكب الغازية العملاقة مثل زحل والمشتري، يلزم وجود نواة مكونة من الصخور والجليد. لا تزال هناك فرضيات جديدة حول أصل الكواكب العملاقة. كوكب المشتري هو الكوكب الأكثر كتلة في النظام الشمسي. وهي محاطة بطبقة رقيقة من السحب. كوكب المشتري محاط بحلقات رقيقة. ويتكون قلب هذا الكوكب من مادة صلبة وسائلة كثيفة تحت ضغط هائل ومحاط بالهيدروجين المعدني السائل، الذي يذكرنا بالزئبق في الظروف الأرضية.

سطح زحل مغطى أيضًا بالغيوم. هيكلها الداخلي يشبه كوكب المشتري.

نبتون وأورانوس أصغر في الحجم من كوكب المشتري وزحل. هؤلاء هم عمالقة الجليد. ويوجد تحت سحبها جليد يتكون من الماء والأمونيا والميثان.

بلوتو صغير جدًا وبعيد عن الشمس، مما يجعل من الصعب جدًا رؤيته من الأرض. لها قلب محاط بالمياه المتجمدة. يشير سطح بلوتو اللامع إلى وجود الميثان والنيتروجين المتجمدين. ومع اقتراب الكوكب من الشمس، يذوب الجليد ويشكل غلافًا جويًا مؤقتًا.

الفصل الثاني. معادن كواكب النظام الشمسي وآفاق تطورها

إن الكميات الهائلة من الموارد المختلفة، من المياه والغازات إلى المعادن، التي تم اكتشافها على القمر ثم في الفضاء، تجبر الدول والشركات الخاصة على البدء في الاستعداد لاستكشاف هذه الثروات المعدنية وإنتاجها وتسليمها إلى الأرض.

تم اكتشاف كميات هائلة من نظير الهيليوم-3 على القمر وفي أجواء كواكب مثل كوكب المشتري، والذي من المحتمل أن يكون مثيرًا للاهتمام باعتباره الوقود الرئيسي للاندماج النووي، وهو حلم بعيد المنال لمهندسي الطاقة حتى الآن.

إن افتقار القمر إلى الغلاف الجوي يعني أنه تعرض للقصف بالجسيمات المشحونة لمليارات السنين، والتي أصبح بعضها مطمورًا على سطحه. ويمكن استخراج هذه الجسيمات، بما في ذلك الهيليوم 3، عن طريق تسخين الصخور القمرية ثم تجميع الغاز. تُقاس الكميات المتاحة من الهيليوم-3 بمئات الملايين من الأطنان، في حين يمكن إجراء التطوير باستخدام طرق الحفرة المفتوحة. الاندماج النووي– عملية صديقة للبيئة أكثر لأنها لا تترك خلايا عصبية إضافية. الطاقة المنتجة أكبر بكثير مما هي عليه في تفاعل الانشطار، وفي الوقت نفسه دون عواقب مثل النفايات المشعة الكبيرة. حتى الآن، تمكن العلماء من الحفاظ على التفاعل النووي الحراري لبضع ثوان فقط. ووفقا للعلماء، فإن طريقة تحقيق ذلك ستتحسن حتما - وهذا سيؤدي على الأرجح إلى انفجار في الطلب على الهيليوم -3.

ونظرًا لقربه من الأرض، فقد اعتبر القمر منذ فترة طويلة مرشحًا لموقع مستعمرة فضائية. يحتوي القمر على مجموعة متنوعة من الموارد المعدنية، بما في ذلك المعادن القيمة للصناعة - الحديد والألومنيوم والتيتانيوم.

في عام 2006 تم الإعلان رسميًا عن أن الهدف الرئيسي للروس برنامج الفضاءسيكون هناك إنتاج للهيليوم 3 على القمر، ومن المقرر إنشاء محطة على القمر بحلول عام 2015، ومن الممكن أن يبدأ الإنتاج الصناعي للهيليوم 3 اعتبارًا من عام 2020.

وفي الوقت نفسه، تخطط وكالة ناسا للقيام بالرحلة الأولى هناك في موعد لا يتجاوز عام 2018، وفي عام 2012، من المقرر إنشاء أقمار صناعية قمرية من قبل الصين واليابان. وحتى الآن، تظل الولايات المتحدة الدولة الوحيدة التي زار ممثلوها القمر.

لتوفير الطاقة لجميع سكان الأرض لمدة عام، هناك حاجة إلى حوالي 30 طنا من الهيليوم -3. عند استخدام الهيليوم-3، لا توجد نفايات مشعة طويلة العمر، وبالتالي يتم التخلص من مشكلة انشطار النوى الثقيلة.

خاتمة

في الظروف الحديثة، العلوم الجيولوجية هي واحدة من أهم العواملالتأثير على الاقتصاد العالمي واقتصاد الدول الفردية.

يعد الوصول إلى موارد الطاقة وتكلفة موارد الطاقة أحد العناصر الأساسية لتكلفة السلع والأشغال والخدمات.

من المؤكد أن الدول التي لديها احتياطيات معدنية كبيرة، بما في ذلك روسيا، في وضع أفضل مقارنة بتلك الدول التي ليس لديها احتياطيات معدنية وتضطر إلى شرائها من السوق الدولية.

وفي الوقت نفسه، فإن تطور العلوم والتكنولوجيا يخلق المتطلبات الأساسية للتنمية الموارد الطبيعية، والتي لم يكن من الممكن الوصول إليها من قبل للبشر، بما في ذلك الاحتياطيات المعدنية التي توجد رواسبها على كواكب النظام الشمسي.

ولهذا السبب، تخطط الدول المتقدمة في المستقبل لتنمية الموارد المعدنية الموجودة خارج الأرض.

ويمكن الافتراض أن أول جرم سماوي سيتم استكشافه سيكون القمر، لأنه الأقرب إلى الأرض، وللبشرية خبرة في الرحلات الاستكشافية إلى القمر.

إن احتمالات استكشاف الكواكب الأخرى في النظام الشمسي أبعد، ولكن يجري العمل النشط في هذا الاتجاه.

على سبيل المثال، تخطط الصين ليس فقط لتطوير الموارد المعدنية على المريخ، ولكن أيضًا لإنشاء مستعمرة على هذا الكوكب.

ومن ثم فإن البحث في مجال جيولوجيا الكواكب يعد من المجالات الواعدة في العلوم الجيولوجية، وسيكون له على المدى الطويل مهمفي المنافسة على تنمية الموارد المعدنية للنظام الشمسي.

الأدب

1. علم الفلك للأطفال. موسكو. روسمان. 1997
2. الجيولوجيا للأطفال. موسكو. أفانتا. 2011
3. الجيولوجيا. ن.ف. كورونوفسكي ، ن.أ. ياسامانوف. موسكو.أكاديمية. 2011
4. المعادن //2011-2012
5. أمر حكومة الاتحاد الروسي بتاريخ 28 ديسمبر 2012 رقم 2594-ر "بشأن الموافقة على برنامج الدولة للاتحاد الروسي "الأنشطة الفضائية الروسية للفترة 2013-2020"
6. موارد الإنترنت: www/geowiki
7. موارد الإنترنت: ru/Wikipedia.org/wiki
8. موارد الإنترنت: www/globaltrouble.ru
9. موارد الإنترنت: www/ceberstcurity.ru

تحتوي مجرتنا على حوالي 100 مليار نجم، ويبلغ إجمالي عدد المجرات التي يمكن ملاحظتها من حيث المبدأ حوالي 10 مليارات، فلماذا إذن من الضروري إضاعة الوقت في معرفة تفاصيل ولادة الشمس؟ يمثل مستوى متوسط..

الكون ومسارات تطوره

كما هو الحال مع الكون، العلوم الطبيعية الحديثةلا يعطي وصف دقيقهذه العملية. لكن العلم الحديث يرفض بشكل قاطع افتراض التكوين العشوائي والطبيعة الاستثنائية لتكوين الأنظمة الكوكبية...

ولادة النظام الشمسي

في مذكرة لأطروحته الشهيرة "المبادئ الرياضية للفلسفة الطبيعية"، كتب نيوتن: "... الترتيب المذهل للشمس والكواكب والمذنبات لا يمكن أن يكون إلا من خلق كائن قاهر"، ولكن...

ولادة النظام الشمسي

تتوسع النجوم العملاقة A والنجوم العملاقة B تدريجيًا أثناء تطورها، بينما تنكمش نجوم التسلسل الرئيسي والنجوم القزمة البيضاء D تدريجيًا...

الأرض - كوكب النظام الشمسي

عمر أقدم الصخور الموجودة في العينات التربة القمريةوالنيازك، ما يقرب من 4.5 مليار سنة. أعطت حسابات عمر الشمس قيمة قريبة - 5 مليارات سنة. ومن المتعارف عليه أن جميع الهيئات...

الأرض ككوكب في النظام الشمسي. مشاكل التنمية الشاملة للأرض

الكواكب هي أجرام سماوية تدور حول نجم. وهي، على عكس النجوم، لا تبعث الضوء والحرارة، ولكنها تتألق بالضوء المنعكس للنجم الذي تنتمي إليه. شكل الكواكب قريب من الكروية..

نظامنا الشمسي

ساهم توسيع النطاق الطيفي للملاحظات في دراسة الكواكب والأجسام الأخرى في النظام الشمسي...

نظامنا الشمسي

تشتمل ترسانة تكنولوجيا الفضاء الآن على أدوات مثبتة بدرجة كافية (بما في ذلك اختبارات الطيران) تتيح رفع التجارب في دراسة النظام الشمسي إلى مستوى جديد نوعيًا...

أصل الكون

النظام الشمسي عبارة عن مجموعة من الأجرام السماوية، تختلف كثيرًا في الحجم والبنية الفيزيائية. تضم هذه المجموعة: الشمس، تسعة كواكب رئيسية، عشرات الأقمار الصناعية، آلاف الكواكب الصغيرة (الكويكبات)...

الأفكار الحديثة حول megaworld

عمر النظام الشمسي مسجل بواسطة أقدم النيازك، حوالي 5 مليارات سنة. الفرضية المقبولة عمومًا هي أن الأرض وجميع الكواكب تكثفت منها الغبار الكوني، وتقع في محيط الشمس. مفترض...

النظام الشمسي

إن أصل النظام الشمسي من سحابة الغاز والغبار في الوسط البينجمي هو المفهوم الأكثر شهرة. ويقترح أن كتلة السحابة الأولية لتكوين النظام الشمسي كانت تساوي 10 كتل شمسية...

النظام الشمسي والأرض

خصائص الكواكب الأرضية

النظام الشمسي بالنسبة لنا نحن سكان الأرض قريب من الفضاء. كل إنسان، مرة واحدة على الأقل في حياته، وهو ينظر إلى السماء ليلاً، يسأل نفسه السؤال: "أتساءل ما هي الخطوة التالية؟"...

تطور الكون

وكما هو الحال في الكون، فإن العلوم الطبيعية الحديثة لا تقدم وصفًا دقيقًا لهذه العملية. لكن العلم الحديث يرفض بشكل قاطع افتراض التكوين العشوائي والطبيعة الاستثنائية لتكوين الأنظمة الكوكبية...

الاندماج النووي. تشكيل أنظمة الكواكب

يواجه حل مسألة أصل النظام الشمسي الصعوبة الرئيسية في حقيقة أننا لا نلاحظ أنظمة أخرى مماثلة في مراحل أخرى من التطور. لا يوجد شيء يمكن مقارنته بنظامنا الشمسي. صحيح، حول بعض النجوم القريبة...

الكون (الفضاء)- هذا هو العالم بأكمله من حولنا، لا حدود له في الزمان والمكان، ومتنوع بشكل لا نهائي في الأشكال التي تتخذها المادة المتحركة إلى الأبد. يمكن تخيل لا حدود الكون جزئيًا في ليلة صافية مع مليارات من الأحجام المختلفة من النقاط الخافتة المضيئة في السماء، والتي تمثل عوالم بعيدة. تصل أشعة الضوء التي تصل سرعتها إلى 300 ألف كيلومتر في الثانية من أبعد أجزاء الكون إلى الأرض في حوالي 10 مليارات سنة.

وفقا للعلماء، تشكل الكون نتيجة لـ " الانفجار العظيم» منذ 17 مليار سنة.

ويتكون من مجموعات من النجوم والكواكب والغبار الكوني وغيرها من الأجسام الكونية. تشكل هذه الأجسام أنظمة: الكواكب ذات الأقمار الصناعية (على سبيل المثال، النظام الشمسي)، والمجرات، والمجرات الفوقية (مجموعات المجرات).

جالاكسي(اليونانية المتأخرة galaktikos- حليبي، حليبي، من اليونانية حفل- الحليب) هو نظام نجمي واسع يتكون من العديد من النجوم وعناقيد النجوم وتجمعاتها وسدم الغاز والغبار بالإضافة إلى الذرات والجسيمات الفردية المنتشرة في الفضاء بين النجوم.

هناك العديد من المجرات ذات الأحجام والأشكال المختلفة في الكون.

جميع النجوم المرئية من الأرض هي جزء من مجرة ​​درب التبانة. لقد حصلت على اسمها نظرًا لحقيقة أنه يمكن رؤية معظم النجوم في ليلة صافية على شكل مجرة ​​درب التبانة - شريط أبيض ضبابي.

وفي المجمل، تحتوي مجرة ​​درب التبانة على حوالي 100 مليار نجم.

مجرتنا في دوران مستمر. وتبلغ سرعة حركته في الكون 1.5 مليون كم/ساعة. إذا نظرت إلى مجرتنا من قطبها الشمالي، فإن الدوران يحدث في اتجاه عقارب الساعة. وتكمل الشمس والنجوم الأقرب إليها دورة حول مركز المجرة كل 200 مليون سنة. تعتبر هذه الفترة السنة المجرية.

تشبه مجرة ​​درب التبانة من حيث الحجم والشكل مجرة ​​المرأة المسلسلة، أو سديم المرأة المسلسلة، والتي تقع على مسافة حوالي 2 مليون سنة ضوئية من مجرتنا. سنة ضوئية— المسافة التي يقطعها الضوء في سنة تساوي تقريبًا 10 13 كيلومترًا (سرعة الضوء 300000 كيلومتر في الثانية).

لتصور دراسة حركة وموقع النجوم والكواكب والأجرام السماوية الأخرى، يتم استخدام مفهوم الكرة السماوية.

أرز. 1. الخطوط الرئيسية للكرة السماوية

المجال السماويهي كرة خيالية ذات نصف قطر كبير بشكل تعسفي، وفي وسطها يقع الراصد. يتم إسقاط النجوم والشمس والقمر والكواكب على الكرة السماوية.

أهم الخطوط على الكرة السماوية هي: الخط الشاقول، ذروة، النظير، خط الاستواء السماوي، مسير الشمس، خط الطول السماوي، وما إلى ذلك (الشكل 1).

خط راسيا- خط مستقيم يمر بمركز الكرة السماوية ويتوافق مع اتجاه الخط الساكن عند نقطة المراقبة. بالنسبة للمراقب على سطح الأرض، يمر خط راسيا عبر مركز الأرض ونقطة المراقبة.

يتقاطع خط راسيا مع سطح الكرة السماوية في نقطتين - ذروة,فوق رأس المراقب، و الحضيض -نقطة معاكسة تماما.

تسمى الدائرة الكبرى للكرة السماوية التي يكون مستواها متعامدا مع الخط الراسيا الأفق الرياضي.وهو يقسم سطح الكرة السماوية إلى نصفين: مرئي للراصد، رأسه في السمت، وغير مرئي، رأسه في النظير.

القطر الذي تدور حوله الكرة السماوية هو محور موندي.ويتقاطع مع سطح الكرة السماوية في نقطتين - القطب الشمالي للعالمو القطب الجنوبي للعالم.والقطب الشمالي هو القطب الذي تدور منه الكرة السماوية في اتجاه عقارب الساعة عند النظر إلى الكرة من الخارج.

تسمى الدائرة الكبرى للكرة السماوية التي يكون مستواها متعامدا مع محور العالم خط الاستواء السماوي.يقسم سطح الكرة السماوية إلى نصفين كرويين: شمالي،مع قمته في القطب السماوي الشمالي، و جنوبي,وذروتها عند القطب السماوي الجنوبي.

الدائرة الكبرى للكرة السماوية، التي يمر مستواها عبر خط راسيا ومحور العالم، هي خط الطول السماوي. يقسم سطح الكرة السماوية إلى نصفين كرويين - شرقيةو الغربي.

خط تقاطع مستوى الزوال السماوي ومستوى الأفق الرياضي - خط الظهر.

مسير الشمس(من اليونانية ekieipsis- الكسوف) هي دائرة كبيرة من الكرة السماوية تحدث على طولها الحركة السنوية المرئية للشمس، أو بشكل أكثر دقة، مركزها.

يميل مستوى مسير الشمس إلى مستوى خط الاستواء السماوي بزاوية قدرها 23°26"21".

لتسهيل تذكر مواقع النجوم في السماء، توصل الناس في العصور القديمة إلى فكرة الجمع بين ألمع النجوم في السماء الأبراج.

حاليًا، هناك 88 كوكبة معروفة تحمل أسماء الشخصيات الأسطورية (هرقل، بيغاسوس، إلخ)، علامات البروج (الثور، الحوت، السرطان، إلخ)، الأشياء (الميزان، ليرا، إلخ) (الشكل 2) .

أرز. 2. أبراج الصيف والخريف

أصل المجرات. لا يزال النظام الشمسي وكواكبه الفردية لغزًا لم يتم حله من أسرار الطبيعة. هناك عدة فرضيات. ويعتقد حاليا أن مجرتنا تشكلت من سحابة غازية تتكون من الهيدروجين. على المرحلة الأوليةخلال تطور المجرة، تشكلت النجوم الأولى من وسط الغبار الغازي بين النجوم، وقبل 4.6 مليار سنة - النظام الشمسي.

تكوين النظام الشمسي

مجموعة الأجرام السماوية التي تتحرك حول الشمس وتتشكل كجسم مركزي النظام الشمسي.وتقع تقريبًا على مشارف مجرة ​​درب التبانة. ويشارك النظام الشمسي في الدوران حول مركز المجرة. وتبلغ سرعة حركته حوالي 220 كيلومترا في الثانية. تحدث هذه الحركة في اتجاه كوكبة الدجاجة.

يمكن تمثيل تكوين النظام الشمسي في شكل رسم تخطيطي مبسط موضح في الشكل. 3.

أكثر من 99.9% من كتلة المادة في النظام الشمسي تأتي من الشمس، و0.1% فقط من جميع عناصرها الأخرى.

فرضية كانط (1775) - ب. لابلاس (1796)	فرضية د. جينز (أوائل القرن العشرين)	فرضية الأكاديمي O. P. شميدت (الأربعينيات من القرن العشرين)	الفرضية الرمزية لـ V. G. Fesenkov (الثلاثينيات من القرن العشرين)
تشكلت الكواكب من مادة غبار غازي (على شكل سديم ساخن). يصاحب التبريد ضغط وزيادة في سرعة دوران بعض المحاور. ظهرت حلقات عند خط استواء السديم. تتجمع مادة الحلقات في أجسام ساخنة وتبرد تدريجياً	مر نجم أكبر بجوار الشمس ذات مرة، وسحبت جاذبيته تيارًا من المادة الساخنة (البروز) من الشمس. وتشكلت تكاثفات تشكلت منها الكواكب فيما بعد.	ومن المفترض أن تكون سحابة الغاز والغبار التي تدور حول الشمس قد اتخذت شكلاً صلباً نتيجة تصادم الجزيئات وحركتها. يتم دمج الجزيئات في المكثفات. كان من المفترض أن يكون جذب الجزيئات الأصغر عن طريق التكاثف قد ساهم في نمو المادة المحيطة. يجب أن تصبح مدارات التكاثف دائرية تقريبًا وتقع في نفس المستوى تقريبًا. كانت عمليات التكاثف هي نشوء الكواكب، إذ كانت تمتص كل المادة تقريبًا من الفراغات الموجودة بين مداراتها	فالشمس نفسها نشأت من السحابة الدوارة، وخرجت الكواكب من تكاثف ثانوي في هذه السحابة. علاوة على ذلك، انخفضت الشمس بشكل كبير وبردت إلى حالتها الحالية

أرز. 3. تكوين النظام الشمسي

شمس

شمس- هذه نجمة، كرة ساخنة عملاقة. يبلغ قطرها 109 أضعاف قطر الأرض، وكتلتها 330 ألف مرة كتلة الأرض، لكن متوسط ​​كثافتها منخفض - 1.4 مرة فقط من كثافة الماء. وتقع الشمس على مسافة حوالي 26 ألف سنة ضوئية من مركز مجرتنا وتدور حولها وتقوم بدورة واحدة خلال حوالي 225-250 مليون سنة. السرعة المداريةتبلغ حركة الشمس 217 كم/ث، أي أنها تسافر سنة ضوئية واحدة في عام 1400 السنوات الأرضية.

أرز. 4. التركيب الكيميائي للشمس

الضغط على الشمس أعلى بـ 200 مليار مرة من الضغط على سطح الأرض. تزداد كثافة المادة الشمسية والضغط بسرعة في العمق؛ يتم تفسير الزيادة في الضغط من خلال وزن جميع الطبقات الفوقية. تبلغ درجة الحرارة على سطح الشمس 6000 كلفن، وداخلها 13.500.000 كلفن. والعمر المميز لنجم مثل الشمس هو 10 مليار سنة.

الجدول 1. معلومات عامة عن الشمس

التركيب الكيميائي للشمس هو تقريبًا نفس التركيب الكيميائي لمعظم النجوم الأخرى: حوالي 75% هيدروجين، و25% هيليوم، وأقل من 1% من جميع النجوم الأخرى. العناصر الكيميائية(الكربون والأكسجين والنيتروجين وغيرها) (الشكل 4).

الجزء المركزي من الشمس الذي يبلغ نصف قطره حوالي 150.000 كيلومتر يسمى الطاقة الشمسية جوهر.هذه هي المنطقة التفاعلات النووية. كثافة المادة هنا أعلى بحوالي 150 مرة من كثافة الماء. تتجاوز درجة الحرارة 10 مليون كلفن (على مقياس كلفن، من حيث الدرجات المئوية 1 درجة مئوية = ك - 273.1) (الشكل 5).

يوجد فوق النواة، على مسافة حوالي 0.2-0.7 نصف قطر شمسي من مركزها منطقة نقل الطاقة الإشعاعية.يتم نقل الطاقة هنا عن طريق امتصاص وانبعاث الفوتونات بواسطة طبقات فردية من الجسيمات (انظر الشكل 5).

أرز. 5. هيكل الشمس

الفوتون(من اليونانية فوس- الضوء)، جسيم أولي لا يمكن أن يوجد إلا من خلال التحرك بسرعة الضوء.

وبالقرب من سطح الشمس، يحدث اختلاط دوامي للبلازما، ويتم نقل الطاقة إلى السطح

بشكل رئيسي من خلال حركات المادة نفسها. تسمى هذه الطريقة لنقل الطاقة الحمل الحراري,وطبقة الشمس التي يحدث فيها منطقة الحمل الحراري.ويبلغ سمك هذه الطبقة حوالي 200.000 كم.

ويوجد فوق منطقة الحمل الحراري الغلاف الجوي الشمسي الذي يتقلب باستمرار. تنتشر هنا الموجات الرأسية والأفقية التي يبلغ طولها عدة آلاف من الكيلومترات. تحدث التذبذبات لمدة خمس دقائق تقريبًا.

تسمى الطبقة الداخلية للغلاف الجوي للشمس الفوتوسفير.يتكون من فقاعات ضوئية. هذا حبيبات.أحجامها صغيرة - 1000-2000 كم، والمسافة بينهما 300-600 كم. يمكن ملاحظة حوالي مليون حبيبة على الشمس في نفس الوقت، كل منها موجود لعدة دقائق. الحبيبات محاطة بمساحات داكنة. فإذا ارتفعت المادة في الحبيبات سقطت من حولها. تشكل الحبيبات خلفية عامة يمكن من خلالها ملاحظة التكوينات واسعة النطاق مثل البقع والبقع الشمسية والنتوءات وما إلى ذلك.

البقع الشمسية- المناطق المظلمة في الشمس والتي تكون درجة حرارتها أقل من الفضاء المحيط بها.

المشاعل الشمسيةتسمى الحقول المضيئة المحيطة بالبقع الشمسية.

البروز(من اللات. بروتوبيرو- الانتفاخ) - تكاثفات كثيفة من مادة باردة نسبيًا (مقارنة بدرجة الحرارة المحيطة) ترتفع وتبقى فوق سطح الشمس بواسطة مجال مغناطيسي. يمكن أن يكون سبب ظهور المجال المغناطيسي للشمس هو حقيقة أن طبقات مختلفة من الشمس تدور بسرعات مختلفة: الأجزاء الداخلية تدور بشكل أسرع؛ يدور القلب بسرعة خاصة.

الشواظ والبقع الشمسية والوجه ليست الأمثلة الوحيدة للنشاط الشمسي. وتشمل أيضًا العواصف والانفجارات المغناطيسية، والتي تسمى ومضات.

يقع فوق الفوتوسفير كروموسفير- الغلاف الخارجي للشمس. أصل اسم هذا الجزء الجو الشمسيبسبب لونه المحمر. يبلغ سمك الكروموسفير 10-15 ألف كيلومتر، وكثافة المادة أقل بمئات الآلاف من المرات من الغلاف الضوئي. تنمو درجة الحرارة في الكروموسفير بسرعة، حيث تصل إلى عشرات الآلاف من الدرجات في طبقاته العليا. على حافة الكروموسفير هناك شويكات,تمثل أعمدة ممدودة من الغاز المضيء المضغوط. درجة حرارة هذه الطائرات أعلى من درجة حرارة الغلاف الضوئي. ترتفع الشويكات أولاً من طبقة الكروموسفير السفلية إلى 5000-10000 كيلومتر، ثم تتراجع حيث تتلاشى. كل هذا يحدث بسرعة حوالي 20000 م/ث. يعيش Spi kula لمدة 5-10 دقائق. يبلغ عدد الشويكات الموجودة في الشمس في نفس الوقت حوالي مليون (الشكل 6).

أرز. 6. بنية الطبقات الخارجية للشمس

يحيط بالكروموسفير الهالة الشمسية- الطبقة الخارجية من الغلاف الجوي للشمس.

إجمالي كمية الطاقة المنبعثة من الشمس هي 3.86. 1026 واط، ولا تستقبل الأرض سوى واحد على مليارين من هذه الطاقة.

يشمل الإشعاع الشمسي جسيميو الإشعاع الكهرومغناطيسي.الإشعاع الأساسي الجسيمي- هذا هو تدفق البلازما الذي يتكون من البروتونات والنيوترونات، أو بمعنى آخر - الرياح الشمسية,الذي يصل إلى الفضاء القريب من الأرض ويتدفق حول الغلاف المغناطيسي للأرض بأكمله. الإشعاع الكهرومغناطيسي- هذه هي الطاقة المشعة للشمس. يصل إلى سطح الأرض على شكل إشعاع مباشر ومنتشر ويوفر النظام الحراري لكوكبنا.

في منتصف القرن التاسع عشر. عالم الفلك السويسري رودولف وولف(1816-1893) (الشكل 7) محسوبة مؤشر كميالنشاط الشمسي، المعروف في جميع أنحاء العالم برقم الذئب. بعد معالجة ملاحظات البقع الشمسية المتراكمة بحلول منتصف القرن الماضي، تمكن وولف من تحديد دورة متوسطة للنشاط الشمسي مدتها سنة واحدة. في الواقع، تتراوح الفواصل الزمنية بين سنوات الحد الأقصى أو الأدنى لأعداد الذئب من 7 إلى 17 عامًا. بالتزامن مع دورة 11 عامًا ، تحدث دورة نشاط شمسي علمانية ، أو بشكل أكثر دقة 80-90 عامًا. يتم فرضها بشكل غير منسق على بعضها البعض، مما يؤدي إلى تغييرات ملحوظة في العمليات التي تحدث في القشرة الجغرافية للأرض.

للاتصال الوثيق للكثيرين الظواهر الأرضيةمع النشاط الشمسي مرة أخرى في عام 1936، أشار A. L. Chizhevsky (1897-1964) (الشكل 8)، الذي كتب أن الغالبية العظمى العمليات الفيزيائية والكيميائيةعلى الأرض يمثل نتيجة التعرض قوة الفضاء. وكان أيضًا أحد مؤسسي هذا العلم مثل علم الأحياء الشمسية(من اليونانية هيليوس- الشمس) دراسة تأثير الشمس على مادة حية المغلف الجغرافيأرض.

اعتمادًا على النشاط الشمسي، يحدث ما يلي: الظواهر الفيزيائيةعلى الأرض، مثل: العواصف المغناطيسية، والتردد الأضواء القطبيةوكمية الأشعة فوق البنفسجية وشدة نشاط العواصف الرعدية ودرجة حرارة الهواء والضغط الجوي وهطول الأمطار ومستوى البحيرات والأنهار والمياه الجوفية والملوحة ونشاط البحار وما إلى ذلك.

ترتبط حياة النباتات والحيوانات بالنشاط الدوري للشمس (هناك علاقة بين الدورة الشمسية وطول موسم النمو في النباتات، وتكاثر وهجرة الطيور والقوارض وغيرها)، وكذلك الإنسان (الأمراض).

حاليًا، تستمر دراسة العلاقات بين العمليات الشمسية والأرضية باستخدام الأقمار الصناعيةأرض.

الكواكب الأرضية

بالإضافة إلى الشمس، تتميز الكواكب بأنها جزء من النظام الشمسي (الشكل 9).

بناءً على الحجم والخصائص الجغرافية والتركيب الكيميائي، تنقسم الكواكب إلى مجموعتين: الكواكب الأرضيةو الكواكب العملاقة.وتشمل الكواكب الأرضية، و. وسيتم مناقشتها في هذا القسم الفرعي.

أرز. 9. كواكب النظام الشمسي

أرض- الكوكب الثالث من الشمس. وسيتم تخصيص قسم فرعي منفصل لها.

دعونا نلخص.كثافة مادة الكوكب، ومع الأخذ في الاعتبار حجمه، فإن كتلته تعتمد على موقع الكوكب في النظام الشمسي. كيف
كلما كان الكوكب أقرب إلى الشمس، كلما زاد متوسط ​​كثافة المادة فيه. على سبيل المثال، بالنسبة لعطارد هو 5.42 جم/سم3\ الزهرة - 5.25، الأرض - 5.25، المريخ - 3.97 جم/سم3.

أما الخصائص العامة للكواكب الأرضية (عطارد، الزهرة، الأرض، المريخ) فهي في المقام الأول: 1) أحجام صغيرة نسبياً؛ 2) ارتفاع درجات الحرارة على السطح و3) كثافة عالية للمادة الكوكبية. تدور هذه الكواكب ببطء نسبيًا حول محورها ولديها عدد قليل من الأقمار الصناعية أو لا تحتوي على أي أقمار صناعية. في بنية الكواكب الأرضية، هناك أربع قذائف رئيسية: 1) نواة كثيفة؛ 2) الوشاح الذي يغطيه. 3) النباح. 4) قذيفة غازية مائية خفيفة (باستثناء الزئبق). تم العثور على آثار للنشاط التكتوني على سطح هذه الكواكب.

الكواكب العملاقة

الآن دعونا نتعرف على الكواكب العملاقة، والتي تعد أيضًا جزءًا من نظامنا الشمسي. هذا ، .

وتتميز الكواكب العملاقة بالخصائص العامة التالية: 1) الحجم والكتلة الكبيرة؛ 2) تدور بسرعة حول محور؛ 3) لها حلقات والعديد من الأقمار الصناعية؛ 4) يتكون الغلاف الجوي بشكل رئيسي من الهيدروجين والهيليوم. 5) يوجد في المركز نواة ساخنة من المعادن والسيليكات.

وتتميز أيضًا بما يلي: 1) انخفاض درجات الحرارة السطحية؛ 2) انخفاض كثافة المادة الكوكبية.

من المدارات القريبة من الأرض، يمكن رؤية آثار النشاط البشري بسهولة، سواء كانت مفيدة أو ضارة، وتلوث وتدمر المحيط الحيوي. ويكفي أن نذكركم أنه يتم اليوم تدمير 50 ​​هكتارًا من الغابات كل دقيقة لتلبية الاحتياجات الصناعية! كل هذا يمكن ملاحظته من المركبات الفضائية القريبة من الأرض. تظهر أيضًا في الصور مناطق تخزين النفايات - مقالب مخلفات مصانع التعدين والمعالجة. بالطبع، يمكن رؤية المدن، وخاصة الكبيرة منها، وحتى المواقع الأثرية مثل آثار ستونهنج الصخرية. باختصار، حقيقة أن الأرض صالحة للسكن واضحة حرفيًا من المدارات القريبة من الأرض. من الأصعب بكثير رؤية آثار البشرية من القمر. ولهذا فإن العين المجردة لا تكفي وتحتاج إلى تلسكوب متوسط ​​الحجم. بل إن إثبات صلاحية الأرض للسكن من الكواكب الأخرى في النظام الشمسي أمر أكثر صعوبة.

من الأفضل رؤية الأرض من كوكب الزهرة. يضيء كوكبنا من هناك مثل النجم - بقوة 6.6 درجة، أي 6 مرات أكثر إشراقا من كوكب الزهرةفي سماء الأرض. على الخلفية السوداء لسماء الليل المرصعة بالنجوم، يبدو كوكبنا وكأنه نجم أزرق رائع ومشرق ومبهر. ولا داعي للقول إن دراسة تفاصيل سطحه تتطلب تلسكوبًا كبيرًا، وبمساعدته لن يكون من السهل إثبات حقيقة أبناء الأرض. من عطارد، تبدو الأرض أقل سطوعًا وأقل إثارة. وينطبق هذا بشكل خاص على المريخ، الذي تظهر فيه الأرض أحيانًا كنجمة مسائية أو صباحية، أقل سطوعًا بخمس مرات من كوكب الزهرة في سماء الأرض. إذا كان المريخيون موجودين، فمن المحتمل أن يكون واقع أبناء الأرض بالنسبة لهم موضوعًا لسنوات عديدة من النقاش. لن يكون من السهل العثور على الأرض في سماء كوكب المشتري - فهو يغادر قريبًا جدًا من الشمس هناك، ولا يمكن رؤية هذا النجم الضعيف ذو الحجم الثامن من خلال التلسكوب إلا في بعض الأحيان عند الغسق، وبعد ذلك بصعوبة كبيرة. الأرض من كوكب المشتري لا يمكن الوصول إليها بالعين المجردة. علاوة على ذلك، لا يمكن تمييز الأرض عن الكواكب البعيدة (زحل، أورانوس، نبتون، بلوتو). حتى أحدث أدوات البحث لن تكون قادرة على اكتشاف الأرض في أشعة الشمس.

لا أحد، بالطبع، يحدد مثل هذه المهام. في النظام الشمسي، نكرر، نحن وحدنا ويجب أن نبحث عن الإخوة في أذهاننا فقط في العالم النجمي، أي على مسافة لا يمكن تصورها من الأرض. لنا، منغمسين في الغليان الحياة الأرضية، يبدو خادعًا أن شؤوننا الأرضية قد انتهت تقريبًا الأهمية الكونية. علم الفلك يعلمنا أن نكون متواضعين. ولكن في الوقت نفسه، إلى حقيقة لا جدال فيها أن لدينا مذهلة كوكب صالح للسكنهناك، على ما يبدو، ندرة كبيرة في الكون.

في الطبعة الأخيرة قبل الثورة من علم الفلك الشعبي (1913)، كتب سي. فلاماريون ما يلي عن كوكب الزهرة: «الاستنتاج العلمي الوحيد الذي يمكننا استخلاصه من الملاحظات الفلكية هو أن هذا العالم يختلف قليلاً عن عالمنا. نباتاتها الحيواناتويجب أن تكون البشرية مختلفة بعض الشيء عن نفس ممثلي الحياة العضوية على الأرض.

يبلغ نصف قطر كوكب الزهرة 0.95 من نصف قطر الأرض، وكتلته 0.82 من كتلة الأرض. منذ عام 1761، وذلك بفضل م. وقد علم لومونوسوف أن كوكب الزهرة "محاط بغلاف جوي نبيل وجيد التهوية، وهو نفس الغلاف الجوي الذي يحيط بكوكبنا، إن لم يكن أكبر منه". كل هذه الحقائق رسخت منذ فترة طويلة في علم الفلك فكرة كون كوكب الزهرة توأمًا للأرض، حيث لا يختلف الوضع إلا قليلاً عن الوضع على الأرض.

لم تترك الأبحاث في النصف الثاني من القرن العشرين أي حجر دون أن تقلبه من هذه الأوهام الساذجة. وكانت المركبات الفضائية مفيدة بشكل خاص، وفي المقام الأول مركبة فينيرا السوفيتية، التي كانت تدرس الكوكب المجاور بالتفصيل منذ عام 1961. وتبين أن كل شيء على كوكب الزهرة غير عادي، بدءًا من دورانه وتغير اليوم. ويكون محور دوران كوكب الزهرة متعامدا تقريبا مع مستوى مداره، ولا يدور الكوكب مثل الأرض، بل في الاتجاه المعاكس، من الشرق إلى الغرب، مكملا دورة كاملة في 243 يوما أرضيا. هذه الفترة الزمنية أقل من السنة الزهرية (225 يومًا أرضيًا)، مما يؤدي إلى حقيقة أنه في كل مرة يجد فيها كوكب الزهرة نفسه بين الأرض والشمس، فإنه يتجه نحونا من نفس نصف الكرة الأرضية. ذات مرة، أدى هذا الظرف إلى الانطباع بأن كوكب الزهرة لا يدور حول محوره على الإطلاق.

على عكس الأرض، أساس الغلاف الجوي لكوكب الزهرة هو ثاني أكسيد الكربون (97٪). يوجد نيتروجين (2٪) وقليل جدًا من الأكسجين (0.01٪) وبخار ماء (0.05٪). هذا الجو الخانق هو حقا "نبيلة" وكثيفة للغاية. وعلى سطح كوكب الزهرة، تكون كثافته 70 مرة أكثر من كثافة الهواء على سطح الأرض. يصل الضغط هناك إلى 9.5 ميجا باسكال، وتقترب درجة الحرارة من 480 درجة مئوية.

هذه الأرقام تدهش مخيلتنا ويصعب علينا أن نتصور ونشعر بظروف "جحيم" الزهرة. من الواضح سبب الجو الحار والجاف هناك - كوكب الزهرة أقرب إلى الشمس بمقدار 43 مليون كيلومتر من الأرض، وينقل الغلاف الجوي لثاني أكسيد الكربون الأشعة الشمسية المرئية بسهولة، لكنه يحتفظ بقوة بالحرارة المنبعثة من سطح الكوكب. بمعنى آخر، يعمل الغلاف الجوي الغريب لكوكب الزهرة بمثابة لحاف ويخلق تأثيرًا قويًا على ظاهرة الاحتباس الحراري. ومن الجدير بالذكر أنه على ارتفاع 50-70 كم، يغطى كوكب الزهرة بطبقة من الضباب مكونة من قطرات من حمض الكبريتيك.

على الرغم من أن سماء الزهرة مغطاة بالغيوم باستمرار، إلا أن الإضاءة على سطحها تتوافق مع ما نشهده في يوم غائم عادي. لكن لون السماء غير عادي: بما أن الغلاف الجوي الكثيف لكوكب الزهرة يمتص كل إشعاعات الموجات القصيرة، فإن سماء الزهرة الملبدة بالغيوم ليست رمادية أو مزرقة، بل برتقالية زاهية. أضف إلى ذلك تفريغات البرق القوية، والتي ليست غير شائعة على الإطلاق على كوكب الزهرة، رياح قوية(تصل سرعتها إلى 140 م/ث)، وتتدفق فوق رؤوسنا سحب من قطرات حمض الكبريتيك ومركبات الكلوريد، ومن ثم يمكنك أن تتخيل ما سيراه رائد الفضاء إذا هبط على سطح كوكب الزهرة.

من المرجح أن تكون هناك أرض صلبة تحت قدميه - لا توجد محيطات على كوكب الزهرة، ولكن، على ما يبدو، هناك العديد من البراكين النشطة. المظهر السطحي المناطق المنخفضةومن السهل أن نتصور كوكب الزهرة من خلال الصور التي نقلتها إلى الأرض محطات كوكب الزهرة الأوتوماتيكية وغيرها. تظهر ألواح حجرية مغطاة بحصد من الحجر الرملي البني. التحليل الكيميائيأظهر أن تربة كوكب الزهرة تشبه البازلت الأرضي. جعل الرادار من الممكن دراسة ارتياحه بالتفصيل من خلال الغطاء السحابي لكوكب الزهرة. اتضح أن سطح الكوكب أملس بشكل كبير مقارنة بسطح الأرض. ومع ذلك، فإن كوكب الزهرة لديه سلاسل جبلية، وجبال حلقية، وحفر، وبراكين، بالإضافة إلى السهول والأراضي المنخفضة والصدوع. تشغل المناطق الجبلية ما يقارب 8% من سطح كوكب الزهرة، ولا يتجاوز ارتفاع الجبال 8 كم. جزء كبير من سطح كوكب الزهرة عبارة عن سهول جبلية وأراضٍ منخفضة شاسعة. يوجد بين الجبال الحلقية براكين وحفر من أصل نيزكي. وتتراوح أبعاد الحفر الكبيرة من 30 إلى 60 كيلومترا على عمق عدة مئات من الأمتار. تم اكتشاف حفرة بركانية عملاقة يبلغ قطرها 2600 كيلومتر، رغم أنها ضحلة جدًا (يصل إلى 700 متر). وفي منطقة خط استواء الزهرة تم العثور على صدع ضخم يبلغ طوله 1500 كيلومترا وعرضه 150 كيلومترا وعمقه حوالي 2 كيلومترا. تشير تفاصيل الإغاثة هذه بلا شك إلى قوة العمليات التكتونيةفي أعماق كوكب الزهرة.

إذا حكمنا من خلال النماذج الأكثر موثوقية، فإن البنية الداخلية لكوكب الزهرة تشبه تلك الموجودة في الأرض (الشكل 13).

أرز. 13. نماذج البنية الداخلية للكواكب (الكتلة النسبية للأصداف، %).

أ - الأرض؛ ب - كوكب الزهرة. ج - المريخ. ز - الزئبق. د - القمر. 1 - الغلاف الصخري. عباءة؛ 2 - أعلى؛ 3 - متوسط؛ 4 - القاع. 5 - الغلاف الموري. 6 - الأساسية.

ويوجد نواة من الحديد السائل يبلغ نصف قطرها 2900 كم. إنه يخلق مجالًا مغناطيسيًا ضعيفًا، أضعف بـ 3000 مرة المجال المغنطيسي الأرضي. هذا التوتر المنخفض مفهوم تمامًا - تذكر مدى بطء دوران كوكب الزهرة حول محوره. بين الغلاف الصخري لكوكب الزهرة، الذي يبلغ سمكه حوالي 100 كيلومتر، واللب يوجد عباءة، والتي تنقسم تقليديًا إلى الجزء السفلي والعلوي. على ما يبدو، تكوينها يختلف قليلا عن تكوين المناطق الجغرافية المقابلة. مماثلة و تدفقات الحرارةمن أعماق الزهرة والأرض إلى أسطحهما. ما الذي يسبب إذن الاختلاف الحاد في الظروف على أسطح هذه الكواكب؟ بسبب قربه من الشمس، يبدو أن كوكب الزهرة كان دائمًا حارًا جدًا بحيث لا يمكن نشوء الحياة عليه. لذلك، لم تكن هناك قط نباتات "تضخ" ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي وتشبعه بالأكسجين من أجل تغذيتها. وهذا بالضبط ما حدث على الأرض ولا يمكن أن يحدث على كوكب الزهرة. بدلاً من الحياة الكاملة، تبين أنها نسخة مبالغ فيها من جحيم دانتي. على الرغم من التشابه الداخلي الكبير بين الأرض والزهرة، إلا أن اختلافاتهما الخارجية لا تسمح باعتبار هذين الكوكبين توأمين.

عندما كانت المحطة الأمريكية مارينر 4 في عام 1965 مسافة قريبةلأول مرة أتلقى صورا للمريخ، أثارت هذه الصور ضجة كبيرة. وكان علماء الفلك على استعداد لرؤية أي شيء، ولكن ليس المشهد القمري. حتى أن أحد علماء الفلك المشهورين في بولكوفو اتصل بمكاتب تحرير الصحف للتحقق مما إذا كان عمال الصحيفة قد خلطوا بين القمر والمريخ. للأسف، ينتمي المشهد القمري النموذجي إلى الكوكب الأحمر الشهير. على المريخ كان لدى أولئك الذين أرادوا العثور على الحياة في الفضاء آمال خاصة. لكن هذه التطلعات لم تتحقق - فقد تبين أن المريخ أصبح بلا حياة.

ووفقا للبيانات الحديثة، فإن هذا الكوكب، الذي يبلغ قطره نصف قطر الأرض، أخف بعشر مرات الكرة الأرضية. ومع ذلك، فإن كتلتها لا تزال كافية للاحتفاظ بالغلاف الجوي، وهذا معروف منذ زمن طويل. اليوم على المريخ يساوي تقريبًا اليوم على الأرض (24 ساعة و 37 دقيقة) وميل محوره على المستوى المداري هو تقريبًا نفس ميل محور الأرض (حوالي 25 درجة). ويترتب على ذلك أن هناك تغيراً في الفصول على المريخ، رغم أن مدته تقترب من 687 يوماً أرضياً. قادنا هذا التشابه إلى افتراض أن المريخ كان مشابهًا للأرض في نواحٍ أخرى، وأن عددًا من علماء الفلك البارزين (ج. شياباريللي، ب. لوفيل، ج.أ. تيخوف، وما إلى ذلك) رسموا صورًا مغرية للعالم الحي، والتي ذهبت إلى أبعد من ذلك في تطورها من الأرض. تبين أن الأفكار حول سكان المريخ وقنواته الشهيرة تحظى بشعبية كبيرة واستمرت الخلافات حول سكان المريخ لمدة قرن تقريبًا.

لكن، الواقع القاسيقمت بإجراء التعديلات الخاصة بي. وبدلاً من الغلاف الجوي الشبيه بالأرض، اتضح أن المريخ محاط بقشرة غازية متخلخلة خانقة، تتكون بنسبة 95% من ثاني أكسيد الكربون. يحتوي على النيتروجين (2.5٪) والأرجون (لا يزيد عن 2٪) والأكسجين (0.3٪) وبخار الماء (0.1٪) كشوائب ثانوية. حتى على سطح المريخ، يكون الضغط الجوي أقل بـ 160 مرة من سطح الأرض، وفي الأراضي المنخفضة يصل إلى 10 -5 ميجا باسكال فقط.

على عكس كوكب الزهرة، فإن الغلاف الجوي المريخي الرقيق غير قادر على الاحتفاظ بالحرارة النهارية المتراكمة على الكوكب، وبالتالي يكون الجو باردًا جدًا على المريخ. تقترب درجة الحرارة القصوى على خط استواء المريخ عند الظهر من 25 درجة مئوية، ولكن بحلول المساء يبدأ الصقيع الشديد وتنخفض درجة الحرارة إلى -90 درجة مئوية (وفي المناطق القطبية إلى -125 درجة مئوية). متوسط ​​درجة الحرارة السنوية للمريخ يقترب من -60 درجة مئوية. ويؤدي التباين الحاد في درجات الحرارة إلى هبوب رياح قوية وعواصف ترابية ترتفع فيها سحب كثيفة من الرمال والغبار إلى ارتفاع 20 كيلومترا.

يرجع اللمعان المحمر للمريخ إلى حقيقة أن معظم سطحه مغطى بالصحاري الحمراء البرتقالية التي تمتلئ تربتها بأكاسيد الحديد. بالإضافة إلى الحديد (14%) والسيليكون (20%) والكالسيوم والمغنيسيوم (حتى 5%) والكبريت (حتى 3%) وعناصر أخرى تم العثور عليها في تربة المريخ. تتشكل القبعات القطبية البيضاء للمريخ من مزيج من صقيع الماء العادي وثاني أكسيد الكربون الصلب، المألوف لدى الجميع من "الثلج الجاف" للآيس كريم. على المريخ الماء السائللا ولا يمكن أن يكون بسبب انخفاض الضغط الجوي. لذلك، فإن القبعات القطبية للمريخ لا تذوب، بل تتبخر، متجاوزة الطور السائل. وتسمى هذه العملية بالتسامي أو التسامي. بنفس الطريقة تمامًا، تتبخر بلورات اليود في البيئة الأرضية.

يحمل تضاريس المريخ آثارًا عديدة للتآكل المائي القوي. تعد الأحواض الجافة للعديد من الأنهار والوديان والانهيارات الأرضية مشهدًا شائعًا في العديد من مناطق سطح المريخ. ذات مرة كانت هناك أنهار وجداول هادرة. من الممكن أن يكون كل المريخ مغطى بمحيط ضحل بعمق 10 إلى 160 م. كل هذا حدث مؤخرا نسبيا (منذ ملايين السنين)، حيث تم الحفاظ على آثار تآكل المياه بشكل جيد للغاية. اليوم، يتم تخزين احتياطيات كبيرة من المياه على المريخ على شكل مياه جوفية وفي طبقات من التربة الصقيعية المنتشرة في كل مكان هناك. ما هي الكوارث التي أدت إلى التغيير المفاجئنحن لا نعرف حتى الآن مظهر المريخ.

وينشط النشاط التكتوني والبركاني على المريخ. هناك العديد من الحفر ذات الأصل البركاني والنيزكي. الجبال الموجودة على المريخ عالية جدًا ويصل الكثير منها إلى قممها في طبقة الستراتوسفير. على سبيل المثال، يُعرف كسر عملاق في قشرة المريخ يبلغ طوله حوالي 4000 كيلومتر وعرضه 120 كيلومترًا وعمقه 6 كيلومترات. ويذهلنا أيضًا جبل أوليمبوس البركاني العملاق الذي يبلغ ارتفاعه 24 كيلومترًا وقطر قاعدته 600 كيلومتر. بالنسبة لمتسلقي المريخ المستقبليين، سيكون العمل الذي ينتظرهم صعبًا!

يمتلك المريخ مجالًا مغناطيسيًا أضعف بحوالي 500 مرة من المجال المغناطيسي للأرض. تحت تأثير الرياح الشمسية، فإنه يتشوه، تماما مثل كوكبنا. ولم يتم اكتشاف أي آثار للحياة على المريخ حتى الآن.

تُظهر لنا النماذج النظرية للبنية الداخلية للمريخ كوكبًا طبقيًا كرويًا، يشبه الأرض في صورة مصغرة (انظر الشكل 13). نواة صغيرة يبلغ نصف قطرها 800-1400 كيلومتر (تشكل حوالي 6٪ من إجمالي كتلة المريخ) محاطة بطبقة سميكة من الوشاح (مغطاة من الخارج بالغلاف الصخري) يبلغ سمكها عدة مئات من الكيلومترات. يرجع سبب عدم اليقين في حجم الأصداف إلى عدم كفاية المعرفة بالمريخ. إذا كان المجال المغناطيسي للمريخ ناتجًا بالكامل عن المجال المغناطيسي للرياح الشمسية، فإن قلب المريخ يصبح متصلبًا تمامًا. في خلاف ذلكيمكننا التحدث عن قلب سائل أو شبه سائل.

شيء آخر أكثر أهمية - مثل بقية الكواكب نوع الأرضيشبه المريخ في بنيته الداخلية الجوز بلحاءه الصلب ونواة واضحة التكوين وقشرة متوسطة أكثر ليونة. وهذا يعني أن التقسيم الطبقي للأجزاء الداخلية للكواكب وتمايز المواد أثناء التطور لجميع الكواكب الأرضية حدث في ظل ظروف مماثلة.

من بين جميع الكواكب المعروفة، عطارد هو الأقرب إلى الشمس، وبلوتو هو الأبعد عن الشمس. كلا الكواكب اليوم متاخمة لنظامنا الكوكبي. وحتى لو توسعت هذه الحدود في المستقبل، فمن غير المرجح أن يتم اكتشاف أي أجسام كبيرة خارج مداري عطارد وبلوتو. من بين الكواكب الرئيسية المعروفة، عطارد وبلوتو هما الأصغر. يبلغ قطر عطارد 4880 كيلومترًا (0.4 قطر الأرض)، وتبلغ كتلته 0.06 فقط من كتلة الأرض. بلوتو أصغر حجمًا - يبلغ قطره 2500 كيلومترًا وكتلته تزيد قليلاً عن 0.002 كتلة أرضية.

صور عطارد مأخوذة من محطات فضائية، تشبه بشكل لافت للنظر تلك القمرية. لن يتمكن غير المتخصص حتى من التمييز بين مكان التقاط القمر ومكان التقاط عطارد. تنتشر العديد من الحفر على سطح عطارد. وإلى جانب الفوهات الصغيرة التي يصل قطرها إلى عشرات الأمتار، هناك أيضًا تلك التي يصل قطرها إلى مئات الكيلومترات؛ ويصل ارتفاع السلاسل الجبلية في بعض الأماكن إلى 4 كيلومترات؛ تظهر آثار النشاط البركاني والتكتوني النشط على سطح عطارد. هذه، على سبيل المثال، تدفقات الحمم البركانية المتجمدة والوشاح - المنحدرات التي يبلغ ارتفاعها 2-3 كم، وتمتد لمئات الكيلومترات.

على عكس القمر، لدى عطارد "بحر" واحد فقط واسع. وكان يُطلق على هذا المنخفض الدائري الذي يبلغ عرضه حوالي 1300 كيلومتر اسم بحر الحرارة. الاسم مناسب جدًا - لا يوجد كوكب ساخن مثل عطارد. يدور عطارد حول الشمس في 88 يومًا، ويقوم بدورة كاملة حول محوره في 58 يومًا أرضيًا. ونظرًا لخصائص هذه الحركات، فإن اليوم الشمسي على عطارد يستمر 176 يومًا أرضيًا، أي عامين عطارد! بمعنى آخر، تمر السنة من شروق الشمس إلى غروبها على عطارد، أي 88 يومًا أرضيًا. خلال هذه الفترة الطويلة من الزمن، تصل حرارة المناطق المضاءة بالشمس إلى 450 درجة مئوية، وهو ما لا يمنع نفس المناطق من التعرض للصقيع الشديد ليلاً (من -90 إلى -180 درجة مئوية). الغلاف الجوي المحيط بعطارد غائب عمليا، وبالتالي لا شيء يخفف من تباين درجات الحرارة. لا ينبغي أن يشعر رواد الفضاء في المستقبل بالحرج إذا واجهوا في مكان ما على عطارد، على سبيل المثال في بحر الحرارة، وهي بحيرة من القصدير المنصهر، ولكن يتم استبعاد اللقاء مع نهر جليدي هنا.

تم اكتشاف أن للزئبق مجالًا مغناطيسيًا ضعيفًا، أضعف بحوالي 100 مرة من قوة الأرض. يمتلك عطارد أيضًا غلافًا مغناطيسيًا، مضغوطًا بشدة بواسطة الرياح الشمسية القادمة من الشمس. ويخلو عطارد من الأقمار الصناعية، مما يجعل من الصعب إلى حد ما دراسة بنيته الداخلية. ومع ذلك، هناك سبب للاعتقاد بأن عطارد له نواة كبيرة وكثيفة نسبيًا، ويبلغ نصف قطرها ما يقرب من 1900 كيلومتر (انظر الشكل 13). الغلاف الخارجي من السيليكات لعطارد سميك للغاية (حوالي 550 كيلومترًا)، مما يترك طبقة يبلغ سمكها حوالي 70 كيلومترًا في الغلاف الجوي. ومع ذلك، بشكل عام، يشبه عطارد الكواكب الأرضية الأخرى - فقد شهد أيضًا في تاريخه تقسيمًا طبقيًا واضحًا لداخله إلى أصداف كروية متحدة المركز.

بلوتو لا ينتمي إلى مجموعة الكواكب الأرضية. أولاً، أنها تقع في منطقة أخرى من النظام الشمسي، على أطرافها. ثانيا، ما زلنا نعرف القليل جدا عنه. تم اكتشاف غلاف جوي يحتوي على الميثان حول بلوتو، ومن المحتمل أن يكون سطحه مغطى بجليد الميثان. من الصعب تخيل البرد هناك (-220 درجة مئوية). يستمر اليوم على بلوتو ما يزيد قليلاً عن 6.3 يومًا أرضيًا، وتستمر السنة تقريبًا 248 سنة أرضية. ويقترب متوسط ​​كثافة بلوتو من 1.7 جم/سم3، مما يجعل بلوتو أقرب إلى الكواكب العملاقة وأقمارها. هذا العالم المظلم، حيث تشرق الشمس كنجم شديد السطوع، لا يشبه أرضنا على الإطلاق. لا شيء معروف عن بنيتها الداخلية. ومن الممكن أن يكون بلوتو في يوم من الأيام أحد أقمار نبتون ومن الطبيعي أن نبحث عن أوجه التشابه بينه وبين أقمار الكواكب الأخرى.

من بين جميع الأجرام السماوية، فإن القمر ليس هو الأقرب إلى الأرض فحسب، بل تمت دراسته أيضًا بشكل أفضل من جميع الأجسام الكونية الأخرى. لقد ذهب الناس إلى القمر، وعملت هناك أدوات مختلفة، بما في ذلك أجهزة قياس الزلازل. المعلومات حول القمر وفيرة جدًا لدرجة أن العديد من الكتب مخصصة له. ومع ذلك، لا يمكن تقييم مكان القمر في النظام الشمسي بشكل صحيح إلا من خلال مقارنته بأقمار الكواكب الأخرى. اليوم، جنبا إلى جنب مع القمر، هناك 45 منهم، ولكن من المحتمل أن يزيد هذا العدد الكبير في المستقبل. على أي حال، يتم بالفعل كتابة كتب منفصلة عن الأقمار الأخرى - لقد تعلمنا الكثير عنها في السنوات الأخيرة. وسيتعرف القارئ على التفاصيل من هذه الكتب؛ ومهمتنا هي بيان أوجه التشابه والاختلاف في عائلة الأقمار الواسعة وربط هذه الاختلافات بالبنية الداخلية للأقمار الكوكبية.

كما أشرنا سابقًا، فإن القمر يشبه إلى حد كبير عطارد، على الرغم من أنه أقل حجمًا من حيث الحجم والكتلة. يبلغ نصف قطر القمر 1738 كم، وكتلته أقل من كتلة الأرض بـ 81 مرة. ومع ذلك، فيما يتعلق بالأرض، فإن القمر عبارة عن قمر صناعي كبير جدًا، وبالتالي يُطلق عليه غالبًا نظام الأرض والقمر كوكب مزدوج.

ويخلو القمر من غلاف جوي، مما يسبب تباينا حادا في درجات الحرارة على سطحه. خلال النهار، ترتفع درجة حرارة هذا السطح إلى 130 درجة مئوية، وفي الليل تنخفض درجة الحرارة إلى - 170 درجة مئوية. وتكاد تكون الاختلافات في درجات الحرارة في الشمس وفي الظل حادة أيضًا. وينتشر على سطح القمر العديد من الحفر وسلاسل الجبال العالية والأراضي المنخفضة المظلمة، وذلك حسب التقليد القديم الذي يسمى البحار. وعلى عكس عطارد، فإن البحار الموجودة على القمر كثيرة وواسعة. حتى أن هناك محيطًا من العواصف هناك. يبلغ قطر أكبر الحفر القمرية مئات الكيلومترات، وهو أكبرها قمم عاليةترتفع إلى 8 كم. ومن المعروف أن العديد من الشقوق والأخطاء الكبيرة. هناك العديد من الآثار لنشاط بركاني عنيف سابق على القمر. في بعض الأحيان تندلع الغازات من باطن القمر اليوم. بعض الحفر القمرية هي من أصل نيزكي، والبعض الآخر من أصل بركاني. لكن بشكل عام، القمر عالم ميت، حيث تكون أي تغييرات نادرة جدًا.

وأظهر تحليل الصخور السطحية للقمر أنها تشبه الصخور الأرضية مثل البازلت. صحيح أنها تحتوي على فائض من بعض المعادن الثقيلة، مثل الكروم والتيتانيوم. من الغريب أن الماسكونات القمرية - مناطق القشرة القمرية ذات الكثافة المتزايدة. وهي تتميز بالشذوذ الجاذبية المحلية. لا يتجاوز سمك القشرة القمرية 50-60 كم. وفي الأسفل، وعلى عمق 1000 كيلومتر، يوجد الوشاح، وفي وسط القمر يوجد السيليكات، تقريبًا النواة الصلبةيبلغ قطرها حوالي 1500 كم (انظر الشكل 13). ويتم تسخينه إلى درجة حرارة تزيد قليلا عن 1000 درجة مئوية، ولذلك تتسرب الحرارة من أعماق القمر، بحيث تصل درجة حرارة القشرة القمرية على عمق 40 كيلومترا إلى 300 درجة مئوية.

لا يوجد للقمر مجال مغناطيسي، وبالتالي لا يوجد له غلاف مغناطيسي. ومع ذلك، من حيث الحجم، يمكن اعتبار القمر كوكبًا مكتملًا إذا كان يدور حول الشمس. إن دراسة البنية الداخلية للقمر تساعد بشكل كبير في حدوث "زلازل قمرية" نادرة تقع بؤرها على عمق يتراوح بين 700 إلى 1100 كيلومتر. كل هذا يثبت أن النشاط التكتوني على القمر ضعيف جدًا، لكنه لم يتوقف تمامًا. هناك حقائق مفادها أنه في الماضي كان للقمر مجال مغناطيسي وكان أكثر نشاطًا بركانيًا وتكتونيًا. ومع ذلك، لم تكن هناك حياة على سطح القمر.

من بين أقمار النظام الشمسي، فإن قمرنا أبعد ما يكون عن الأكبر. وهو أكبر في الحجم من جانيميد وكاليستو (أقمار المشتري)، وتيتان (قمر زحل)، وتريتون (قمر نبتون). وبذلك يحتل القمر المركز الخامس المتواضع بين أقمار الكواكب. أكبر الأقمار، جانيميد، أكبر حجمًا (قطره 5280 كم) من عطارد. وهو أثقل من القمر بمرتين، ومتوسط ​​كثافته يقترب من 1.9 جم/سم3. على سطحه هناك سحب داكنة وخفيفة. كما يمكن ملاحظة الحفر والأشعة الضوئية المتباعدة عنها هناك. لدى المرء انطباع بأن رواد الفضاء في المستقبل سيواجهون الجليد والصخور على سطح جانيميد. ومن الممكن أن يكون جانيميد محاطًا بغلاف جوي رقيق من الميثان والأمونيا وبخار الماء، على الرغم من عدم وجود دليل قاطع على ذلك حتى الآن.

ووفقا لأحد النماذج (الشكل 14)، يمتلك جانيميد نواة صخرية بحجم القمر. وهو يمثل نصف كتلة القمر الصناعي بأكمله. يحيط بهذا اللب غطاء مائي واسع، مغطى من الأعلى بقشرة جليدية يبلغ سمكها 500-600 كيلومتر. بمعنى آخر، جانيميد نصفه ماء، ويحتوي قلبه الضخم على سيليكات وأكاسيد معادن مختلفة. اذا حكمنا من خلال الصور من مركبة فضائيةتحتوي القشرة الجليدية السطحية لجانيميد في بعض الأماكن على الغرينيات الصخرية. الجليد الموجود على جانيميد مغطى بطبقة سميكة من الصقيع، ويبدو أن فوهاته تعود إلى أصل نيزكي. تظهر العديد من الشقوق والأخطاء والأخاديد على سطح جانيميد. يبدو أن جانيميد غني المواد المشعةوهذا يحافظ على نشاطه التكتوني العالي. قد يكون تكوين الكراك مرتبطًا بالحركة الصفائح التكتونيةعلى جانيميد. الكثير غير واضح هنا؛ إذ يظل عالم جانيميد غامضًا ولا يوجد نموذج مقنع لبنيته الداخلية حتى الآن.

أرز. 14. رسم تخطيطي للبنية الداخلية لأقمار الكواكب (R هو المسافة من كوكب المشتري).

س - آيو؛ ب - أوروبا. ج - جانيميد. ز - كاليستو؛ 1 - النباح. 2 - عباءة سائلة. 3 - عباءة صلبة. 4 - الأساسية

الأقمار الثلاثة الكبرى المتبقية لكوكب المشتري قابلة للمقارنة تمامًا مع جانيميد. وهي كاليستو (نصف قطرها 2420 كم)، آيو (نصف قطرها 1820 كم) ويوروبا (نصف قطرها 1565 كم). سطح أصغر هذه الأقمار الصناعية - أوروبا - مليء بشبكة غريبة من الخطوط الرفيعة المتشابكة. من الممكن أن تكون هذه السمة المميزة لأوروبا هي الشقوق الناتجة عن اصطدام النيزك بقشرتها الجليدية. تبلغ كثافة أوروبا 3.1 جم/سم3، مما يشير إلى أن هذا القمر يحتوي على نواة من العناصر الثقيلة إلى حد ما. على العكس من ذلك، كاليستو هو الأقل كثافة بين أقمار المشتري (1.8 جم/سم3)، وبالتالي فإن محتوى الجليد والماء في هذا القمر مرتفع جدًا. يحتوي كاليستو على العديد من الحفر ذات الحواف متعددة المستويات. كل هذا وكأن أحدهم ألقى حجرًا في بركة فتجمدت على الفور. تشبه هذه التشكيلات الملاعب العملاقة، فهي مثيرة للإعجاب للغاية من حيث الحجم. ويبلغ قطر "الملعب" الأكبر في كاليستو 3000 كيلومتر، والآخر 1500 كيلومتر. ما زلنا بعيدين عن فهم العمليات التي تسببت في هذه الجروح الهائلة على كاليستو. من المرجح أن كاليستو، مثل أوروبا، لديه نواة ثقيلة، ولكن بناء نماذج موثوقة منها هو أمر يتعلق بالمستقبل.

يتمتع آيو بخصائص مثيرة. وهو الجسم الأكثر نشاطًا بركانيًا في النظام الشمسي. وقد تم اكتشاف سبعة براكين نشطة فيها، ويطلق بعضها مواد يصل ارتفاعها إلى 200 كيلومتر. يتم تسخين الجزء الداخلي من آيو ليس فقط عن طريق المواد المشعة. يتم تسخينها بواسطة التيارات الكهربائية الناشئة في أعماق آيو أثناء تحركه في المجال المغناطيسي القوي لكوكب المشتري، بالإضافة إلى تأثيرات المد والجزر للكوكب العملاق. وفقًا لبعض النماذج، يحتوي آيو على نواة من محلول كبريتيد الحديد بكثافة 5 جم/سم 3 وغطاء من الصخور العادية بكثافة 3.28 جم/سم 3. يظهر سطح آيو باللون الأحمر المصفر. على ما يبدو أنها مغطاة بكثرة بالكبريت. يوجد جو مخلخل حول آيو، وقد تم العثور على ثاني أكسيد الكبريت فيه بثقة حتى الآن. تكشف صور المركبة الفضائية آيو عن أكثر من مائة حفرة يبلغ قطرها حوالي 25 كيلومترًا، ويبدو أنها براكين خاملة مؤقتًا. هناك منحدرات وآثار أخرى للنشاط التكتوني على آيو. وفقًا لبعض النماذج، يحتوي آيو على محيطات من الكبريت المنصهر ذات قاع صلب من السيليكات. على أية حال، فإن آيو غني جدًا بالكبريت، ومن الممكن أنه إلى جانب المحيط الكبريتي تحت السطح، توجد بحيرات كبريتية وأنهار كبريتية تتدفق على سطح آيو. لا يزال عالم آيو المذهل والغريب ينتظر مستكشفيه.

أما القمران العملاقان المتبقيان - تيتان وتريتون - فقد تمت دراستهما بشكل أقل جودة من الأقمار الصناعية الرئيسية لكوكب المشتري. حول تيتان (قطره 5120 كم)، وهو أكبر بقطر 1.5 مرة وكتلة أكبر بـ 1.8 مرة من القمر، تم اكتشاف الغلاف الجوي في عام 1947، ولكن لم يتم تحديد تركيبه إلا مؤخرًا. الجزء الرئيسي منه هو النيتروجين، والميثان CH 4 موجود كشوائب ومن الممكن وجود غازات مثل الهيدروجين والإيثان والأسيتيلين وغيرها. تيتان غير مرئي بشكل جيد من الأرض، وبالتالي فإن البيانات حول طبيعته هي تخمينية. قد تكون الطبقات السطحية لتيتان عبارة عن قشرة من جليد الماء العادي مع شوائب من الميثان والأمونيا المتصلبين. درجة الحرارة على سطحه غير معروفة بالضبط، ولكن إذا ارتفعت هناك إلى 180 درجة مئوية، فيمكن العثور على الميثان السائل والأمونيا القابلة للذوبان في الماء على سطح تيتان. وفقًا لبعض الحسابات، يتكون 60% من كتلة تيتان من محلول مائي من الأمونيا، والباقي عبارة عن سيليكات بشكل أساسي. ومع ذلك، لم يتم بعد إنشاء نموذج موثوق لتيتان.

ولا يُعرف سوى القليل عن تريتون. ومن المؤكد أنه أكبر من القمر (قطره لا يقل عن 4400 كيلومتر)، على الرغم من أن معالمه الرئيسية تحتاج إلى توضيح. ومن الممكن أن تكون كتلة تريتون ثلاثة أضعاف كتلة القمر على الأقل. متوسط ​​كثافة التريتون مرتفع أيضًا (على الأقل 4 جم/سم3). ومع ذلك، وبحسب بعض التقديرات، يبلغ قطر تريتون 6000 كم، وتبلغ كثافته 1.2 جم/سم3. إذا كان الأمر كذلك، فإن بنية تريتون فضفاضة للغاية. يحتوي طيف هذا القمر على غاز الميثان ومن الممكن أن تكون هذه آثارًا لجو غازي من الميثان. يمكن أن يكون السطح الموجود على Triton حجريًا أو سيليكات. وبطبيعة الحال، هذه الاستنتاجات أولية وتتطلب توضيحا.

الأقمار الصناعية المتبقية للكواكب أدنى بكثير من القمر من حيث الحجم والكتلة. أكبرها، ريا (القمر الصناعي لكوكب زحل)، يبلغ قطره ما يقرب من 1600 كيلومتر؛ وأصغرها، ديموس (القمر الصناعي للمريخ)، يبلغ قطره الأقصى 16 كيلومترًا فقط. كل هذه الأجسام خالية من الغلاف الجوي، وأسطحها مليئة بالفوهات، والعديد منها كذلك شكل غير منتظم. ما ورد أعلاه لا ينطبق فقط على أقمار المريخ الصغيرة فحسب، بل حتى على قمر صناعي كبير نسبيًا لكوكب المشتري مثل أمالثيا (أبعاد 130 × 75 كم). ولا نعرف سوى القليل جدًا عن تكوينها، وخاصة بنيتها الداخلية. في جوهرها، فإن دراسة عالم الأقمار بدأت للتو.

بين مداري المريخ والمشتري هناك العديد من الأجسام التي تسمى الكواكب الصغيرة أو الكويكبات تدور حول الشمس. المصطلح الأخير المترجم يعني "شبيه بالنجم". في الواقع، حتى في التلسكوبات الكبيرة، تبدو الكواكب الصغيرة وكأنها نجوم بدون قرص ملحوظ، وحركتها الخاصة على خلفية النجوم الحقيقية هي فقط التي تكشف عن طبيعتها الحقيقية. تم اكتشاف أولى الكويكبات في بداية القرن الماضي، ومنذ منتصف القرن وبفضل تقدم التكنولوجيا التلسكوبية بدأ اكتشاف مئات الكويكبات. وبحلول نهاية عام 1981، تم فهرسة 2474 كويكبًا، وهناك كل الأسباب للاعتقاد بأن هذه القائمة سوف تستمر. ومن الناحية النظرية، يجب أن يكون هناك أكثر من مليون جسم في حزام الكويكبات التي يزيد قطرها عن كيلومتر واحد! عدد الكويكبات الأصغر حجما كبير بشكل لا يحصى.

أرز. 15. مدارات بعض الكواكب والكويكبات.

حوالي 98% من جميع الكويكبات لها مدارات بين مداري المريخ والمشتري (الشكل 15). والباقي يتجاوز هذه الحدود. تتحرك بعض الكواكب الصغيرة في مدارات إهليلجية طويلة للغاية، وتقترب من الشمس مرتين مثل عطارد. والبعض الآخر يذهب إلى ما هو أبعد من مدار زحل. وفي عام 1977، تم اكتشاف كويكب يدور حول الشمس بين مداري زحل وأورانوس. وليس من قبيل الصدفة أن تسمى الكويكبات أيضًا بالكواكب الصغيرة. 14 منها فقط يتجاوز قطرها 250 كيلومترًا. أما الباقي فهي تشبه فقط الكواكب الكبيرة في شكل مداراتها، وأغلبها لها شكل غير منتظم ومجزأ يشبه الكويكبات والنيازك. في جوهرها، نسمي النيازك تلك الكويكبات التي تصطدم بالأرض وتسقط على سطحها.

أكبر الكويكبات هي سيريس (قطره 1000 كم)، بالاس (610 كم)، فيستا (540 كم)، هيجيا (450 كم). ما زلنا نعرف القليل جدًا عنها (وكذلك عن الكويكبات الأخرى). ومع ذلك، لا جدال في أن تصميماتها الداخلية لا تحتوي على بنية متعددة الطبقات، مثل تلك الموجودة في الكواكب الكبيرة. بل إنها تشبه النيازك من حيث الكثافة والتركيب. تبلغ كثافة بعض الكويكبات حوالي 2 جم / سم 3 وفي هذا الصدد تشبه النيازك الحجرية، والبعض الآخر أكثر كثافة (7-8 جم / سم 3) وتشبه نيازك الحديد والنيكل. هناك أيضًا تلك التي تشبه هودريت ثاني أكسيد الكربون - وهي أنواع من النيازك الحجرية الغنية جدًا بالمواد العضوية.

سطح أكبر الكويكبات، سيريس، مغطى بمعادن تشبه الطين. وهو كغيره من الكويكبات يخلو من الغلاف الجوي، ولكن في بعض الأحيان تنطلق غازات من أعماقه فيتحول سيريس إلى نوع من المذنبات. ومع ذلك، فإن التشابه هنا خارجي بحت، لأن الجزء الصلب من المذنبات (نواتها) عبارة عن كتل سائبة من الجليد (الماء والميثان والأمونيا) مع خليط من الجزيئات الصلبة الصغيرة. أقطارها لا تتجاوز عدة كيلومترات.

ما زلنا لا نعرف أي شيء بشكل موثوق عن الأجزاء الداخلية للكواكب الصغيرة. والأصح دراسة هذه المشكلة مع الدراسات المختبرية للنيازك، مما سيمكن من توضيح أصل الكويكبات، الذي لا يزال موضع نقاش. هناك شيء واحد مؤكد: الكواكب الصغيرة هي شظايا من أجسام أكبر، ربما يمكن مقارنتها في الحجم بالكواكب الأرضية، وتستمر عملية تجزئة الكويكبات أثناء الاصطدامات المتبادلة حتى يومنا هذا.

حزام الكويكبات هو المورد الرئيسي للغبار الصلب الناعم في النظام الشمسي. ولا يبقى هذا الغبار بشكل دائم في دور "الكواكب الصغيرة"، أي أقمار الشمس. إذا كان قطر حبة الغبار أقل من 10-5 سم، فإنها تنجرف بعيدًا عن النظام الشمسي بفعل ضغط الأشعة الشمسية. يحدث هذا أيضًا مع الجزيئات التي يبلغ قطرها 10 -5 سم، لكنها تطير بعيدًا عن الشمس ليس في القطع الزائد، ولكن في خطوط مستقيمة. وهنا الجزيئات حجم أكبرلا يمكن طرد أشعة الشمس من النظام الشمسي. إنهم فقط يبطئون رحلتهم حول الشمس والجزيئات، بما يتفق تماما مع قوانين الميكانيكا السماوية، تسقط على الشمس.

العملية الرئيسية، الذي يحدث في مجال نو، هو تراكم ثابت ومتسارع للمعلومات. إنها معلومات تعترف بها البشرية اليوم بالفعل على أنها أعظم ثروة تخصها، باعتبارها رأس مالها الرئيسي الذي يتزايد باستمرار. تحدد كمية المعلومات درجة تنوع كائن معين ومستوى تنظيمه. ومن خلال التأثير الذكي على الطبيعة من حوله، يخلق الإنسان "طبيعة" مصطنعة ثانية، تتميز بقدر أكبر من التنظيم، وبالتالي معلومات أكثر من تلك التي يمتلكها. البيئة الطبيعية. إن تراكم معلومات الإنتاج هذه في مجال نو هو نتيجة نشاط الإنتاج البشري، نتيجة تفاعل الطبيعة والمجتمع.

لكن المجتمع قادر على تجميع المعلومات ليس فقط في وسائل ومنتجات العمل، ولكن أيضًا في النظام المعرفة العلمية. من خلال التعرف على العالم، يثري الشخص نفسه ونوسفير معلومات علمية. وهذا يعني أن مصدر تراكم المعلومات في مجال نو هو النشاط التحويلي والمعرفي للإنسان. "العملية الرئيسية لتراكم المعلومات في مجال نو" - يقول أ.د. Ursul، "يرتبط باستيعاب التنوع بسبب الطبيعة الخارجية المحيطة بالمجتمع، ونتيجة لذلك يمكن أن يزيد حجم وكتلة الغلاف النووي بشكل غير محدود."

يتم التعبير عن توسع الغلاف النووي في الفضاء حاليًا في الحصول على معلومات علمية حول الفضاء بمساعدة رواد الفضاء والآلات الآلية. ومع ذلك، ليس هناك شك في أنه مع مرور الوقت سوف يظهر إنتاج الفضاء أيضًا، أي الاستكشاف العملي للأجرام السماوية، وإعادة تشكيل جارنا، وربما مساحة عميقةبإرادة الإنسان. ثم ستأتي معلومات الإنتاج أيضًا من الفضاء، والتي توجد أساسياتها الأولى، من حيث المبدأ، بالفعل (على سبيل المثال، استكشاف المناطق الداخلية القمرية، ودراسة التربة القمرية). سوف يصبح الفضاء القريب في نهاية المطاف موطنًا و نشاط العملشخص. سيغطي الغلاف النووي أولاً الأجرام السماوية الأقرب إلى الأرض، ومن ثم ربما النظام الشمسي بأكمله. كيف سيحدث هذا؟ ما هي الآفاق القريبة والبعيدة المدى لاستكشاف الفضاء؟

واليوم بالفعل تدور آلاف الأقمار الصناعية حول الأرض. بدأت المحطات المدارية طويلة المدى التي يعمل بها طاقم العمل في العمل في مدارات قريبة من الأرض. وفي المستقبل، من المحتمل أن يتولى بعضهم مهام محطات التزود بالوقود للصواريخ المأهولة بين الكواكب. وسيكون من الممكن أيضًا تجميع المركبات الفضائية في مدارات أرضية منخفضة من الكتل التي تم تسليمها مسبقًا إلى منطقة "البناء". ستوفر عائلة من الأقمار الصناعية ذات الأنواع والأغراض المختلفة للبشرية معلومات علمية ثابتة حول الأحداث في الفضاء وعلى الأرض.

بالفعل ثلاثة أجرام سماوية (القمر والزهرة والمريخ) اكتسبت مؤقتًا أقمارها الصناعية الخاصة بها أمام أعيننا. يبدو أن إنشاء مثل هذه الأقمار الصناعية هو مرحلة حتمية في استكشاف الكواكب (إلى جانب الإرسال الأولي للمسابير إلى محيط المنطقة المدروسة) جسم سماويوعلى سطحه). هناك كل الأسباب التي تجعلنا نعتقد أن هذا التسلسل سوف يستمر في المستقبل، بحيث أنه بحلول نهاية هذا القرن، ربما، سيتم مراقبة معظم الكواكب من خلال العيون الساهرة لأقمارها الصناعية.

ستصبح المركبات القمرية والمريخية (والمركبات الكوكبية عمومًا)، جنبًا إلى جنب مع المحطات الثابتة الأوتوماتيكية التي تهبط بهدوء على سطح الأجرام السماوية قيد الدراسة، الخط الثالث من الآلات الأوتوماتيكية (بعد مجسات "الطيران" ذات القوة الصلبة الهبوط) دراسة العوالم المجاورة. ليس هناك شك في أن تحسينها سيؤدي إلى ظهور آلات فضائية ستكون قادرة على أداء أي مهمة تقريبًا في الفضاء، على وجه الخصوص، الإقلاع من الكواكب والعودة إلى الأرض (كما كانت على القمر على سبيل المثال). . لا توجد صعوبات لا يمكن التغلب عليها بشكل أساسي على طول هذا المسار، ولكن هناك مشاكل فنية ضخمة، وربما يكون أهمها هو إنشاء أنظمة جر مدمجة وخفيفة الوزن وفعالة في نفس الوقت.

مزايا أتمتة الفضاء واضحة. وهي ليست حساسة لبيئة الفضاء القاسية مثل البشر، ولا يؤدي استخدامها إلى خطر وقوع إصابات بشرية. المحطات الأوتوماتيكية بين الكواكب أخف بكثير من المركبات الفضائية المأهولة، وهذا يوفر فوائد اقتصادية أثناء الإطلاق. على الرغم من أن هناك مزايا أخرى للأتمتة على البشر، فإن استكشاف النظام الشمسي سيتم، بالطبع، ليس فقط من قبل الآلات، ولكن أيضًا من قبل البشر. وهنا يمكنك أن تجد العديد من المقارنات من التجربة الأرضية.

بدأ استكشاف القارة القطبية الجنوبية برحلات بالقرب من شواطئها. وأعقبهم عمليات إنزال قصيرة على الشاطئ وبعثات استكشافية إلى الداخل على طول الطريق إلى القطب الجنوبي. أخيرًا، أمام أعيننا، استقرت محطات البحث الدائمة (مع موظفين متناوبين) في القارة القطبية الجنوبية. من الممكن أنه مع مرور الوقت، سيبدأ الاستيطان المنهجي في القارة القطبية الجنوبية، مصحوبًا بتغيير في طبيعتها في اتجاه مناسب للإنسان.

القمر أقسى بكثير من القارة القطبية الجنوبية. لكن على الرغم من أنها تفصلها عن الأرض أكثر من ثلث مليون كيلومتر، إلا أنها بدأت تتطور بوتيرة أسرع بكثير من أقصى الجنوب. القارة الأرضية. في البداية (منذ عام 1959)، حلقت المجسات الفضائية بالقرب من القمر. ثم ظهرت أول الأقمار الصناعية حول القمر. وأعقبهم هبوط صعب. وأخيرًا، هبطت المركبة الفضائية بهدوء على سطح القمر، تمهيدًا للبعثات القمرية الأولى بهذا الاستطلاع للعالم المجاور. ليس من الصعب التنبؤ بما سيحدث بعد ذلك. بعد سلسلة من الرحلات الاستكشافية الجديدة التي تقوم بها المركبات القمرية ورواد الفضاء، والتي ستجمع معلومات مفصلة بما فيه الكفاية عن العالم المجاور، من المحتمل أن تظهر محطات علمية مؤقتة أولاً ثم دائمة على القمر. من المحتمل أن يتم التعبير عن الخطوة التالية في استكشاف القمر في تسويته التدريجية، في إنشاء دائم محطات توليد الطاقة، في تطوير الصناعة القمرية، في الاستخدام الواسع النطاق للموارد المحلية للمادة والطاقة.

هناك طريقتان لكي يتكيف الإنسان مع الظروف المعادية للبيئة الفضائية. في كبائن سفن الفضاء، تخلق أنظمة دعم الحياة "فرعًا من الأرض" مصغرًا، وهي الراحة الأرضية. على المستوى المجهري، تؤدي بدلات الفضاء نفس الوظيفة. في المراحل الأولى لاستكشاف القمر والأجرام السماوية الأخرى، ستظل هذه التقنية هي الوحيدة الممكنة. ولكن، "بعد أن اكتسبت موطئ قدم على القمر، وبعد أن قامت ببناء المساكن القمرية الأولى، وطبيعة نظام دعم الحياة التي تذكرنا بكبائن السفن الفضائية، قد تبدأ البشرية في إعادة تنظيم القمر نفسه، لخلق بيئة مناسبة للسكن على سطحه بشكل مصطنع". عليه على نطاق عالمي. وبعبارة أخرى، ليس التكيف السلبي مع البيئة الفضائية المعادية الخارجية، ولكن تغييرها في اتجاه مناسب للإنسان، تغيير نشط البيئة الخارجيةبروح "شبيهة بالأرض" - هذه هي الطريقة الثانية لضمان إمكانية الاستيطان البشري في الفضاء.

وبطبيعة الحال، الطريق الثاني أصعب من الأول. في بعض الحالات، لا يكون ذلك ممكنًا، أو لنكون أكثر حذرًا، يبدو مستحيلًا في إطار التكنولوجيا المعروفة لدينا. على سبيل المثال، يبدو أن خلق جو دائم حول القمر باستخدام الغازات التي يتم الحصول عليها بشكل صناعي من الصخور القمرية هو مشروع غير واقعي ورائع، ويرجع ذلك أساسًا إلى ضعف الجاذبية القمرية. الجاذبية على سطح القمر أقل بـ 6 مرات من جاذبية الأرض ويجب أن يتبخر الغلاف الجوي القمري الاصطناعي بسرعة. لكن نفس المشروع بالنسبة للمريخ ممكن تماما من حيث المبدأ، ويمكن للمرء أن يعتقد أن جهود البشرية يوما ما ستحول المريخ إلى أرض صغيرة ثانية.

من بين جميع الكواكب في النظام الشمسي، من المرجح أن يكون المريخ هو أول الكواكب التي يتم "استعمارها". بغض النظر عن مدى خطورة مظهره الشبيه بالقمر، الذي كشفه رواد الفضاء بشكل غير متوقع لعلماء الفلك، ومع ذلك، من حيث مجمل خصائصه، فإن المريخ هو الأقرب إلى الأرض. من المقرر أن يتم التخطيط لرحلات مأهولة إلى المريخ وهبوط البعثة الأولى على سطح المريخ حتى عام 2000. ومع ذلك، فقد حصل المريخ بالفعل على أقمار صناعية اصطناعية، وقد هبطت المحطات الأوتوماتيكية السوفيتية بهدوء على سطحه. حدث هذا بعد سنوات قليلة فقط من الوصول إلى مرحلة مماثلة في دراسة القمر، على الرغم من حقيقة أنه حتى في أقرب نقطة له من الأرض، يكون المريخ أبعد بحوالي 150 مرة من القمر - وهي حقيقة مهمة، توضح مرة أخرى السرعة غير المعتادة. التقدم في الملاحة الفضائية.

إذا كان لدينا محرك من شأنه أن يمنح المركبة الفضائية تسارعًا قدره 9.8 م/ث 2 طوال الرحلة بأكملها إلى المريخ، فيمكننا الوصول إلى المريخ في أسبوع واحد فقط. الآن لا يمكنك حتى رؤية النهج الحل الفنيمثل هذه المهمة، ولكن هل يمكن القول أنه في المستقبل ستبقى وسائل الاتصالات بين الكواكب كما هي اليوم؟ ومع ذلك، إذا كنا نتحدث عن المريخ، فحتى مع المستوى الحالي للتكنولوجيا، فإن استكشافه ممكن تمامًا. ومن المرجح أن يسبق استيطان المريخ نفس مراحل استيطان القمر. لكننا نعرف هذا العالم البعيد أسوأ بكثير من الجرم السماوي المجاور، ومن المؤكد أن المفاجآت تنتظرنا على المريخ. لهذا السبب (وأيضًا بسبب بعد المريخ)، فمن المرجح أن يستغرق استكشافه وقتًا أطول من استكشاف القمر.

أحدث البيانات حول كوكب الزهرة لا تشجعنا على زيارته، ناهيك عن تسويته. الضغط الذي يبلغ 10 ميجا باسكال عند درجة حرارة 500 درجة مئوية هو ما هو نموذجي لسطح كوكب الزهرة. أضف إلى ذلك حجابًا كثيفًا ثابتًا من السحب، مما يخلق شفقًا على سطح الكوكب حتى عند الظهر، ورياحًا في جو خانق من ثاني أكسيد الكربون، وربما الغياب التام للمياه، وأخيرًا، ربما ثوران بركاني قوي - هذا هو الوضع على كوكب الزهرة، بالمقارنة مع الصور الرائعة للجحيم التي توضح فقر الخيال البشري. وبطبيعة الحال، سوف تستمر الأبحاث حول كوكب الزهرة، وخاصة استكشاف سطحه. لكن القيام برحلة استكشافية إلى كوكب الزهرة، على الأقل في المستقبل المنظور، أمر غير وارد.

تُظهر الكواكب المتطرفة في النظام الشمسي - عطارد وبلوتو - بوضوح التطرف في الوضع المادي على الكواكب. على الجانب النهاري من عطارد، يمكن أن ترتفع درجات الحرارة عند الظهر إلى 510 درجة مئوية. يبدو أن درجات الحرارة على كوكب بلوتو الذي لم تتم دراسته بشكل جيد تكون دائمًا قريبة من درجات الحرارة الصفر المطلق. كلا الكوكبين أصغر بكثير من حجم الأرض. بالنسبة لمراقب عطارد، تبدو الشمس أكبر بقطر 2.5 مرة من الأرض. في سماء بلوتو، الشمس هي النجم الأكثر سطوعًا فقط، على الرغم من أنها تضيء بلوتو بقوة 50 مرة أكثر مما يضيء القمر على الأرض أثناء اكتمال القمر. مما لا شك فيه أن كلا الكوكبين ستتم دراستهما بواسطة الآلات في المستقبل القريب نسبيًا. سوف تتحول إلى كائنات مناسبة لتشغيل محطات علمية أوتوماتيكية طويلة المدى على سطحها. أما بالنسبة للبعثات إلى عطارد وبلوتو، إذا حدثت، فمن المرجح أن تكون في المستقبل البعيد فقط: الوضع على هذه الكواكب غير عادي للغاية ومعادي للمخلوقات الأرضية ومن غير المرجح أن يسكنها البشر على الإطلاق.

والأكثر غير مناسبة لهذا الغرض (أو الأفضل من ذلك، غير مناسبة تمامًا) هي الكواكب العملاقة كوكب المشتري وزحل وأورانوس ونبتون. وهي تتكون بشكل رئيسي من الهيدروجين (في الحالة الحرة وبالاشتراك مع النيتروجين والكربون). ومن الممكن ألا تحتوي على أسطح صلبة على الإطلاق بالمعنى الأرضي للكلمة، أي أنها غازية بالكامل، على الرغم من أن كثافات الغازات في أعماق الكواكب العملاقة يمكن أن تكون عالية جدًا. وتحتل هذه الأجسام بحكم طبيعتها الفيزيائية موقعا وسطا بين النجوم والكواكب الأرضية. وهي أقل إلى حد ما من كتلة النجوم، وبالتالي فإن باطنها ليس ساخنًا بدرجة كافية لحدوث دورة بروتون-بروتون. وتتميز عن الكواكب الأرضية بوفرة العناصر الخفيفة مع نسبة ضئيلة للغاية من العناصر الثقيلة. أغلفتها الجوية، المكونة من الهيدروجين والميثان والأمونيا، سميكة للغاية، وتسبب الكتلة الكبيرة للكواكب العملاقة ضغطًا هائلاً في أعماق أغلفتها الجوية.

وقد بدأ بالفعل استكشاف الكواكب العملاقة بواسطة المركبات الفضائية (رحلات مركبات بايونير-10 وبايونيير-11). مع وجود موقع مناسب للكواكب العملاقة، من الممكن إرسال مسبار يمكنه في وقت قصير نسبيًا (حوالي تسع سنوات) الطيران حول جميع الكواكب العملاقة، في حين أن الرحلة العادية إلى نبتون وحدها قد تستغرق حوالي 30 عامًا. وسر هذا المشروع، الذي يطلق عليه اسم “البلياردو بين الكواكب”، هو أن المسبار يتسارع في محيط الكواكب العملاقة بفعل مجال جاذبيتها. يعمل كل كوكب كمسرع، مما يقلل بشكل كبير من وقت الرحلة. وباستخدام هذه الطريقة، قامت المحطات الأوتوماتيكية الأمريكية بالفعل بفحص زحل وأورانوس. من الممكن بالطبع إرسال مجسات آلية إلى أجواء هذه الكواكب وإنشاء أقمار صناعية حولها (كما هو الحال حول كوكب الزهرة وعطارد وبلوتو). بدلًا من الاستيطان المستحيل فيزيائيًا للكواكب العملاقة، ربما ستستخدم البشرية هذه الأجسام كاحتياطيات وقود لا تنضب عمليًا للمستقبل. المفاعلات النووية الحرارية.

الرئيسية الأقمار الصناعية الطبيعيةالكواكب العملاقة قابلة للمقارنة في الحجم مع عطارد وحتى المريخ. ويحيط ببعضها غلاف جوي يتكون من غاز الميثان وثاني أكسيد الكربون. وهي تشبه الأرض أكثر من كواكبها، ومن الممكن أن يتبع استكشاف هذه الأجسام نفس مسار استكشاف القمر والمريخ. قد يصبح تنظيم المحطات العلمية وقواعد التزود بالوقود على الأقمار الصناعية للمشتري وزحل ضروريا عند استكشاف أطراف المجموعة الشمسية. من حيث المبدأ، يمكن الوصول إلى جميع الأقمار الصناعية للكواكب ليس فقط للآلات الأوتوماتيكية، ولكن أيضًا لرواد الفضاء.

ربما لن تتمكن البشرية من تجنب الكواكب الصغيرة (الكويكبات) والمذنبات. على أكبر الكويكباتوالأقمار الصناعية للكواكب، من الممكن هبوط كل من الأشخاص والآلات الأوتوماتيكية. قد تكون الأجسام الصغيرة ذات أهمية كمصادر للوقود صواريخ الفضاء(تتكون نوى المذنب من جليد الماء المتجمد والميثان والأمونيا) أو من الموارد المعدنية (الكويكبات). ومن الممكن أن يشكل المستقبل تحديات للبشرية ليس لدينا أدنى فكرة عنها.

إن استكشاف النظام الشمسي لا يقتصر فقط على الطيران إلى الكواكب وأقمارها الصناعية، بل يتعلق أيضًا بملء بعضها بالبشر والآلات. يجب أيضًا إعادة تشكيل كوكبنا الأرض وفقًا لأذواق ومتطلبات البشرية. نحن لا نحب كل شيء في "مهدنا الكوني". بينما كانت البشرية في حالة "طفولية"، كان علينا أن نتحمل ذلك. ولكن الآن "نضجت" البشرية كثيرًا لدرجة أنها لم تترك "مهدها" فحسب، بل شعرت أيضًا بالقوة لإعادة تشكيل كوكبها بشكل جذري.

لا يوجد نقص في مشاريع تغير المناخ الاصطناعية. على سبيل المثال، يقترح سد مضيق بيرينغ بسد وضخه بالمضخات النووية الماء الدافئالمحيط الهادي المحيط المتجمد الشمالي. هناك العديد من المشاريع لتغيير اتجاه تيار الخليج، وخاصة استخدامه لتدفئة ساحل أمريكا الشمالية. هناك مشاريع "لإحياء" الصحراء وغيرها من المناطق الصحراوية في الأرض. كل هذه المشاريع لها عيب واحد مشترك - فهي لا تأخذ في الاعتبار عواقب تنفيذ كل مشروع، في حين يمكن أن تكون كارثية (على سبيل المثال، سيؤدي تحول تيار الخليج إلى ساحل أمريكا الشمالية إلى التجلد أوروبا). تعاني مشاريع الخزانات الواسعة والقنوات الجديدة، وبشكل عام، أي تغييرات صناعية كبيرة في الطبيعة الفيزيائية للأرض، بما في ذلك التخفيض الاصطناعي للغيوم أو الرش الغزير، من نفس العيوب.

ليس هناك شك في أن الإنسان سوف يعيد تشكيل الأرض بطريقته الخاصة، ولكن إعادة التشكيل هذه يجب أن يسبقها تنبؤ شامل قائم على أسس علمية لعواقب التدخل البشري في التوازن القائم للظواهر الطبيعية. لم تتمكن البشرية بعد من إعادة تشكيل كوكبها، ومع ذلك تناقش البشرية مشاريع جذرية لإعادة تشكيل النظام الشمسي بأكمله. ربما يمكن تبرير ثقتنا بأنفسنا بحقيقة أن تنفيذ هذه المشاريع هو مسألة مستقبل بعيد، وهي مهمة صعبة للغاية ويجب علينا الاستعداد لها مسبقًا.

من المعتاد في علم الفلك تسمية الكواكب بالأراضي السماوية. أصبحت اتفاقية هذا المصطلح واضحة الآن: حتى في نظامنا الشمسي، بالمعنى الدقيق للكلمة، لا يوجد كوكب واحد يشبه الأرض. إعادة تشكيل النظام الشمسي، على ما يبدو الهدف الرئيسيوسوف نسعى إلى تصحيح هذا "النقص في الطبيعة". ولتوضيح الأمر بشكل أكثر وضوحًا، من المحتمل أن تقوم البشرية ببناء هياكل اصطناعية صالحة للسكن حول الشمس تحقق أقصى استفادة من احتياطيات الكواكب من المادة وطاقة الشمس الواهبة للحياة. نجد أصول هذه الفكرة في K.E. Tsiolkovsky في مشروعه للخلق الكواكب الاصطناعيةالنوع الأرضي أو "الدفيئات الفضائية" الأصغر بكثير. من وجهة نظر (كمية بحتة)، فإن إمدادات المادة في الكواكب العملاقة وحدها ستكون كافية لإنتاج عدة مئات من "الأرض الاصطناعية" أو عدة مئات الآلاف من "الدفيئات الكونية". ومن حيث المبدأ، سيكون من الممكن نقلها جميعًا إلى مدارات أقرب إلى الشمس. المشكلة هي أن الكواكب العملاقة ليست مناسبة نوعيًا لهذا الغرض: لا يمكنك بناء "أتربة صناعية" من الهيدروجين أو الغازات الأخرى (ما لم يسبق هذا البناء بالطبع اندماج نووي حراري للعناصر الثقيلة).

اقترح بعض المؤلفين (I. B. Bestuzhev-Lada، وبشكل مستقل عنه، F. Dyson) إحاطة الشمس بمجال اصطناعي عملاق، حيث يمكن وضع البشرية بداخلها، والتي كانت كثيرة جدًا في ذلك الوقت. مثل هذا المجال سوف يلتقط إشعاع الشمس بالكامل وستصبح هذه الطاقة واحدة من الطاقة الرئيسية قواعد الطاقةأبناء الأرض السابقين ("السابقون" لأن بناء مثل هذه الكرة قد يستهلك مادة جميع الكواكب، بما في ذلك الأرض). منذ عدة سنوات، تبين أن كرة دايسون غير مستقرة ديناميكيًا، وبالتالي غير مناسبة للسكن.

تقترح بعض المشاريع، دون مغادرة "مهدنا" و"دون سحقه"، بناء الأرض من الخارج باستخدام مواد الكواكب الأخرى. من الواضح، مع مثل هذه الزيادة في جميع الطوابق الجديدة والجديدة، ستزداد قوة الجاذبية تدريجيا، الأمر الذي سيؤدي إلى تعقيد كبير ليس فقط بناء "الأرض الجديدة"، ولكن أيضا سكن الناس "الثقيلين" بشكل مفرط عليها. في مشاريع البروفيسور جي. يقترح بوكروفسكي بدلاً من مجال دايسون هياكل ديناميكية صلبة ومستقرة، والتي ربما سيتم إنشاؤها حول الشمس من مادة الكواكب. في كل هذه المشاريع، التي تبدو رائعة تمامًا، فإن الفكرة الأساسية صحيحة بالتأكيد: لن يكتمل استكشاف البشرية للنظام الشمسي إلا عندما تستخدم بشكل كامل وبطريقة أكثر ملاءمة مادة وطاقة هذا النظام. ومن ثم من المحتمل أن يحتل الغلاف النووي كامل المساحة المحيطة بالشمس.

تتميز المرحلة الحديثة للملاحة الفضائية بإنشاء أجيال من المحطات المدارية ذات تصميمات أكثر تعقيدًا تدريجيًا. هذه هي المحطتان السوفييتيتان "ساليوت" و"مير". طور العالم الأمريكي أونيل تصميمات لهياكل فضائية كبيرة جدًا صالحة للسكن من النوع الأسطواني، ومن المفترض أن عشرات الآلاف من أبناء الأرض سيكونون قادرين على العيش في مثل هذه المحطات المدارية، حيث يجب إنشاء بيئة شبيهة بالأرض بالطبع، تبدو نية أونيل للانتقال تدريجيًا إلى "أسطواناته" طوباوية بالنسبة لمعظم سكان الأرض، ولكن لا يمكن أن يكون هناك أي شك في أن مثل هذه المحطات المدارية فائقة الضخامة ستظهر في مدارات قريبة من الأرض. ومن المعتاد أنه في مثل هذه المحطات، بسبب دورانها، سيتم إنشاء الجاذبية الاصطناعية. لقد مرت فترة طويلة من الانبهار التافه بانعدام الوزن. أصبح من الواضح أن انعدام الوزن يشكل عقبة خطيرة أمام استكشاف النظام الشمسي على نطاق واسع. مع انعدام الوزن لفترة طويلة، ينخفض ​​\u200b\u200bعدد خلايا الدم الحمراء في الدم، وتترك أملاح الكالسيوم الجسم، مما يدمر الهيكل العظمي تدريجيا، وبالتالي فإن المعركة ضد انعدام الوزن بدأت للتو.

إن إعادة تشكيل النظام الشمسي تتطلب كميات هائلة من الطاقة. ومن الواضح اليوم أن هذه الطاقة سيتم توفيرها من خلال محطات الطاقة الشمسية المدارية خارج كوكب الأرض. خارج الغلاف الجوي سوف تكون مضاءة باستمرار بواسطة الشمس و الطقس السيئلن يزعجهم. قد يكون من المستحسن أولاً تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهرومغناطيسية ( إشعاع الميكروويف)، والتي يتم بعد ذلك إرسالها إلى الأرض باستخدام عاكس. تُظهر المشاريع الهندسية لمحطات الطاقة الشمسية المدارية أنه من الممكن غدًا إنشاء مثل هذه المحطات في مدارات لن تكون أقل شأناً من حيث الطاقة من أكبر محطات الطاقة الكهرومائية على وجه الأرض. يتحدث Y. Golovanov عن هذا بشكل مقنع ورائع في كتابه "هندسة انعدام الوزن" الذي يوصي به المؤلف بحرارة القارئ.

وهكذا، فإن البشرية اليوم لديها بالفعل الوسائل اللازمة لاستكشاف النظام الشمسي. ومن المعروف أن هذا التطور هو جزء من الخطة الشهيرة لـ K.E. تسيولكوفسكي يتحدث عن استكشاف الفضاء بشكل عام. ما مدى واقعية خطط K.E.؟ تسيولكوفسكي من الناحية الفلسفية الموصوفة في كتاب الفيلسوف السوفيتي الشهير الأكاديمي أ.د. أورسولا. أمام أعيننا، وفقا لمنطق تطور الملاحة الفضائية، تظهر صناعة في الفضاء. إحدى مهامها المباشرة هي استخدام موارد الكوكب الداخلية.

لعبت باطن الأرض دورًا في تطور الحياة على الأرض دور مهم. كما ذكرنا سابقًا، يبدو أن ظهور الحياة على كوكبنا كان بسبب انفجار محتويات باطن الأرض على السطح (فرضيات E.K. Markhinin وL.M. Mukhin). عندما وصلت الحضارة، أثناء التطور، إلى مستوى تقني عالٍ بما فيه الكفاية، بدأت الاستخدام على نطاق واسعأحشاء الأرض في الوقت الحاضر، أصبح من الواضح للجميع أن موارد الأرض، للأسف، آخذة في النضوب، وأن احتياطي الوقود في أحشاء الأرض (إذا تم الحفاظ على معدلات نمو الإنتاج الحالية) سيكفي البشرية على الأكثر لمدة طويلة. 100-150 سنة والنفط أقل. تحدث ك.إي بشكل صحيح. تسيولكوفسكي أن جهلنا فقط هو الذي يجبرنا على استخدام الوقود الأحفوري. وبالتالي، سيتعين على البشرية التحول من الوقود الأحفوري إلى أنواع أخرى من الطاقة (على سبيل المثال، الطاقة الشمسية) في القرن المقبل. بالانتقال إلى أجسام النظام الشمسي، نذكر أولاً أن الأجزاء الداخلية للكواكب وأقمارها الكبيرة عبارة عن رواسب غنية بالمعادن. من المحتمل أن يبدأ التطوير الصناعي لباطن الأرض من القمر. في العديد من المشاريع، من المفترض أن يقوم القمر في المقام الأول باستخراج المعادن اللازمة للبناء: الألومنيوم والتيتانيوم، وكذلك السيليكون. ووفقا لمشروع أونيل، ستكون المقاليع الكهرومغناطيسية قادرة على نقل المواد المستخرجة من القمر إلى منطقة البناء. ووفقا لحساباته، فإن 150 شخصا يكفي لإرسال مليون طن من المواد الخام والإمدادات من القمر أنه سيتم بناء "فخ" خاص في الفضاء من شأنه الاستيلاء على الطرود القمرية اللازمة لـ "المستوطنات الأثيرية". ومدى جدية هذه المشاريع يتضح من حقيقة أن مشاريع أونيل تمت مراجعتها والموافقة عليها مؤخرًا من قبل متخصصين في وكالة ناسا، الذين نشروا الوثيقة الرسمية "حضارة الفضاء - دراسة التصميم"، والتي تم فيها الاعتراف بصحة جميع حسابات أونيل. ليس هناك شك في أنه، على غرار القمر، ستبدأ موارد المواد الخام للكواكب الأخرى في التطور من المحتمل أن تكون موارد كواكب الأرض مماثلة لتلك الموجودة على الأرض. الثروة الرئيسية للكواكب العملاقة هي وفرة الهيدروجين، الذي لا ينضب عمليا للمنشآت النووية الحرارية.

ومن بين الكويكبات قد تكون هناك تلك التي تحتوي على احتياطيات كبيرة من الحديد أو معادن أخرى. توجد بالفعل اليوم مشاريع لسحب مثل هذه الكويكبات إلى محيط الأرض، حيث ستخضع للتطوير الدقيق. العالم السوفيتي أ.ت. قام أولوبيكوف بالتحقيق الشامل في مسألة ثروة الموارد خارج كوكب الأرض. يُظهر هذا العمل أن الإنسانية، وفقًا لـ K.E. يمكن لتسيولكوفسكي بالفعل الحصول على "هاوية القوة" في سياق الاستكشاف المنهجي للنظام الشمسي. مرة أخرى في عام 1905 ك. كتب تسيولكوفسكي في عمله "الجهاز النفاث كوسيلة للطيران في الفراغ والجو": "من خلال العمل على الأجهزة النفاثة، كان لدي أهداف سلمية وسامية: غزو الكون لصالح الإنسان، وغزو الفضاء والطاقة " المنبعثة من الشمس." ولكن في الطريق إلى هذا المستقبل المشرق هذه الأيام، تقف قوى الشر المظلمة، وتهدد بتدمير كل أشكال الحياة على كوكبنا.

انظر بوكروفسكي جي. العمارة في الفضاء. - في كتاب: الفضاء المسكون. - م: ناوكا، 1972، ص. 345-352.

انظر سيجل إف يو. مدن في المدار. - م: أدب الأطفال، 1980.

جولوفانوف إي.ك. هندسة انعدام الجاذبية. - م: الهندسة الميكانيكية 1985.

أورسول أ.د. الإنسانية، الأرض، الكون. - م: ميسل، 1977.

أولوبيكوف إيه تي. ثروات الموارد خارج كوكب الأرض. - م: المعرفة، 1984.

الماء مادة شائعة إلى حد ما في الكون، وتوجد في السحب الشاسعة المتناثرة وعلى الكواكب الخارجية البعيدة. تم العثور على الأنهار الجليدية المتجمدة على القمر وفي قطبي المريخ، وحتى في الظل الأبدي للحفر العميقة على عطارد. ومع ذلك، لكي يصبح الماء الرطوبة الحاملة للحياة التي اعتدنا رؤيتها على الأرض، يجب أن يكون سائلاً. وفي هذا الشكل يكون أقل شيوعًا.

بصرف النظر عن كوكبنا، حتى الآن كان من المعروف بشكل موثوق وجود محيط سائل على جسم واحد فقط في النظام الشمسي، وهو القمر الصناعي لكوكب المشتري أوروبا. ومع ذلك، وصلت المياه هذا الأسبوع إلى محيط الأرض: فقد كشفت عمليات رصد المركبات الفضائية أن المحيطات الشاسعة والمالحة تقع عميقًا تحت الأصداف الجليدية لجانيميد وإنسيلادوس.

وتم فحص إنسيلادوس بواسطة مسبار كاسيني العامل في نظام زحل، والذي اكتشف حبيبات سيليكات مجهرية - وحتى نانوية الحجم، تتراوح من 6 إلى 9 نانومتر - على سطحه الجليدي. واستغرق علماء الفلك عدة سنوات لتحليل هذه البيانات، تمكنوا خلالها من تحقيق ذلك المحاكاة الحاسوبية، و التجارب المعمليةمما جعل من الممكن وضع سيناريوهات مختلفة لظهور هذه المعادن على سطح إنسيلادوس.

ونتيجة لهذا العمل المضني، أثبت العلماء أن أكثر من ذلك السيناريو المحتمليتطلب وجود محيط شاسع في نصف الكرة الجنوبي لهذا القمر الصناعي - وهو محيط يخترق السطح من وقت لآخر. وأوضح عالم الفيزياء الفلكية الألماني فرانك بوستبرغ، الذي يعمل مع بيانات كاسيني: "لقد أجرينا بحثًا منهجيًا عن تفسيرات محتملة لأصل الحبيبات النانوية، لكن كل شيء يشير إلى سيناريو واحد، على الأرجح".

إنسيلادوس في المقطع العرضي: محيط سائل من الماء يخترق عشرات الكيلومترات من الجليد مع السخانات الساخنة. الصورة: ناسا/مختبر الدفع النفاث

يتحرك إنسيلادوس في مجال الجاذبية القوي لزحل، ويتعرض لقوى المد والجزر الشديدة، مما يتسبب في تشوهه وخلق احتكاك، مما يؤدي إلى تسخين الجزء الداخلي إلى درجات حرارة كبيرة جدًا. يسمح هذا التسخين بوجود المحيط، مختبئًا تحت 30-40 كيلومترًا من القشرة الجليدية، علاوة على ذلك، وفقًا للعلماء، يجب أن تتجاوز درجة حرارة الماء فيه 90 درجة مئوية. يذيب الماء المغلي المعادن السفلية، ويصبح مالحًا، وفي بعض الأحيان يخترق القشرة الجليدية في السخانات الساخنة، ويحمل معه المواد المذابة. على السطح، يتجمد الماء بسرعة ثم يتبخر، تاركًا وراءه أجزاء صغيرة فقط من السيليكات.

ومن المثير للاهتمام أن نشاطًا حراريًا مائيًا مماثلًا معروف على الأرض. تخلق مثل هذه السخانات كيمياء "غنية" للغاية ارتفاع درجة الحرارةويتم الجمع بين الخلط النشط مع مجموعة متنوعة من المعادن والاتصال ببيئات مختلفة. وهذا يجعلهم مرشحين واعدين لدور "مهد الحياة" - ومن الناحية النظرية، يمكنهم لعب نفس الدور على إنسيلادوس. على خلفية المهمة المعقدة المخطط لها في الولايات المتحدة إلى أوروبا، حيث سيكون من الممكن إجراء بحث عن حياة محتملة، قد تكون المعلومات الجديدة حول إنسيلادوس مفيدة بشكل خاص.

ومع ذلك، قد لا يصبح جانيميد أقل واعدة - أكبر قمر صناعيبالقرب من كوكب المشتري وفي جميع أنحاء النظام الشمسي. وكانت هناك دلائل من قبل على أن محيطًا شاسعًا يقع تحت قشرته الجليدية التي يبلغ سمكها حوالي 150 كيلومترًا. ومع ذلك، فقد تم الآن تأكيد وجوده بأدق عين في علم الفلك البصري الحديث، تلسكوب فضائيهابل.

يتجاوز قطر جانيميد 5200 كيلومتر، لذلك تم تمييز باطنه تحت تأثير جاذبيته. تمكنت العناصر الأثقل - الحديد في المقام الأول - من تشكيل نواة شبه سائلة، والتي، كما هو الحال على الأرض وبعض الكواكب الأخرى، تخلق مجالًا مغناطيسيًا عالميًا على القمر الصناعي. أحد مظاهر هذا المجال المغناطيسي هو الشفق المألوف، والذي ينشأ عندما يتفاعل المجال المغناطيسي مع الجسيمات المشحونة التي تصل إلى جانيميد من الفضاء. تمت ملاحظة هذه الشفق القطبي من قبل علماء ألمان وأمريكيين باستخدام تلسكوب هابل.

لا يتحدد سلوك الشفق القطبي هنا فقط من خلال المجال المغناطيسي للقمر الصناعي، ولكن أيضًا من خلال مجال الكوكب العملاق المجاور. وإذا كان هناك محيط به أملاح مذابة تحت القشرة الجليدية السميكة لجانيميد، فيجب أن يتفاعل معه المجال المغناطيسي للمشتري، ويجب أن يتجلى هذا التفاعل في قمع حركة الشفق القطبي.

وبعد محاكاة سيناريوهات مختلفة، قارن العلماء هذه النتائج مع بيانات رصدات هابل، لتبين أن الصورة الحقيقية تؤكد وجود محيط، وهو محيط شاسع جدًا. ووفقا لحساباتهم، ينبغي أن يكون عمقها حوالي 100 كيلومتر، وفي المجموعفهو يحتوي على مياه أكثر من جميع محيطات الأرض مجتمعة.