Сохраняй посты, комментируй и ставь оценки
Планета почти в 1,5 раза дальше, чем Земля. Поэтому Солнце кажется гораздо меньше.
Нет, сколько - я примерно знаю, и даже примерно представляю, сколько от поверхности моря до грозовых облаков.
И даже кусочки геометрии школьной в голове иногда шевелятся.
И вот осталось понять: на этом фото на какой высоте находится источник света?
Сразу для тех, кто скажет про фотошоп: товарищ снимал сам, своим телефоном, и фотошопа у него на телефоне нет!
Итак - по кглам лучей осталось определить расстояние от Земли до Солнца...
Солнце кажется символом абсолютного, запредельного жара. На него невозможно долго смотреть без защиты, его свет нагревает планеты и поддерживает жизнь на Земле, а внутри него уже около 4,6 миллиарда лет непрерывно идут термоядерные реакции.
Поэтому фраза "ядро Земли горячее поверхности Солнца" может показаться ошибочной.
Однако ошибки тут нет.
Видимая поверхность Солнца — фотосфера — имеет температуру около 5 500 °C. А температура в центре Земли составляет примерно 6 000 °C. То есть самые глубокие области нашей планеты действительно горячее солнечной поверхности.
Ключевое слово здесь — "поверхность". Солнце не одинаково горячее во всех слоях. Его фотосфера — это лишь внешняя видимая оболочка, и она относительно "холодная". А вот в солнечном ядре температура достигает 15 миллионов градусов, что не идет ни в какое сравнение с температурой ядра нашей планеты.
И все же вопрос, озвученный в заголовке, остается интересным. Объем Земли примерно в 1,3 миллиона раз меньше объема Солнца — так откуда у небольшой каменной планеты в центре такая температура?
Часть тепла Земля хранит с момента своего рождения. Около 4,54 миллиарда лет назад наша планета начала формироваться из пыли, слипшихся фрагментов и обломков планетезималей, которым повезло меньше, чем будущей Земле. Столкновения в процессе формирования были чудовищными: энергия ударов превращалась в тепло, а молодая Земля постепенно разогревалась.
Позже тяжелые вещества, прежде всего железо и никель, начали опускаться к центру планеты. Так формировалось металлическое ядро. Этот процесс тоже выделял энергию и сделал внутренние области Земли еще горячее.
Но древнее тепло — не единственный источник. В недрах планеты продолжают распадаться радиоактивные элементы, такие как уран, торий и калий. Их распад сопровождается высвобождением энергии, которая пополняет тепловой запас земных глубин.
При этом наша планета, разумеется, остывает, но делает это очень неохотно: тысячи километров горных пород работают как мега-эффективная теплоизоляция. Солнечная система прекратит свое существование раньше, чем недра нашей планеты остынут до хоть сколько-нибудь ощутимых значений.
Не менее интересен и тот факт, что внутреннее ядро Земли остается твердым. На первый взгляд это странно: температура огромная, железо должно плавиться. Но на глубине более 5 000 километров давление достигает миллионов атмосфер. Оно настолько сильно сжимает атомы железа, что им трудно свободно смещаться относительно друг друга. А плавление — это как раз переход в состояние, при котором атомы могут двигаться гораздо свободнее. При таком давлении для плавления нужна намного более высокая температура, поэтому внутреннее ядро остается твердым даже при экстремальном нагреве.
Выше находится внешнее ядро — оно жидкое. Здесь давление ниже, чем во внутреннем ядре, поэтому железо-никелевый расплав сохраняет подвижность. Движение этой проводящей жидкости участвует в создании магнитного поля Земли.
Раскаленное ядро — не странный пережиток прошлого, а "сердце" всей планеты. Оно хранит тепло древней Земли, поддерживает внутреннюю динамику и помогает создавать магнитный щит, без которого на нашей планете никогда не было бы всего того разнообразия флоры и фауны, что мы наблюдаем сегодня.
Предвкушая заявления "экспертов во всех областях науки" о том, что есть только Кольская сверхглубокая и никто глубже 12 километров не был, заранее отвечаю: температуру земного ядра ученые определяют косвенными методами.
Они изучают, как сейсмические волны от землетрясений — а в прошлом и от подземных ядерных испытаний — проходят сквозь планету. Скорость этих волн меняется в зависимости от плотности, температуры и состояния вещества. По этим изменениям можно понять, что происходит в глубинах Земли. Для подтверждения оценок используют и экспериментальный способ: ученые берут железо и никель, сжимают их до давлений, сопоставимых с давлением в земном ядре, и нагревают, чтобы определить, при какой температуре металл начинает плавиться.
Так оценки температуры ядра опираются не на фантазии, а на сейсмологию и физику вещества в экстремальных условиях.
В сравнении с человеческой жизнью и даже с целыми цивилизациями Солнце кажется вечным и неизменным. Однако наше светило непрерывно теряет массу, и каждую секунду оно становится легче на миллионы тонн — и это медленно меняет орбиты всех объектов Солнечной системы, включая Землю.
В ядре Солнца протекают термоядерные реакции: водород превращается в гелий, выделяя колоссальную энергию. Часть массы при этом превращается в энергию по формуле Эйнштейна E=mc² — в среднем около четырех миллионов тонн в секунду. Эта масса не исчезает в никуда, а рассеивается по космическому пространству в виде тепла и света, часть из которых достигает Земли, делая ее пригодной для жизни.
Кроме того, наша звезда постоянно испускает солнечный ветер — поток заряженных частиц, который на огромной скорости разлетается по всей Солнечной системе. Этот процесс уносит еще примерно 1–2 миллиона тонн вещества в секунду. Таким образом, Солнце "худеет" примерно на 5–6 миллионов тонн в секунду, то есть порядка 430–520 миллиардов тонн в сутки.
Для нас, живущих на пылинке в бескрайней Вселенной, это может показаться каким-то невообразимым числом. Но на самом деле — это ничтожно мало. За миллиард лет Солнце лишится всего около 0,01% своей массы, так что для звезды такие потери — капля в море. Но даже эта "капля" имеет последствия.
Гравитация Солнца удерживает объекты Солнечной системы на орбитах. Чем меньше масса звезды, тем слабее притяжение — и орбиты начинают медленно, но необратимо расширяться. Земля, например, отдаляется от Солнца со скоростью около 1–2 сантиметра в год.
Примерно через пять миллиардов лет, когда запасы водорода в солнечном ядре подойдут к концу, звезда начнет превращаться в красного гиганта, стремительно расширяясь и сбрасывая свои внешние оболочки. Может показаться, что миграция Земли должна обеспечить спасение от столь катастрофических изменений, но... к сожалению, это не поможет.
Раздувающееся Солнце поглотит Меркурий, Венеру и, вероятно, достигнет земной орбиты, которая к тому времени "уползет" всего на 50–100 тысяч километров от ее нынешнего положения.
Даже если Земля физически не будет поглощена умирающим Солнцем, условия на ней станут адскими задолго до финала.
Примерно через миллиард лет океаны начнут испаряться, атмосфера разрушится, поверхность раскалится. Практически вся жизнь — кроме каких-нибудь экстремофилов, живущих глубоко под поверхностью — исчезнет намного раньше, чем Солнце достигнет максимального размера.
"Ничто не вечно, немногое долговечно, конец у вещей различный, но все, что имеет начало, имеет и конец", — писал римский философ Луций Анней Сенека.
Шон Джордан, доцент химического факультета Дублинского городского университета, анализирует необычную гипотезу о том, что земная жизнь могла возникнуть на Марсе и прибыть к нам на метеоритах. Хотя эта теория не является основной в научном сообществе, она заслуживает внимания — особенно с учетом новых данных о времени появления первых организмов на Земле.
Вопрос происхождения жизни остается одной из главных загадок науки. Ученые не могут точно объяснить, какие химические процессы привели к возникновению биологии и когда появились первые примитивные организмы. Марсианская гипотеза предлагает неожиданное решение этой загадки.
Ключевой аргумент в пользу марсианского происхождения — фактор времени. Марс сформировался 4,6 миллиарда лет назад, Земля чуть моложе — 4,54 миллиарда лет. Около 4,51 миллиарда лет назад планета размером с Марс столкнулась с протоземлей, образовав Землю и Луну. Это катастрофическое событие расплавило планету полностью — если жизнь и существовала до этого, она не могла выжить.
А вот Марс, вероятно, избежал подобной глобальной катастрофы. Ранний Марс имел защитную атмосферу, жидкую воду в виде океанов, рек и озер, геотермальную активность с гидротермальными источниками. Если жизнь возникла там вскоре после формирования планеты, она могла эволюционировать без серьезных прерываний около полумиллиарда лет.
Недавнее исследование показало, что последний универсальный общий предок всех земных организмов — микроб Luca — жил 4,2 миллиарда лет назад. Это через 360 миллионов лет после формирования Земли и через 290 миллионов лет после образования Луны. За эти 290 миллионов лет химия каким-то образом превратилась в биологию. Достаточно ли это времени? Шон Джордан считает, что вполне достаточно для зарождения жизни и ее диверсификации.
Главная проблема марсианской гипотезы — выживание. Микроорганизмам пришлось бы пережить удар, который выбил их поверхности Марса, высокоскоростной выброс из марсианской атмосферы, путешествие в вакууме под космическими лучами продолжительностью минимум год, вход в земную атмосферу при высокой температуре и еще один удар о поверхность.
Геном Luca не содержит признаков приспособленности к таким космическим путешествиям. Исследования показывают, что только самые выносливые микроорганизмы, устойчивые к радиации и способные образовывать споры, могли бы выжить в таком катастрофическом приключении.
Возможно, если бы популяция оказалась внутри достаточно крупного метеорита, она получила бы защиту. Компьютерное моделирование частично поддерживает эту идею, но необходимы дальнейшие эксперименты.
Остается вопрос: если жизнь смогла переместиться с Марса на Землю за первые 500 миллионов лет, почему за последующие четыре миллиарда лет она не распространилась с Земли дальше по Солнечной системе? Но может быть, она и распространилась, и просто мы этого пока не знаем.
К сожалению, мы никогда не достигали ядра Земли (и, скорее всего, никогда не достигнем), но мы многое знаем о его строении, так как располагаем замечательной наукой под названием сейсмология, а также данными гравиметрии, геомагнетизма, геохимии и лабораторных экспериментов при экстремальных давлениях.
Помимо этого, часть важных знаний о внутреннем устройстве нашей планеты мы получили благодаря подповерхностным ядерным испытаниям в период Холодной войны, которые снабдили ученых "спровоцированными" сейсмическими сигналами.
Сегодня мы можем с уверенностью сказать, что внешнее ядро Земли расплавлено, а внутреннее — твердое. Кроме того, исходя из наших знаний о распространенности химических элементов во Вселенной и о том, что с ними происходит при определенных условиях, мы знаем, что ядро состоит преимущественно из железа, которое находится под гигантским давлением.
Имеющиеся данные указывают на то, что температура земного ядра составляет примерно 6 000 градусов (тут и далее температура в градусах Цельсия), что делает его даже горячее солнечной поверхности (около 5 500 градусов). От поверхности Земли ядро отделяют порядка 3 000 километров — если бы наше светило оказалось так близко, оно тут же бы испепелило планету.
Почему же тогда более горячее ядро Земли за 4,6 миллиарда лет не расплавило ни планету, ни ее обитателей?
Ядро изолировано от поверхности огромной толщей мантии, состоящей в основном из твердых горячих горных пород, которые "текут" (мантийная конвекция) со скоростью в несколько сантиметров в год.
Несмотря на огромную температуру ядра, тепло из глубин поднимается к поверхности крайне неэффективно, так как породы плохо проводят его, а перенос за счет медленной мантийной конвекции занимает колоссальное время. Поэтому в данном случае важна не только температура ядра, но и то, сколько тепловой энергии может быть передано наружу и с какой скоростью.
В результате до поверхности доходит слишком маленький "поток" тепловой энергии, чтобы прогреть всю планету до температур плавления: Земля просто медленно теряет тепло (оно уходит в космос), а не "закипает" изнутри. При этом мантия не "плавится снизу" так, чтобы расплав постепенно поднимался все выше. В глубине давление повышает температуру плавления пород, поэтому даже при высоких температурах нижняя мантия в основном остается твердой. А там, где расплав все же появляется, он обычно не накапливается: поднимаясь, он попадает в более холодные области и частично кристаллизуется. В итоге в недрах Земли не существует "роста" океана расплава снизу вверх — возникают лишь отдельные зоны частичного плавления.
Искра бенгальского огня может иметь температуру в 1 500 градусов, но если она случайно попадет в вас, то вы, скорее всего, даже не почувствуете этого. А вот погружение в ванну с кипятком (каких-то 100 градусов) стало бы фатальным для большинства обитателей Земли, потому что у воды большая масса и теплоемкость — она успевает передать много энергии.
Тот же принцип и с Землей: "печка" спрятана очень глубоко, и тепло наружу просачивается постепенно — через конвекцию в мантии и теплопроводность пород. Поэтому планета не плавится, а медленно остывает.
У Марса и Солнца есть сходство: условия в ионосфере планеты, особенно над областями сильных остаточных магнитных полей, похожи на условия в короне светила. Ученые предполагали, что это может приводить к объемным выбросам на Красной планете вроде корональных выбросов на Солнце. И вот впервые им удалось засечь следы такого события.
В 2014 году к Марсу отправился аппарат MAVEN, чье название расшифровывается как «Эволюция атмосферы и летучих веществ на Марсе». Помимо атмосферы, зонд следит за остаточным магнитным полем Красной планеты. Пусть глобального поля у Марса не осталось, силу поля от намагниченных в прошлом пород в коре планеты аппарат улавливает даже с высоты в сотни километров.
Без глобального магнитного «кокона» ионосфера Марса — слой ионизированного газа на высоте от 100 километров — находится под прямым воздействием солнечного ветра. Сложившиеся условия (низкого значения отношения давления плазмы к напряженности магнитного поля) под воздействием солнечного ветра становятся идеальны для перезамыкания магнитных линий.
В ранних исследованиях ученые вычислили, что такие перезамыкания должны приводить к масштабным выбросам ионизированного газа в космос. Возможно, именно так Красная планета потеряла значительную часть своей атмосферы?
Авторы новой работы, опубликованной в журнале Nature Astronomy, изучили данные MAVEN за период с 2016 по 2019 год. Они искали признаки «дыр» в ионосфере, следов выбросов. Удалось найти три таких события. В статье ученые подробно разобрали одно из них, анализ остальных есть в дополнительных материалах к исследованию.
Исследователи выделили три признака перезамыкания с выбросом: ослабление магнитного поля из-за его поворота вследствие перезамыкания, ускорение частиц как индикатор выброса струи плазмы и нагрев заряженных частиц, в частности катионов кислорода (их нагрев устанавливался по энергетическому спектру).
Само событие пересоединения произошло на высоте около 300 километров; аппарат MAVEN летел на высоте семи сотен километров. Скорость плазмы в изученном выбросе составила 20 километров в секунду. От момента пересоединения до выброса в космос прошло примерно полминуты. При этом Марс «потерял» около 1,3 килограмма ионов кислорода.
По оценкам авторов, такие выбросы должны происходить трижды в одни марсианские сутки (один сол). Тогда за 4,2 миллиарда лет Красная планета через выбросы потеряла шесть триллионов килограммов кислорода. Если предположить, что весь он попал в атмосферу из воды, то это соответствует потерям 0,05 миллиметра толщины глобального океана воды. Не так уж много, но в прошлом солнечные ветры были гораздо сильнее, и выбросы, вероятно, происходили чаще.
В Антарктиде, на территории безжизненных и бесснежных Сухих долин Мак-Мердо, находится одно из самых удивительных природных образований на Земле — озеро Дон-Жуан.
Его площадь — всего 0,3 км², а средняя глубина — 10 сантиметров. Но главная особенность озера не в скромных размерах, а в солености (содержании солей), которая достигает 44%. Это делает Дон-Жуан одним из самых соленых водоемов на планете.
Для сравнения: соленость Мирового океана — 3,47% (почти в 13 раз меньше!), а Мертвого моря — 35%.
Несмотря на то, что температура в регионе может опускаться до -50 градусов Цельсия, озеро никогда не замерзает. Связано это с чрезвычайно высокой концентрацией хлорида кальция (CaCl2), который снижает точку замерзания до -51°C.
Долгое время считалось, что жизнь в этом водоеме невозможна. Но в 2013 году ученые обнаружили микроорганизмы — археи и бактерии — живущие в микроскопических пленках между кристаллами соли. Жизнь, как всегда, нашла путь.
Озеро Дон-Жуан — это не просто чудо природы, а естественная лаборатория для понимания Марса. Концентрация и состав солей, найденных роверами NASA, очень напоминают аналогичные параметры Дон-Жуана. Если подтвердится существование подледных соленых озер на Красной планете, то они, определенно, будут рассматриваться как главные кандидаты на роль пристанища для внеземной жизни.
Вероятно, когда-то жизнь процветала на поверхности Марса, но катастрофические климатические изменения, растянувшиеся на миллионы лет, могли вынудить наиболее живучих ее представителей неторопливо мигрировать под поверхность с параллельной адаптацией.
Внутри нашей планеты могут скрываться фрагменты другого мира. И хотя это звучит как фантастика, за этой идеей стоит вполне серьезная научная гипотеза.
Речь идет о Тейе — гипотетической протопланете размером примерно с Марс. Согласно общепринятой версии, около 4,5 миллиарда лет назад она столкнулась с протоземлей — Землей на очень ранней стадии развития. Удар был настолько мощным, что часть вещества оказалась выброшена на орбиту, а затем из этих обломков сформировалась Луна.
Но возникает важный вопрос: если Тейя действительно столкнулась с Землей, куда делась основная часть ее вещества? В конце концов, Луна почти вдвое меньше Марса.
Геофизики давно знают, что в нижней мантии Земли есть две огромные аномальные области. Одна находится под Африкой, другая — под Тихим океаном. Их называют крупными областями с низкой скоростью сдвиговых волн — LLSVP (от англ. Large Low-Shear-Velocity Provinces).
LLSVP представляют собой гигантские скопления вещества у границы внешнего ядра и мантии, залегающие на глубине около 2 900 километров под поверхностью. Через эти области сейсмические волны проходят заметно медленнее, чем через окружающую мантию, поэтому ученые видят их косвенно — по данным землетрясений.
Поскольку сейсмографы размещены в разных уголках планеты и работают непрерывно, накопленные данные позволяют визуализировать то, что скрыто от прямого наблюдения, — этакий "рентген" планетарного масштаба. По оценкам, общий объем LLSVP составляет около 6% от объема всей Земли.
В 2023 году международная команда исследователей предложила любопытное объяснение: эти глубинные аномалии могут быть остатками вещества Тейи — той самой протопланеты, столкновение с которой привело к формированию Луны.
Моделирование показало: если мантия Тейи была немного плотнее мантии протоземли и богаче железом, часть ее вещества после столкновения могла не перемешаться полностью с земной мантией. Вместо этого она погрузилась глубже и со временем оказалась у границы ядра и мантии — там, где сегодня находятся LLSVP. Авторы исследования прямо называют эти структуры возможными "погребенными реликтами" вещества Тейи, сохранившимися после гигантского удара.
Эта гипотеза прекрасна тем, что связывает сразу две загадки: происхождение Луны и существование гигантских структур в недрах Земли. Если она подтвердится, наш естественный спутник окажется не единственным следом древнего столкновения. Второй след может находиться глубоко под нашими ногами.
Уже предвижу диванно-экспертную реакцию в духе: "Есть только Кольская сверхглубокая скважина", "никто не знает, что глубже 12 километров", "все это просто догадки", "никто этого своими глазами не видел" и так далее.
Но для того, чтобы обнаружить заболевание внутренних органов, человека не вскрывают на операционном столе в рамках диагностики. Врачи используют УЗИ, МРТ, КТ, анализы и другие методы, позволяющие увидеть то, что скрыто внутри тела. Исследование недр Земли с помощью современной сейсмологии, геодинамического моделирования и сравнительного анализа работает похожим образом — только в планетарном масштабе.
Существование LLSVP — факт. А вот их происхождение — не доказанная истина, а сильная научная модель.
Если авторы исследования правы, наша планета окажется не просто телом, пережившим древнее столкновение, а миром, внутри которого до сих пор хранятся фрагменты погибшей протопланеты.
И если однажды у нас появятся технологии для получения образцов этих фрагментов, мы сможем лучше понять не только процесс формирования Луны, но и то, как гигантские столкновения влияли на внутреннее строение планет Солнечной системы, определяя их дальнейший эволюционный путь.
Возможно, именно такие события, которые сегодня мы бы сочли катастрофическими, играли важную роль в создании обитаемых миров, обеспечивая их колоссальным запасом энергии.
По сообщению специалистов Лаборатории солнечной астрономии ИКИ и ИСЗФ, за прошедшие сутки на Солнце произошло уже 3 вспышки высшего уровня. Все события связаны с активной областью 3697, вернувшейся к Земле, которая при прошлом прохождении мимо планеты вызвала крупнейшую с 2017 года вспышку на Солнце уровня Х8.7 и самую сильную с 2005 года магнитную бурю.
За последние 3 дня с момента возвращения активная область произвела уже 5 вспышек уровня Х. Избежать встречи с солнечными массами не удастся. Центр взрыва находится очень близко от линии Солнце-Земля, а плазменное облако направлено почти точно на планету.
К орбите Земли солнечное вещество придет скорее всего во вторник, 4 июня, с предварительной силой удара – G3 (сильная буря).
Более полувека человечество изучает Марс с помощью орбитальных аппаратов, роверов и посадочных станций. За это время мы узнали о Красной планете невероятно много — несравнимо больше, чем за все предыдущие столетия наблюдений через наземные телескопы.
Но некоторые марсианские загадки до сих пор остаются без ответа. И чем больше мы смотрим на эту планету-соседку, тем больше вопросов возникает...
На снимке, представленном ниже, запечатлены странные впадины, которые были обнаружены к югу от Великой Северной равнины (крупнейшей низменности Марса, окружающей северный полярный регион), у границы древнего нагорья.
Структура этих природных образований сразу приковывает внимание: разломы четко указывают на обрушение к единой точке — словно поверхность провалилась внутрь, и грунт начал "ползти" к некоему скрытому центру.
На Земле аналогичные структуры встречаются над подледными вулканами. Механизм их появления прост: когда приближается извержение и тепло растапливает основание ледника, он проседает и трескается именно таким характерным образом — радиальные разломы, направленные к источнику тепла.
Но здесь возникает загадка.
Ученые полагают, что под марсианским нагорьем, попавшим в кадр, скрываются огромные запасы подповерхностного водяного льда, так как это объяснило бы характер обрушения. Однако в этом регионе нет очевидных следов недавней вулканической активности. Никаких лавовых потоков, никаких вулканических конусов поблизости.
Что же тогда привело к обрушению льда? Может ли Марс оставаться вулканически активным телом по сей день? Если это так, то активность должна быть намного слабее земной и зреть глубоко под поверхностью, чтобы оставаться неуловимой для наших инструментов. Или, может быть, существует какой-то иной механизм, о котором мы пока не догадываемся?
Марс явно умеет хранить свои тайны. И стоит нам разгадать эту загадку, как на ее месте появятся минимум две новые.
Хотите больше науки в вашей жизни? Тогда приглашаю вас в мой Telegram-канал — здесь каждые четыре часа выходит новый материал: https://t.me/thespaceway
Комментарии