Наука планетарная геология изучает геологические данные планет

Планетарная геология – это изучение планет и их спутников или лун.

Начиная с орбитальных телескопов и заканчивая марсианскими марсоходами, на планетах нашей Солнечной системы собирается огромное количество новых геологических данных. Эти данные могут дать представление о геологии на планете Земля.

Большинство планетарных исследований опирается на новые инструменты геообработки, и благодаря широкому спектру космических зондов и других орбитальных устройств в геологическом изучении поверхности наука планетарная геология развивается.

По мере того как космические зонды исследуют все глубже Солнечную систему планетарная геология дает все больше сведений. Особенно захватывающим аспектом поиска являются детальные изображения и другие данные, поступающие с лун, астероидов и комет.

Например, спутник Ио Юпитера показывает вулканическую активность.

На спутнике Сатурна Энцелада подтвержден непрерывно льющийся ледяной шлейф, поднимающийся на высоту 1000 км над поверхностью.

На изображениях Тритона, крупнейшего спутника Нептуна, также видны гейзеры.

Гиперион, продолговатый спутник Сатурна, имеет губчатую структуру, состоящую из излучающих пор, которые делают эту луну похожей на гигантский плавающий блок пемзы.

Эти странные образы вызывают гораздо больше вопросов, чем дают ответов, что является предметом изучения такой науки как планетарная геология.

Геология планеты Меркурий

Планета Меркурий, ближайшая к Солнцу, имеет поверхность, покрытую огнеупорными материалами, которые могут принимать тепло. Меркурий отличается как относительно небольшими размерами ( 4880 км; спутников не известно), так и эксцентричной орбитой, которая проходит от 46 до 79 млн км от Солнца.

Планета крайностей Меркурий имеет самые большие колебания температуры в Солнечной системе, в диапазоне от -183° до 427°C. Постоянные изменения параметров орбиты Меркурия озадачивали астрономов до тех пор, пока они не были объяснены, в эффектном примере применение общей теории относительности Эйнштейна. Последний сюрприз с этой планеты-свидетельство наличия водяного льда на полюсах. Радиолокационные данные, полученные из глубокой тени северных полярных кратеров, опровергают обобщение о том, что поверхность Меркурия состоит только из огнеупорных материалов.

Сродни Земле

Меркурий-самая близкая к Солнцу планета земного типа по составу коры и ядра Земли. Потому что из-за сходства плотности с Землей, внутренний состав Меркурия, вероятно, очень похож.

Как и Земля, Меркурий, как полагают, имеет плотное металлическое и, вероятно, частично расплавленное ядро диаметром 1700 км, окруженное силикатной мантией и корой толщиной всего 550 км. Это дает Меркурию пропорционально гораздо большее ядро, чем у Земли. Ядро, очевидно, генерирует слабое магнитное поле.

Ранние попытки понять геологию поверхности Меркурия столкнулись с трудностями, поскольку трудно получить четкое представление о поверхности планеты с помощью телескопа среднего размера. Итальянский астроном Джованни Скиапарелли (1835-1910) проявлял новаторские попытки составить карту поверхности Меркурия. Парижский астроном Эжен Антониади (1870-1944) представил более подробную карту Меркурия в 1934 году. Впоследствии с помощью американского космического зонда “Маринер-10” в 1974 году было добавлено крупные хребты, названные в их честь Антониади и Скиапарелли.

Крошечная черная точка на этом сложном изображении солнца – это планета Меркурий, когда она проходит в передней части Солнца. Мозаика заполненной кратерами поверхности Меркурия была сделана во время захода “Маринера-10”.планетарная геология

Изображения Меркурия показывают поверхность планеты, испещренную пятнами от ударов, с кратерами (шрамы, оставленные на поверхности планеты ударом с другим телом из космоса). Самый большой из них-это бассейн Калорис диаметром около 1300 км) и глубиной в два километра.

Хотя поверхность Меркурия очень древняя и никогда не развивалась тектоника плит, огромные откосы, связанные с разломами свидетельствуют о том, что планета действительно уменьшилась. геология Меркурия Безликие равнины на Меркурии, вероятно, являются результатом либо выброса радиоактивных осадков, либо древних лавовых потоков.

Геология Венеры

Венера покрыта облаками, состоящими из серной кислоты, а не водно-паровыми облаками, как на Земле. Эти облака постоянно окутывают вулканическую поверхность Венеры, которая была нанесена на карту космическими аппаратами и земными телескопами. Космический аппарат “Магеллан” запечатлел более 98 процентов поверхности планеты.

Венера находится дальше от Солнца, чем Меркурий, и ближе к Земле, чем любая другая планета, но температура поверхности, тем не менее, чрезвычайно высока. Вращение планеты Венера ретроградное  – противоположном направлению вращения других планет Солнечной системы.

Венера горячее Меркурия из-за разбегающейся парниковой атмосферы, в результате чего температура поверхности гораздо более стабильна, чем у Меркурия. Великий русский геолог, поэт и астроном Михаил Ломоносов (1711-1765) впервые обнаружил венерианскую атмосферу в 1761 году. Эта облачная атмосфера объясняет как заметную яркость Венеры (ее можно ясно видеть средь бела дня, если знать, куда смотреть, и она может отбрасывать тени ночью), так и невозможность увидеть что-либо из твердой поверхности планеты с помощью земного светового телескопа. Как и Меркурий, Венера лишена спутников.

Венерианский год длится 227,4 дня по земному счету. Венеру, радиус которой составляет почти 95 процентов земного, называют ”сестринской ” планетой Земли.

Российские исследования Венеры

Новаторские исследования Ломоносова впоследствии вдохновили российский интерес к планетарным атмосферам (разработанный русским геохимиком Владимиром Вернадским), так и российскую серию космических зондов (“Вега” и “Венера”), которые достигли поверхности планеты. Если на Венере когда-либо и были океаны, то они давным-давно исчезли.

Многие ученые теперь указывают на Венеру как на предостерегающую сказку для жителей Земли, пример безудержного планетарного нагрева, частично вызванного накоплением соединений хлора в верхних слоях атмосферы.

Венера, конечно, ближе к Солнцу, но может ли такая судьба когда-нибудь охватить поверхность Земли? Углекислый газ накапливается в атмосфере Земли (пока 0,04 %), а атмосфера Венеры на 97 процентов состоит из углекислого газа.

Температура поверхности 430°C и разрушительное атмосферное давление ограничили срок службы десантного корабля до нескольких минут. Огромное атмосферное давление на поверхности планеты приближается к 100-кратному атмосферному давлению на поверхности Земли. Непрерывные кислотные дожди, усиливают негостеприимность венерианской поверхности.

Геология поверхности Венеры

Практически ничего не было известно о геологии поверхности до тех пор, пока радиолокационный анализ с Земли в 1960-х годах не выявил выдающуюся горную цепь высотой в 8 км. Эти горы были названы Максвелл Монтес в честь Джеймса Клерка Максвелла, а низменности по обе стороны горного хребта Альфа-Регио и Бета-Регио. Таковы были наши знания о венерианской поверхности вплоть до прибытия космического зонда “Магеллан” в 1990 году.

За четыре года, что зонд Магеллан вращался вокруг планеты, было отправлено подавляющее количество изображений рельефа, показывающих поверхность того, что по существу является вулканической планетой. Планетарная геология работала с помощью зонда.Венера

Большая часть поверхности имеет возраст менее полумиллиарда лет, так как потоки лавы покрыли большую часть старых пород. Вулканы на Венере не редкость. Однако вулканические объекты в поле зрения замечательны своим разнообразием: купола, окруженные концентрическими кольцевыми структурами, называемыми коронами, плоские вулканы, называемые блиновыми куполами, многочисленные небольшие вулканы, которые сильно контрастируют с гладкими лавовыми равнинами, возвышенные плато, разломанные в геометрические узоры плитки и странные паукообразные черты.

Тектоника на Венере

По мнению некоторых, Венера пережила эпизоды земной коры, предполагая, что планета подвергается процессу тектоники плит, аналогичному тому, что происходит на Земле. Не все согласны с этой оценкой, и иногда отсутствие тектоники упоминается как разница между Землей и Венерой. Вероятно, на земной коре происходили какие-то прерывистые тектонические процессы.

Геология Марса

Загадочная планета Марс имеет ледяные шапки, свидетельства существования древних океанов и ледников, возможно, связанных с подземными залежами газовых гидратов.

Планетарная геология считает, что поверхности Марса, наряду с Венерой, являются наиболее похожими на Землю из других планет Солнечной системы. Увеличенный взгляд на марсианскую почву показывает крупнозернистые зерна, посыпанные тонким слоем песка. Сферические породы могли образоваться в результате различных геологических процессов, включая охлаждение расплавленной лавы.

Американский астроном Персиваль Лоуэлл в своей книге 1906 года “Марс и его каналы” был убежден, что каналы, построены изголодавшимися по воде остатками умирающей инопланетной цивилизации. Каналы оказались иллюзорными, за исключением огромной разломной трещины на поверхности Марса под названием Валлес Маринерис. Эта впечатляющая линейная особенность примерно параллельна и находится чуть южнее экватора. Другие впадины, некоторые более или менее параллельные долинам Маринерис, встречаются только к северу: Гебесская впадина, офирская впадина, Кандорская впадина, Ювентская впадина и Гангская впадина.

Марсианская геология

Марс имеет интересную геологию поверхности, которая делится на два основных региона: область более древних высокогорий к югу от экватора и менее древние равнины к северу. Южное Нагорье сильно изрыто кратерами, названными в честь Чемберлина, Олимп Монс-это щитовой вулкан диаметром 624 км и высотой 26 км. Самый большой вулкан Земли, также щитовой вулкан, измеряет только 10 км в высоту и 120 км в поперечнике.

самый большой вулкан

Вулкан Монс диаметром 624 км и высотой 26 км

Кратеры на Марсе свидетельствуют о большом возрасте южных высокогорий; они датируются периодом от 4,5 до 3,8 миллиардов лет поздней, но тяжелой планетезимальной бомбардировки ранней планеты. Равнины на севере топографически низки по отношению к высокогорью, настолько низки, что Северный полюс Марса находится на 6 километров ближе к экватору, чем более древний Южный полюс Земли.

Как бы в качестве компенсации, из Амазонис-Планитии в Северном полушарии поднимается Олимп-Монс, самый большой вулкан в Солнечной системе. Его большая высота может быть объяснена двумя геологическими факторами.

  • Во-первых, из-за его разреженной атмосферы и крайне ограниченного гидрологического цикла эрозионные силы на Марсе явно слабы. Марсианский воздух может время от времени поднимать пыль, но она не представляет большой эрозионной угрозы для Олимпа.
  • Во-вторых, отсутствие тектоники плит на Марсе оставляло вулканическое жерло Олимпа неподвижным в течение всего интервала, оставляя магму, генерируемую таким образом, накапливаться в одном месте. И наоборот, южные нагорья имеют свои собственные равнины, такие как Аргирская плоскогорье и огромная, глубокое Элладское плоскогорье. Оба они напоминают огромные шрамы от ударов.

Атмосфера Марса, богатая углекислым газом, определенно тонкая по сравнению с земной. Атмосферное давление на Земле превышает давление на Марсе в 100 раз. Более 30 процентов марсианской атмосферы сезонно теряется в углекислотном льду, который образуется на обоих полюсах. Ледяные шапки встречаются. Одна из таких полярных шапок, возможно, была замечена еще 13 августа 1672 года Христианом Гюйгенсом, чей набросок планеты показал круглую яркую область на ее нижнем конце. В дополнение к пыльным бурям, марсианский воздух несет мелкие частицы пыли во взвешенном состоянии, придавая марсианскому небу характерный лососево-розовый оттенок. Ветры могут дуть на Марс с преобладающими направлениями, а также переносить и осаждать осадочные породы при этом.

Доказательства наличия воды

Ранний период в истории Марса называется Ноахианским, что подразумевает, что когда-то на поверхности Марса было значительное количество воды.
Северный полюс Марса летом, покрыт шапкой водяного льда. Зимой он покрывается слоем твердого углекислого газа. Ветровые полосы на поверхности Марса вызваны ветром, транспортирующим рыхлые фрагменты песка, которые ударяются о коренную породу, медленно перемещая части поверхности, как пескоструйный аппарат.
Считается, что в некоторых кратерных впадинах располагались озера, и даже были выявлены дельты, образующиеся в этих кратерных впадинах. Наводят на размышления бывшее наличие воды извилистые каналы, изображенные орбитальными космическими зондами на поверхности Марса

Есть ли жизнь на Марсе

Метан был обнаружен в атмосфере Марса, и ученые недоумевают относительно источника этого углеводорода. Откуда берется метан в марсианской атмосфере?

Метеорит Аллан Хиллз, взорвавшийся на поверхности Марса около 1,5-1,8 миллиона лет назад в результате столкновения и обнаруженный в Антарктиде в 1984 году, является одной из старейших пород, известных в Солнечной системе, возраст которой составляет 4,5 миллиарда лет. У него есть и другие любопытные геологические свойства, в том числе кристаллы магнетита, которые, по мнению некоторых ученых, могли быть образованы только бактериями (в отличие от неорганических процессов). Хотя доказательства были далеко не окончательными, этот единственный камень вызвал споры о том, есть ли на Марсе жизнь. Обнаружение метана в атмосфере Марса подлило масла в огонь дискуссии. Некоторые ученые предположили, что он был получен из подземных марсианских микробов. Разложение подземных газовых гидратов снова может быть фактором.

Дело, однако, далеко не раскрыто.

Тем не менее, в таких идентификациях может быть трудно провести различие, скажем, между дельтой, отложенной водой, и дельтой лавы. Снимки, полученные зондами и другими источниками, действительно подчеркивают необходимость дополнительной прямой разведки поверхности Марса.

Имеются пока неубедительные доказательства наличия  воды. На снимках 1972 года зонда Маринер-9 показано, что есть речной канал с меандровыми изгибами в нижней части и разветвляющимися притоками вверх. Некоторые свидетельства наличия воды на поверхности Марса принимают форму того, что интерпретируется как разрушенный грунт, разрушенные области, которые, по-видимому, были дестабилизированы высвобождением воды в результате разложения вечной мерзлоты или газа. Однако, пока планетарная геология это изучает.