Факт существования во Вселенной газовых гигантов научно подтвержден. Все они огромные по размеру, а потому обнаружить их не составило для ученых особого труда. Более мелкие и плотные тела, существующие в космосе, называют планетами земной группы. У них есть определенное сходство по строению и составу, но абсолютной идентичности нет.
Что такое планеты земной группы
Изучение Вселенной дало основание предполагать, что есть иные миры, где возможна жизнь. Обнаружены космические объекты, которые напоминают третью планету от Солнца не только внешне, но и по строению. Их выделили в отдельную группу, которую назвали “земной”. У них твердая поверхность, в основе которой металлы и силикатные породы. Это их главное отличие от небесных гигантов, состоящих из газов, воды и других элементов той же структуры. Планеты этой группы имеют много общего. Например, отсутствие лун: у некоторых их мало, у других нет вообще.
Структура и особенности
Земная группа небесных тел представлена Марсом, Венерой, Землей, Меркурием. Они расположены внутри Солнечной системы. Основная схожесть между ними в строении: ядро – мантия – литосфера. Она обусловлена одним и тем же периодом образования и идентичными условиями.
Внутренние механические и химические процессы наложили характерный отпечаток на поверхность этих космических объектов в виде кратеров, гор, вулканов, каньонов.
Газовые гиганты Солнечной Системы имеют кольца – диски, вращающиеся вокруг них. У планет земной группы таких образований нет.
Формирование и общие черты
Есть предположение, что планеты, похожие на Землю, появились во Вселенной в числе первых. Сначала это были небольшие разрозненные пылинки, которые хаотично передвигались в пределах Солнечной системы. В результате близости к источнику тепла они утратили вещества, придававшие им летучесть, поэтому приобрели способность присоединяться друг к другу, образуя один большой объект, постоянно увеличивающийся в размерах.
На начальном этапе формирования образовалось порядка сотни небесных тел. В результате хаотичного движения они сталкивались между собой. Некоторые распадались, превращаясь в космический мусор, а другие объединялись. В процессе эволюции осталось только четыре планеты: Меркурий, Марс, Земля, Венера. Самой крупной по размерам считается третья от Солнца, Меркурий – маленький: диаметр 4880 км. У Марса – 2 спутника, у Земли – один, Меркурий и Венера их не имеют.
Категории планет земной группы
Планеты земной группы делятся на несколько категорий:
- силикатные;
- скалистые;
- железные;
- углеродистые.
Имея сходство в строении, они различаются по составу. Первая категория типична для Солнечной системы: ядро состоит из металла, а мантия каменная. Железные не имеют практического отличия от силикатных, теоретически являются их разновидностью. Последние также состоят из металла. Эта особенность придает повышенную плотность, наделяет способностью выдерживать высокую температуру, но значительно сокращает радиус.
Скалистая категория не имеет железного ядра, полностью сформирована из силиката.
Последняя, четвертая категория: планета наделена железным ядром, которое окружено углеродистой мантией.
Основные факты планет земной группы
Меркурий – самая маленькая планета, масса составляет лишь треть от Земной. Его основные характеристики:
- практически нет защитного атмосферного слоя, поэтому слишком высокая амплитуда колебания температуры;
- силикат представлен небольшими частичками, основной строительный материал – никель и железо, за счет чего небесное тело слишком плотное;
- магнитное поле отсутствует (1% от земного показателя);
- поверхность покрыта кратерами;
- есть замерзшая вода и органический материал.
Размеры Венеры мало отличаются от земных, но на этом внешнее сходство заканчивается, поскольку есть характерные особенностей:
- атмосфера настолько плотная, что не пропускает образующееся тепло в космос, в результате чего планета сильно накаляется;
- есть действующие вулканы и глубокие ущелья;
- метеориты сгорают в атмосфере, поэтому нет кратеров.
На общем фоне планет Солнечной Системы Марс выделяется высокой горой и не только:
- поверхность менее плотная, чем у Земли;
- большая часть покрыта кратерами и отложениями времен начального этапа образования;
- на Марсе есть Северный полюс, где находятся огромные глыбы замерзшей воды и углекислого газа;
- Марс называют «красной планетой» из-за оксида железа, делающего поверхность оранжевой.
На Земле созданы все условия для развития жизни: атмосфера, вода, сменяемые сезоны, оптимальный температурный режим.
Поверхность
У Меркурия есть внешнее сходство с Луной. Его силикатная поверхность изрыта метеоритными кратерами, зато она не поддается воздействию водной и газовой эрозии. Геологические следы имеют древнее происхождение, их возраст исчисляется миллиардами лет. На планете нет углублений, напоминающих реки и моря, дно которых покрывает застывшая лава.
На поверхности Венеры отсутствуют магнитные поля, ее плотность значительно выше, чем у нашей планеты Земля. Есть больше двух сотен вулканов разной величины. Предположительно 170 из них действующие. На раннем этапе своего существования поверхность была полностью покрыта лавой, настолько велико было количество извержений. Затем постепенно активность вулканов стала уменьшаться. Ученые объясняют этот процесс изменениями в количественном составе диоксида серы.
На поверхности Марса обнаружены углубления, характерные для русла рек, что дает основания предполагать, что на планете существовал температурный режим, позволявший не замерзать воде.
Наличие вулканов разного размера – характерная черта красной планеты. Есть великаны, например Олимп. Он выше горы Эверест в 3 раза. Основная часть – низменные равнины, на экваторе зафиксирована сеть каньонов.
Поверхность Земли разделена следующим образом: третья часть приходится на сушу, на которой расположено 7 континентов, 70% занимает мировой океан. Верхний слой грунта – каменистая корка, представляющая собой лаву, застывшую миллиарды лет назад и разделенную на тектонические плиты. Последние постоянно смещаются относительно друг друга, образуя горные хребты.
Яркость
Планеты взаимно отличаются наличием (отсутствием) атмосферы, а, следовательно, магнитного поля, которое защищает от солнечных лучей.
Самая яркая планета Солнечной системы – Венера. Во-первых, она близко к Солнцу, во-вторых, свечение придает серная кислота, сконцентрированная в одном облачном слое, который придает яркость. Ученые подсчитали, что этот космический объект отражает свет в пределах 75-77%.
Земля сравнительно темнее, но солнечных лучей достаточно для развития жизни. Больше трети атмосферы занято водяными облаками, обладающими способностью рассеиваться и отражать свет в пределах 28-30%.
На Меркурии есть тонкая атмосфера и слабое магнитное поле, но солнечный ветер легко разрушает их структуру и проникает на планету, нагревая ее до 430 градусов. Однако распределение света неравномерное. Наибольшая яркость присуща участку планеты, который расположен в непосредственной близости от Солнца, тогда как противоположная сторона находится в тени, и там космическое тело остывает до – 180 градусов.
Марс находится далеко от Солнца, поэтому его можно видеть ночью или ранним утром. Особенно ярким он становится в положении противостояния, когда располагается на одной линии с Солнцем и Землей. Марс в такие моменты приближается к нашей планете и освещается светилом, но на нем никогда не концентрируется столько же света, как на Меркурии.
Парниковый эффект и климат
Эти два показателя на планете определяются количеством поступающих солнечных лучей, способностью отражать их и поглощать.
Меркурий расходует весь поступающий свет. Он находится близко к звезде, получает в разы (по сравнению с другими планетами) больше тепла на каждый метр площади, но температура здесь комфортная: в среднем 67 градусов, в средних широтах – 20-22 градуса, на полюсах холодно. Днем поверхность нагревается до 420 градусов, ночью остывает до -170. Такое явление объясняется парниковым эффектом.
Венера пользуется солнечным теплом лишь на 20%, остальное отражает. Находится дальше от Солнца, нежели Меркурий, то есть света получает меньше, но температура здесь, как в пекле, 450, 470 градусов, свинец и олово плавятся. В состав атмосферы входит газ, в пределах 95%, что порождает высокий уровень парникового эффекта, температура ночью и днем почти не отличается, есть молнии, кислотные дожди.
На Марсе атмосфера присутствует, хотя и более разряженная, нежели земная оболочка. Состоит из углекислого газа, аргона, окиси углерода, кислорода всего 0,15%. Несмотря на состав, она все же существенно влияет на погоду, регулирует образование ветра, осадки. Воздух прогревается за счет многочисленных пылевых бурь, которые поднимают его с поверхности и несут вверх. Парниковый эффект оказывает свое действие на климат: к средней температуре на планете добавляет 8 градусов.
У Земли есть защитный плотный слой атмосферы. Если бы он был тоньше или более рыхлым, то на нашей планете температура была бы ниже на 38-40 градусов, то есть те же показатели, которые добавляет парниковый эффект. При его отсутствии большая часть водной поверхности оказалась бы подо льдом, исчезло больше половины растительности, животных, а людям потребовалось приспосабливаться к новым климатическим условиям.
Тепловой баланс
Этот показатель зависит от источника энергии и определяется количеством полученного и утраченного (использованного) тепла. Земля потребляет почти 2/3 солнечного света, затем посредством природных процессов перерабатывает его в инфракрасное излучение, которое необходимо для фотосинтеза, поддержания круговорота воды, формирования природных запасов: нефти, газа, угля, то есть внутренних источников тепла.
У планет, схожих с землей, их нет, или они совсем ничтожны, поэтому температура поверхности полностью формируется извне. То есть тепловой баланс регулируется наличием или отсутствием атмосферы, ее пропускной способностью, а также возможностью отправлять поступающую энергию назад в космос.
Текущие исследования планет земной группы
Исследования указывают на существование жизни на Марсе на определенном этапе, поэтому изучению этой планеты отводится большой внимание. Ее рассматривают в качестве запасного варианта на случай непредвиденных ситуаций на Земле. Астронавтов планируют отправить не раньше 2030 года, но сейчас Марс исследуют орбитальные аппараты, которые усиленно ищут признаки жизни.
Меркурий и Венера малоподходящие объекты для зарождения жизни, что подтверждается существующим на планетах температурным режимом. Но если предположить, что выживание возможно в любых условиях, то эти планеты тоже можно рассматривать в качестве потенциальных колоний.
Планеты земной группы – наиболее подходящие объекты Вселенной для обнаружения на них жизни.
Экзопланеты земной группы
С 2005 года, в результате космических исследований, было обнаружено порядка 100 миллиардов экзопланет. Пятая часть из них имеют сходство с Землей. Каждая вращается в орбите своей звезды. Все они располагаются в пределах Млечного пути.
Ученые утверждают, что больше трети звезд, подобных Солнцу, имеют в своей зоне космические объекты, похожие на Землю. Погасшие светила – самые древние в галактике: их предположительный возраст 14 миллиардов лет. А планеты на их орбите по происхождению значительно старше Земли.
В 2015 году, на расстоянии 124 световых лет от Земли, была обнаружена экзопланета K2-18b. Она вращалась на орбите звезды К2-18, в созвездии Льва. Атмосфера этого объекта показала присутствие в ней пара, что означает наличие воды.
Суперземли
Так называют планеты, чья масса значительно превосходит земную, но меньше, чем у газовых космических объектов. Почему ученых заинтересовало существование этих планет? Дело в том, что многие из них находятся в так называемых обитаемых зонах. Это значит, что есть участок космоса, где условия приближены к земным.
В космосе не раз находили зачатки жизни в любом проявлении, например бактерий, находящиеся в состоянии анабиоза. Но для развития нужны определенные условия, которые можно создать искусственно.
