Космический лед. Часть седьмая: Снеговая линия

Снеговая линия

Здравствуйте, наши дорогие читатели и мечтатели! В серии статей «Космический лед» блога Вольных ледорубов, подготовленную нами для вас, мы решили поделиться с вами наиболее интересными на наш взгляд фактами о ледяных образованиях, находящихся далеко от Земли, в глубинах космоса. На примере отдельных объектов вы познакомились с большими и малыми космическими телами, узнали об их физических параметрах, о внутреннем строении и внешних структурах, о процессах, происходящих внутри и на поверхности. Со своей стороны мы старались, чтобы информация, представленная в каждой статье, не выглядела сухим набором данных, а была интересна и легка для восприятия; надеемся, наши ожидания оправдали себя.
Данная заметка – заключительная часть нашей серии. Безусловно, тема космического льда на этом не закрывается, но мы ограничились краткими описаниями некоторых небесных тел, сделав упор на их необычность, т.к. полное и подробное рассмотрение того или иного объекта означало бы отход от тематики нашего блога – это во-первых, а во-вторых, для неспециалистов оказалось бы длительным и скучным чтением.

Ну что ж, вернемся к теме данной статьи. В предыдущих заметках мы немало говорили о формообразовании ледяных объектов, об их размерах и т.д. В частности узнали, что в нашей Солнечной системе есть планеты земной группы и есть газовые планеты. В первую группу входят первые четыре планеты, считая от Солнца, ко второй группе относится другая четверка планет. Расстояние планет от Солнца, определяет их внутренний состав и строение. Эти группы разделены условной границей, которая носит название снеговая линия (англ. snow line или frost line).
Термин «снеговая линия» заимствован астрономами из геологии и географии, где он обозначает уровень поверхности на нашей планете, выше которого происходит накопление атмосферных осадков в твердом виде, преобладающее над их таянием и испарением. Снеговая линия Солнечной системы означает такое расстояние от светила, на котором возможно стабильное существование того или иного вида льда. Раскрывая данное определение, уточним, что в Солнечной системе есть несколько снеговых линий.

Первая линия – водная (H2O), находится на расстоянии порядка 5 астрономических единиц или 750 000 000 км; между Поясом астероидов и орбитой Юпитера. Далее в порядке замерзания идут снеговые линии аммиака (NH3), сероводорода (H2S), углекислого газа (CO2), метана (CH4), а замыкает строй линия угарного газа (CO) находящаяся в области орбиты Нептуна.

На иллюстрации 1 показано расположение кривых для каждой снеговой линии в зависимости от температуры (по Кельвину) и давления. Справа налево: водная (260 °К или минус 13 °С), аммиачная, сероводородная, углекислая, метановая.

Илл.1. Кривые снеговых линий. Справа налево: вода, аммиак, сероводород, углекислый газ, метан

Илл.1. Кривые снеговых линий. Справа налево: вода, аммиак, сероводород, углекислый газ, метан

Тем самым, водная снеговая линия является основным рубежом, разделяющим Солнечную систему на две температурные зоны: теплую внутреннюю и холодную внешнюю. В теплой зоне в твердом агрегатном состоянии могут находиться лишь силикатные породы, из которых в свое время образовались планеты земной группы. За пределами снеговой линии, в холодной зоне водный, аммиачный и другие льды наравне с пылью сыграли, по мнению ученых, одну из ведущих ролей в формировании газовых планетарных систем, поэтому масса и размеры внешних планет Солнечной системы больше, чем у планет внутренних, и их по праву называют гигантами. Этот космический лед не похож на тот, который мы знаем. Переход вещества из пара в лед при сильном охлаждении вызывает его поляризацию, т.е. лед уже действует как магнит, притягивая к себе другие частицы, а структура его отличается от кристаллической решетки обыкновенного для нас с вами водяного льда – космический лед здесь более рыхлый.

Илл.2. Образование планет из протопланетного облака.

Илл.2. Образование планет из протопланетного облака.

На иллюстрации 2 представлена схема поэтапного образования планет Солнечной системы из протопланетного облака в теплой и холодной зонах: 1) мельчайшие частицы (для земной группы – пыль скальной породы и металлы; для газовой группы – лед и пыль); 2) планетезимали (маленькие небесные тела, постепенно увеличивающиеся за счет приращения материала); 3) протопланеты; 4) сформировавшиеся планеты.

Илл.3. Компьютерная модель планет для сравнения их размеров. В порядке убывания слева направо от заднего ряда к переднему – Юпитер, Сатурн (без колец), Уран, Нептун, Земля, Венера, Марс, Меркурий, Плутон (с 2006 г. карликовая планета).

Илл.3. Компьютерная модель планет для сравнения их размеров. В порядке убывания слева направо от заднего ряда к переднему – Юпитер, Сатурн (без колец), Уран, Нептун, Земля, Венера, Марс, Меркурий, Плутон (с 2006 г. карликовая планета).

У ведущих газовых гигантов, Юпитера и Сатурна, лед (главным образом, аммиак, метан и вода) окружает каменную или металлическую сердцевину и покрыт сжиженной газовой мантией.
Два газовых великана поменьше, Уран и Нептун, образуют отдельную группу ледяных гигантов, так как большая часть их внутренней структуры приходится на мантию, состоящую из так называемых льдов воды, аммиака и метана, которые не являются льдами в нашем привычном понимании, вследствие физических процессов, происходящих в глубинах газовых планет.

Илл.4. Ганимед, спутник Юпитера. Цвета искусственно усилены.

Илл.4. Ганимед, спутник Юпитера. Цвета искусственно усилены.

Настоящими же царствами льда стали спутники газовой четверки. Такие луны, как Европа, Ганимед, Каллисто, Энцелад, Тритон действительно производят впечатление. О них мы рассказывали вам в предыдущих статьях, Ледяная Европа. Причудливые поверхности толщи льда, полностью покрывающего собой спутники, образованы процессами, происходящими в глубинах небесных тел. Льды тают, сталкиваются друг с другом, трескаются, а из трещин выбрасываются на километровую высоту фонтаны воды или сжиженного газа, которые моментально замерзают при крайне отрицательной температуре и оседают на поверхности в виде льда.

Илл.5. Внутреннее строение Ганимеда.

Илл.5. Внутреннее строение Ганимеда.

Холодные ледяные миры таят много секретов, привлекая внимание ученых, которые только могут гадать, что же скрывают ледяные панцири суровых и в тоже время красивых космических творений. Возможно, что под ледяной корой находятся целые океаны жидкости, и может быть, ледяные спутники хранят огромные запасы воды. А некоторые оптимистически настроенные исследователи не исключают даже существование жизненных форм на этих небесных телах.

Илл.6. Ледяной гейзер на спутнике Юпитера в представлении художника

Илл.6. Ледяной гейзер на спутнике Юпитера в представлении художника

Сейчас, конечно, это пока лишь версии, но ведь даже самые смелые предположения не являются голой фантазией, а строятся на научных данных, накопленных за длительный период наблюдения и изучения небесных тел, существенный прорыв в котором произошел со второй половины XX столетия, в эпоху освоения космоса автоматизированными аппаратами.
Уже более сорока лет ведется активное исследование космическими зондами окраин Солнечной системы, в частности ледяных спутников дальних планет. В ближайшем будущем космические агентства Европы (ESA), США (NASA), Японии (JAXA) и Роскосмос планируют осуществить ряд программ по исследованию Юпитера, Сатурна и их спутников. Программы Titan Saturn System Mission (TSSM), Europa Jupiter System Mission (EJSM), Jupiter Icy Moon Explorer (JUICE) будут направлены на более глубокое изучение небесных тел: их внутреннего строения, геологической активности, поверхности, атмосферы и магнитосферы. А миссия по исследованию Титана и Европы даже включает в себя спуск на поверхность посадочных модулей. Будем надеяться, что эти программы позволят нам лучше понять природу космических объектов, а может и дадут ответы на интересующие нас, землян, вопросы.
Хочется верить, что настанет день, и человек сам сможет ступать по ледяной поверхности этих спутников, и тогда планета Хот (Hoth) из пятого эпизода популярной киноэпопеи «Звездные войны» уже не будет выглядеть для наших потомков такой фантастической, а освоение далеких миров будущими поколениями людей будет носить исключительно мирный характер.

Илл.7. Кадр из художественного фильма «Звездные войны. Эпизод V: Империя наносит ответный удар»

Илл.7. Кадр из художественного фильма «Звездные войны. Эпизод V: Империя наносит ответный удар»

Сегодня же мы довольствуемся астрономическими наблюдениями за космосом с Земли и беспилотных космических станций. Возвращаясь к теме статьи, отметим, что в 2013 году комплекс радиотелескопов «ALMA» позволила группе ученых из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики в США обнаружить снеговую линию угарного газа в молодой звездной системе TW Hydrae. Ученые вычислили расстояние снеговой линии от звезды – 30 а.е. На таком расстоянии «у нас» находится орбита Нептуна. Это исследование даст возможность детально рассмотреть картину образования внешней холодной области, перенеся ее проекцию на нашу Солнечную систему.

Илл.8. Изображение звездной системы TW Hydrae. Зеленое облако – область замерзания угарного газа. Синее кольцо – условная орбита Нептуна, наложенная для сравнения.

Илл.8. Изображение звездной системы TW Hydrae. Зеленое облако – область замерзания угарного газа. Синее кольцо – условная орбита Нептуна, наложенная для сравнения.

Холодная зона, начинающаяся за снеговой линией, простирается очень далеко. За орбитой Нептуна, дальней планеты Солнечной системы, находятся огромные скопления небольших космических тел, именуемых транснептуновыми объектами, состоящих из скальных пород, металлов и льда. Эти скопления строительного материала, оставшегося после формирования Солнечной системы, расположены в определенном порядке.

Илл.9. Схема устройства Солнечной системы.

Илл.9. Схема устройства Солнечной системы.

Сперва идет пояс Койпера, ширина которого определяется расстоянием от 30 а.е. от Солнца до 50-55 а.е. от Солнца. Пояс Койпера представляет собой тороид, иначе говоря, выглядит как камера для автомобильного колеса, и лежит в плоскости эклиптики. Наиболее известным транснептуновым объектом в поясе Койпера является Плутон, открытый в 1930 г. и до недавнего времени считавшийся девятой планетой Солнечной системы, а ныне вместе со своим спутником Хароном каменно-ледяной Плутон претендует на звание двойной карликовой планеты.

Илл.10. Планетарная система Плутона.

Илл.10. Планетарная система Плутона.

Далее следует так называемый рассеянный диск – область Солнечной системы, где объекты, состоят преимущественно из водяного льда, имеют более свободные орбиты с перигелием не меньше 35 а.е., и где отсутствует их плотная сгруппированность. Внутренняя часть рассеянного диска как бы накладывается на пояс Койпера, а вот расстояние до внешнего края определить пока крайне затруднительно, но ученые более уверены в том, что по мере удаления от Солнца «толщина» рассеянного диска увеличивается.

Илл.11. Трехмерная модель внешних областей Солнечной системы.

Илл.11. Трехмерная модель внешних областей Солнечной системы.

Вероятным же пределом Солнечной системы считается облако Оорта, которое может начинаться с расстояния 2000—5000 а.е. от Солнца и растягиваться до 50 000 а.е. от Солнца (или даже дальше). Внешняя часть облака имеет сферическую (шарообразную) форму, внутренняя – тороидную. Малые тела в облаке Оорта образованы из различных видов льда: воды, метана, этана, угарного газа.

Илл.12. Комета Лавджоя, 2011 г. Снимок сделан с борта Международной космической станции

Илл.12. Комета Лавджоя, 2011 г. Снимок сделан с борта Международной космической станции

Как мы уже отмечали во второй части серии Космический лед, ледяные кометы пояс Койпера и облако Оорта предположительно являются колыбелью комет – ледяных бегуний Солнечной системы. Еще не так давно ученые мечтали «пощупать» кометное ядро, строя версии о его составе и строении. И вот, осенью 2014 года человечество сделало очередной большой шаг в космическом исследовании – впервые за всю нашу историю мы оседлали ядро кометы!

Илл.13. Снимок ядра кометы Чурюмова-Герасименко, сделанный аппаратом «Rosetta» в 2014 г.

Илл.13. Снимок ядра кометы Чурюмова-Герасименко, сделанный аппаратом «Rosetta» в 2014 г.

Запущенный в 2004 году к комете Чурюмова-Герасименко (размеры которой 5х3 км) космический аппарат «Rosetta» в августе 2014 года вышел на ее орбиту, а 12 ноября от него отделился модуль «Philae», совершивший длительную и сложную посадку на поверхность ядра кометы. Модуль должен произвести анализ химического состава и физических характеристик кометы.

Илл.14. Фрагмент поверхности ядра кометы Чурюмова-Герасименко.

Илл.14. Фрагмент поверхности ядра кометы Чурюмова-Герасименко.

Целью миссии является исследование кометного вещества, в частности, на предмет наличия органических молекул и воды, что, опять-таки, в свою очередь, поможет глубже изучить процесс формирования Солнечной системы и жизни на Земле. Мы от души поздравляем Европейское космическое агентство и всех, кто работал над проектом, и вас, дорогие читатели, и будем ждать результатов исследований!

Илл.15. Вид с ледяного спутника на газовую планету в окружении каменно-ледяных глыб (художественное изображение).

Илл.15. Вид с ледяного спутника на газовую планету в окружении каменно-ледяных глыб (художественное изображение).

Что ж, друзья, подошла концу наша статья, закрывающая серию «Космический лед». Нам очень приятно, если наши заметки понравились вам и в чем-то помогли. Будем рады видеть ваши отзывы и оценки, которые вы можете оставить в конце каждой статьи блога Вольных ледорубов.

Ну а завершить данную серию мы захотели стихотворением с одноименным названием «Космический лед», которое написал советский ученый, исследователь и поэт Петр Людовикович Драверт (1879-1945 гг).

В пространстве мировом, среди метеоритов,
Обильных никелем, железом, как руда,
Среди загадочных, чужих для нас хондритов
Извечно носятся, блуждая, глыбы льда.

Сложившись в агрегат кристаллов тригональных,
Противоборствуя невидимым волнам,
Они бегут в своих кругах астральных,
Пока неведомых и недоступных нам…

Порой одни из них в бессменности движенья
Скрестят свои пути с орбитою земной
И, слепо верные законам притяженья,
Свергаются в наш мир для участи иной.

Стремительно летя в воздушные пучины, —
Созданья темных недр холодной пустоты, —
Вращаются, светясь, космические льдины,
И тают их тела в объятьях теплоты…

И, выпав на утес, от зноя раскаленный,
Остатки хрупкие когда-то мощных масс,
Кончая век, быть может, миллионный,
Последний скорбный свой переживают час.

А солнце превратит их скоро в пар незримый,
Сольется тесно он с громадой облаков;
И примем мы потом в плодах земли родимой
Частицы влажные исчезнувших миров.

До новых встреч, уважаемые читатели!


 

Вы так же можете ознакомиться с другими статьями:
Ледяной джостик SonyPlaystation
Ледяная дорога
Ледовый логотип Lucia
Приглашение на праздник Крещения Господн...
Ледяное сердце в Нью-Йорке
Ледяные горки на деревянном каркасе
Маяки – ледяные статуи
«Ох, уж этот ноль!» и «Кому это надо?»
Ледяной бар в музее-мастерской З. Церете...
Льдины на улицах города
Щенок и кубик льда
Ледяной городок в Красногорске
Олимпийские талисманы Сочи 2014 изо льда
Водные лыжи на льду
Ледяные пластинки
Чайка, попавшая в лед
Щенок против кусочка льда
Модные вещи во льду
Ледяные люди. Дэвид Блэйн - Замороженный...
Платья во льду Николь Декстрас
Лэнд-арт на льду Байкала
Жан-Клод Ван Дамм построил ледяной бар
Идеально замерзший лед
Ледяные горки для малышей
Космический лед. Часть третья. Тайна Кра...
Ледяной монстр в рекламе шин
Ледяные явления. Часть первая.
Космический лед. Часть шестая: Ледяные и...
Ледяное сердце в подарок
Ледяной комплекс Снежная Королева в Калу...
Подледный пуск петард
Ледяной юмор. Часть-5
Ледяные узоры – живопись природы
Подарки изо льда на 8 марта
Ледяной слон для телеканала МИР
Разбивая лед
Ледяные штормы
Саграда Фамилия изо льда
Энциклопедия льда. Введение
Ювелирные украшения изо льда
Ледяной юмор. Часть-7
Ледяной лабиринт на Байкале
Пайкрит
Ледяной юмор. Часть-8
Заготовка льда в мультфильме Холодное Се...
Ледяная скульптура Рыбка
Лед
Ледяная сова для игры Что? Где? Когда?

Добавить комментарий

сколько стоит заказать частный самолет;generator.msk.ru бензогенератор 2 2 квт;Виниловая напольная плитка http://floorstudio.ru;Элитная Новостройка спб булякбаев-руслан.рф