Что изучает планетология
Планетология — наука на стыке астрономии, геологии и физики, которая исследует планеты, их спутники, карликовые планеты, астероиды и кометы. Учёные хотят понять, как формировались небесные тела, из чего они состоят и почему одни планеты стали пригодными для жизни, а другие — нет.
До космической эры планеты изучали только через телескопы. В 1965 году зонд Mariner 4 сделал первые 22 снимка Марса вблизи и показал кратерированную пустыню вместо ожидаемых каналов Скиапарелли. Это перевернуло все представления о Красной планете и дало толчок планетологии как отдельной науке.
Строение планет: от коры до ядра
Каменные планеты и газовые гиганты устроены принципиально по-разному. Земля, Марс, Венера и Меркурий имеют твёрдую кору, мантию и металлическое ядро — их структуру можно сравнить с варёным яйцом. Юпитер и Сатурн — в основном водород и гелий без чёткой твёрдой поверхности.
Каменные планеты сформировались из силикатных пород и металлов. Земля — единственная из них с активной тектоникой плит: кора разбита на 7–8 крупных плит, которые движутся со скоростью 2–15 см в год. Это перемешивает углерод, регулирует климат и создаёт условия для жизни. Марс в прошлом был геологически активен: вулкан Олимп (Olympus Mons) высотой 27 км и диаметром 600 км — крупнейший вулкан в Солнечной системе. Меркурий сжимается по мере остывания — его поверхность испещрена скарпами длиной до 1000 км, образовавшимися при этом процессе.
Планеты-гиганты делятся на газовые (Юпитер, Сатурн) и ледяные (Уран, Нептун). Юпитер за более чем 400 лет наблюдений не изменил своё Большое красное пятно — антициклон размером с Землю, существующий минимум с 1665 года, хотя с 2012 года он заметно уменьшился. Давление в ядре Юпитера настолько велико, что водород переходит в металлическую форму, проводящую электрический ток, что создаёт мощное магнитное поле планеты.
Карликовые планеты — Плутон, Церера, Эрида, Макемаке, Хаумеа. В 2015 году зонд New Horizons пролетел мимо Плутона и обнаружил там азотные ледники, горы из водяного льда высотой 3500 метров и слоистую атмосферу из азота и метана.
Атмосферы и климат планет
Атмосфера определяет, возможна ли жизнь на планете. Венера — ярчайший пример неудавшегося парникового эффекта: температура поверхности +465°C, давление 92 атмосферы, атмосфера на 96% из CO₂. Марс потерял плотную атмосферу около 3,7 миллиарда лет назад после угасания магнитного поля, и солнечный ветер «сдул» большую её часть. Сейчас атмосфера Марса в 170 раз тоньше земной.
Исследования марсохода Perseverance (с 2021 года) показали следы древних рек и озёр. Аппарат MOXIE успешно получил 5,4 г кислорода из углекислого газа марсианской атмосферы — прообраз будущих систем жизнеобеспечения для людей на Марсе.
Экзопланеты: миры за пределами Солнечной системы
В 1992 году обнаружили первые экзопланеты у пульсара PSR 1257+12. В 1995 году Мишель Майор и Дидье Кело открыли первую планету у обычной звезды — 51 Пегаса б, «горячий юпитер» с орбитальным периодом 4,2 суток. За это открытие они получили Нобелевскую премию 2019 года.
Телескоп Kepler (2009–2018) обнаружил более 2600 экзопланет, наблюдая за затемнением звёзд при прохождении планеты. Сегодня известно свыше 5700 подтверждённых экзопланет. Proxima Centauri b (4,2 световых года от Земли) находится в зоне обитаемости своей звезды, но бомбардируется мощными вспышками — её пригодность для жизни под вопросом.
Ключевые миссии планетологии
Программа Voyager (1977): два зонда посетили все четыре планеты-гиганта. Voyager 1 в 2012 году вышел в межзвёздное пространство — первый рукотворный объект за пределами гелиосферы. Кассини исследовал Сатурн 13 лет (2004–2017) и обнаружил на спутнике Энцелад гейзеры солёной воды из подповерхностного океана. Зонд Юнона (с 2016) изучает внутреннюю структуру Юпитера и обнаружил, что его полосы уходят вглубь на 3000 км, а полюса покрыты огромными циклонами.