На протяжении большей части истории человечества было невозможно представить Землю в космической перспективе.

Связанные гравитацией и биологией, мы не можем легко выйти за их пределы, над ними или от них. Для большинства из нас Земля неизбежно больше, чем жизнь. Даже сейчас, после почти шести десятилетий полета человека в космос, очень немногие люди поднялись на орбиту и увидели солнце, выглядывающее из-за этого изогнутого горизонта.С 1961 года всего 556 человек получили этот редкий опыт. Меньше всего, всего 24 года, наблюдали, как Земля сокращается вдалеке, становясь все меньше и меньше, пока не стала больше, чем циферблат наручных часов. И только шестеро были совершенно одни за обратной стороной Луны, отрезанные от вида нашей планеты, когда они плыли в бесконечно глубоком, усеянном звездами море.

Как выглядит наша планета, когда вы видели ее из космоса? — Вот что говорят некоторые астронавты

Эта анимированная временная шкала, сделанная из бумаги, охватывает некоторые важные вехи в освоении космоса, вплетая в мысли астронавтов о Земле.

Майк Массимино

Нью-Йорк В 2009 году астронавт НАСА посетил космический телескоп Хаббл, расположенный примерно в 350 милях над планетой, с миссией, чтобы в последний раз зафиксировать любимый глаз в небе. Взгляд Хаббла постоянно обращен к космосу, но Массимино, привязанный к массивной обсерватории, был очарован Землей. С зелеными тропическими лесами Южной Америки, суровыми африканскими пустынями и сверкающими городскими огнями, раскинувшимися под ним, планета выглядела как рай.«В какой-то момент я подумал, что если бы вы могли оказаться на небесах, вы бы увидели планету именно так. А потом я остановился на этом и сказал: «Нет, это красивее, чем это». Вот как должны выглядеть небеса. Я считаю нашу планету раем. Нам очень повезло быть здесь ».

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Это вообще неестественная вещь, космический полет. В конце концов, наша физиология развивалась специально для того, чтобы добиться успеха на этой планете, а не над ней. Возможно, поэтому астронавтам бывает сложно описать опыт наблюдения Земли из космоса.

Итальянский космический путешественник Лука Пармитано говорит, что мы еще не разработали слова, которые бы действительно передали реалии космических полетов. Строительные блоки современного человеческого общения, слова обязательно ограничены значением и коннотацией, независимо от того, какой язык вы выберете (Пармитано говорит на пяти). И до середины 20 века не было необходимости выражать, что значит видеть нашу планету в неистовой первозданной сущности космоса. «Мы просто не думаем о космических полетах», — говорит он.

Карен Ниберг

Озеро Каддо, Техас В сентябре 2013 года во время своего второго визита на Международную космическую станцию ​​Ниберг сделала чучело динозавра для своего трехлетнего сына. Возможно, это была первая игрушка, сшитая в космосе и сделанная из запасных материалов, которые инженер-механик нашел на борту орбитального поста. Изготовление игрушки помогло ей больше общаться со своими близкими, находящимися далеко внизу. Но творческий проект был также проявлением глубокой связи, которую Ниберг чувствовала с экосистемами прошлого и настоящего, пока она была на орбите.«В будущем я хотел бы больше выступать за сохранение животных. Каждая часть Земли вступает в реакцию со всеми остальными частями. Это одно. Каждое маленькое животное важно в этой экосистеме. [Вид на планету сверху] заставляет вас осознать это и побуждает к более активным действиям в сохранении этого положения. Если бы я мог заставить каждого землянина сделать один круг вокруг Земли, я думаю, все пошло бы немного по-другому ».

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Вид на Землю из космоса может изменить мировоззрение человека. Американский астронавт Николь Стотт дважды летал на космическом шаттле Discovery и вернулся с новым стремлением к созданию произведений искусства, изображающих вид. Канадский космонавт Крис Хэдфилд говорит, что, находясь на орбите Земли, он чувствовал себя более связанным с людьми на планете, чем когда-либо прежде.

Кэти Салливан, которая в 1984 году стала первой американской женщиной, совершившей космический выход, вернулась с неизменным трепетом перед сложными системами, которые собрались вместе, чтобы сделать Землю невероятным оазисом.«За эти полеты во мне выросла настоящая мотивация и желание… не просто наслаждаться этими видами и делать эти снимки, — говорит она, — а сделать это важным».

Геннадий Падалка

Национальный парк Лосиный остров, Россия Российский космонавт является рекордсменом по времени, проведенному в космосе: с 1998 по 2015 год суммарно 878 дней. Для него этот опыт стал уроком командной работы, которая стала усиливается в смертоносных условиях космического полета. Он не сомневается в том, что планета выживет, даже если человечество значительно изменит ее.Но он задается вопросом, переживем ли мы как вид наши более эгоистичные действия.

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Эд Лу

Метеоритный кратер, Аризона Ветеран трех космических полетов НАСА с 1997 по 2003 год, Лу оглянулся на планету и был поражен массивными кратерами, вдавленными в ее кору в результате прошлых бомбардировок. В 2002 году он стал соучредителем некоммерческой организации B612 Foundation, которая занимается тем, что он называет «инженерией в самых больших масштабах, которые только можно представить.«Цель группы: предотвратить любые разрушительные столкновения астероидов с Землей. «Главное впечатление, которое я получил от жизни на Земле, — это то, насколько она прочна. Жизнь сумела практически полностью покрыть эту планету в самых разных местах — она ​​находит способ ».

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

После ухода из НАСА Салливан в течение трех лет возглавляла Национальное управление океанических и атмосферных исследований, используя роботизированные глаза орбитальных спутников, чтобы преследовать свою страсть.Она говорит, что Земля сверху так завораживающе красива, что ей никогда не надоест смотреть на нее. «Я не уверен, что хочу находиться в одной комнате с кем-то, кому это может надоесть».

Даже когда нам не хватает слов, одна фотография дома сверху может изменить взгляды миллионов людей. В 1968 году экипаж «Аполлона-8» стал первым человеком, улетевшим далеко от Земли и сделавшим круг вокруг Луны. В канун Рождества астронавт Уильям Андерс сделал незабываемый снимок: пышный мир возвышается над стерильным лунным горизонтом, покрытым кратерами.Эта фотография, получившая название «Восход Земли», повысила осведомленность о красоте и хрупкости нашей планеты.

«Двадцать восемнадцать — это 50-летняя годовщина этой культовой картины, которая помогла определить экологическое движение. Какие корректировки курса нам нужно сделать сейчас, чтобы дойти до столетнего юбилея? » — спрашивает американский астронавт Леланд Мелвин. Он работает с коалицией попутчиков по космосу, чтобы переосмыслить, как мы уравновешиваем экологическое здоровье и потребности человека. В проекте будет использован опыт космонавтов, чтобы помочь другим принять более устойчивый образ жизни.

Леланд Мелвин

Лонг-Айленд, Багамы Введенный в Национальную футбольную лигу в 1986 году, Мелвин недолго играл с «Детройт Лайонс». Но когда травма оборвала его спортивную карьеру, в его жизни произошел драматический поворот — он встал на орбиту. Во время своих двух полетов в качестве астронавта НАСА, в 2008 и 2009 годах, Мелвин был ошеломлен видом океанов Земли сверху. Цвета были настолько разнообразными, что он начал искать новые способы описать все оттенки синего. Его жажда знаний продолжает отличать его усилия по вдохновению людей, особенно детей, на сохранение планеты и погоню за своими мечтами.

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Понятно, что желание защитить планету распространено среди тех, кто ее покинул. Российский космонавт Геннадий Падалка провел в космосе больше дней, чем кто-либо другой. Очарование космических полетов удерживало его на работе в течение 28 лет, но что-то еще более мощное, чем гравитация, продолжало возвращать его домой.

«Мы генетически связаны с этой планетой», — говорит он. И, насколько нам известно, Земля уникальна своей способностью поддерживать жизнь в том виде, в каком мы ее знаем.Последнее десятилетие астрономии показало нам, что мы являемся одним из миллиардов миров в галактике Млечный Путь, но наша запутанная сеть геологии, экологии и биологии делает эту странную скалу единственной доступной для человека скалой.

Нет места лучше дома.

Новооткрытая инопланетная планета, возможно, больше всего похожа на Землю

Космический корабль Кеплера, охотящийся за планетами НАСА, может быть мертв, но его открытия продолжают поступать.

Ученые, анализирующие данные, собранные Кеплером, который NASA удалил в ноябре 2018 года, только что обнаружили скрытую жемчужину: мир размером с Землю, который может быть способен поддерживая жизнь, какой мы ее знаем.

Экзопланета Kepler-1649c вращается вокруг красного карлика, который находится в 300 световых годах от Земли, говорится в новом исследовании. Kepler-1649c совершает один оборот каждые 19.За 5 земных дней инопланетная планета оказалась в «пригодной для жизни зоне» звезды, представляющей собой идеальный диапазон расстояний, на котором жидкая вода могла бы существовать на поверхности мира. (Поскольку красные карлики настолько тусклые, их обитаемые зоны расположены довольно близко.)

«Этот интригующий далекий мир дает нам еще большую надежду на то, что вторая Земля находится среди звезд, ожидая своего открытия», — Томас Зурбухен, заместитель администратора Об этом говорится в заявлении Управления научной миссии НАСА.

Видео: Планета обитаемой зоны найдена в «повторно проанализированных» данных Кеплера
Связано: 7 величайших открытий экзопланет Кеплера

Кеплер охотился за планетами, используя «метод транзита», отслеживая крошечные провалы яркости звезд, вызванные пересечением их лиц планетами с точки зрения космического корабля. Кеплер сделал это в два этапа: во время своей основной миссии, которая длилась до 2013 года, и во время расширенной миссии под названием K2, завершившейся 17 месяцев назад, когда у космического корабля закончилось топливо.

Обе эти кампании были очень успешными. Кеплер заметил около двух третей из 4100 подтвержденных экзопланет, открытых астрономами на сегодняшний день.И наблюдения космического корабля показывают, что 20-25% из 200 миллиардов звезд в галактике Млечный Путь содержат каменистые миры в обитаемой зоне. Это много потенциально жизнеобеспечивающей недвижимости.

Огромный набор данных Кеплера будет занимать астрономов на долгие годы. Некоторые из этих работ включают в себя двойную проверку, попытку найти настоящие планеты, которые предыдущее программное обеспечение для проверки ошибочно считало ложноположительными. И есть много ложных срабатываний в данных Кеплера, потому что многие вещи, помимо вращения планет, могут вызвать провалы звездной яркости.(Например, многие звезды существуют в двойных системах, и Кеплер обычно видел затмения одной звезды ее двойным компаньоном.)

Действительно, группа исследователей сформировала Рабочую группу ложноположительных результатов Кеплера для проведения именно таких исследований.И они определили, что Kepler-1649c был ошибочно выброшен как ложноположительный, сообщает новое исследование, которое было опубликовано в Интернете сегодня (15 апреля) в The Astrophysical Journal Letters.

Kepler-1649c всего в 1,06 раза больше Земли и получает 75% притока звездной энергии, которую наша планета получает от Солнца. Такое сочетание характеристик делает новообретенный мир поистине особенным.

«Существуют и другие экзопланеты, которые по размеру ближе к Земле, такие как TRAPPIST-1f и, по некоторым подсчетам, Teegarden c», — написали представители НАСА в том же заявлении.«Другие могут быть ближе к Земле по температуре, такие как TRAPPIST-1d и TOI 700d. Но нет другой экзопланеты, которая считается более близкой к Земле по обоим этим значениям, которая также находится в обитаемой зоне ее системы».

У Kepler-1649c есть соседняя планета, Kepler-1649b, которая вращается вокруг красного карлика примерно на половине расстояния и, таким образом, вероятно, слишком горяча, чтобы поддерживать жизнь в том виде, в каком мы ее знаем.

И истинные перспективы обитаемости Kepler-1649c трудно оценить. Например, астрономы ничего не знают о его атмосфере, а состав и толщина воздуха в мире сильно зависят от его температуры и способности поддерживать поверхностную воду в жидкой фазе. Вдобавок красные карлики часто испускают мощные вспышки, особенно в молодости, поэтому планеты в их обитаемых зонах могут относительно быстро лишиться атмосферы.

Но красные карлики невероятно распространены, они составляют около 70% звездного населения Млечного Пути.Так что легко и весьма заманчиво представить, что условия, благоприятствующие земной жизни, возникли по крайней мере в нескольких из их миров.

«Чем больше данных мы получаем, тем больше видим признаков, указывающих на то, что потенциально обитаемые экзопланеты размером с Землю являются обычным явлением вокруг таких звезд», — ведущий автор исследования Эндрю Вандербург, исследователь из Техасского университета в Остине. , говорится в том же заявлении. «С красными карликами почти повсюду вокруг нашей галактики и этими маленькими, потенциально обитаемыми и каменистыми планетами вокруг них, шанс, что один из них не слишком отличается от нашей Земли, выглядит немного ярче.«

Майк Уолл — автор книги о поисках инопланетной жизни« Out There »(Grand Central Publishing, 2018; проиллюстрирован Карл Тейт ). Следуйте за ним в Twitter. @michaeldwall . Следуйте за нами в Twitter @Spacedotcom или Facebook .

Ничейная земля: куда на Марсе должны отправиться астронавты?

Марсиане вторглись в Хьюстон однажды утром в октябре прошлого года, хотя на самом деле некоторые из них уже жили там.Будучи домом для отряда астронавтов НАСА в Космическом центре Джонсона и финансируемого НАСА Лунно-планетарного института, Хьюстон, вероятно, имеет самую высокую плотность марсиан на душу населения на Земле. Остальные марсиане представляли собой разношерстную команду ученых, инженеров, врачей и бюрократов, которые приехали со всей страны и даже со всего мира, чтобы заполнить аудиторию Института на исторической мастерской. Все они были там, чтобы обсудить свою общую мечту: отправить людей на высушенную замораживанием пустынную планету по соседству, которая, помимо нашего собственного, остается самым гостеприимным миром в известной вселенной.

Примерно через 20 лет, если верить текущим временным рамкам, эта мечта наконец станет реальностью. Размещенные в капсуле экипажа под названием «Орион», астронавты НАСА выйдут на орбиту на усовершенствованной версии космической стартовой системы — ракете больше, чем «Сатурн-5», на которой их предшественники летали на Луну. На орбите они состыковываются с другими космическими кораблями, включая среду обитания в дальнем космосе, а затем улетают, оставив Землю далеко позади. Через несколько месяцев они прибудут на Марс, спустившись на планету в посадочном модуле.Они проведут на поверхности до нескольких сотен дней, строя базу, исследуя окрестности и производя ракетное топливо. В конце их пребывания это ракетное топливо будет приводить в действие восходящий аппарат на Марс, который отправит этих первых пионеров обратно в среду обитания в дальний космос, а затем на Землю. База останется для использования и расширения будущими командами в рамках более широкой «Эволюционной Марсианской кампании».

В целом, первое путешествие туда и обратно, вероятно, займет около трех лет и будет частью более крупной программы, стоимость которой составляет несколько сотен миллиардов долларов.НАСА уже лихорадочно работает над этим грандиозным начинанием; Оказывается, 20 лет — не так уж много времени, чтобы отправиться в экспедицию на другую планету. В случае успеха этот многолетний спринт станет знаковым моментом в освоении космоса и в истории человечества, поскольку наш вид впервые устанавливает прочное присутствие в другом мире и, возможно, находит убедительные доказательства того, что мы не одни во Вселенной.

И все же, несмотря на все эти тщательно продуманные планы и их эпохальные последствия, усилия все еще кажутся чем-то причудливыми, потому что все еще остается одна ключевая недостающая деталь: реальный место — а не целая планета — где следующее и величайшее приключение человечества может действительно начинать.То есть посадочная площадка.

. Картирование марсианского будущего.

Обладая немногим больше половины радиуса Земли и одной десятой ее массы, Марс занимает около трети площади поверхности нашего мира — планетарной недвижимости, примерно равной площади всех континентов Земли.Вряд ли что-либо из этого было тщательно изучено: пройдите по периметру Манхэттена и пробегите 5 км, и вы пройдете большую часть поверхности Земли, чем все наши марсоходы вместе взятые на Марсе. Однако это не помешало марсианам составлять длинные списки мест, куда они хотят пойти.

В залитой солнцем ротонде перед аудиторией Лунно-планетарного института они поместили постоянные маркеры и две глянцевые карты Марса на раскладных столах. Каждый участник поставил автограф на картах, как если бы делегат подписал межпланетную Декларацию независимости, обычно отмечая место, куда, как он надеялся, люди пойдут первыми.Вскоре на обеих картах скопились толстые скопления подписей, обозначающих 45 потенциальных «зон разведки» или EZs. Каждая EZ представляла собой круг шириной 200 километров, что равнялось площади почти в 20 раз больше, чем обширный город Хьюстон. Этот диаметр показывает, как далеко, по мнению разработчиков НАСА, астронавты могут перемещаться в течение нескольких длительных миссий. Каждая EZ содержала центральную посадочную площадку, окруженную интересными районами, которые обещали научные исследования или сбор ресурсов.

Созданный в преддверии семинара, этот анимационный фильм НАСА изображает одну из возможных концепций базы на Марсе, построенную в результате нескольких экспедиций в «Зону исследования» или EZ.

Организаторы семинара предоставили сторонникам каждой EZ 15-минутный перерыв для выступления, чтобы изложить свою позицию, сжав обсуждение всей планеты в четвертьчасовые блоки, разбросанные на три дня. Во всяком случае, почти всю планету. Среди подписей, разбросанных по карте, были пустоты, явно освещенные каракулями — места, куда ни один человек не ступил бы в ближайшее время, если вообще когда-либо.В ходе семинара пустоты стали более отчетливыми: ни одна человеческая миссия не будет приближаться к полюсам ближе, чем на 50 градусов широты, и ни одна посадочная площадка не будет выше или ниже двух километров от того, что на иссушенном Марсе будет считаться «морем». уровень.» На больших высотах атмосфера будет слишком тонкой для парашютов, чтобы замедлить спускающийся космический корабль, а на более низких высотах более плотный воздух может удерживать достаточно пыли, чтобы сорвать плавную посадку ракеты. Зоны, расположенные слишком далеко на севере или юге, также могут создать проблемы для ракет.Без дополнительного толчка от экваториального вращения планеты экипажу, возвращающемуся на орбиту с полюсов, пришлось бы сжигать больше топлива, что опасно уменьшило бы вероятность ошибки. На полюсах находится основная часть доказанных резервуаров водяного льда на планете, но для доступа к ним астронавтам придется пережить зимы с постоянной темнотой и температурой ниже –150 градусов по Цельсию.

Некоторые участники семинара недовольны этими ограничениями, но ни один из присутствующих астронавтов этого не сделал. Похоже, они рассматривали Марс не столько как безжизненный мир, который нужно исследовать, а как скорее как дремлющее животное, которому когда-нибудь могут приказать ткнуть палкой.Хитрость заключалась в том, чтобы ткнуть зверя, не умирая, а один из самых верных способов умереть — это тыкать не в то место. Самые восторженные призывы к походам к полярным шапкам или набегам на горные вершины и глубокие пещеры неизбежно исходили от горстки ученых и инженеров, которым никогда бы не пришлось совершать эти опасные дела самостоятельно. В частном порядке один участник высмеял их как «ребят« Все, что вам нужно сделать »» после мантры, которую они неизменно произносили перед тем, как предлагать упрощенные решения для смертельных проблем, с которыми экипажи могут столкнуться на Марсе.Хотя он был организован для того, чтобы привести марсиан к некоторому приблизительному консенсусу, собрание, возможно, преуспело больше всего в выявлении их разногласий.

Помимо греческого хора племени «All You Gotta Do», были также Groundlings, которые предпочитали выбирать места на основе личных, но немногочисленных данных от вездеходов, и Overseers, которые выбирали свои места, используя исчерпывающую, но скудную информацию. удаленные данные с орбитальных аппаратов. Были старые верные, которые хотели снова посетить хорошо изученные места, и были первопроходцы, которые хотели отправиться куда угодно, кроме знакомых фаворитов.Были Брайты, которые хотели построить жилища на залитой солнцем поверхности, а были Норы, которые предпочли поместить их под землю.

Самый большой раскол мастерской, однако, оказался расколом, возникшим между двумя фракциями, спорящими о том, как относиться к Марсу, когда и если они туда попали. Защитники природы были готовы препятствовать человеческим исследованиям ради сохранения на планете первозданного природного заповедника; Колониалы хотели исследовать и заселить Марс как для научных, так и для экономических целей.Их столкновение ознаменовало собой раннюю битву в том, что когда-нибудь может стать войной за будущее планеты.

Самое похожее на Землю место на Марсе

Марс не всегда был ледяной пустыней. Если смотреть с орбиты, большая часть поверхности свидетельствует о том, что когда-то планета была вполне похожа на Землю — мир проточной воды, покрытый реками, озерами и морями. Марс не был мертворожденным; он каким-то образом уступил детской смертности. Теперь исследователи считают, что несколько миллиардов лет назад его атмосфера стала настолько разреженной и холодной, что почти вся вода улетела в космос или замерзла под землей или на полюсах.В то время Земля только начинала зеленеть с первыми вспышками фотосинтеза, но любая биосфера на Марсе уже была эоном в красном. Любая поверхностная жизнь была бы вынуждена отступить на окраины планеты, обреченная на существование в недрах планеты. Выяснение того, умерла ли одна планета, а другая жила, и почему — это основная задача большинства исследований, посвященных Марсу, и путь к поиску любых земных убежищ, все еще оставшихся в этом бесплодном мире.

Лучше всего Марс может знать геолог из Университета Аризоны Альфред МакИвен. У МакИвена длинное морщинистое лицо за серой короткой коробчатой ​​бородой, склонность к гавайским рубашкам и лаконичное остроумие, сухое, как марсианский воздух.Он возглавляет научную группу по созданию камеры под названием HiRISE (Научный эксперимент по визуализации изображений с высоким разрешением) на орбитальном аппарате NASA Mars Reconnaissance Orbiter, который прибыл на Красную планету в 2006 году. HiRISE может видеть детали и изменения высоты на поверхности всего на 30 сантиметров, примерно размером с футбольный мяч. Его изображения Марса настолько хороши, что превосходят изображения Земли, полученные с современных коммерческих спутников. Когда бы и где бы люди ни ступили на Марс, орлиные глаза HiRISE — и глаза МакИвена — почти наверняка будут первыми.И поэтому марсиане слушают, когда хозяин HiRISE, начальник Смотрителей, решает говорить.

Возможно, не случайно, МакИвен провел первую презентацию EZ на семинаре, превознося достоинства EZ в восточной части ущелья под названием Мелас Часма. Мелас Часма находится в глубинах Валлес Маринер, гигантской трещине, образованной извергающимися вулканами, текущей водой и ревущими ветрами, которые оставляют шрамы на целое полушарие Марса вблизи его экватора.

EZ, которую предпочитал МакИвен, опускается на несколько километров глубже, чем окружающие регионы, выходя за пределы допустимой малой высоты НАСА.Он объяснил, что когда-то Мелас Часма содержал большие объемы воды, а сегодня в них содержится то, что на Марсе составляет большие объемы воздуха. Он может похвастаться одним из самых высоких атмосферных давлений на планете, что в сочетании с обильным экваториальным солнечным светом означает, что долгими летними днями температура поверхности может легко превышать точку замерзания воды. Мелас Часма по марсианским меркам приятен на вкус. Это одно из самых похожих на Землю мест на Марсе.

В стенах ущелья, сказал МакИвен, ждет своего рассказа полная история того, как образовалась Валлес Маринер, лежащая в тысячах скальных слоев, которые складываются на сотни метров вдоль холмистой топографии каньона. , каждый слой — страница в учебнике по камню. «Здесь потрясающая геология, — сказал мне МакИвен. «Отложения внутреннего слоя, древняя коренная порода, отложения древних озер, песчаные дюны, оползни». Отправьте астронавтов расколоть скалы Мелас-Часмы, и вы сможете заглянуть в прошлое бывшего, более теплого, более влажного мира и, возможно, даже узнать, жил ли там кто-нибудь когда-либо.

Однако есть существенный камень преткновения. Цена, которую приходится платить за мягкие температуры марсианских тропиков, — это высохшая корка, в которой любой обнаженный или неглубокий водный лед должен был сублимироваться в слабый воздух. Несмотря на все свое геологическое богатство, Мелас Часма не имеет очевидных резервуаров, чтобы поддерживать жизнь экипажа и обеспечивать топливо для их возвращающейся ракеты домой. Решение McEwen — выжать воду из камней. Миллиарды лет назад, когда его вода улетела в космос или замерзла в виде льда на полюсах, некоторая небольшая часть марсианской влаги, должно быть, вместо этого застряла в минералах в скалах.Изображения, полученные с HiRISE и других инструментов, показывают, что Melas Chasma богата полигидратированными сульфатами, минералами, которые по объему составляют до половины воды. Выкопайте яму для бассейна олимпийских размеров в ложе из полигидратированных сульфатов, и теоретически вы можете заполнить ее наполовину водой, собранной из мусора. «Добывать воду легко, — сказал МакИвен другим марсианам. «Вам просто нужно нагреть его выше 150 градусов по Цельсию». Это примерно температура духовки для выпечки хлеба. «Просто для удовольствия», — сказал МакИвен, — он использовал спутниковые снимки, чтобы оценить объем гидратированных сульфатных отложений в своей EZ и, исходя из этого, количество содержащейся в них воды.Он придумал тысячу кубических километров — достаточно, чтобы дважды заполнить озеро Эри.

Чтобы найти иголку, снимите стог сена

Возможность добычи камней в воде — находка для отряда Старых Верных. Большинство из них также наземные, члены прошлых и нынешних команд марсоходов и посадочных модулей. Они хотят «отправиться туда, куда вы знаете», чтобы послать людей идти по тропам, разведенным их роботами. Почти все эти роботы приземлились около экватора Марса, и поэтому экваториальные участки доминируют в списках желаний Groundling и Old Faithful.Но аргументы в пользу отправки людей в эти наиболее изученные и предположительно самые безопасные места выдерживают критику только в том случае, если там можно найти воду.

Несколько докладчиков на семинаре хотели отправить людей в кратер Гейла, где марсоход Curiosity с ядерной установкой теперь собирает образцы почвы, нюхает воздух и лазерами взрывает камни. Наиболее оптимистичным был главный картограф Curiosity, коренастый и упертый геолог по имени Фред Калеф из Лаборатории реактивного движения НАСА, который выступал в защиту Гейла во время своей презентации.

Марсоход уже прошел через русла древних рек, аллювиальные вееры и другие свидетельства того, что Гейл мог поддерживать жизнь в далеком прошлом. Калеф думал, что Гейл сможет поддерживать человеческую жизнь и в будущем, и наметил там амбициозную сеть лагерей, вышек связи и переходов для серии миссий.Последние исследования сланцевого цвета дюн Гейла, проведенные марсоходом, показали, что они состоят из базальтового песка, который может вымывать водяной пар даже из очень сухого воздуха. По оценкам Калефа, в дюнах находилось от 10 000 до миллиона метрических тонн адсорбированной воды, которые только и ждали, чтобы ее испарили.

Во время сеанса вопросов и ответов после презентаций Gale стало ясно, что не все были в таком восторге, особенно первопроходцы. «Я действительно разочарован в Марсе», — сказал Пол Найлс, высокий, бледный ученый-планетолог НАСА из Космического центра Джонсона, который работал в космической миссии агентства «Феникс».«Я не хочу возвращаться к Гейлу», — продолжил Найлз. «Мы не видели там ничего интересного — или, по крайней мере, того, что я действительно надеялся увидеть».

У Найлза и других первопроходцев не было недостатка в альтернативах EZ. Во-первых, были кандидаты, занявшие второе место для роботизированных миссий, приэкваториальные объекты с признаками теплого, влажного прошлого и названиями, такими как Кратер Эберсвальде, Моурт Валлис и Кратер Езеро. Тогда были более дальние возможности. Найлз хотел посетить Арам Хаос, гигантский кратер с филигранными паутинными трещинами, где ландшафт рухнул, как раздавленная яичная скорлупа, вероятно, из-за внезапного осушения древнего подземного озера.Ученый-исследователь JPL Лаура Кербер лоббировала, чтобы люди строили базы в пределах созданных ветром хребтов Аполлинарис Сульчи, окаменелого отложения пенистого, возможно, залитого льдом вулканического пепла размером с континентальную часть США. Из видеопотока из Украины, исследователь Валерий Яколев объяснил, как холмы Zephyria Planum, вероятно, содержат достаточно воды, чтобы поддерживать колонию из 10 000 человек в течение 500 лет.

Для Джейкоба Бичера, откровенного вулканолога из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА, приверженность старых верующих знакомым местам была «ситуацией, в которой мы нашли иглу, но мы» полностью убрали стог сена ». По его словам, если НАСА не инвестирует в более дорогостоящие и трудоемкие миссии-предшественники роботов в нетрадиционных, экзотических местах, оно рискует попасть в ловушку откачки из сухого колодца, исчерпав свой марсианский бюджет, чтобы снова и снова посещать одно промежуточное место просто потому, что это целесообразно.«Забудьте о марсианских деньгах, эти предварительные миссии могли бы сжечь всех денег [в НАСА], если бы они захотели!» — усмехнулся Майк Зайберт, драчливый инженер из JPL. Зайберт был старым верующим и одним из водителей марсохода «Оппортьюнити». Он надеялся сэкономить деньги, отправив людей к месту посадки «Оппортьюнити», в регион под названием «Меридиани планум». «Если мы не хотим покидать остальную часть солнечной системы, чтобы поставить сапоги на землю на Марсе, — сказал Зайберт, — нам, возможно, придется начать с той иглы, которая у нас есть, а не с того, что может быть где-то еще в стоге сена.”

Одним из возможных способов продвижения вперед было бы отправка НАСА нового орбитального аппарата к Марсу в начале следующего десятилетия, уже в 2022 году; один оснащен еще лучшими камерами для изучения поверхности и георадаром, чтобы заглядывать глубоко под нее. Этот орбитальный аппарат мог бы преодолеть разрыв между Смотрителями и Землянами, Старыми Верными и Первопроходцами, открывая большую часть планеты для серьезного рассмотрения. Такую миссию еще предстоит закрепить в бюджете НАСА. Семинар был первым, неуверенным шагом марсиан к изменению этого положения.

Бомбардировка ледников за кубики льда

В отличие от Groundlings и Old Faithfuls, большинство первопроходцев вообще не хотели приземляться возле экватора. Вместо этого они надеялись отправить людей в более прохладные средние широты, где HiRISE и другие инструменты открывали ландшафты, сформированные подземным льдом. Примерно половина EZ мастерских находилась в высоких средних широтах, особенно в северных низинах, покрытых льдом. «Если вы хотите холодного напитка на Марсе, если вы хотите выпить любого вида, ледниковый лед на средних широтах и ​​подземный лед — единственный доказанный резервуар, который существует», — сказал Джо Леви собравшимся во время своей презентации.Он хотел отправить астронавтов к краю бассейна Эллада, гигантского ударного кратера в южных средних широтах. Леви, геолог из Техасского университета в Остине, использовал спутниковые данные для подсчета и изучения особенностей, называемых лопастными обломками, которые, как полагают, являются подземными ледниками, которые можно увидеть повсюду в средних широтах. К концу проекта он насчитал более 11000, большинство из которых, вероятно, содержат миллиарды тонн водяного льда.

«Вы можете выбрать, откуда вы хотите получить кубики льда, и вы просто начнете измельчать», — сказал Леви. Или, что более провокационно, вы можете взорвать небольшую бомбу на леднике, чтобы выкопать «практически неограниченную шахту для льда». Слабая марсианская атмосфера могла бы тогда выполнять большую часть экстракции и очистки бесплатно, сублимируя обнаженный лед в водяной пар, который можно было конденсировать и собирать с помощью оборудования, едва ли более сложного, чем брезент.Несколько зрителей пожали плечами или покачали головами — Леви свернул на территорию «All You Gotta Do». Добыча ледников для получения питьевой воды и топлива, продолжал Леви, также создаст ледяные пещеры для размещения экипажей и оборудования, изолируя их от опасностей космических лучей и пыльных бурь. Леви был Берроуером, марсианином, который считал, что лучшие перспективы на планете для сохранившейся жизни, человеческой или какой-либо другой, находятся под землей. Когда-нибудь Берроузеры вообразили, возможно, исследуя пещеру для нового человеческого поселения, астронавт наткнется на последние живые остатки древней биосферы Марса, искаженные временем и одиночеством в некую темную одноклеточную форму.

Естественно, здесь есть напряжение. Поскольку лед Марса может быть и объектом кропотливого изучения, и большим ресурсом, который нужно добывать — даже жить в нем, — астронавт в среде обитания, невинно принимающий душ или выпивший стакан воды, может случайно смыть научные открытия в канализацию или подвергнуть команду инопланетным возбудители пробудились от замороженной спячки. Окончательный судья того, куда люди попали на Марс, может оказаться не имеющим ничего общего с проблемами ракетной техники, а скорее с управлением угрозой потустороннего перекрестного заражения — то, что НАСА и другие космические агентства называют «планетарной защитой».На семинаре астронавт НАСА по имени Стэн Лав, прототипически аккуратный и аккуратный, выбрал более разговорный термин: «коты».

«Мы собираемся выпускать бактерии и вирусы все время, пока мы на Марсе», — сказал Лав.«Если мы не можем с этим справиться, мы не должны идти…». Вы не только не можете предотвратить утечку людей на Марс, но и не можете предотвратить возвращение Марса в среду обитания вместе с вами ».

Марсиане столкнулись с загадкой, сказал Лав. Человеческие миссии на планету были проданы публике как поиск жизни, а не просто величественные скальные образования. «Жизнь — это то, что вдохновляет людей — и помните, налогоплательщики финансируют нас, поэтому мы должны работать над тем, что они считают интересным», — сказал он. «Миссия будет менее интересной, если мы пойдем на место, которое, как мы знаем, является биологически безопасным.У тебя очень сложный выбор ».

Красная лента для Красной планеты

Для горстки ученых, которые посвятили свою карьеру изучению планетарной защиты, выбор совсем не трудный — люди просто не должны уходить, если они не могут сделать это без распространения межпланетных сообществ. Они предостерегающие Защитники Марса.

Только один защитник природы, Энди Спри из JPL, представил эту точку зрения. Седеющие волосы и глаза с тяжелыми веками Спрай подчеркивали его усталое, почти отцовское поведение; он был неохотным, но последовательным сопровождающим, перед которым стояла неблагодарная задача — отговорить громкую армию исследователей, стремящихся бросить осторожность на слабые марсианские ветры.«Прямо сейчас у нас нет понимания, как безопасно отправить человеческую миссию на Марс без какого-либо заражения планеты сверх того, что мы понимаем», — сказал он мне. У Спрай были похожие опасения по поводу заражения самой Земли и отправленных ею исследователей. Будь то на Земле или в среде обитания на Марсе, с чем-либо с Красной планеты, потенциально содержащим инопланетный биологический материал, следует обращаться с очень большой осторожностью. «Подумайте об Эболе», — сказал он марсианам.

В своем стремлении избежать биологической катастрофы на стороне защитников природы — в частности, Договор Организации Объединенных Наций по космосу 1967 года, который запрещает «опасное заражение» небесных тел человеком. исследование.Международная организация под названием COSPAR (Комитет по космическим исследованиям) устанавливает протоколы планетарной защиты, которые США, Европа, Россия и другие подписавшие космические державы должны соблюдать, чтобы соблюдать договор. Эти протоколы требуют, чтобы даже роботы, отправленные на Марс, проходили процедуры стерилизации, которые могут добавить десятки или даже сотни миллионов долларов к стоимости миссии. Все это делает Защитников природы, планетарных защитников, решительно непопулярными среди честолюбивых марсиан. «Не всем нравится думать о людях как о злейших врагах самих себя», — сказал бывший офицер НАСА по планетарной защите Джон Раммел, профессор Университета Восточной Каролины, который не присутствовал на семинаре.«Но если вы не примете меры по ограничению заражения, связанного с людьми, причины, по которым стоит отправиться исследовать Марс, испарится, как мороз на Утопии Планиция в летний полдень».

Утопия Планития, усыпанная камнями вулканическая равнина в северной низменности, была местом, где в 1976 году приземлился один из близнецов НАСА Викинг (другой приземлился на другой стороне планеты, ближе к экватору, в месте под названием Крис Планиция). ). Спускаемые устройства «Викинг» были первыми, кто передавал снимки с поверхности.На этих изображениях было видно окрашенное в сепию окружение, где так мало происходило изо дня в день и из года в год, что наиболее заметными изменениями были едва уловимые приходы и уходы микронных слоев водяного инея. Викинги также были (и остаются) самой дорогостоящей и амбициозной миссией, когда-либо отправляемой на Марс. Автоматизированные химические лаборатории, предназначенные для жизни, они были созданы, чтобы выдержать строгую предстартовую стерилизацию. После 30-часового запекания в духовке при 125 ° C общая микробная нагрузка каждого посадочного модуля Viking была снижена до не более 300 000 бактериальных спор на каждую — чуть более половины бактерий, которые можно было бы найти в одной точечной колонии, растущей в чашке Петри.

Сегодня любой ищущий жизнь робот, направляющийся на Марс, по-прежнему ограничен не более чем 300 000 бактериальных автостопщиков, как и викинги. Эксперты по планетарной защите подсчитали, что эти ограничения дадут микробным безбилетным пассажирам шанс на успешное размножение и распространение только один из 10000. Критики на семинаре отметили, что эти «расчеты» немногим лучше, чем слепые догадки. Ограничения, установленные для викингов, основывались на том, насколько чистым НАСА могло получить космический корабль в 1970-х годах, а не на том, насколько эффективны эти уровни чистоты на самом деле на Марсе.В зависимости от того, кого вы спросите и как скоро они хотят попасть на Марс, стандарты стерилизации Viking либо смехотворно неадекватные меры предосторожности, либо смехотворно дорогие излишества.

Сидя в аудитории, Дэйв Битти, главный научный сотрудник JPL по исследованию Марса, заметил небольшую проблему, которую стандарты поставили перед целями семинара. Согласно некоторым исследованиям, сказал Битти, средний человек содержит около 100 триллионов бактерий внутри или на своем теле, что в 10 раз превышает количество человеческих клеток.Если ограничения на приземляемую аппаратуру сохраняются и для астронавтов, продолжил Битти, то «высадка человека [на Марс] невозможна при нынешней политике планетарной защиты».

«Верно», — ответил Спрай. «Из-за того, что вы только что сказали, парадигма должна измениться, если мы когда-либо собираемся совершать посадку людей. По сути, мы превышаем ограничение по количеству очков, просто отправляя одного человека, не говоря уже о четырех или шести «.

Для изменения парадигмы потребуются серьезные прорывы в наших способностях контролировать и управлять микробными сообществами, будь то на Земле или на Марсе. Чтобы проиллюстрировать масштаб задачи, Spry отобразила диаграмму «областей пробелов в знаниях» на проекционном экране. Таблица содержала около 25 прямоугольников с цветовой кодировкой, большинство из которых было заполнено таким количеством слов, что уменьшенный до нужного размера текст был слишком маленьким для чтения марсианами. В каком-то смысле это не имело значения, потому что тревожный посыл Спрай уже был ясен: планетарная защита может в конечном итоге потребовать столько же времени, энергии и денег, сколько и фактическая отправка первых людей на Марс.

Ничьи земли

Больше, чем любое другое, одно недавнее открытие усложнило выбор места посадки: Марс больше не может считаться холодной и сухой пустыней эпохи викингов. Похоже, что на планете очень много так называемых «особых регионов», областей, определенных COSPAR как достаточно теплых и влажных для процветания земных или предположительно марсианских микробов. В совместном обзоре 2015 года, проведенном Национальной академией наук и Европейским научным фондом, авторы отметили, что необходимость планетарной защиты может на неопределенный срок «предотвратить посадку или проникновение людей» в любой и все особые районы Марса.И чем ближе мы смотрим на Марс, тем больше особых регионов мы, кажется, обнаруживаем.

Альфред МакИвен и его команда HiRISE в 2011 году обнаружили, что некоторые части Марса богаты особенностями, называемыми «повторяющимися наклонными линиями» или RSL — тонкими темными линиями, которые тянутся с высоты на освещенных солнцем сторонах определенных кратеров и холмов. . Они приливают и отливают в зависимости от времени года и солнечного света, темнея и увеличиваясь на метр в день в самые теплые условия, что позволяет предположить, что они образованы ручейками воды на поверхности или чуть ниже.В сентябре 2015 года НАСА объявило, что данные другого прибора окончательно связали присутствие RSL с гидратированными солями, которые могут образовываться только в присутствии воды. По всей планете выявлено более 200 участков-кандидатов на РНЯ, более 50 подтверждены. Все они являются потенциальными особыми регионами и, следовательно, недоступны для всех марсоходов, находящихся в настоящее время на планете.

На семинаре МакИвен предположил, что особенности могут происходить от солей, которые производят рассолы путем поглощения следов водяного пара из атмосферы, а это означает, что типичный RSL практически не будет содержать воды. вообще. Вторая теория исходила от Стива Клиффорда, старшего научного сотрудника Лунно-планетарного института с квадратной челюстью.Вместо этого Клиффорд подумал, что RSL могут возникать в результате таяния богатого солью льда в почве. Дэвид Стилман, долговязый исследователь из Юго-Западного исследовательского института с детским лицом, представил третью и самую захватывающую возможность. Основываясь на противоречивом анализе изображений HiRISE, которые он выполнил со своим коллегой Робертом Гриммом, Стиллман считает, что RSL являются продуктом по существу глобального пространства водоносных горизонтов под давлением. По словам Стилмана, HiRISE и другие спутники наблюдали сток из природных источников, которые поднимаются через трещины в скале, когда солнечный свет тает, преодолевая ледяные пробки.

Теория Стилмана далека от пуленепробиваемой, но если она будет подтверждена, она полностью изменит наш взгляд на Марс и перспективу отправки туда людей. Экипажу не нужно было обжигать камни или растапливать лед, чтобы получить воду — вместо этого они могли просто проложить трубы вдоль и под фронтом потока RSL. Вода стекала по трубам в среду обитания, где ее можно было очистить и использовать. Но водоносные горизонты, охватывающие весь земной шар, также будут представлять собой потенциальную среду обитания для существующей местной жизни, эффективно создавая огромные особые регионы прямо под поверхностью, которые могут навсегда запретить доступ людей к огромным участкам планеты.RSL, похоже, суждено стать либо исполнением самых смелых мечтаний марсиан, либо источником их худших кошмаров.

Многопланетный прецедент

После трехдневных дебатов семинар завершился отсутствием конкретного согласованного списка избранных участков, а только обещанием начать его создание в недалеком будущем. Марсиане сказали, что необходимы дополнительные данные. Больше времени. Больше денег. Больше подготовки.

Менее чем через месяц после семинара в своем выступлении на ежегодном собрании Американского геофизического союза (AGU) Илон Маск, миллиардер, основатель космической транспортной компании SpaceX, дал понять, что он устал ждать. По словам Маска, поверхность планеты, вероятно, стерильна, и все, что живет глубже, должно быть в безопасности от людей. Мнение Маска отражает его устремления: он насквозь колониал с целью создания самоподдерживающихся поселений на Марсе и создания революционных ракет для этого.В его комментариях говорилось, что если НАСА и другие неуклюжие национальные космические агентства будут мешать межпланетным защитникам природы, более гибким частным корпорациям, таким как SpaceX, не будет необходимости.

Для Маска и многих ему подобных, быстрое достижение Марса — это нечто большее, чем научный поиск знаний; это страховой полис, гарантирующий будущее человечества. Колониалы говорят, что это может быть трагично, но возможность вытоптания чужеродных микробов межпланетными следами человечества бесконечно предпочтительнее, чем позволить угаснуть одинокой искре разумности Земли.«Сейчас впервые в истории Земли открыто окно, в котором мы можем распространить жизнь на другую планету», — сказал Маск собравшимся AGU. «Это окно может быть открыто долгое время — и, надеюсь, так оно и есть, — но оно также может быть открыто и на короткое время. Я думаю, что разумный шаг — сделать жизнь многопланетной, пока мы можем ».

Позже я спросил Клиффорда, что он думает о подобных идеях, и не раздражает ли он принципы планетарной защиты. Неужели защитники природы слишком сильно замедлили освоение Марса? Он ответил, что темп можно и, возможно, нужно сделать еще медленнее.Марс никуда не денется, независимо от того, подходит ли к концу эра освоения космоса нашей цивилизации. По словам Клиффорда, проблема полета на Марс — это скорее вопрос этики, чем науки или техники. Было бы бесполезно начинать новый мир с нуля, если бы мы только экспортировали наши старые ошибки с Земли.

«В медицине главный указ — не навредить», — сказал он. «Такой подход мы должны занять при изучении Марса. Марс — это первое место, где мы действительно попытаемся обнаружить местную инопланетную жизнь, вероятно, первое место за пределами Земли, где мы собираемся жить, и это создаст прецедент, который мы возьмем с собой в остальную часть Солнечная система, может быть, даже за ее пределами.Если где-то на Марсе и существует жизнь, то ей удалось выжить там миллиарды лет. В чем наше любопытство по сравнению с этим? Дает ли это нам право вторгаться без особой осторожности? Я не уверен, что причиной гибели первой инопланетной жизни, которую мы когда-либо обнаружили, является наследие, которое мы хотим создать ».

Почему в космосе нет гравитации?

Категория: Космос Опубликовано: 18 декабря 2012 г.

Каждая галактика удерживается вместе сильными гравитационными силами.Даже если вам удастся уйти от нашего солнца, вы все равно ощутите гравитацию галактики. Это изображение — художественное изображение нашей галактики. Public Domain Image, источник: Кристофер С. Бэрд.

В космосе — это гравитации — много. Гравитация везде. Это правда, что по мере удаления от Земли ее гравитационное притяжение ослабевает. Но отмирает довольно медленно (по сравнению с ядерными силами). И гравитация никогда не уходит полностью. Когда вы подходите очень близко к другому большому телу; Луна, Марс или Солнце; его гравитация преобладает над земной.Только тогда можно пренебречь земным притяжением. Поскольку гравитация присутствует повсюду в космосе, объекты в космосе всегда падают: на Землю, на Солнце и к центру Галактики. Есть две причины, по которым объекты кажутся плавающими в космосе без гравитации, когда они действительно падают.

Во-первых, космос очень большой и относительно пустой по земным меркам. Когда вы спрыгиваете с моста, вы знаете, что падаете, потому что чувствуете, как вздымается воздух, видите вздымающиеся горы, видите, как быстро приближается вода, а затем чувствуете, что попадаете в воду.Поскольку пространство относительно пусто, мало воздуха, чтобы почувствовать свист, проносящийся мимо вас, когда вы падаете, и нет никаких ориентиров, указывающих на то, что вы движетесь. Поскольку космос настолько велик, у вас уходит от нескольких часов до нескольких лет, пока вы не столкнетесь с поверхностью планеты (при условии, что вы правильно прицелились и действительно попали), вместо того, чтобы прыгнуть с моста .

Вторая причина того, что гравитация не так очевидна в космосе, заключается в том, что объекты стремятся вращаться вокруг планет, а не сталкиваться с ними.Орбита просто означает, что объект падает на планету из-за силы тяжести и постоянно не попадает в нее. Поскольку космос такой большой, а планеты такие маленькие по сравнению с ним, на самом деле очень сложно попасть в планеты. Космические объекты обычно движутся по гиперболическим траекториям вокруг планет или скользят по орбитам вокруг них. Требуется команда ученых, выполняющая очень точные расчеты, чтобы убедиться, что космический зонд, направляющийся к поверхности Марса, не пропустит ее. Падение по кругу вокруг планеты вместо того, чтобы врезаться в нее, не похоже на как на гравитацию, к которой мы привыкли на Земле, но это точно такой же вид падения.Космонавты на орбите вокруг Земли не испытывают «никакой гравитации». Они испытывают почти всю силу земного притяжения, но ничто не может их остановить. Это называется «свободным падением». Свободное падение кажется человеку парящим в падающей системе отсчета. Как ни странно, ученые называют окружающую среду на орбите «микрогравитацией». На самом деле они имеют в виду «микроускорение», что является другим термином, обозначающим свободное падение. Это неудачное соглашение об именах возникает из-за того факта, что слово «гравитация» исторически использовалось для обозначения любого ускорения, а не только силы тяжести.Например, когда ускоряющийся дрэг-рейсер испытывает четыре g, это ускорение связано с вращающимися шинами и не имеет ничего общего с гравитацией.

На этом рисунке показаны Солнце и Меркурий с указанием расстояния и размеров в масштабе (размер Меркурия был округлен до одного пикселя, чтобы сделать его видимым). Учитывая, что Меркурий — ближайший к Солнцу объект, вы можете видеть, что космос — очень пустое место (по крайней мере, что касается планет — с точки зрения частиц и полей, космос не пуст).По этой причине падение в космосе выглядит как парение. Public Domain Image, источник: Кристофер С. Бэрд.

Темы: гравитация, невесомость, невесомость

Что другие планеты могут рассказать нам о Земле

Составное изображение показывает Землю с точки зрения космического корабля, находящегося на орбите вокруг Луны нашей планеты в октябре 2015 г. (Изображение предоставлено НАСА / Годдард / Государственный университет Аризоны)

Иногда нужно выйти из дома, чтобы понять это.По мнению геолога-планетолога Матье Лапотра из Стэнфорда, «дом» охватывает всю Землю.

«Мы не только смотрим на другие планеты, чтобы знать, что там снаружи. Это также способ узнать о планете, которая находится у нас под ногами », — сказал Лапотр, доцент геологических наук в Школе наук о Земле, энергии и окружающей среде (Стэнфордский университет Земли).

Со времен Галилея ученые стремились понять другие планетные тела через призму Земли. Совсем недавно исследователи признали исследование планет улицей с двусторонним движением.Например, исследования космоса помогли объяснить аспекты климата и физику ядерной зимы. Однако откровения не пронизывают все области геонаук в равной степени. Попытки объяснить процессы ближе к Земле — на поверхности Земли и глубоко в ее чреве — только начинают приносить пользу из знаний, собранных в космосе.

Теперь, когда телескопы становятся все более мощными, исследования экзопланет становятся все более сложными, а планетарные миссии дают новые данные, есть потенциал для гораздо более широких воздействий на науки о Земле, как отмечает Лапотр и его соавторы из Университета штата Аризона, Гарвардского университета, Университета Райса, Стэнфорда и США. Йельский университет утверждает в журнале Nature Reviews Earth & Environment .

«Множество и разнообразие планетных тел внутри и за пределами нашей Солнечной системы, — пишут они в статье, опубликованной 2 марта, — могут быть ключом к разгадке фундаментальных загадок Земли».

В ближайшие годы исследования этих тел вполне могут изменить то, как мы думаем о нашем месте во Вселенной.

«Иногда, исследуя другую планету, вы делаете наблюдение, которое бросает вызов вашему пониманию геологических процессов и заставляет пересмотреть свои модели.”

—Матье Лапотр

Доцент геологических наук, Стэнфордский университет Земли

Формы пришельцев

Наблюдения с Марса уже изменили представление ученых о физике осадочных процессов на Земле. Один из примеров имел место, когда марсоход НАСА Curiosity пересек дюнное поле на красной планете в 2015 году.

«Мы увидели большие песчаные дюны и маленькие волны дециметрового масштаба, подобные тем, которые мы видим на Земле», — сказал Лапотр, который работал в миссии в качестве аспиранта в Калифорнийском технологическом институте в Пасадене, Калифорния.«Но был также третий тип пласта, или ряби, которого не существует на Земле. Мы не могли объяснить, как и почему эта форма существует на Марсе ».

Странные узоры побудили ученых пересмотреть свои модели и изобрести новые, что в конечном итоге привело к открытию зависимости между размером ряби и плотностью воды или другой жидкости, которая ее создала. «Используя эти модели, разработанные для окружающей среды Марса, теперь мы можем посмотреть на старую скалу на Земле, измерить рябь на ней и затем сделать выводы о том, насколько холодной или соленой была вода в момент образования скалы», — сказал Лапотр, « потому что и температура, и соль влияют на плотность жидкости.”

Этот подход применим ко всем наукам о Земле. «Иногда, исследуя другую планету, вы делаете наблюдение, которое бросает вызов вашему пониманию геологических процессов и заставляет пересмотреть свои модели», — объяснил Лапотр.

Рябь, образованная ветром на песчаной дюне в кратере Гейла на Марсе, предлагает аналог для понимания условий, которые создавали древние рябь и дюны на Земле. (Изображение предоставлено NASA / JPL-Caltech / MSSS)

Планеты как эксперименты

Другие планетные тела также могут помочь показать, насколько часто во Вселенной встречаются земные тела и что именно отличает Землю от средней планеты.

«Изучая различные результаты, которые мы видим на других планетных телах, и понимая переменные, которые формируют каждую планету, мы можем больше узнать о том, как что-то могло происходить на Земле в прошлом», — поясняет соавтор Соня Тико-Шанц профессор геофизики Стэнфордского университета Земли, чьи исследования сосредоточены на палеомагнетизме.

В отличие от Земли, у Венеры в основном сплошная крышка, на ее поверхности нет воды и очень сухая атмосфера. (Изображение предоставлено НАСА / Лаборатория реактивного движения)

Подумайте, — предложила она, — как исследования Венеры и Земли помогли ученым лучше понять тектонику плит.«Венера и Земля примерно одинакового размера и, вероятно, образовались в довольно похожих условиях», — сказал Тико-Шанц. Но в то время как на Земле движутся тектонические плиты и много воды, у Венеры в основном твердая крышка, на ее поверхности нет воды и очень сухая атмосфера.

«Время от времени на Венере происходят какие-то катастрофические разрушения и возрождение большей части мира, — сказал Тико-Шанц, — но мы не видим этой непрерывной устойчивой тектонической среды, которая есть на Земле.”

Ученые все больше убеждаются в том, что вода может во многом объяснить разницу. «Мы знаем, что субдукция тектонических плит приводит к опусканию воды на Землю», — сказал Тико-Шанц. «Эта вода помогает смазывать верхнюю мантию и способствует возникновению конвекции, что способствует развитию тектоники плит».

Этот подход — использование планетных тел в качестве грандиозных экспериментов — может быть применен, чтобы ответить на дополнительные вопросы о том, как работает Земля. «Представьте, что вы хотите увидеть, как гравитация может повлиять на определенные процессы», — сказал Лапотр.«Путешествие на другие планеты может позволить вам провести эксперимент, в котором вы сможете наблюдать, что происходит при более низкой или более высокой гравитации — то, что невозможно сделать на Земле».

Основной парадокс

Исследования по измерению магнетизма в древних породах показывают, что магнитное поле Земли было активным по крайней мере 3,5 миллиарда лет. Но охлаждение и кристаллизация внутреннего ядра, которое, по мнению ученых, поддерживает сегодня магнитное поле Земли, началось менее 1,5 миллиарда лет назад. Этот двухмиллиардный промежуток времени, известный как новый парадокс ядра, заставил исследователей ломать голову над тем, как земная динамо-машина могла возникнуть так рано и сохраняться так долго.

Ответы могут лежать в других мирах.

«В нашем кругу ближайших соседей — Луна, Марс, Венера — мы единственная планета с магнитным полем, которое было сильным с самого начала и остается активным сегодня», — сказал Лапотр. Но экзопланеты размером с Юпитер, вращающиеся близко к своей звезде, были идентифицированы с помощью магнитных полей, и вскоре может появиться техническая возможность обнаружить аналогичные поля на меньших, каменистых земных мирах. Такие открытия помогли бы прояснить, является ли долгоживущее динамо Земли статистической аномалией во Вселенной, запуск которой потребовал некоторых особых обстоятельств.

В конечном счете, загадка происхождения и двигателя динамо-машины Земли — это загадка того, что создает и поддерживает условия для жизни. Магнитное поле Земли необходимо для ее обитаемости, поскольку оно защищает ее от опасных солнечных ветров, которые могут лишить планету воды и атмосферы. «Отчасти поэтому Марс — такая сухая пустыня по сравнению с Землей», — сказал Тико-Шанц. «Марс начал обезвоживаться, когда исчезло его магнитное поле».

Ночной вид силовых линий магнитного поля при моделировании экзопланеты «горячий Юпитер».Подобные симуляции помогают исследователям лучше понять внутреннюю динамику этих планет и узнать больше о том, как они могли образоваться. Пурпурный цвет указывает на магнитные поля с положительной полярностью, а синий указывает на поля с отрицательной полярностью. (Изображение предоставлено Тамара Роджерс, Джесс Вризема, Университет Аризоны)

Земля вечно изменяющаяся

Во многом побуждение заглянуть далеко за пределы Земли при попытке расшифровать ее внутреннее устройство связано с беспокойной природой нашей планеты. Во многих случаях в 4.Земля существовала 5 миллиардов лет, и она совсем не походила на сине-зеленый мрамор, которым она является сегодня.

«Мы пытаемся подойти к моменту, когда мы сможем охарактеризовать планеты, похожие на Землю, и, надеюсь, когда-нибудь найдем жизнь на одной из них», — сказала соавтор Лора Шефер, планетолог из Стэнфордского университета Земли, изучающая экзопланеты. . По ее словам, скорее всего, это будет что-то большее, чем бактерии, а не инопланетяне.

«Было бы здорово иметь еще один пример жизни в любом месте», — сказал Шефер.Это также поможет пролить свет на то, что происходило на Земле за миллиарды лет до того, как кислород стал изобильным, и благодаря процессам и петлям обратной связи, которые остаются непрозрачными, возникла сложная жизнь.

«Нам не хватает информации о различных средах, существовавших на поверхности Земли в тот период времени», — пояснил Шефер. Тектоника плит постоянно перерабатывает горные породы с поверхности, погружая их в огненные внутренности планеты, в то время как вода плещется вокруг океанов, падает с дождевых облаков, висит в воздухе и скользит в реках и ручьях, как правило, изменяет геохимию оставшихся горных пород и минералов. у поверхности.

Из-за высокой активности Земли она не является архивом свидетельств жизни и ее воздействий. Другие планетные тела — некоторые из них еще мертвые и высохшие, другие каким-то образом сродни древней Земле — могут оказаться более подходящими для этой задачи.