Зачем нужна астрономия – Ольга Сильченко | Лекции по астрономии и астрофизике | Научпоп
Зачем человечество изучает далёкие космические объекты? Что астрономия даёт людям? На этот вопрос отвечает Ольга Касьяновна Сильченко, доктор физико-математических наук, заместитель директора по научной работе государственного астрономического института имени П.К. Штернберга.
Жизнь на спутниках Юпитера: возможно ли? Планируемые и запущенные миссии поиска внеземной жизни
За пределами нашей родной Земли, в бескрайних просторах Вселенной, скрываются миры, полные загадок и тайн. Одним из таких удивительных мест является Европа - ледяной спутник Юпитера, чья поверхность хранит следы активности, намекающей на возможность существования жизни.
Возмжно под толстым панцирем льда Европы скрывается огромный океан жидкой воды, который, по мнению ученых, может быть благоприятной средой для зарождения и развития живых организмов. Этот факт заставляет нас задуматься о том, что жизнь во Вселенной может существовать не только на планетах, подобных Земле, но и в самых неожиданных и экстремальных условиях.
Загадочные трещины и разломы на поверхности Европы, напоминающие шрамы на ее ледяной коре, свидетельствуют о мощных геологических процессах, происходящих в недрах этого спутника. Ученые предполагают, что под толщей льда могут находиться гидротермальные источники, которые могли бы стать колыбелью для зарождения жизни, подобно тому, как это произошло на ранней Земле.
Возможно ли, что в этом далеком мире существуют неизвестные науке организмы, способные выживать в условиях, которые кажутся нам невозможными для жизни?
Присоединяйтесь к нам в путешествии по граням реальности, где тайны Вселенной раскрываются одна за другой, а возможности жизни простираются далеко за пределы нашего воображения.
Ученые предполагают, что под толщей льда Европы могут находиться гидротермальные источники (черные и белые курильщики), аналогичные тем, что были обнаружены на дне океанов Земли. Эти источники могли бы обеспечивать необходимые условия для зарождения и поддержания жизни, подобно тому, как это произошло на ранней Земле.
Черный курильщик на дне океана
Одной из наиболее интригующих особенностей Европы является ее подледный океан. Согласно расчетам, этот океан может быть глубиной до 100 километров и содержать больше воды, чем все океаны Земли вместе взятые. Такой огромный объем жидкой воды, защищенной от космической радиации ледяным панцирем, создает потенциально благоприятные условия для существования жизни.
Исследователи предполагают, что в этом подледном океане могут обитать примитивные формы жизни, адаптированные к экстремальным условиям. Возможно, там существуют микроорганизмы, способные выживать в условиях высокого давления, низких температур и отсутствия солнечного света.
Одним из наиболее интригующих вопросов является то, как могла бы зародиться жизнь на Европе.
Некоторые ученые выдвигают гипотезу, что жизнь могла быть занесена на спутник Юпитера метеоритами или кометами, содержащими органические соединения.
Другие предполагают, что жизнь могла возникнуть самостоятельно в гидротермальных источниках
Несмотря на множество теорий и гипотез, окончательный ответ на вопрос о существовании жизни на Европе может быть получен только после проведения более детальных исследований. Ученые уже разрабатывают планы по отправке автоматических зондов к этому загадочному спутнику Юпитера, чтобы изучить его поверхность и подледный океан.
Одним из наиболее перспективных проектов по изучению Европы является миссия NASA под названием "Europa Clipper". Этот космический аппарат, запуск которого запланирован на 10 октября 2024 год, будет совершать многочисленные облеты спутника Юпитера, детально картографируя его поверхность и собирая ценные научные данные.
Europa Clipper
"Europa Clipper" оснащен передовыми научными инструментами, которые позволят ему провести всестороннее исследование Европы. Среди них - радиолокатор, способный "заглянуть" под ледяную кору и изучить структуру подледного океана, а также спектрометры для анализа химического состава поверхности и атмосферы.
Ожидается, что данные, полученные этой миссией, помогут ученым лучше понять геологические процессы, происходящие на Европе, и оценить потенциал этого спутника для существования жизни. Кроме того, "Europa Clipper" может помочь определить наиболее перспективные места для будущих исследований, включая возможную высадку на поверхность.
Однако для окончательного ответа на вопрос о наличии жизни на Европе потребуется более амбициозная миссия, которая сможет проникнуть сквозь ледяную кору и исследовать подледный океан напрямую. Такая миссия, получившая название "Europa Lander", находилась в стадии разработки и планировалась к запуску в 2030-х годах. Но, к сожалению, в 2023 году миссия Europa Lander не была признана приоритетной и не была включена в бюджет NASA.
Спускаемый аппарат на поверхности Европы в изображении художника
По разработанной стратегии проект "Lander" будет представлять собой автоматический зонд, способный совершить мягкую посадку на поверхность Европы и пробурить ледяную кору, чтобы достичь подледного океана. Он будет оснащен научными инструментами для анализа состава воды, поиска признаков жизни и изучения условий в этом экстремальном подводном мире.
Одной из главных задач "Lander" является поиск биомаркеров - химических соединений, которые могут указывать на присутствие живых организмов. Для этого зонд будет оборудован высокочувствительными масс-спектрометрами и другими аналитическими инструментами.
Кроме того, "Lander" сможет изучить геологические и геофизические процессы, происходящие на Европе, что поможет ученым лучше понять эволюцию этого загадочного спутника Юпитера и его потенциал для жизни.
Помимо миссий NASA, изучением Европы занимаются и другие космические агентства. Европейское космическое агентство (ЕКА) разработало и запустило собственный проект под названием "JUICE" (JUpiter ICy moons Explorer), который стартовал с земли 14 апреля 2023 года.
JUICE (рисунок художника)
Основной целью миссии "JUICE" является комплексное исследование не только Европы, но и других крупных спутников Юпитера - Ганимеда и Каллисто. Космический аппарат оснащен широким набором научных инструментов, включая камеры высокого разрешения, спектрометры, радары и магнитометры.
После выхода на орбиту вокруг Юпитера (ориентировочно июль 2031 года), "JUICE" совершит серию облетов Европы, Ганимеда и Каллисто, детально изучая их поверхности, внутреннее строение и окружающую среду. Особое внимание будет уделено исследованию подледных океанов, возможно существующих на этих спутниках и поиску признаков жизни.
Одной из ключевых задач миссии станет изучение магнитного поля Ганимеда, который является единственным спутником в Солнечной системе, обладающим собственным глобальным магнитным полем. Это может пролить свет на процессы формирования и эволюции планет и их спутников.
Кроме того, "JUICE" будет исследовать атмосферу Юпитера, его магнитосферу и взаимодействие с солнечным ветром. Эти данные помогут ученым лучше понять гигантскую планету и ее влияние на окружающее пространство.
Параллельно с "JUICE", ЕКА рассматривает возможность отправки отдельной миссии для высадки на поверхность Европы или Ганимеда. Такая миссия могла бы стать логическим продолжением исследований, проведенных "JUICE", и позволила бы получить более детальную информацию о внутреннем строении и потенциальной обитаемости этих спутников.
Несмотря на активные исследования Европы и других спутников Юпитера, ученые сталкиваются с рядом технических и научных вызовов, которые необходимо преодолеть для достижения более глубокого понимания этих миров.
Одной из главных проблем является сложность высадки на поверхность Европы. Толстый ледяной панцирь спутника усеян многочисленными трещинами и разломами, что делает поиск подходящей площадки для посадки крайне затруднительным. Кроме того, высокие уровни радиации в окрестностях Юпитера могут повредить чувствительное оборудование космического аппарата.
Для решения этих проблем ученые рассматривают различные варианты, включая использование ядерных источников энергии для защиты от радиации и применение специальных систем амортизации для безопасной посадки на неровную поверхность. Также изучается возможность высадки не на саму Европу, а на один из ее более мелких спутников, таких как Амальтея или Тематис, для дальнейшего исследования с орбиты.
Другим серьезным вызовом является необходимость бурения сквозь толстый ледяной панцирь Европы для изучения подледного океана. Ученые разрабатывают специальные буровые установки, способные пробиться через многокилометровый слой льда и достичь жидкой воды. Однако при этом стоит пока нерешенный вопрос о том, как не загрязнить потенциально обитаемую среду земными микроорганизмами.
Помимо технических трудностей, исследователи сталкиваются с научными загадками, связанными с происхождением и эволюцией спутников Юпитера. Одной из наиболее интригующих тайн является источник энергии, поддерживающий активность на Европе. Ученые предполагают, что это может быть связано с приливными силами, вызванными гравитационным взаимодействием с Юпитером и другими спутниками, но точные механизмы пока не ясны.
Независимо от результатов, эти исследования станут важной вехой в истории космических исследований и расширят наши представления о Солнечной системе и Вселенной в целом. Каждый новый шаг в изучении этих загадочных миров приближает нас к разгадке одной из величайших тайн – существованию жизни за пределами Земли и открывает нам новые грани реальности, портал в неизведанное
Наш Telegram-канал. Еще больше тайн, паранормального и неизведанного.
Наш TikTok. Короткие ролики сверхъестественных явлений
Внимание, ОПАСНО! Жаркое питерское солнце
Прошлым летом я нечаянно провёл небольшой оптический эксперимент.
Задействованное оборудование:
1) Кофемашина
2) Зеркало увеличительное х5
3) северное питерское солнце
Зеркало с вечера оказалось рядом с кофемашиной. Шторы были открыты, и утречком появился солнечный зайчик.
Вот результат:
Не силён в астрономии, но подозреваю, что на кофемашине у меня теперь нарисован кусочек эклиптики.
А получившейся угол ~30° можно считать пруфом.
90°-30°=60°, а это как раз широта Санкт-Петербурга.
Хвала Аллаху Апполону, Ра и Гелиосу ничего не загорелось, а только оплавилось.
Снова лето. Будте осторожны с косметическими зеркалами даже в наших северных широта.
Почему Земля круглая? (И бывают ли «плоские» планеты?)
Коротко: 1. Потому что она капля. 2. Бывают.
А теперь подробнее. В галактике Млечный путь, по оценкам астрономов, как минимум триллион планет. Условия на этих планетах (давление, температура, химический состав атмосферы, скорость ветра и так далее) могут быть самыми разными. Но при этом у абсолютно всех планет есть одна общая черта: почти* все они имеют форму шара. Но почему? Почему не бывает планет случайной формы? Или в форме кольца?
Планеты Солнечной системы (в масштабе)
* Справедливости ради стоит сразу сказать: далеко не все планеты представляют собой совершенный, идеальный шар. Например, спутник Сатурна Пан имеет форму... «правильного пельменя»! Об этом и о других удивительных исключениях из правила мы поговорим ниже.
А сплюснутость Юпитера видна даже в школьный телескоп. Он сплюснут, потому что вращается очень быстро - сутки на Юпитере длятся всего 10 часов! Пять часов ночь и пять часов день...
Кстати, наша с вами Земля тоже не правильный шарик. На языке науки её форма называется «эллипсоид вращения», а ещё более точно – «геоид».
Впервые понятие геоида в науку ввёл ещё знаменитый немецкий математик Карл Фридрих Гаусс. Геоид тоже слегка сплюснутый (хотя и не так сильно, как Юпитер), а ещё как бы «примятый», со своего рода «волнами» на поверхности. Связано это с особенностями строения нашей планеты – её масса распределяется (как на поверхности, так и глубоко внутри) неравномерно, отсюда и отклонения от идеальной математически правильной формы. Для школьной географии такими отклонениями можно пренебречь – но вот, скажем, для точной работы GPS-навигатора они исключительно важны!
Однако в целом, если не углубляться в подробности, и Юпитер, и Земля – «круглые». Как и все остальные планеты во Вселенной. Почему? И ладно бы все объекты во Вселенной были бы круглые. Но это не так! Скажем, многие астероиды и ядра комет обладают совершенно неправильной формой – они напоминают не мячики, а причудливой формы булыжники...
Ядро кометы Чурюмова-Герасименко. Ну и где тут "универсальная" шарообразность?
Звёзды тоже могут быть неправильной формы: да, наше с вами Солнце – «шарик», а вот, скажем, звезда Шелиак (она же Бета Лиры) имеет крайне причудливый вид: вытянутый шар, от которого тянется «рукав», закрученный в спираль.
Звезда Шелиак (вид в телескоп и реконструкция)
А звезда VFTS 352 из Большого Магелланова облака и вовсе выглядит как раскалённая «гантель».
Звезда VFTS 352 из Большого Магелланова Облака
А вот планеты – шарики. Все! Почему?
Внимание, правильный ответ: потому что наша планета – капля.
«Что?! – скажете вы, – какая такая капля? Во-первых, капля – она сверху остренькая. Как слеза. А во-вторых, капля бывает только у воды или другой жидкости. А Земля – она сделана из гранита и базальта. А они – твёрдые!».
Мда. А ведь так хотелось обойтись без длинных объяснений...
Начнём с «во-первых». Характерную вытянутую форму «слезы» капля воды приобретает, когда стекает по поверхности, или же только-только начинает падать – скажем, с листа дерева после дождя. Но вот во время свободного падения капли воды (или любой другой жидкости) имеют форму шарика, иногда слегка неправильного, сплюснутого... Совсем как планеты...
Капли дождя в полёте
Но почему капля приобретает именно шарообразную форму?
Как известно, капля воды состоит из молекул. Движущихся крохотных частичек. Молекул в капле непередаваемо много – примерно 40 секстиллионов. Вот столько:
40 000 000 000 000 000 000 000
Эти молекулы связаны между собой особыми силами – силами молекулярного сцепления. На поверхности воды образуется как бы натянутая «плёнка» из сцепленных друг с другом молекул. А дальше происходит нечто необыкновенное. Каждая из молекул как бы «стремится» к тому, чтобы тратить на поддержание связей с другими молекулами как можно меньше сил. Само собой, молекулы не являются живыми – но в данном случае ведут себя совсем как живые. Это явление можно описать языком дифференциальных уравнений, то есть высшей математики. Но, подозреваю, что такое объяснение вам не очень «зайдёт». Попробуем объяснить нагляднее и понятнее.
Возьмём детей из одного школьного класса – допустим, 30 человек. Вы можете даже уговорить своих одноклассников на такой «эксперимент» на школьном дворе. Будет весело, обещаю. Пускай они все возьмутся за руки и встанут в хоровод – как на новогоднем празднике, «вокруг ёлочки». И начнут двигаться, желательно как можно быстрее. Главное – не расцеплять руки! Если мы посмотрим на этот хоровод сверху, то убедимся, что он образует почти идеальный круг.
Остановите хоровод и расставьте детей так, чтобы они образовали НЕ круг. Скажем, треугольник. Или квадрат. Или даже пятиконечную звезду. Руки при этом НЕ расцепляем! А теперь отдадим команду – снова начинаем движение! Быстрее, ребята, быстрее!
Сохранит ли детский хоровод форму треугольника? Или квадрата? Нет! Как только он придёт в движение, буквально через пару-тройку секунд снова станет «кругленьким», «без углов». Происходит это потому, что каждый ребёнок в цепочке стремится тратить при движении как можно меньше сил, найти максимально комфортное положение. Примерно то же самое происходит при взаимодействии молекул воды внутри капли – и, если на неё не действуют никакие посторонние силы, она обязательно примет шарообразную форму.
Теперь «во-вторых». Да, «снаружи» наша Земля твёрдая. Она из камней, скал и так далее. Но «твёрдая снаружи» вовсе не означает «твёрдая внутри»! Планета Земля начала формироваться больше 4 с половиной миллиардов лет назад. Крохотные частички пыли, из которых состояла окружающая совсем молодое Солнце туманность, слипались в комочки, комочки – в комки побольше, ещё больше, ещё... Образовывались неправильной формы «булыжники» – многие из них дожили до наших дней, это те самые астероиды и ядра комет. Но многие сталкивались друг с другом, «сцеплялись», образуя всё более и более крупные небесные тела... Будущая Земля (учёные говорят «Протоземля») медленно росла, «пухла» в самом прямом смысле этого слова!
Шли тысячи лет. Земля стала настолько большой, что верхние её слои стали сильно, очень сильно давить на находящиеся в глубине. Как при игре в «кучу малу» на перемене – пока играет только 3-4 ребёнка, всем весело и хорошо. А если вдруг в кучу малу собрался весь класс? Тогда тем, кто окажется в самом низу, на полу, придётся очень даже несладко, правда? Вот и Протоземля – давление в её центре поднималось всё выше. А когда поднимается давление – обязательно поднимается температура, это обыкновенная школьная физика. 100 градусов, 500, 1000... Входящие в состав «булыжников» материалы начинают плавиться. Сперва олово, цинк, затем алюминий, кремний... При температуре +1800 градусов начинает плавиться железо. Жидкая зона начинает расширяться – более лёгкие материалы (алюминий, кремний) стремятся подняться «наверх», а более тяжёлые (железо, никель) – опуститься «вниз», к центру. И в какой-то момент оказывается, что вся Протоземля превратилась в гигантскую «каплю» из расплавленных железа и никеля, покрытую тонкой «корочкой» из силикатов и других лёгких соединений! А капля у нас приобретает форму... ну вы поняли.
Протоземля (рисунок художника)
Само собой, на этом история возникновения Земли не заканчивается. Земля продолжала расти, она сталкивалась с другими небесными телами, иногда очень крупными... Давление на глубине стало настолько огромным, что в самом центре планеты образовалось твёрдое железное ядро. Раскалённое до температуры +6500 градусов, это жарче, чем поверхность Солнца! Но всё-таки твёрдое. Вокруг твёрдого ядра находится жидкое ядро из расплавленных железа и никеля. Именно благодаря такому сложно устроенному ядру, кстати, у нашей планеты возникло магнитное поле... Выше жидкого ядра располагается вязкая мантия, а на самой поверхности – тонкая твёрдая кора.
Все другие планеты формировались схожим образом. Какие-то из них оказались больше Земли (как Юпитер), какие-то – меньше (как Меркурий или Марс). Какие-то из них остались активными (как Земля и Венера), какие-то уже давно остыли, «умерли» (снова как Марс или Меркурий) Но все они так или иначе проходили через «капельную», «полужидкую» фазу развития – и стали круглыми «шариками».
Вопрос: почему мелкие астероиды и ядра комет сохранили древнюю «неправильную» форму?
Тот самый спутник Сатурна Пан
Ответ: потому что они не смогли набрать достаточно большую массу, «не доросли». Температура внутри у них просто не смогла подняться до такой степени, чтобы горные породы внутри начали плавиться. Вот и всё.
* А теперь что касается «почти». (Помните, в начале статьи мы написали что почти все планеты имеют шарообразную форму?)
Бывают и исключения. Например, планету Хаумеа назвать шарообразной трудно, и расположена она, кстати, в нашей Солнечной системе!
Хаумеа
Её диаметр – всего 100 километров, тем не менее у малютки есть два спутника и целая система колец. Хаумеа, как и наша Земля, является спутником Солнца. Период её обращения вокруг Солнца – около 282 земных лет.
Почему эта планета такой странной формы? Все дело в том, что она вращается с очень большой скоростью. Это самый быстро вращающийся объект Солнечной системы из известных сегодня! Период обращения Хаумеа вокруг своей оси – меньше четырёх земных часов. Скорость настолько велика, что планету «сплющило». Учёные предполагают что когда-то в планету врезался астероид и увеличил скорость её вращения вокруг своей оси.
Сравнительные размеры Хаумеа и её спутников
Кстати, кольца и спутники Хаумеа состоят из той же породы, что и сама планета. Это подтверждает теорию с астероидом. Возможно, спутники и кольца – это обломки планеты.
Планета Хаумеа была открыта в 2003 году сразу двумя командами астрономов. До сих пор идут споры, кто же её открыл. Названа планета в честь гавайской богини плодородия. В любительские телескопы эту планету увидеть нельзя: она очень маленькая, и находится в поясе Койпера, за орбитой Плутона.
Полистать журнал "Лучик" можно здесь
Подписаться с доставкой в почтовый ящик – на сайте Почты России
Купить – на Wldberries
Скачать несколько номеров бесплатно – здесь
Наш Телеграм-канал: https://t.me/luchik_magazine
К Земле летит БОЛЬШАЯ КОМЕТА - C/2023 A3 (Дзыдзыньшань-Атлас)
К Земле стремительно приближается большая комета C/2023 A3 (Дзыдзыньшань-Атлас), она уже неплохо видна в телескопы. Но настоящее шоу комета может устроить в октябре! Сегодня мы понаблюдаем ее на небе, вспомним другие Великие кометы и обсудим, стоит ли нам ждать яркое представление осенью 2024 года!
Открытие слияния квазаров-близнецов на z = 6,05
Используя телескоп Subaru на Гавайях, астрономы обнаружили пару сливающихся квазаров на высоком красном смещении в рамках исследования Hyper SuprimeCam (HSC) Subaru Strategic Programme (SPP). О счастливом открытии сообщается в последнем выпуске Astrophysical Journal Letters.
Согласно исследованию, два квазара разделены примерно 39 000 световыми годами и, вероятно, находятся в физической связи друг с другом. Наблюдения обнаружили протяженные эмиссионные перемычки Лайман-альфа C1 и C2, а также различные протяженные структуры в других эмиссионных линиях.
Астрономы подчеркнули, что мостовые эмиссионные структуры указывают на то, что эти два квазара переживают слияние. Следовательно, учитывая, что C1 и C2 имеют красное смещение 6,05, это самые далекие сливающиеся квазары, обнаруженные на данный момент.
Исследование показало, что C1 и C2 имеют абсолютные значения ультрафиолетовой величины в спокойном диапазоне -23,1 и -22,6 соответственно. Измеренная болометрическая светимость С1 составила 6,2 кватуордециллиона эрг/с, тогда как в случае С2 она оказалась ниже — 4,1 кватуордециллиона эрг/с. В исследовании также отмечается, что два квазара, скорее всего, имеют сверхмассивные черные дыры (СМЧД) с одинаковыми массами.
Подпись к фото:
Вверху: трехцветное (HSC r, i и z-диапазоны) составное изображение вокруг C1 и C2, двух самых красных источников в центре. На вставке показан расширенный вид C1 и C2.
Внизу: двумерный спектр FOCAS C1 (верхний след света) и C2 (нижний след), созданный путем суммирования всех доступных данных.
Фото: Astrophysical Journal Letters (2024). DOI: 10.3847/2041-8213/ad35c7
Подробнее:
https://physreal.com/news.otkrytie-sliyaniya-kvazarov-blizne...
https://t.me/physreal/2270
Обнаружение экзопланеты размером с Землю, вращающейся вокруг ближайшей ультрахолодной карликовой звезды SPECULOOS-3
Международная группа астрономов обнаружила новую планету размером с Землю всего в 55 световых годах от Земли, вращающуюся вокруг ультрахолодного красного карлика.
Эта планета является лишь второй в своем роде, обнаруженной вокруг звезды этого типа. Названная SPECULOOS-3 b, ей требуется около 17 часов, чтобы совершить оборот вокруг звезды, которая более чем в два раза холоднее нашего Солнца, а также в десять раз менее массивна и в сто раз менее ярка.
Дни и ночи на SPECULOOS-3 b кажутся бесконечными: планета, вероятно, заблокирована приливами, поэтому одна и та же сторона — «дневная сторона» — всегда обращена к звезде во взаимоотношениях, аналогичных нашей Луне и Земле.
Открытие, опубликованное в журнале Nature Astronomy, было сделано в рамках проекта SPECULOOS, который возглавляет Льежский университет в Бельгии в сотрудничестве с университетами Бирмингема, Кембриджа, Берна и Массачусетского технологического института. SPECULOOS (Поиск планет, затмевающих сверххолодные звезды) была создана для поиска экзопланет, вращающихся вокруг ультрахолодных карликовых звезд, с использованием сети роботизированных телескопов, расположенных по всему миру.
Открытие транзитной фотометрии SPECULOOS-3 b. Фото: Природная астрономия (2024 г.). DOI: 10.1038/s41550-024-02271-2