В дифференцированных телах поверхность — это место, где кора встречается с планетарным пограничным слоем . Все, что ниже этого значения, считается подземным или подводным. Большинство тел, более массивных, чем суперземли , включая звезды и газовые гиганты , а также более мелкие газовые карлики , последовательно переходят между фазами, включая газ, жидкость и твердое тело. По существу, они обычно считаются лишенными поверхности.
Косвенные наблюдения с облета или орбиты в настоящее время дают недостаточно информации для подтверждения состава и свойств поверхностей планет. Большая часть того, что известно, получено благодаря использованию таких методов, как астрономическая спектроскопия и возврат образцов . Космические аппараты спускаемого аппарата исследовали поверхности планет Марса и Венеры . Марс — единственная планета, поверхность которой исследовалась мобильным наземным зондом (ровером). Титан — единственный непланетный объект планетарной массы , исследованный с помощью спускаемого аппарата. Лендеры исследовали несколько тел меньшего размера, в том числе 433 Эрос (2001 г.), 25143 Итокава (2005 г.), Темпель 1 (2005 г.), 67P/Чурюмов-Герасименко (2014 г.), 162173 Рюгу (2018 г.) и 101955 Бенну (2020 г.). Образцы поверхности были собраны с Луны (возвращена в 1969 г.), 25143 Итокава (возвращена в 2010 г.), 162173 Рюгу и 101955 Бенну.
Первый самоходный летающий внеземной зонд Ingenuity на Марсе, зависший над его поверхностью и наблюдаемый своим родительским марсоходом Perseverance .
Расстояние, гравитация, атмосферные условия (чрезвычайно низкое или чрезвычайно высокое атмосферное давление ) и неизвестные факторы делают разведку дорогостоящей и рискованной. Это требует космических зондов для раннего исследования поверхностей планет. Многие зонды являются стационарными, имеют ограниченный диапазон исследования и обычно выживают на внеземных поверхностях в течение короткого периода времени, однако мобильные зонды (вездеходы) исследуют большие площади поверхности. Миссии по возвращению образцов позволяют ученым изучать внеземные поверхностные материалы на Земле без необходимости отправлять миссию с экипажем, однако, как правило, это осуществимо только для объектов с низкой гравитацией и атмосферой.
Прошлые миссии
Первой внеземной планетарной поверхностью, которая была исследована, была поверхность Луны , отправленная на Луну-2 в 1959 году. Первым и единственным исследованием внеземной поверхности человеком была Луна, программа «Аполлон» включала первую лунную прогулку 20 июля 1969 года и успешное возвращение инопланетян. образцы поверхности на Землю. «Венера-7» стала первой посадкой зонда на другую планету 15 декабря 1970 года. « Марс-3» «мягко приземлился» и вернул данные с Марса 22 августа 1972 года, первым марсоходом на Марсе был Mars Pathfinder в 1997 году, Mars Exploration Rover. изучает поверхность Красной планеты с 2004 года. NEAR Шумейкер первым совершил мягкую посадку на астероид - 433 Эрос в феврале 2001 года, а Хаябуса первым вернул образцы с 25143 Итокава 13 июня 2010 года. Гюйгенс мягко приземлился и вернулся обратно. данные с Титана 14 января 2005 г.
Было много неудачных попыток, совсем недавно «Фобос-Грунт» — миссия по возвращению образцов, направленная на исследование поверхности Фобоса .
Венера-9 предоставила первый вид и это первое четкое изображение с поверхности другой планеты в 1975 году ( Венеры ). [4]
Формы
Поверхности объектов Солнечной системы, за исключением четырех газовых планет Внешней Солнечной системы , в основном твердые, и лишь немногие из них имеют жидкие поверхности.
Вулканизм может вызывать такие потоки, как лава, на поверхности геологически активных тел (крупнейшим из которых является поток Амирани (вулкан) на Ио). Многие из магматических пород Земли образуются в результате процессов, редких где-либо еще, таких как присутствие вулканической магмы и воды. Поверхностные минеральные отложения, такие как оливин и гематит , обнаруженные на Марсе луноходами, являются прямым свидетельством существования стабильной воды на поверхности Марса в прошлом .
Все больше органических соединений обнаруживают на объектах по всей Солнечной системе. Хотя это вряд ли указывает на присутствие внеземной жизни, вся известная жизнь основана на этих соединениях. Сложные молекулы углерода могут образовываться в результате различных сложных химических взаимодействий или доставляться в результате столкновений с небольшими объектами Солнечной системы и могут объединяться, образуя «строительные блоки» углеродной жизни . Поскольку органические соединения часто летучи , их сохранение в твердом или жидком виде на поверхности планеты представляет научный интерес, поскольку указывает на внутренний источник (например, из недр объекта) или остаток от больших количеств органического материала, сохранившегося в результате особых обстоятельств в течение длительного времени. геологические временные рамки или внешний источник (например, в результате прошлого или недавнего столкновения с другими объектами). [6] Радиация затрудняет обнаружение органических веществ, что делает их обнаружение на безатмосферных объектах ближе к Солнцу чрезвычайно трудным. [7]
Марсианские исследования, в том числе образцы, взятые наземными марсоходами, и спектроскопия с орбитальных спутников, выявили наличие ряда сложных органических молекул, некоторые из которых могут быть биосигнатурами в поисках жизни.
Песчаные дюны в пустыне Намиб на Земле (вверху) в сравнении с дюнами в Белете на Титане.
Ниже приводится неисчерпывающий список поверхностных материалов, которые встречаются на более чем одной поверхности планеты, а также их расположение в порядке удаления от Солнца. Некоторые из них были обнаружены с помощью спектроскопии или прямого изображения с орбиты или пролета.
Область Томбо на Плутоне (сфотографированная аппаратом New Horizons 14 июля 2015 года), похоже, демонстрирует геоморфологические особенности, которые ранее считались уникальными для Земли. [52]
Общие характеристики жесткой поверхности включают в себя:
Обычно считается, что газовые гиганты не имеют поверхности, хотя у них может быть твердое ядро из камня или различных типов льда или жидкое ядро из металлического водорода . Однако ядро, если оно существует, не включает в себя достаточную массу планеты, чтобы его можно было считать поверхностью. Некоторые ученые считают поверхностью планеты точку, в которой атмосферное давление равно 1 бару , что эквивалентно атмосферному давлению на поверхности Земли,[1] если на планете нет четкого твердого рельефа. Следовательно, положение поверхности планет земной группы не зависит от атмосферного давления в 1 бар, даже если, например, Венера имеет плотную атмосферу с давлением на поверхности Венеры, значительно превышающим атмосферное давление Земли.
Жизнь
Поверхности планет исследуются на наличие прошлой или настоящей внеземной жизни . Томас Голд расширил эту область, предположив возможность существования жизни и так называемой глубокой биосферы под поверхностью небесного тела, а не только на поверхности. [53]
Поверхностный шовинизм и поверхностность
Более того, Томас Голд раскритиковал науку, которая в поисках жизни сосредотачивается только на поверхности, а не внизу, как поверхностный шовинизм . [53]
Точно так же акцент на защиту поверхностного и территориального космоса , особенно для космической колонизации , такой как Марс , был назван поверхностизмом , пренебрегая интересом к атмосферам и потенциальному атмосферному человеческому обитанию, например, над поверхностью Венеры . [54] [55]
Галерея
Некоторые поверхности планет Солнечной системы и их состав
Сухая, каменистая и ледяная поверхность планеты Марс (сфотографирована посадочным аппаратом «Викинг-2» , май 1979 г.) состоит из богатого оксидом железа реголита.
Галечные равнины спутника Сатурна Титана (сфотографированы зондом «Гюйгенс» , 14 января 2005 г.), состоящие из сильно сжатого состояния водяного льда. Это единственная наземная фотография поверхности внешней планеты Солнечной системы.
Поверхность кометы Темпель 1 (сфотографированная зондом Deep Impact ) состоит из мелкого порошка глины, богатой водой и углекислым газом, карбонатов, натрия и кристаллических силикатов.
^ МакКорд, ТБ; Хансен, Великобритания; Буратти, Б.Дж.; Кларк, Р.Н.; Крукшанк, ДП; Д'Аверса, Э.; Гриффит, Калифорния; Бейнс, EKH; Браун, Р.Х.; Далле Оре, СМ; Филаккьоне, Г.; Формизано, В.; Хиббитс, Калифорния; Яуманн, Р.; Лунин, Джонатан И.; Нельсон, РМ; Сотин, К. (2006). «Состав поверхности Титана по данным Cassini VIMS». Планетарная и космическая наука . 54 (15): 1524–1539. Бибкод : 2006P&SS...54.1524M. дои :10.1016/j.pss.2006.06.007.
^ Гранди, WM; Буйе, МВт; Спенсер, младший (октябрь 2002 г.). «Спектроскопия Плутона и Тритона на длине волны 3–4 микрона: возможные доказательства широкого распространения нелетучих твердых веществ». Астрономический журнал . 124 (4): 2273–2278. Бибкод : 2002AJ....124.2273G. дои : 10.1086/342933 .
^ Баруччи, Массачусетс; Крукшанк, ДП; Дотто, Э.; Мерлин, Ф.; Пуле, Ф.; Далле Оре, К.; Форназье, С.; Де Берг, К. (2005). «Является ли Седна еще одним Тритоном?». Астрономия и астрофизика . 439 (2): Л1–Л4. Бибкод : 2005A&A...439L...1B. дои : 10.1051/0004-6361:200500144 .
^ Бенхардт, Х.; и другие. (2004). «Характеристика поверхности 28978 Ixion (2001 KX76)». Письма по астрономии и астрофизике . 415 (2): Л21–Л25. Бибкод : 2004A&A...415L..21B. дои : 10.1051/0004-6361:20040005 .
^ де Берг, К. (2005). «Поверхность транснептунового объекта 9048 Оркус». Астрономия и астрофизика . 437 (3): 1115–20. Бибкод : 2005A&A...437.1115D. дои : 10.1051/0004-6361:20042533 .
^ Омар, Миннесота; Докупил, З. (май 1962 г.). «Растворимость азота и кислорода в жидком водороде при температуре от 27 до 33 К». Физика . 28 (5): 461–471. Бибкод : 1962Phy....28..461O. дои : 10.1016/0031-8914(62)90033-2.
^ Ривкин, Эндрю С.; Эмери, Джошуа П. (2010). «Обнаружение льда и органики на поверхности астероидов». Природа . 464 (7293): 1322–1323. Бибкод : 2010Natur.464.1322R. дои : 10.1038/nature09028. PMID 20428165. S2CID 4368093.(версия в формате PDF по состоянию на 28 февраля 2018 г.).
^ Воосен, Пол (2018). «Ровер НАСА сталкивается с органической грязью на Марсе» . Наука . doi : 10.1126/science.aau3992. S2CID 115442477.
^ Мукбаниани, О.В.; Анели, Дж. Н.; Маркарашвили, Э.Г.; Тарасашвили, М.В.; Алексидзе, Н.Д. (2015). «Полимерные композиты на основе марсианского грунта для строительства будущих марсианских станций». Международный журнал астробиологии . 15 (2): 155–160. дои : 10.1017/S1473550415000270. ISSN 1473-5504. S2CID 123421464.
^ аб Эйгенброде, Дженнифер Л.; Вызов, Роджер Э.; Стил, Эндрю; Фрессине, Кэролайн; Миллан, Маэва; Наварро-Гонсалес, Рафаэль; Саттер, Брэд; Макадам, Эми С.; Франц, Хизер Б.; Главин, Дэниел П.; Арчер, Пол Д.; Махаффи, Пол Р.; Конрад, Памела Г.; Гуровиц, Джоэл А.; Гротцингер, Джон П.; Гупта, Санджив; Мин, Дуг В.; Самнер, Дон Ю.; Шопа, Кирилл; Малеспин, Чарльз; Бух, Арно; Колл, Патрис (2018). «Органическое вещество, сохранившееся в аргиллитах возрастом 3 миллиарда лет в кратере Гейла на Марсе» (PDF) . Наука . 360 (6393): 1096–1101. Бибкод : 2018Sci...360.1096E. дои : 10.1126/science.aas9185 . ISSN 0036-8075. PMID 29880683. S2CID 46983230.
^ Ву, Туан Х; Ходисс, Роберт; Джонсон, Пол В.; Шукрун, Матье (2017). «Преимущественное образование солей натрия из замороженных рассолов хлорида натрия, аммония и карбоната - последствия для ярких пятен Цереры». Планетарная и космическая наука . 141 : 73–77. Бибкод : 2017P&SS..141...73В. дои :10.1016/j.pss.2017.04.014.
^ МакКорд, Томас Б; Замбон, Франческа (2018). «Состав поверхности Цереры по данным миссии Dawn». Икар . 318 : 2–13. Бибкод : 2019Icar..318....2M. doi :10.1016/j.icarus.2018.03.004. S2CID 125115208.
^ Де Санктис, MC; Амманнито, Э.; Максуин, штат Хайю; Рапони, А.; Марчи, С.; Капаччиони, Ф.; Каприя, Монтана; Карроццо, ФГ; Чиарниелло, М.; Фонте, С.; Формизано, М.; Фригери, А.; Джардино, М.; Лонгобардо, А.; Магни, Г.; Макфадден, Луизиана; Паломба, Э.; Питерс, CM; Тоси, Ф.; Замбон, Ф.; Раймонд, Калифорния; Рассел, Коннектикут (2017). «Локализованный алифатический органический материал на поверхности Цереры». Наука . 355 (6326): 719–722. Бибкод : 2017Sci...355..719D. doi : 10.1126/science.aaj2305. PMID 28209893. S2CID 16758552.
^ аб Хаваджа, Н; Постберг, Ф; Хиллер, Дж; Кленнер, Ф; Кемпф, С; Нёлле, Л; Ревиоль, Р; Цзоу, З; Шрама, Р. (2019). «Маломассивные азотсодержащие, кислородсодержащие и ароматические соединения в зернах льда Энцелада». Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 489 (4): 5231–5243. Бибкод : 2019MNRAS.489.5231K. дои : 10.1093/mnras/stz2280 . ISSN 0035-8711.
↑ Джорданс, Фрэнк (30 июля 2015 г.). «Зонд Philae обнаружил доказательства того, что кометы могут быть космическими лабораториями». Вашингтон Пост . Ассошиэйтед Пресс. Архивировано из оригинала 23 декабря 2018 года . Проверено 30 июля 2015 г.
^ «Наука на поверхности кометы». Европейское космическое агентство. 30 июля 2015 года . Проверено 30 июля 2015 г.
^ Бибринг, Ж.-П.; Тейлор, MGGT; Александр, К.; Остер, У.; Биле, Дж.; Финци, А. Эрколи; Гёсманн, Ф.; Клингехефер, Г.; Кофман, В.; Моттола, С.; Зейденстикер, К.Дж.; Спон, Т.; Райт, И. (31 июля 2015 г.). «Первые дни Филы на комете - Введение в специальный выпуск». Наука . 349 (6247): 493. Бибкод : 2015Sci...349..493B. дои : 10.1126/science.aac5116 . ПМИД 26228139.
↑ Уильямс, Дэвид Р. (10 декабря 2012 г.). «Лед на Луне». НАСА.
↑ Чой, Чарльз К. (15 декабря 2016 г.) Водяной лед обнаружен на карликовой планете Церера, скрытой в постоянной тени. Space.com]
^ Московиц, Клара (28 апреля 2010 г.). «Впервые на астероиде обнаружен водяной лед». Space.com . Проверено 20 августа 2018 г.
^ «Европа: еще один водный мир?». Проект Галилей: Луны и кольца Юпитера . НАСА , Лаборатория реактивного движения. 2001. Архивировано из оригинала 21 июля 2011 года . Проверено 9 августа 2007 г.
^ Маккиннон, Уильям Б.; Кирк, Рэндольф Л. (2007). «Тритон». В Люси Энн Адамс Макфадден; Люси-Энн Адамс; Пол Роберт Вайсман; Торренс В. Джонсон (ред.). Энциклопедия Солнечной системы (2-е изд.). Амстердам; Бостон: Академическая пресса. стр. 483–502. ISBN978-0-12-088589-3.
^ Ланжевен, Ю (1997). «Реголит Меркурия: современные знания и значение для миссии Mercury Orbiter». Планетарная и космическая наука . 45 (1): 31–37. Бибкод : 1997P&SS...45...31L. дои : 10.1016/s0032-0633(96)00098-0.
^ Скотт, Кейт; Пейн, Колин (18 августа 2009 г.). Реголит Наука. Издательство Csiro. стр. 390–. ISBN978-0-643-09996-8.
^ «Текущие азотные ледники видны на поверхности Плутона после пролета корабля «Новые горизонты»» . АВС . 25 июля 2015 года . Проверено 6 октября 2015 г.
^ Маккиннон, Уильям Б.; Кирк, Рэндольф Л. (2014). «Тритон». В Споне, Тилман; Брейер, Дорис; Джонсон, Торренс (ред.). Энциклопедия Солнечной системы (3-е изд.). Амстердам; Бостон: Эльзевир . стр. 861–82. ISBN978-0-12-416034-7.
↑ Дезиэль, Крис (25 апреля 2017 г.). «Соль на других планетах». Наука.
^ Глины на Марсе: больше, чем ожидалось. Наука Дейли . 20 декабря 2012 г.
^ Ривкин, А.С.; Волкардсен, Эль; Кларк, Б.Э. (2006). «Состав поверхности Цереры: открытие карбонатов и богатых железом глин» (PDF) . Икар . 185 (2): 563–567. Бибкод : 2006Icar..185..563R. дои : 10.1016/j.icarus.2006.08.022.
^ Нейпир, WM; Викрамасингхе, Дж.Т.; Викрамасингхе, Северная Каролина (2007). «Происхождение жизни в кометах». Международный журнал астробиологии . 6 (4): 321. Бибкод : 2007IJAsB...6..321N. дои : 10.1017/S1473550407003941. S2CID 121008660.
^ «Глинистоподобные минералы, обнаруженные на ледяной коре Европы». Лаборатория реактивного движения, NASA.gov. 11 декабря 2013 г.
^ Бойнтон, Западная Вирджиния; Мин, Д.В.; Кунавес, СП; и другие. (2009). «Доказательства наличия карбоната кальция на месте посадки Марса Феникса» (PDF) . Наука . 325 (5936): 61–64. Бибкод : 2009Sci...325...61B. дои : 10.1126/science.1172768. PMID 19574384. S2CID 26740165.
^ Кларк, Британская Колумбия; Арвидсон, Р.Э.; Геллерт, Р; и другие. (2007). «Свидетельства существования монтмориллонита или его композиционного эквивалента в Колумбийских холмах, Марс» (PDF) . Журнал геофизических исследований . 112 (Е6): E06S01. Бибкод : 2007JGRE..112.6S01C. дои : 10.1029/2006JE002756 . hdl : 1893/17119.
^ Ландау, Элизабет; Грейсиус, Тони (29 июня 2016 г.). «Недавняя гидротермальная активность может объяснить самую яркую область Цереры». НАСА . Проверено 30 июня 2016 г.
↑ Левин, Сара (29 июня 2016 г.). «Ошибочная идентичность: загадочные яркие пятна на Церере в конце концов не английская соль». Space.com . Проверено 30 июня 2016 г.
^ Де Санктис, MC; и другие. (29 июня 2016 г.). «Яркие карбонатные отложения как свидетельство водных изменений на (1) Церере». Природа . 536 (7614): 54–57. Бибкод : 2016Natur.536...54D. дои : 10.1038/nature18290. PMID 27362221. S2CID 4465999.
^ Кунавес, СП; и другие. (2014). «Свидетельства наличия марсианского перхлората, хлората и нитрата в марсианском метеорите EETA79001: последствия для окислителей и органических веществ». Икар . 229 : 169. Бибкод : 2014Icar..229..206K. дои : 10.1016/j.icarus.2013.11.012.
^ abc Гранди, WM; Янг, Лос-Анджелес; Спенсер-младший; Джонсон, RE; Янг, EF; Буи, М.В. (октябрь 2006 г.). «Распределение льдов H 2 O и CO 2 на Ариэле, Умбриэле, Титании и Обероне по данным наблюдений IRTF/SpeX». Икар . 184 (2): 543–555. arXiv : 0704.1525 . Бибкод : 2006Icar..184..543G. дои : 10.1016/j.icarus.2006.04.016. S2CID 12105236.
^ Аб Джонс, Брант М.; Кайзер, Ральф И.; Страццулла, Джованни (2014). «Углекислота как запас углекислого газа на ледяных лунах: образование углекислого газа (CO2) в полярной среде». Астрофизический журнал . 788 (2): 170. Бибкод : 2014ApJ...788..170J. дои : 10.1088/0004-637X/788/2/170 . S2CID 51069998.
^ Лелуш, Э.; де Берг, К.; Сикарди, Б.; Феррон, С.; Койфль, Х.-У. (2010). «Обнаружение CO в атмосфере Тритона и природа взаимодействия поверхности и атмосферы». Астрономия и астрофизика . 512 : Л8. arXiv : 1003.2866 . Бибкод : 2010A&A...512L...8L. дои : 10.1051/0004-6361/201014339. S2CID 58889896.
↑ Гипсон, Лилиан (24 июля 2015 г.). «Новые горизонты обнаруживают текущие льды на Плутоне». НАСА . Проверено 24 июля 2015 г.
^ аб Голд, Томас (1999). Глубокая горячая биосфера . Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Springer New York. дои : 10.1007/978-1-4612-1400-7. ISBN978-0-387-95253-6.
^ Тикл, Глен (05 марта 2015 г.). «Взгляд на то, стоит ли людям пытаться колонизировать Венеру вместо Марса». Смеющийся кальмар . Проверено 1 сентября 2021 г.
↑ Дэвид Вармфлэш (14 марта 2017 г.). «Колонизация венерианских облаков: затуманивает ли «поверхностность» наши суждения?». Обучение видению . Проверено 20 сентября 2019 г.