Современные концепции возникновения и эволюции планеты Венеры

Современные концепции возникновения и эволюции планеты Венеры. процент оригинальности 70, оценка работы "5" ...

3. Современные представления о происхождении и эволюции Венеры
В 1930 году о Венере появилась некоторая информация. Было установлено, что её атмосфера состоит, в основном, из углекислого газа, который способен действовать как своего рода покрывало, задерживая солнечное тепло. Были популярны две картины планеты. Одна рисовала поверхность Венеры почти полностью покрытой водой, в которой могли развиваться примитивные формы жизни , - как это было на Земле миллиарды лет назад . Другая представляла Венеру как раскалённую , сухую и пыльную пустыню . Любое предположение об истории эволюции Венеры должно немедленно столкнуться с проблемой ее атмосферы: почему она в 90 раз массивнее земной?
Проблема, следовательно, состояла в том, как Венера приобрела свою атмосферу, а не как она сохраняет ее. Сегодня общепринято предположение, что причина этому – парниковый эффект. В соответствии с этим предположением когда-то Венера была более похожей на Землю, т. е. более холодной и с более тонкой атмосферой. Солнечное излучение, которое задерживалось атмосферой, вскоре повысило температуру поверхности. Благодаря тому что Венера ближе к Солнцу, чем Земля, была превышена точка кипения воды; существенное количество водяного пара, таким образом добавляемого в атмосферу, сильно увеличило ее непрозрачность для инфракрасного излучения и, таким образом, привело к большому увеличению температуры.
В результате этих событий поверхность Венеры стала настолько горячей, что углекислый газ начал выделяться из горных пород.
Спустя несколько миллиардов лет яркость Солнца может возрасти, Земля в свою очередь, может приобрести массивную атмосферу, а поверхность ее разогревается до высокой температуры, как на Венере в настоящее время.
Если предположить, что Венера когда-нибудь имела такое количество воды, как Земля имеет сейчас, то необходимо объяснить, как все это количество, кроме одной части на миллион, было потеряно.
Существует известный механизм, который ведет к тому, что планета с большим обилием воды может потерять большую часть ее: водяной пар в верхней атмосфере диссоциирует под действием ультрафиолетового излучения, и водород уйдет в окружающее пространство в результате тепловых движений или под влиянием солнечного ветра. Но этот эффект не может привести к столь полному высушиванию атмосферы, как на Венере. Из того количества воды, которое имеется на Венере на сегодняшний день, очень немного достигает верхней атмосферы и, следовательно, находится в недиссоциированном состоянии; если потеря воды шла с теперешней скоростью, Венера не могла потерять значительное количество воды за время существования Солнечной системы.

Венера является второй после Меркурия планетой, если говорить об удаленности от Солнца, которая составляет 108 млн.км. Венера относится к планетам земной группы. Орбита Венеры имеет форму почти правильного круга (эксцентриситет 0,007). Планета совершает облет Солнца за 224,7 земных суток со скоростью 35 км/сек.
Особенностью движения Венеры в космосе является то, что если все планеты (за исключением Урана) вращаются вокруг своей оси против часовой стрелки (если мы смотрим со стороны Северного полюса мира), то Венера вращается по часовой стрелке, т.е. в противоположном направлении.
Ось вращения Венеры практически перпендикулярна к орбитальной плоскости, именно поэтому там отсутствуют сезоны года - один день похож на другой, имеет одинаковую продолжительность и одинаковую погоду. Эта погодн ая однотипность еще больше усиливается специфичностью венерианской атмосферы – её сильным парниковым эффектом.

На изображении различаются ударные кратеры, гряды возвышенностей, крупные разломы, горные хребты, уступы и детали рельефа размером 1 -2 км.В апреле 1984 г. по московскому телевидению передавалось сообщение о продолжающейся радиолокационной съемке северной полярной области Венеры и детальной обработке информации , поступающей с орбитальных станций «Венера -015» и «Венера-016».Американцам удалось запустить к Венере 40 автоматических станции со спускаемыми аппаратами. Дважды пролетел и делал телевизионную съемку венерианской поверхности «Маринер0-010» . Применяя специальное радарное устройство в сочетании с использованием наземных радиотелескопов, спутник «Пионер-Венера-1» проводил съемку поверхности планеты между шестидесятыми параллелями.Результаты исследований.1. Посылка автоматических аппаратов к Венере позволило раскрыть состав, вертикальную структуру и динамику атмосферы.2. Метод бурения и другие методы установили химический состав грунта, тип поверхностных горных пород.3. Осуществление радарной съемки поверхности Венеры.2. Характеристика Венеры как планетыЦелью параграфа является изучение основных характеристик Венеры как планеты Солнечной системы.Венера, являясь второй по близости к Солнцу планетой, имеет почти такой же размер, как Земля, и массу более 80 % земной массы. Располагаясь ближе к Солнцу, Венера получает от него в 2 с лишним раза больше света и тепла, чем наша планета. Но, несмотря на это, с теневой стороны на Венере преобладает постоянный мороз, достигая более двадцати градусов ниже нуля. Причиной этому является то, что планета обладает очень плотной, глубокой и очень облачной атмосферой, которая не позволяет человеку увидеть поверхность планеты. Атмосфера на Венере была открыта М. В. Ломоносовым в 1761 году, что показало сходство Венеры с Землёй .Среднее расстояние от Венеры до Солнца – 108, 2 млн. км; оно практически постоянно, ведь орбита Венеры ближе к окружности, чем у любой другой планеты. Периодически Венера подходит к Земле на расстояние, меньшее 40 миллионов км. Древними греками было дано этой планете имя своей лучшей богини Афродиты, римляне же потом переиначили по-своему и назвали планету Венерой, что, в общем.Свет Венеры столь ярок, что если на небе нет ни Солнца, ни Луны, он заставляет предметы отбрасывать тени. Атмосфера Венеры стала центральным пунктом программы исследований при помощи автоматических аппаратов за последние два десятилетия. Важнейшие аспекты исследований были химический состав, вертикальная структура и динамика воздушной среды. Большое внимание было уделено облачному покрову, который играл роль непреодолимого барьера для проникновения вглубь атмосферы электромагнитных волн оптического диапазона. Впервые химический состав атмосферы прямыми методами был осуществлен советскими аппаратами «Венера-4, -5 и -6». Он оказался таким: СО -97, N - 2, О - 0,1, Н О - 0,05%. Последующие полеты космических аппаратов подтвердили приведенные данные с небольшими коррективами. Крайне незначительное содержание водяного пара в атмосфере, а в ней сосредоточена вся планетная масса гидросферы внешней области Венеры, представляет собой на сегодняшний день загадку.Атмосферы планет земной группы формировались за счет выхода из недр вулканических газов при дифференциации вещества в стадию его расплавления. Основную часть вулканических газов составляют водяной пар и углекислый газ, находящиеся между собой в объемном соотношении 5 : 1 (Маров, 1976). Свободные азот, кислород, водород в состав вулканических газов не входят , а представляют собой продукты последующих реакций.По оценкам, общее количество углекислого газа на Венере и Земле приблизительно одинаковое. Только на Земле он связан в осадочных породах и отчасти поглощен водными массами океанов, на Венере же весь он сконцентрирован в атмосфере. Обилие углекислого газа в современной атмосфере Венеры в тысячи раз превышает общее его количество в земной атмосфере.В соответствии с приведенной пропорцией выделения водяного пара и углекислого газа при дифференциации планетного вещества Венера должна была бы иметь мощнейшую гидросферу, вполне сопоставимую с земной - с толщиной эквивалентного слоя воды на поверхности порядка 2,7 км. Приблизительно такого же колоссального масштаба должна была бы быть и гидросфера Венеры - планеты, по своим размерам и эволюции очень сходной с Землей. Куда же девались с Венеры огромные массы воды? Надежного ответа на поставленный вопрос пока нет.Отсутствие на Венере воды и крайне малая скорость ветра у поверхности планеты не способствуют развитию ни флювиальных . эоловых процессов. Обнаружение «Венерой-8» подобия коры выветривания на горных породах, богатых радиоактивными элементами, свидетельствует о действии процесса химического выветривания, хотя на поверхности планеты, как отмечалось, нет ни капли жидкой воды. При очень высокой температуре поверхности, близкой к точке плавления цинка и свинца, вероятно, протекают процессы непосредственного взаимодействия горной породы с находящимся в воздухе водяным паром. Вследствие необычайной сухости воздуха нижних слоев атмосферы едва ли процесс химического выветривания может идти активно. При господстве устойчивых температурных условий на поверхности планеты термическое выветривание также протекает очень вяло. Как показали панорамы поверхности Венеры, выполненные спускаемыми аппаратами «Венера-9-14», местами имеются крутые склоны с каменными осыпями. Следовательно, в определенных условиях рельефа гравитационные процессы могут протекать активно.На поверхности Венеры обнаружена порода, богатая калием, ураном и торием, что в земных условиях соответствует составу не первичных вулканических пород, а вторичных, прошедших экзогенную переработку. В других местах на поверхности залегает крупнощебенчатый и глыбовый материал темных пород с плотностью 2,7-2,9 г/см и другие элементы, характерные для базальтов . Таким образом , поверхностные породы Венеры оказались такими же, как на Луне, Меркурии и Марсе, излившимися магматическими породами основного состава.Спустившийся аппарат «Венеры-9» сел на склон крутизной 30 градусов, и слагающие склон обломки пород были угловатыми, часто с острыми ребрами, среди них находилось небольшое количество мелкозема. В целом на Венере наиболее распространена скалистая поверхность без мелкозема или с его небольшим количеством. Однако ни песка, ни пыли, как на Марсе, ни порошкообразного вещества с включением каменных обломков, т.е. лунного реголита, в местах посадки спускаемых аппаратов не оказалось. Но обнаружено другое - наличие маломощных плотных слоистых пород. Их образование связывается с осаждением из атмосферы вулканического пепла и метеоритной пыли.Таким образом, на основании данного параграфа мы можем иметь представление о состоянии и «образе» Венеры, а также климатических условиях планеты.3. Современные представления о происхождении и эволюции ВенерыВ 1930 году о Венере появилась некоторая информация. Было установлено, что её атмосфера состоит, в основном, из углекислого газа, который способен действовать как своего рода покрывало, задерживая солнечное тепло. Были популярны две картины планеты. Одна рисовала поверхность Венеры почти полностью покрытой водой, в которой могли развиваться примитивные формы жизни , - как это было на Земле миллиарды лет назад . Другая представляла Венеру как раскалённую , сухую и пыльную пустыню . Любое предположение об истории эволюции Венеры должно немедленно столкнуться с проблемой ее атмосферы: почему она в 90 раз массивнее земной?Проблема, следовательно, состояла в том, как Венера приобрела свою атмосферу, а не как она сохраняет ее. Сегодня общепринято предположение, что причина этому – парниковый эффект. В соответствии с этим предположением когда-то Венера была более похожей на Землю, т. е. более холодной и с более тонкой атмосферой. Солнечное излучение, которое задерживалось атмосферой, вскоре повысило температуру поверхности. Благодаря тому что Венера ближе к Солнцу, чем Земля, была превышена точка кипения воды; существенное количество водяного пара, таким образом добавляемого в атмосферу, сильно увеличило ее непрозрачность для инфракрасного излучения и, таким образом, привело к большому увеличению температуры. В результате этих событий поверхность Венеры стала настолько горячей, что углекислый газ начал выделяться из горных пород.Спустя несколько миллиардов лет яркость Солнца может возрасти, Земля в свою очередь, может приобрести массивную атмосферу, а поверхность ее разогревается до высокой температуры, как на Венере в настоящее время. Если предположить, что Венера когда-нибудь имела такое количество воды, как Земля имеет сейчас, то необходимо объяснить, как все это количество, кроме одной части на миллион, было потеряно. Существует известный механизм, который ведет к тому, что планета с большим обилием воды может потерять большую часть ее: водяной пар в верхней атмосфере диссоциирует под действием ультрафиолетового излучения, и водород уйдет в окружающее пространство в результате тепловых движений или под влиянием солнечного ветра. Но этот эффект не может привести к столь полному высушиванию атмосферы, как на Венере. Из того количества воды, которое имеется на Венере на сегодняшний день, очень немного достигает верхней атмосферы и, следовательно, находится в недиссоциированном состоянии; если потеря воды шла с теперешней скоростью, Венера не могла потерять значительное количество воды за время существования Солнечной системы.Наоборот, можно предположить, что вначале Венера была совершенно сухой. Небольшое количество воды, которое обнаруживается там теперь, могло образоваться из водорода в солнечном ветре, который проникает прямо в атмосферу, так как планета не имеет магнитного поля. Однако это предположение просто решает одну проблему, создавая другую, космогоническую: если Земля и Венера образовались в близкое время, почему одна получила так много воды, а другая так мало?При известных обстоятельствах можно будет сделать выбор между этими альтернативными предположениями. Если на Венере когда-то была вода, а потом большая часть была потеряна, оставшаяся часть воды должна быть обогащена дейтерием, потом что этот тяжелый изотоп водорода менее быстро уходит из атмосферы. С другой стороны, водород в солнечном ветре имеет недостаток дейтерия, так как этот изотоп быстрее расходует: в солнечных ядерных реакциях. Пока что не представилось возможности измерить отношение дейтерия к водороду на Венере. В этой проблеме как и в других, современные исследования Венеры поднимают больше вопросов, чем могут решить. Венера с ее глубокой мрачной атмосферой и гладкой поверхностью остается загадочным скрытым облаками миром.В глубокой древности Венера, как полагают, настолько разогрелась, что подобные земным океаны, которыми, как считается, она обладала, полностью испарились, оставив после себя пустынный пейзаж с множеством плитоподобных скал. Одна из гипотез полагает, что из-за слабости магнитного поля водяной пар (расщеплённый солнечным излучением на элементы) был унесён солнечным ветром в межпланетное пространство. Установлено, что атмосфера планеты и сейчас теряет водород и кислород в соотношении 2:1.Результаты исследований последнего десятилетия принесли убедительные свидетельства того, что Венера является уникальной планетой, которая принципиально отличается от других планет Солнечной системы, прежде всего по мощности газовой оболочки, термическому режиму, параметрам собственного вращения. На сегодняшний день трудно ответить на вопрос о том, что обусловило развитие столь необычных условий на соседней планете, является ли атмосфера Венеры конечным продуктом ранней стадии эволюции, свойственной молодой планете, или такие условия возникли позже, в результате необратимых геохимических процессов, которые обусловлены близостью Венеры к Солнцу, как это предполагает академик А. П. Виноградов.Основываясь на гипотезе единого происхождения планет Солнечной системы из гигантской протопланетной туманности, естественно допустить, что первичный состав атмосфер около 4,5 млрд.