Гигантские экзопланеты уже сегодня доступны для изучения. Но вот о природе небольших, сопоставимых с Землей экзопланет ученым приходится пока судить лишь по тем данным, которые были получены при изучении внутренних планет Солнечной системы. Напомним, что внутренними называются планеты, расположенные внутри Пояса астероидов. По-другому они называются «планетами земной группы», поскольку размерами, строением и химическим составом похожи на наш космический дом.

Однако это сходство далеко не полное. Если выбирать между Марсом и Юпитером, то Марс, разумеется, покажется едва ли не точной копией Земли. И всетаки, забыв на время о газовых гигантах, мы убедимся, что между земплеподобными планетами имеются существенные различия. Главным образом эти различия связаны с расстоянием до Солнца.

Астрономы неслучайно выбрали средний радиус земной орбиты в качестве универсальной меры космических расстояний – астрономической единицы. Те планеты, которые находятся дальше одной астрономической единицы от Солнца, слишком холодны, поэтому их природа совершенно непохожа на земную. Планеты, расположенные ближе, чем на одну астрономическую единицу, слишком горячи. Это знойные планеты, и поэтому климат, состав атмосферы и прочие условия на них тоже сильно отличаются от земных.

Таблица 4

Свойства планет земной группы

Как на холодных, так и на знойных планетах не может существовать жидкая вода. Она здесь встречается только в виде льда или, еще реже, в виде атмосферного пара. Ни морей, ни океанов, ни даже лужиц на таких планетах не встретить. Неужели это так важно? Оказывается, чрезвычайно важно! От наличия жидкой воды зависят облик планеты и ее судьба. Но об этом лучше поговорить чуть позже.

Холодная планета в земной группе только одна – это Марс. Зато знойных насчитывается две – Меркурий и Венера.

По-настоящему знойной планетой следует считать только Венеру, тогда как Меркурий астрономы правильнее называют «планетой контрастов». Дело в том, что Меркурий очень медленно поворачивается вокруг собственной оси, затрачивая на такой поворот почти два земных месяца. А вот вокруг Солнца планета бежит крайне быстро, поэтому за два меркурианских года – 176 земных суток! – на освещенном полушарии длится один световой день от восхода до заката. Затем это полушарие на два года (176 суток) погружается в космическую тьму.

В результате в дневном полушарии в течение двух меркурианских лет царит страшная жара, когда камни накаляются до +340 °C (на экваторе – до +480 °C), а в противоположном, ночном, полушарии стоит мороз под –180 °C. Именно по этой причине Меркурий потерял свою первичную атмосферу, зато обзавелся ледяными шапками. На этой планете человек столкнулся с поразительным природным явлением, которое называется «принципом Уатта», или «принципом холодной стены».

Представим себе две закупоренные колбочки, связанные между собой трубочкой. Одна из колбочек будет слегка нагреваться, а вторая лежать в ведерке со льдом или просто холодной водой. Что произойдет с воздухом? По принципу Уатта, весь воздух рано или поздно должен стянуться к «холодной стене» и осесть на нее в виде капелек, а затем инея. Со временем воздуха в колбочках будет становиться все меньше и меньше, а затем наступит момент, когда по колбочкам будут витать лишь редкие молекулы. Воздух почти полностью превратится в иней, скопившись на стенках охлаждаемой колбы.

Атмосфера – тоже сосуд, как и колба. Вся разница лишь в том, что атмосфера ничем не закупорена, поскольку ее удерживает от улетучивания сила тяготения планеты. Газовая оболочка обоих полушарий едина, она сплошным покрывалом укутывает планету. То есть на обоих полушариях имеется один и тот же воздух, как в двух колбах из нашего эксперимента.

На Меркурии в глубокой древности была сверхтонкая атмосфера, о чем говорит отсутствие малейших следов ветра на поверхности гор и равнин. Иного и ожидать не приходится, поскольку планета невелика по размеру. Чем меньше вес космического тела, тем слабее сила его тяготения, а значит, тем меньше возможностей удержать вокруг себя плотную газовую оболочку. Но и те немногие запасы газа, что когда-то имелись на Меркурии, исчезли: из-за его необычного вращения воздух постепенно скопился и замерз в местностях, куда не заглядывают солнечные лучи. Такие участки находятся в окрестностях Северного и Южного полюсов; здесь образовались ледяные шапки, похожие на полярные ледники Земли.

Холодное полушарие планеты действовало словно гигантский насос, затягивая газ с разогретой стороны и перекачивая его на растущие ледники. Эти ледники были обнаружены с помощью радиотелескопа «Аресибо», по измерениям которого толщина льда здесь достигает двух метров. Сверху ледовые поля покрыты слоем пыли. Точный состав этого льда пока не известен, и все же добытых учеными знаний достаточно, чтобы сказать: если когда-либо люди решат основать на Меркурии поселение, то лучшим выбором для космонавтов окажутся именно зоны ледников. Скорее всего, лед содержит множество элементов, полезных для хозяйства космической базы: кислород, водород и ряд других.

Другой странностью Меркурия является то, что для него восток и запад временами меняются местами. Если на Земле восток – это место восхода Солнца, то на Меркурии так бывает не всегда. Чаще всего дневное светило действительно движется с востока на запад, но в те моменты, когда планета приближается к Солнцу на минимальное расстояние, происходит невероятное. Солнце останавливает свой ход по небу и в течение восьми земных суток движется «задом наперед», то есть с запада на восток. А там, где на планете проходит граница дня и ночи, в такие моменты можно несколько раз подряд наблюдать восходы и закаты.

...

Возможны ли подобные чудеса на других экзопланетах? Вполне вероятно, потому что причуды в движении Меркурия вызваны его близким соседством с Солнцем. Астрономы не сомневаются, что поначалу планета двигалась по совершенно другой орбите, которая изменилась под действием колоссальной силы солнечного тяготения. А раз так, то подобное может повториться и на других экзопланетах. Если какаянибудь из них находится очень близко к своей звезде, то со временем она изменит свое орбитальное движение, которое в результате может сделаться весьма причудливым.

Выглядит Меркурий именно так, как могла бы выглядеть на его месте любая другая планета, движущаяся столь близко к Солнцу. Вся его поверхность представляет собой каменистую пустыню, где местами вздымаются потрескавшиеся от жары скалы. На фотоснимках или картах Меркурия нетрудно заметить, что планета изобилует кратерами. Неспециалист не сумеет отличить снимок лунной и меркурианской поверхностей, настолько велико их сходство. Даже у профессионального астронома поначалу возникнут сомнения. И все же ученый, получше приглядевшись к фотографии, отличит Меркурий от Луны.

Во-первых, крупных и уж тем более гигантских кратеров на Меркурии крайне мало. И хотя самый большой кратер планеты (Рембрандт) достигает в поперечнике 716 км, это скорее исключение, чем правило. На Луне нет таких великанов, но других крупных кратеров очень много, причем они нередко образуют цепочки. Так, в гористой местности, видимой с Земли на самой середине лунного диска, нетрудно заметить цепочку из кратеров-великанов Птолемея (диаметр – 146 км), Альфонса (124 км) и Арзахеля (92 км).

Во-вторых, похоже, что все кратеры Меркурия имеют ударное происхождение, тогда как на Луне явно имеются и кратеры вулканов.

Поверхность Меркурия

...

На Меркурии геологическая активность недр давным-давно (3,5 млрд лет назад) угасла, и от ископаемых вулканов осталось лишь несколько залитых лавой равнин. Широчайшая из таких равнин – Калорис, или «равнина Жары», названная так потому, что здесь отмечаются самые высокие температуры на планете. Протяженность Калорис составляет 1300 км. Когда-то здесь скопилось столько тяжелой и плотной лавы, что равнина превратилась в маскон . Масконы – это сверхмассивные участки планет и спутников, где собрано какое-либо тяжелое вещество. Несколько масконов имеется и на Луне, хотя таких громадных, как Калорис, не обнаружено.

В-третьих, в горных местностях Меркурия часто наблюдаются высокие зубчатые откосы и крутые обрывы, вытянутые на сотни километров. Эти откосы и обрывы возникли в результате «съеживания» планеты. Сотни миллионов лет назад горячее ядро внутри Меркурия начало постепенно остывать. Все охлаждаемые тела, как известно, уменьшаются в размерах. Поэтому остывавшая планета тоже стала уменьшаться.

Каменная кора Меркурия съеживалась, вызывая страшные катаклизмы. Планету сотрясали чудовищной мощи землетрясения. Огромные блоки коры теснились, толкались, под давлением наползали друг на друга, и в местах таких надвигов вырастали горы, окаймленные крутыми обрывами. Ничего подобного поверхность Луны не знала.

...

Другое важное отличие состоит в том, что поверхность Меркурия однородна на всем своем протяжении. И в западном, и в восточном полушариях планеты примерно одинаковое число кратеров, долин, гор и обрывов. В случае с Луной ситуация другая. На нашем спутнике повернутое к Земле полушарие сплошь изрыто котловинами и кратерами, моря и озера здесь занимают почти 40 % поверхности. А вот обратная сторона несет на себе меньшее число кратеров и имеет лишь одну крупную котловину.

Кроме описанных чудес, «планета контрастов» изобилует загадками. По размерам она является самой маленькой из планет земной группы, так что даже спутники Ганимед и Титан в поперечнике достигают большей величины. Однако при этом Меркурий необычайно тяжел, он весит больше, чем любой планемо. Эта причуда объясняется высокой плотностью Меркурия, что связано с богатыми запасами металлов и серы на планете-малыше. Эти запасы хранятся главным образом в ядре, которое имеет непропорционально большой диаметр.

Вторая загадка Меркурия – это тайна его происхождения. На протяжении более чем полутора столетий астрономы предполагали, что планета является «сбежавшим» спутником Венеры. В первой половине прошлого века удалось выполнить сложные расчеты, которые вроде бы подтвердили старые догадки: да, Меркурий когда-то мог обращаться вокруг Венеры, а затем по неизвестной причине удалился от своей госпожи. Причем наиболее вероятной причиной следует считать столкновение с молодой карликовой планетой или крупным астероидом.

Но последние исследования заставили ученых усомниться в этой красивой и смелой гипотезе. Геологическое строение, богатство металлов, толстое ядро, особенности рельефа поверхности и многое другое говорит о том, что Меркурий никогда не был чьим-то спутником. Он «родился» сам по себе и всегда кружился на собственной орбите.

А это также говорит о том, что у Венеры никогда не было своего спутника. В отличие от Меркурия Венера с полным правом может быть названа знойной планетой, поскольку здесь в любой точке царит удушающая жара. Это объясняется наличием мощной атмосферы, которая была открыта русским ученым М. В. Ломоносовым (1711–1765), наблюдавшим прохождение планеты по солнечному диску 26 мая (6 июня по новому стилю) 1761 года. Там, где с яркого диска уходила Венера, возник загадочный светящийся «пупырь», и Ломоносов понял, что это озаряется солнечным светом ее «знатная» воздушная оболочка.

Атмосфера Венеры действительно «знатна» – в 100 раз больше нашей. В самых нижних слоях она в 55 раз плотнее земного воздуха и давит на поверхность планеты в 93 раза сильнее, чем наша атмосфера давит на земной шар. Венерианская атмосфера состоит в основном из углекислого газа (96 %) и азота (3 %) с малой примесью других газов. Водяного пара на Венере крайне мало – сотые доли процента. Вероятно, когда-то здесь имелись океаны, но затем они полностью испарились, после чего водяной пар разложился под действием солнечного ультрафиолета и с тех пор больше не восполняется.

Такая толстая «шуба» великолепно хранит тепло. Не будь у Венеры газовой оболочки, поверхность планеты нагревалась бы Солнцем от силы до +80 °C в самых жарких точках. Но благодаря толстой углекислой атмосфере, создающей парниковый эффект, температура на планете местами поднимается до +460 °C.

При этом на Венере постоянно бушуют бури с безумно быстрыми ветрами. По сути, вся венерианская атмосфера – это один сплошной ураган, который никогда не стихает. Откуда он возник и что дает ему энергию? Это остается загадкой для науки. Точно так же загадкой остается и «электрический дракон Венеры», как назвали ученые небывалую грозовую активность планеты. В венерианской атмосфере молнии ударяют в два раза чаще, чем на Земле, и остается совершенно непонятным, откуда на планете столько электричества.

Если на такой планете и могла встречаться жизнь, то лишь миллионы лет назад, когда здесь был гораздо более мягкий климат. Сегодня же встретить живых существ на Венере и подобных ей экзопланетах маловероятно. Скорее всего все знойные планеты Галактики абсолютно безжизненны.

Впрочем, ученые не оставляют надежды отыскать и в этом кромешном аду какие-нибудь особо стойкие организмы. И здесь научный мир столкнулся кое с чем необычным. В октябре 1975 года советская АМС «Венера-9» совершила посадку на планету в районе широты 32о, в заполненной сернистым туманом впадине. И хотя в котловине царила жара под +455 °C, аппарат заснял три странных объекта, подозрительно похожих на живые существа.

Фотоснимок «ракушек» в месте посадки АМС «Венера-9»

Ученый А. А. Зубов назвал эти диковинные объекты «ракушками» – из-за сильного сходства с раковинками моллюска каури, населяющего тропические моря Земли. «Ракушки» имели необычную для минералов форму и – самое главное! – не были покрыты слоем пыли, как остальные камни вокруг. Отсутствие пыли показывает, что все три «ракушки» незадолго до этого передвигались. Скатились по склону? Но тогда это просто причудливые камешки. Или ползали по дну котловины? Но тогда перед нами неизвестная форма жизни, за миллионы лет приспособившаяся к перегреву планеты.