Астроботаника: растительная жизнь солнечной системы

Новая Земля: проекты терраформирования других планет

Каждый из этих экспериментов — маленький шаг к будущему космического садоводства, но среди ученых есть и те, кто мыслит по-крупному. Сторонники идеи терраформирования предлагают не ограничиваться небольшими огородами и теплицами: они намерены с нуля создать на какой-либо другой планете условия, пригодные для жизни земных растений и животных. Проблема в том, что найти вторую Землю непросто: начинать придется даже не с нуля, а с серьезного «минуса».

Самый популярный кандидат на роль Земли 2.0 — конечно, Марс. Он находится по космическим меркам недалеко от нас, обладает запасами водяного льда и атмосферой — очень разреженной, но все-таки способной хоть немного защитить от радиации. Проекты терраформирования в основном фокусируются как раз на уплотнении атмосферы. Например, группа Джима Грина, директора отдела по изучению планет NASA, предложила окружить Красную планету оболочкой искусственного магнитного поля. Создавать его, по плану Грина, будет космический аппарат, находящийся в точке Лагранжа L1 между Солнцем и Марсом. Как именно должно работать это устройство, астрофизик не уточнил.

По словам Грина, магнитный щит «растопит» замерзший углекислый газ в ледяных шапках на полюсах Марса, это запустит парниковый эффект, и температура на планете может подняться на несколько градусов. Этого хватит, чтобы растопить часть водяного льда, а также постепенно поднять атмосферное давление, приближая Марс к земным условиям. Впрочем, в 2018 году эксперты NASA заявили, что «разогреть» Марс с помощью CO₂ не выйдет — по крайней мере, при сегодняшнем уровне технологий. По словам Брюса Якоски и Кристофера Эдвардса, на Марсе не хватит углекислого газа для воплощения подобных проектов.

Еще одна смелая идея — изменить марсианскую атмосферу с помощью цианобактерий (синезеленых водорослей). Эти небольшие организмы способны к фотосинтезу: считается, что именно они «надышали» значительную часть того кислорода, который способствовал «кислородной революции» в начале протерозоя. В 2018 году международная группа ученых выяснила, что цианобактерии могут производить газ при очень низком уровне освещенности.

Плутон пригодная для жизни планета?

Возможное развитие событий моделируют многие ученые. В частности, профессор Фредерик Понт из университета Эксетера заинтересовался тем, как превращение нашей звезды в красного гиганта затронет спутники Сатурна и Юпитера, то есть Энцелад и Титан. Все они состоят из замороженной воды, азота, углеводорода и аммиака. А в недрах, ученые предполагают, наличие у них теплого океана.

Расчеты, произведенные Фредериком Понтом, показали, что зона жизни в Солнечной системе, то есть зона, где вода может существовать в жидком виде, сместится к орбите Юпитера. Это приведет к тому, что спутники Ганимед и Европа полностью растают и превратятся в огромные океаны. Ученые даже предполагают, что в такой ситуации в Солнечной системе может произойти повторное зарождение жизни.

Плутон состоит из камня и льда

Ситуация будет оставаться таковой в течение нескольких десятков миллионов лет. Со временем повышение температуры звезды приведет к постепенному смещению центра зоны жизни в сторону Сатурна. А когда на Солнце загорится гелий, центр зоны жизни окажется в районе орбит Титана и Энцелада, а затем, на пике данного процесса, в центре зоны жизни окажется Плутон. Температура здесь возрастет до +20 градусов. Азотные и водные льды планеты растают, в результате чего появится океанический мир и достаточно плотная атмосфера.

Так как магнитное у Плутона отсутствует, атмосфера будет сильно растянутой по причине мощного солнечного ветра. Планета станет похожей на гигантскую комету. Конечно, она потеряет много вода и углекислого газа, которые будут улетучиваться в космос. Однако, даже небольшая гравитация, которая в 12 раз меньше гравитации Земли, позволит удерживать некое подобие атмосферы. Правда, до Земного давления в одну атмосферу ей все равно будет далеко.

Ученые предполагают, что Плутон может приютить спасающееся от поглощающего планету за планетой Солнца. Правда, радовать комфортной температурой и атмосферой карликовая планета будет людей не долго — всего несколько сотен тысяч или миллионов лет. Когда Солнце окончательно исчезнет, на Плутон вернется космический холод.

Как на вулкане: эксперименты c аналогами реголитов

Несмотря на перспективы гидропоники, среди ученых есть и сторонники садоводства на основе грунта других планет. Такие эксперименты с 2013 года идут в Нидерландах. Биологи из Вагенингенского университета выращивают овощи в искусственном грунте, максимально напоминающем по составу реголиты с поверхности Марса и Луны. «Марсианский» грунт делают из вулканического пепла и песка с Гавайев, а «лунный» — из песка пустыни в Аризоне. Чтобы повторить текстуру реголита, материал дополнительно измельчают в пыль.

Ученые собрали уже более десятка урожаев, в их продуктовой корзине помидоры, горох, редис, рожь, зеленый лук и другие растения. Первые тесты показали, что уровень токсичных тяжелых металлов в овощах не превышает допустимые нормы (впрочем, новые урожаи еще проверят много раз).

Просто добавь воды: гидро- и аэропоника

Необходимость использовать для «грядок» почву или глину — скорее недостаток в условиях космического перелета. Твердый субстрат много весит, емкость грузовых кораблей и отсеков всегда ограничена, к тому же на станции частицы земли могут попасть в вентиляцию, а на будущих планетах-колониях подходящей почвы не найти. Поэтому исследователи всё чаще смотрят в сторону методов, в которых зелень и овощи растут в воде, — гидропоники и аэропоники.

«Огород» в жидком растворе, богатом питательными веществами, — идея далеко не новая, о таком способе писал еще Фрэнсис Бэкон в начале XVII века. С тех пор появилось множество методик садоводства без использования почвы, так что создателям космических технологий есть из чего выбирать. Например, можно держать корни в воде постоянно или использовать методику прилива-отлива, а также использовать разнообразные субстраты, удерживающие нужное количество жидкости.

Еще более перспективной может оказаться аэропоника: в этом случае корни растений находятся не в воде или субстрате, а в воздухе. Рядом установлены распылители, которые время от времени обволакивают корни легкой дымкой из крохотных капель питательного раствора. Так растения получают и питание, и достаточное количество кислорода — риск задушить урожай слоем воды намного ниже, чем в случае с классической гидропоникой. Уменьшается и риск болезни растений, так как опасные микроорганизмы часто поселяются в воде или влажном субстрате.

Гидропонику и аэропонику уже давно успешно используют на Земле. Они позволяют собирать урожаи даже в экстремальных условиях — например, в Антарктике.

В популярной культуре

Астроботаника получила несколько признаний в научно-фантастической литературе и кино.

• В книге и фильме Энди Вейра «Марсианин » рассказывается о героическом выживании ботаника Марка Уотни, который, будучи в ловушке на Марсе, использует свой садоводческий опыт для выращивания картофеля для еды.
• В фильме « Аватар» присутствует экзобиолог , доктор Грейс Августин, написавшая первый астроботанический текст о флоре Пандоры.
• Чарльз Шеффилд «ы протей несвязанный упоминает использование водорослей приостановлены в гигантских полых„планетах“ в качестве биотоплива , создавая замкнутую энергетическую систему.
• В фильме « Тихий бег» подразумевается, что в будущем все растения на Земле вымрут. Как можно больше образцов было сохранено в серии огромных геодезических куполов, похожих на теплицы, прикрепленных к большому космическому кораблю под названием «Вэлли-Фордж», входящему в состав флота космических грузовых самолетов American Airlines, в настоящее время находящихся недалеко от орбиты Сатурна.

Странности Япета

Ледяной комок, немного меньший по площади, чем Австралия – это спутник Сатурна Япет. Этот объект имеет много странных особенностей.

Япет открыл Джованни Кассини в 1671 году

Астроном сразу же обратил внимание на то, что объект виден лишь несколько месяцев в году. Он предположил, что Япет приливно заблокирован

И одна сторона спутника всегда обращена к Сатурну. И эта сторона намного ярче обратной. Именно поэтому мы не видим Япет, когда он обращен к нам темной стороной.

Современные исследования показали, что это предположение было верным. Темная сторона Япета темнее древесного угля. А его светлая сторона сияет, как хорошо освещенный лед. Считается, что первоначальный темный материал возник где-то за пределами Япета. Однако большая часть того, что мы видим сегодня, представляет собой более поздние отложения.

Разница температур (темная сторона сильнее нагревается) приводит к сублимации водяного льда и перемещению его с темной стороны на светлую. По прошествии огромного количества времени этот процесс сделал одну сторону сверкающую льдом, а другую очень темной из-за минеральных остатков, которые вода оставляет после себя.

Япет также отличается тем, что является крупнейшим объектом в Солнечной системе, не находящимся в гидростатическом равновесии. Так произошло потому, что его гравитация недостаточно сильна, чтобы он принял примерно сферическую форму. В результате спутник больше похож на грецкий орех, чем на шар.

Япет имеет сильно наклоненную орбиту. И расположен намного дальше от Сатурна, чем другие большие спутники. Хотя астрономы понятия не имеют, почему так произошло, это дает ему огромное преимущество. Ведь Япет является единственным большим спутником Сатурна, с поверхности которого наблюдатель может хорошо видеть систему колец Сатурна. Представляете, какое это перспективное место для будущего космического отеля с панорамным видом на Сатурн?

Когда зонд «Кассини» исследовал Япет, он обнаружил, что форма спутника в виде грецкого ореха подчеркивается темным гребнем пиков, охватывающим полушарие. Эти пики достигают 20 км в высоту! На светлой стороне Япета нет хребта. Но есть отдельные горы с аналогичной массой. Хребет аккуратно повторяет экватор Япета со сверхъестественным совершенством. Было предложено несколько гипотез для объяснения природы хребта. Но все они не могут объяснить, почему он присутствует только на темной стороне спутника.

Вероятность существования живых организмов в Солнечной системе

Еще пару веков назад существование различных форм жизни на других планетах и спутниках Солнечной системы считалось вполне правдоподобным.

До изобретения в 20 веке мощных телескопов и космических аппаратов считалось, что на Марсе есть разумные организмы, а под плотными облаками Венеры прячется тропический лес. Естественно, эти предположения были ошибочны, что неоднократно подтвердилось путем исследования космического пространства с помощью зондов и орбитальных обсерваторий.

Сейчас жизнь известна только на Земле и ни одно небесное тело нельзя уверенно признать пригодным для жизни, — можно только оценивать степень этой пригодности на основе степени сходства условий на нём с земными.

Условия возникновения жизни

Предпосылки к возникновению жизни возможны на некоторых объектах нашей звездной системы. Потенциально пригодными для существования жизни планетами и малыми телами считаются те, что обладают некоторыми свойствами:

• наличие воды в жидком состоянии;
• близкая к земной масса;
• близость к центральной звезде или горячему газовому гиганту;
•  наличие в составе металлов, углерода, кислорода, солей кремния, азота, серы и водорода;
• малый эксцентриситет орбиты;
• угол наклона оси вращения к плоскости орбиты схожий с земных (мягкая смена пор года);
• быстрая смена дня и ночи.

С другой стороны космическое тело, непригодное для жизни одного типа, может быть вполне пригодно для жизни другого типа.  Таким образом, особый интерес для поиска жизни, подобной земной, представляют планеты и спутники планет с условиями, подобными земным.

Если есть жидкая вода, значить есть жизнь, да?

Вода — необходимый элемент известной нам формы жизни. Это растворитель и удобная среда для протекания химических реакций. Теоретически, для жизни сгодилась бы и другая жидкость. Например, на спутнике Сатурна Титане идут метановые дожди и текут метановые реки. Но между газообразным и замерзшим метаном (оба этих состояния не подходят для жизни) всего 20° разницы, а у воды этот диапазон составляет 100°.

Теория «вода значит жизнь», которую когда-то применяли к Марсу, устарела. Мы можем судить об этом хотя бы по тому, что в космосе нашли уже довольно много воды, а жизни пока не обнаружили.

Опыты по зарождению жизни на планетах

В конце 50-х гг. ХХ столетия американские биофизики Стэнли Миллер, Хуан Оро, Лесли Оргел в лабораторных условиях имитировали первичную атмосферу планет (водород, метан, аммиак, сероводород, вода). Колбы с газовой смесью они освещали ультрафиолетовыми лучами и возбуждали искровыми разрядами (на молодых планетах активная вулканическая деятельность должна сопровождаться сильными грозами).

В результате из простейших веществ сформировались 12 из 20 аминокислот, образующих все белки земных организмов, и 4 из 5 оснований, образующих молекулы РНК и ДНК.

Внеземная растительность

Астроботаника была исследованием идеи о том, что инопланетная растительная жизнь может существовать на других планетах. Здесь художник изобразил инопланетные растения на берегу экзосеи экзолуны.

Поиск растительности на других планетах начался с Гавриила Тихова, который попытался обнаружить внеземную растительность, анализируя длины волн отраженного света планеты или планетного света . Фотосинтетические пигменты, как и хлорофиллы на Земле, отражают спектры света, которые колеблются в диапазоне 700–750 нм. Этот ярко выраженный шип называют «красным краем растительности». Считалось, что наблюдение этого всплеска при чтении планетного сияния будет сигнализировать о поверхности, покрытой зеленой растительностью. Поиск внеземной растительности уступил место поиску микробной жизни на других планетах или математическим моделям для предсказания жизнеспособности жизни на экзопланетах.

Космический конус Циолковского

Первым идею — выращивать растения в космосе — выдвинул основоположник космонавтики Константин Циолковский. Задолго до начала пилотируемых полетов он заявил, что в будущем растения станут главным источником питания и поддержания атмосферы на космических кораблях. Он придумал и сделал зарисовку, как можно решить проблему невесомости и отсутствия гравитации в условиях космоса.

В этой работе К. Э. Циолковский подробно описал не только, как можно искусственно создать гравитацию для растений, но и продумал, какие это должны быть растения: плодовитые, мелкие, без толстых стволов. По его задумке такие растения смогут обеспечивать колонизаторов космоса биологически активными веществами и микроэлементами, а также регенерировать кислород и воду.

За много десятилетий до полётов в космос Константин Эдуардович понял проблему с которой в будущем столкнулись космонавты — от консервированной и сублимированной пищи многие из них теряли аппетит, начиналась депрессия и ели только потому, что это было необходимо для поддержания сил.

Собирая плоды

В 1880 году Чарльз Дарвин показал, что когда вы выращиваете растения вдоль наклонной поверхности, корни растут из семян не прямо, а скорее отклоняются в одну сторону. Эта стратегия роста называется «перекосом». Дарвин предположил, что причина тому — сочетание гравитации и касания корней — и 130 лет все остальные тоже так считали.

Но корни выросли с перекосом и без гравитации. В 2010 году мы увидели, что корни растений, выращенных на МКС, преодолели весь путь по поверхности чашки Петри с идеальным перекосом корней — без какой-либо гравитации. Это было сюрпризом. Очевидно, не гравитация стоит за паттерном роста корней.

У растений на МКС есть второй потенциальный источник информации, от которого они могли отталкиваться: свет. Мы предположили, в отсутствие силы тяжести, которая могла бы указать корням расти в направлении «прочь» от листьев, свет играет большую роль в ориентации корней.

Выяснилось, что да, свет очень важен, но не только свет — должен быть градиент интенсивности света, тогда он будет выступать в качестве ценного руководства. Представьте его как хороший запах: вы можете с закрытыми глазами найти на кухне источник запаха, если духовка с печеньем только открылась, но если весь дом будет в равной степени утоплен в аромате шоколадного печенья, вы вряд ли его найдете.

Выращивание растений в космосе [ править ]

Изучение реакции растений в космической среде – еще один предмет исследований астроботаники. В космосе растения сталкиваются с уникальными факторами экологического стресса, которых нет на Земле, включая микрогравитацию , ионизирующее излучение и окислительный стресс. Эксперименты показали, что эти стрессоры вызывают генетические изменения в метаболических путях растений. Изменения в генетической экспрессии показали, что растения на молекулярном уровне реагируют на космическую среду. Астроботанические исследования применялись к проблемам создания систем жизнеобеспечения как в космосе, так и на других планетах, в первую очередь на Марсе.

Сжатие Меркурия

Да, друзья мои. Планета Меркурий постепенно уменьшается в размерах. Но в отличие от многих других пунктов в нашем списке, это странное явление, вероятно, вызвано вполне известным процессом. Эта планета, состоящая в основном из металла, имеет высокое содержание железа. И ученые предполагают, что планета сжимается, поскольку продолжает остывать. Ведь в ее недрах до сих пор хранится запас тепла, оставшийся еще с времен ее формирования.

Однако это еще не все. Ведь на вопрос, почему Меркурий имеет такое высокое содержание железа, пока ответа нет. Основная гипотеза состоит в том, что раньше планета была намного больше. И многие из ее неметаллических компонентов были выброшены в космос ударом какого-то планетоида. Другое предположение звучит так: резкие скачки температуры Солнца привели к тому, что большая часть каменистой коры Меркурия просто испарилась. Оставив лишь железное ядро.

Растения Солнца:

Солнечные растения имеют приятный запах (благоуханны), сладки или кислы на вкус. Среди них есть вечнозелёные. Растения Солнца защищают от молнии и полезны в качестве противоядий. Употребляются при совершении обрядов и защиты от злых духов. Часто имеют жёлтые цветы, которые могут закрываться к закату. Многие из этих растений вращаются за Солнцем или «носят» его изображение на листьях, цветах или плодах.

«Считалось, что Солнце управляет растениями «солнечного» цвета и теми, части которых напоминают по своему виду Солнце (например, апельсином, шафраном, подсолнечником, ромашкой, чистотелом, календулой. Лекарственные растения, действующие на сердце и части тела, управляемые Солнцем: дягиль, розмарин, рута (все они усиливают обращение крови); орех грецкий, очанка, василёк)» («Аптекарский огород». Стр. 43).

Алоэ (Стрелец), Арника, Аир (Дева), Апельсин, Бальзамин, Бересклет, Берёза, Безсмертник песчаный, Вербена (Весы, Венера), Вишня, Граб (Юпитер), Горечавка полевая (Овен, Лев), Гвоздичное дерево (Лев), Гелиотроп (Лев), Гиацинт (Венера), Груша сладкая, Девясил, Дягиль лекарственный (Лев, Водолей, корень — Солнце, Марс), Зверобой (Овен), Виноград (Меркурий), Имбирь, Календула, Кардамон (Овен), Лимон (плод — Рыбы), Липа, Лавр (Лев), Лаванда, Ладан, Лютик , Лотос, Любисток, Майоран (Овен, Меркурий), Мак, Мать-и-мачеха, Мелисса лекарственная (Юпитер), Облепиха, Овёс (Луна), Одуванчик (цветы), Пижма, Подсолнечник, Пальма, Петрушка (Близнецы, Сатурн), Пион (Овен, Рак, Юпитер, цветок — Овен), Подорожник (Овен, Лев), Полынь цытварная, Перечник (Лев, Марс), Рожь (Дева), Резеда (Венера), Розмарин (Овен, Юпитер), Рута горная (Весы, Стрелец, Сатурн, Марс), Сандал красный, Тимьян (Лев), Чистяк (Стрелец), Череда трёхраздельная, Черешня, Шалфей (Овен), Шафран (Лев, Стрелец), Ясень (цветы — Водолей, Юпитер), Ячмень.

Метеориты, как доказательство жизни в Космосе.

В упавших на землю метеоритах иногда обнаруживают сложные органические молекулы. Сначала было подозрение, что они попадают в метеориты из земной почвы, но теперь их внеземное происхождение вполне надёжно доказано.

Например, упавший в Австралии в 1972 г. метеорит Мерчисон был подобран уже на следующее утро. В его веществе нашли 16 аминокислот — основных строительных блоков животных и растительных белков, причём лишь 5 из них присутствуют в земных организмах, а остальные 11 на Земле редки. К тому же среди аминокислот метеорита Мерчисон в равных долях присутствуют левые и правые молекулы (зеркально симметричные друг другу) , тогда как в земных организмах — в основном левые. Кроме того в молекулах метеорита изотопы углерода 12С и 13С представлены в иной пропорции, чем на Земле.

Это, бесспорно, доказывает, что аминокислоты, а также гуанин и аденин — составные части молекул ДНК и РНК, могут самостоятельно формироваться в космосе.

Результаты экспериментов

Молодое растение подсолнечника на борту МКС

Несколько экспериментов были сосредоточены на том, как сравнивать рост и распространение растений в условиях микрогравитации, в космических условиях и на Земле. Это позволяет ученым исследовать, являются ли определенные модели роста растений врожденными или обусловленными окружающей средой. Например, Аллан Х. Браун проверил движение проростков на борту космического корабля “Колумбия” в 1983 году. Движение проростков подсолнечника было зарегистрировано на орбите. Они заметили, что сеянцы по-прежнему росли и вращались, несмотря на недостаток силы тяжести, показывая, что такое поведение является встроенным.

Другие эксперименты показали, что растения обладают способностью проявлять гравитропизм даже в условиях низкой гравитации. Например, Европейская модульная система выращивания ЕКА позволяет экспериментировать с ростом растений; Действуя как миниатюрная оранжерея , ученые на борту Международной космической станции могут исследовать, как растения реагируют на условия переменной силы тяжести. Эксперимент Gravi-1 (2008) использовал EMCS для изучения роста проростков чечевицы и движения амилопластов по кальций-зависимым путям. Результаты этого эксперимента показали, что растения могли чувствовать направление силы тяжести даже на очень низких уровнях. Более поздний эксперимент с EMCS поместил 768 проростков чечевицы в центрифугу, чтобы стимулировать различные гравитационные изменения; Этот эксперимент, Gravi-2 (2014), показал, что растения изменяют кальциевую сигнализацию в сторону роста корней при выращивании с несколькими уровнями силы тяжести.

Во многих экспериментах используется более общий подход к наблюдению за общими моделями роста растений, а не за одним конкретным поведением роста. Один такой эксперимент, проведенный Канадским космическим агентством , например, показал, что саженцы белой ели росли в антигравитационной космической среде иначе, чем саженцы, привязанные к Земле; космические сеянцы продемонстрировали усиленный рост из побегов и хвои, а также имели рандомизированное распределение амилопластов по сравнению с контрольной группой, связанной с Землей.

Церера

Может показаться странной сама возможность существования жизни на этом астероиде. Но когда астероиды падают на Землю, мы находим не только 20 аминокислот, необходимых для жизни, но и 100 других: кирпичики жизни повсюду. Может ли самый большой астероид из всех этих, демонстрирующий белые солевые отложения на дне своих ярких кратеров, на самом деле похвастать жизнью? Хотя ответом будет «наверное, нет», не стоит забывать, что именно столкновения между астероидами и объектами пояса Койпера занесли сырье для примитивной жизни, которая появилась на Земле. Хотя сегодня мы допускаем, что активная биология могла появиться еще до формирования Земли. Если это так, сигнатуры жизни могли бы оказаться запертыми в мирах вроде Цереры, которая считается лучшим кандидатом для поиска жизни. Нужно только взглянуть поближе.

Атмосфера Плутона, заснятая «Новыми горизонтами»

Растения Луны:

Растения, находящиеся под влиянием Луны — безвкусны, живут вблизи воды или в воде. Это растения болотные, водяные. Они холодны, содержат много жидкости, дают молочный сок. Имеют круглый корень, их листья часто бывают крупны. Цветы, обычно, белые, без запаха или, наоборот, с одуряющим ароматом. Способны уничтожать похоть.

«Луна — управительница растений, части которых похожи на Луну, имеют подобный Луне цвет (дыня, тыква, банан; белые или жёлтые цветки — мак-самосейка, фиалковый корень, ирис сладкий, лилия водяная). Это относится и к растениям, содержащим много воды: у них часто мягкие, сочные листья (капуста, огурец, латук и другие лиственные овощи), а также к тем, которые растут около воды или в воде (водоросли, кресс водяной, зимолюбка, ива). («Аптекарский огород». Стр. 43).

Бобы (плод — Сатурн), Грибы, Донник белый, Дурман обыкновенный (Сатурн), Дыня, Ива белая, Капуста красная (Юпитер), Ладан, Ландыш, Латук (Близнецы), Лилия (Телец, Юпитер, Венера), Лилия водяная (Близнецы, Венера), Лук-порей (Близнецы, Скорпион, Марс), Липа (Весы), Мак (семена, Сатурн), Мак-самосейка (Рыбы), Мандрагора (Козерог, Сатурн), Облепиха, Огурец (Стрелец, Рак), Ольха, Овёс (Солнце), Орех грецкий (Стрелец), Портулак (Рак, Весы или Рыбы), Репа (Рыбы, Скорпион), Рута, Сандал белый, Табак, Тамаринд, Тополь серебристый, Тростник, Тыква, Чечевица, Яблоня райская, Яснотка белая.

Изучение Солнечной системы

Долгое время человечество было убеждено, что все звёзды и планеты вращаются вокруг Земли. Система мира с неподвижной Землёй в центре была разработана греческим учёным Птолемеем во 2 веке до нашей эры и просуществовала более полутора тысяч лет. 

В 1453 году польский астроном Николай Коперник доказал, что Земля, как и другие планеты (на тот момент их было известно шесть), вращаются вокруг Солнца. Однако вплоть до XVII века церковь считала это учение ересью и боролась с его последователями. 

Одним из них был итальянский монах Джордано Бруно. В 1584 году он опубликовал исследование, в котором утверждал, что Вселенная бесконечна, а Солнце подобно остальным звёздам, просто находится гораздо ближе к Земле. Бруно был схвачен инквизицией и приговорён к сожжению на костре как еретик. 

Другим последователем Коперника стал итальянский учёный Галилео Галилей. Он создал первый телескоп, который позволил увидеть кратеры Луны, пятна на Солнце, открыть четыре спутника Юпитера и установить, что планеты вращаются вокруг своей оси. Чтобы не повторить судьбу Бруно, Галилей был вынужден отречься от своих идей.

В XVII веке немецкий астроном Иоганн Кеплер открыл законы движения планет — ему удалось установить связь между скоростью вращения планеты и её расстоянием от Солнца. Его идеи воспринял знаменитый английский физик Исаак Ньютон, создатель теории всемирного тяготения. 

В XVIII—XIX веках открытия в области оптики позволили создать более мощные телескопы, которые позволили учёным узнать больше о солнечной системе. Были открыты планеты Уран и Нептун. 

В 1951 году Советский Союз вывел на орбиту Земли первый искусственный спутник. С этого момента началась Космическая эра — эпоха практического изучения солнечной системы. 

В 1961 году Юрий Гагарин стал первым человеком, побывавшем в космосе, а в 1969 году космический корабль «Аполлон-11» доставил людей на Луну. 

В 1970-х годах Советский Союз и США запустили несколько десятков аппаратов для исследования Марса, Венеры и Меркурия, а запущенные в 1980-х аппараты «Вояджер-1» и «Вояджер-2» позволили получить данные о дальних планетах — Юпитере, Сатурне, Уране, Нептуне и их спутниках. Большую роль в изучении солнечной системы сыграл вывод на орбиту Земли космического телескопа «Хаббл» в 1990 году. 

В нынешнем десятилетии космические агентства разных стран планируют пилотируемый полёт на Марс. Экспедиция на другую планету станет величайшим событием в истории освоения солнечной системы. И всё же пока человечество находится в самом начале пути изучения космоса.

Исследования растений

Изучение растений дало информацию, полезную для других областей ботаники и садоводства. НАСА успешно провело обширные исследования гидропонных систем как в программах CELSS, так и в программах ALS, а также в изучении эффектов увеличения фотопериода и интенсивности света для различных видов сельскохозяйственных культур. Исследования также привели к оптимизации урожайности по сравнению с тем, что ранее достигалось системами выращивания в закрытых помещениях. Интенсивное изучение газообмена и концентраций летучих веществ растений в закрытых системах привело к лучшему пониманию реакции растений на экстремальные уровни газов, таких как диоксид углерода и этилен. Использование светодиодов в исследованиях закрытых систем жизнеобеспечения также стимулировало более широкое использование светодиодов при выращивании в помещениях.

Как функционирует наука астрономия

Олег Акимов

4.

Увлекательные книги Лоуэлла и Фламмариона, дали мощный толчок к расцвету научно-фантастической литературы. Первый фантастический роман о марсианах написал американский историк и писатель Перси Грег (Percy Greg, 1836 – 1889). Он вышел в 1880 году под названием «Через Зодиак» (Across the Zodiac: The Story of a Wrecked Record). В нем рассказывается о гражданской войне между консервативными сторонниками монархии и жаждущими перемен либералами, которые, в конце концов, побеждают. В романе Хадора Генона (Hudor Genon) «Возничий Беллоны» (Bellona’s Bridegroom: A Romance), вышедшем в 1887 году в Филадельфии, наоборот, описывается социальная и духовная гармония жителей марсианской Утопии.

Далее марсианская тема становится популярной. В статье Сергея Бережного «Марс времен королевы Виктории. Информация к размышлению» (2001), растиражированной в Интернете, кратко рассказывается содержание таких книг, как «Запечатанный пакет мистера Стрэнджера» Хью Макколла (1889), «Бросок в пространство» Роберт Кроми (1890), «Сон скромного пророка» Мортимера Леггета (1890), «Приоткрывая параллель» Алисы Джонс и Эллы Марчант (1893), «Путешествие на Марс» Густавуса Поупа (1894), «На двух планетах» Курта Лассвица (1897). Последний роман, написанный немецким автором, хорошо знавшим космогоническую теорию Канта, был весьма популярен среди любителей фантастики, но его обошел по популярности роман английского писателя-фантаста, Герберта Уэллса (Herbert Wells, 1866 – 1946), «Война миров», вышедший в том же, 1897, году.

Еще в октябре 1888 года молодой Уэллс в Лондонской Нормальной Научной Школе (Normal School of Science), где он учился, прочитал лекцию на тему «Обитаемы ли планеты?» В указанной школе он немало уделял внимания дарвиновской теории эволюции. Позже он написал статью «Марсианский разум», в которой утверждал: «Если принять идею об эволюции живой протоплазмы на Марсе, легко предположить, что марсиане будут существенно отличаться от землян и своим внешним обликом, и функционально, и по внешнему поведению; причем отличие может простираться за границы всего, что только подсказывает наше воображение».

В четвертой главе первой книги «Война миров» Уэллс описывает внешний вид марсианина: «Большая сероватая круглая туша, величиной, пожалуй, с медведя, медленно, с трудом вылезала из цилиндра. Высунувшись на свет, она залоснилась, точно мокрый ремень. Два больших темных глаза пристально смотрели на меня. У чудовища была круглая голова и, если можно так выразиться, лицо. Под глазами находился рот, края которого двигались и дрожали, выпуская слюну. Чудовище тяжело дышало, и все его тело судорожно пульсировало. Одно его тонкое щупальце упиралось в край цилиндра, другим оно размахивало в воздухе.

Марс

Когда-то Красная планета была очень и очень похожа на Землю. В первый миллиард лет жизни Солнечной системы вода свободно текла по марсианской поверхности, вырезая на ней реки, накапливаясь в озерах и океанах, оставляя подсказки, которые помогают нам сегодня. Особенности, которые ассоциируются с водным прошлым, вроде шариков гематита (который, кстати, часто связывают с жизнью на Земле), весьма распространены. Кроме того, марсоход «Кьюриосити» нашел активный подземный и переменный источник метана, который может указывать на сохранившуюся сегодня жизнь. Сегодня, как нам известно, жидкая вода все еще присутствует на поверхности Марса, хотя и в очень соленом виде. Но есть ли на Марсе жизнь? Была ли вообще? Это нам еще предстоит разузнать.

Поверхность Титана под облаками содержала метановые озера, реки и водопады. Как насчет жизни?

Чем можно заменить почву

Сегодняшние способы космического садоводства можно условно разделить на те, для которых нужен относительно плотный субстрат (скажем, почва или глина), и те, где главную роль играют вода и жидкие растворы.

Когда Veggie отслужит свое, ее планируют заменить более крупной установкой — полностью автоматической «теплицей» Advanced Plant Habitat (APH). В ней можно будет регулировать множество параметров, в том числе влажность, давление, освещенность, объем подаваемого кислорода и питательных веществ, и даже измерять температуру отдельных листьев. В NASA любят говорящие аббревиатуры, поэтому систему контроля множества параметров назвали PHARMER (Plant Habitat Avionics Real-Time Manager in Express Rack). Исследователи из Космического центра Кеннеди уже продумали первые эксперименты с участием APH.

Энцелад

Ледяной спутник Сатурна меньше Европы, и на нем меньше воды, но зато под его поверхностью имеется уникальный жидкий океан (под километровой толщей льда). И он извергает гигантские шлейфы воды в космос. Эти гейзеры и дали нам понять, что там есть жидкая вода, и в сочетании с другими элементами и молекулами, необходимыми для жизни, такими как метан, аммиак и углекислый газ, под океанами этого мира вполне могла бы оказаться жизнь. Европа теплее, у нее больше воды, а значит — как мы думаем — больше шансов. Но не стоит списывать Энцелад со счетов, потому что у него тоньше ледяная поверхность и извержения куда зрелищнее. Следовательно, мы сможем найти жизнь при помощи орбитальной миссии, и нам не придется даже бурить поверхность.

Иссохшие реки сигнализируют о богатом водой Марсе в прошлом

Уран. Лежа на боку

Если Вы помните что-нибудь из школьной астрономии об Уране, то вероятно это такой факт – он вращается как футбольный мяч, катящийся по полю. Лежа на боку.  В то время как другие планеты Солнечной системы вращаются как волчки. Каждое полушарие Урана встречает солнцестояние либо полностью освещенное, либо в полной темноте. И лишь во время равноденствия, когда полюса планеты ориентированы перпендикулярно направлению на Солнце, на Уране появляется цикл дня и ночи, как на других планетах.

Почему Уран так крутится – неизвестно. Текущая основная гипотеза предполагает, что какой-то большой объект столкнулся с планетой в первые дни существования Солнечной системы. Такая ориентация означает, что полюса Урана получают больше солнечного света и тепла, чем экватор. Но несмотря на это установлено, что на экваторе все же теплее, чем на полюсах. Причина этого явления в настоящее время не установлена.