ПЛАНЕТОЛО́ГИЯ

ПЛАНЕТОЛО́ГИЯ (от планеты и ...логия), ком­плекс на­ук, изу­чаю­щих пла­не­ты и их спут­ни­ки, а так­же ас­те­рои­ды, ко­ме­ты и меж­пла­нет­ную сре­ду. П. рас­смат­ри­ва­ет строе­ние этих объ­ек­тов, струк­ту­ру по­верх­но­сти, фи­зич. свой­ст­ва и хи­мич. со­став, что по­зво­ля­ет оп­ре­де­лить ус­ло­вия и ме­ха­низ­мы их об­ра­зо­ва­ния и раз­ви­тия. До кон. 20 в. П. изу­ча­ла лишь Сол­неч­ную сис­те­му, од­на­ко в нач. 21 в. поя­ви­лись но­вые объ­ек­ты ис­сле­до­ва­ний – пла­нет­ные сис­те­мы во­круг др. звёзд.

При изу­че­нии твёр­дых тел в П. ис­поль­зу­ют по­ня­тия и ме­то­ды гео­ло­гии, гео­мор­фо­ло­гии, гео­гра­фии, гео­хи­мии и гео­фи­зи­ки. Т. о., зна­чит. часть П. пред­став­ля­ет со­бой рас­ши­ре­ние на­ук о Зем­ле на вне­зем­ные объ­ек­ты. При изу­че­нии пла­нет и спут­ни­ков, имею­щих ат­мо­сфе­ры, ис­поль­зу­ют по­ня­тия и ме­то­ды ком­плек­са на­ук об ат­мо­сфе­ре Зем­ли. Для дис­тан­ци­он­ных ис­сле­до­ва­ний в П. ши­ро­ко при­ме­ня­ют­ся ас­тро­но­мич. ме­то­ды (те­ле­ско­пич. и спек­тро­ско­пич. на­блю­де­ния, ра­дио­ло­ка­ция и др.). При ис­сле­до­ва­нии меж­пла­нет­ной сре­ды ис­поль­зу­ют ме­то­ды фи­зи­ки плаз­мы.

Исторический очерк

Воз­ник­но­ве­ние П. не­ред­ко свя­зы­ва­ют с име­нем Де­мо­кри­та, пред­по­ла­гав­ше­го су­ще­ст­во­ва­ние мно­же­ст­ва раз­ли­чаю­щих­ся по раз­ме­ру ми­ров. Од­на­ко на­ко­п­ле­ние фак­то­ло­гич. ос­но­вы П. на­ча­лось лишь в 17 в. с пер­вых те­ле­ско­пич. на­блю­де­ний не­бес­ных тел, вы­пол­нен­ных Г. Га­ли­ле­ем. В 1610–1611 он дал пер­вое опи­са­ние рель­е­фа по­верх­но­сти Лу­ны и от­крыл 4 спут­ни­ка Юпи­те­ра (га­ли­лее­вы спут­ни­ки). В 1761 М. В. Ло­мо­но­сов на­блю­дал в зри­тель­ную тру­бу про­хо­ж­де­ние Ве­не­ры по дис­ку Солн­ца и, от­ме­тив све­че­ние края дис­ка Ве­не­ры при вхо­де на диск Солн­ца и на вы­хо­де из не­го, пред­по­ло­жил су­ще­ст­во­ва­ние ат­мо­сфе­ры у этой пла­не­ты.

Со­вер­шен­ст­во­ва­ние те­ле­ско­пов по­зво­ли­ло уже в 1-й пол. 19 в. соз­дать дос­та­точ­но под­роб­ную кар­ту Лу­ны (нем. ас­тро­но­мы В. Бер и И. Г. фон Мёд­лер). На дис­ках Ве­не­ры и Мар­са ста­ло воз­мож­ным уви­деть не­ко­то­рые не­яс­ные де­та­ли, что по­рой при­во­ди­ло к оши­боч­ным вы­во­дам. Так, в 1813 нем. ас­тро­ном Ф. фон Груй­туй­зен опи­сал по­ляр­ные шап­ки Ве­не­ры, ко­то­рые впо­след­ст­вии ока­за­лись не­по­сто­ян­ны­ми де­та­ля­ми об­лач­но­го слоя этой пла­не­ты. В 1877 Дж. Скиа­па­рел­ли объ­я­вил об от­кры­тии на Мар­се се­ти длин­ных пря­мых ли­ний, ко­то­рые он на­звал «ка­на­ла­ми». Эти ка­на­лы на­блю­дал так­же амер. ис­сле­до­ва­тель П. Лоу­элл и по­ла­гал, что они по­строе­ны ра­зум­ны­ми оби­та­те­ля­ми Мар­са. Позд­нее су­ще­ст­во­ва­ние ка­на­лов на Мар­се бы­ло оп­ро­верг­ну­то.

На­чи­ная с 18 в. сре­ди учё­ных шли спо­ры о про­ис­хо­ж­де­нии кра­те­ров на Лу­не. В кон. 1780-х гг. нем. ас­тро­ном И. Шрё­тер пред­ло­жил т. н. вул­ка­нич. ги­по­те­зу: он счи­тал, что коль­це­об­раз­ные го­ры на Лу­не бы­ли соз­да­ны си­ла­ми, ис­хо­див­ши­ми из недр Лу­ны и про­яв­ляв­ши­ми­ся в ви­де из­вер­же­ний. Воз­мож­ность вул­ка­нич. из­вер­же­ний на Лу­не пред­по­ла­гал в те же го­ды У. Гер­шель. Ги­по­те­зу о воз­ник­но­ве­нии кра­те­ров в ре­зуль­та­те уда­ров ме­тео­ри­тов (ме­тео­рит­ная, или удар­ная, ги­по­те­за) вы­ска­зал в 1824 Ф. фон Груй­туй­зен. Не­смот­ря на по­лу­че­ние всё бо­лее де­таль­ных изо­бра­же­ний по­верх­но­сти Лу­ны, эти спо­ры про­дол­жа­лись до сер. 20 в. И лишь дос­тав­ка на Зем­лю об­раз­цов лун­ных по­род (пи­ло­ти­руе­мые экс­пе­ди­ции на Лу­ну по про­грам­ме «Апол­лон», США; ав­то­ма­тич. стан­ции се­рии «Лу­на», СССР) по­зво­ли­ла с оп­ре­де­лён­но­стью ска­зать, что бóльшая часть кра­те­ров на Лу­не – это удар­ные кра­те­ры.

В кон. 19 в. бы­ла опуб­ли­ко­ва­на ра­бо­та франц. учё­но­го С. Ме­нье «Срав­ни­тель­ная гео­ло­гия или гео­ло­гия не­бес­ных тел», в ко­то­рой впер­вые был ши­ро­ко при­ме­нён ме­тод срав­нит. изу­че­ния разл. тел, став­ший ны­не ве­ду­щим ме­то­дом П. Од­на­ко фак­то­ло­гич. ба­за П. ос­та­ва­лась край­не сла­бой вплоть до сер. 20 в., ко­гда к Лу­не и пла­не­там ста­ли за­пус­кать КА.

Современное состояние

Совр. П. опи­ра­ет­ся в осн. на дан­ные, по­лу­чае­мые кос­мич. мис­сия­ми, хо­тя оп­ре­де­лён­ную роль по-преж­не­му иг­ра­ют и те­ле­ско­пич. на­блю­де­ния. С по­мо­щью КА ис­сле­до­ва­ны Лу­на, Мер­ку­рий, Ве­не­ра, Марс, неск. ас­те­рои­дов и ко­мет, пла­не­ты-ги­ган­ты и их спут­ни­ки. КА «Нью Хо­рай­зонс» («New Horizons»; США) по со­стоя­нию на 2014 ле­тит к Плу­то­ну. В ре­зуль­та­те обоб­ще­ния дан­ных, по­лу­чен­ных за по­след­ние 50 лет, ста­ла вы­ри­со­вы­вать­ся бо­лее или ме­нее ре­аль­ная кар­ти­на строе­ния Сол­неч­ной сис­те­мы.

Сре­ди всех не­бес­ных тел наи­бо­лее изу­чен­ным яв­ля­ет­ся Лу­на. Ис­сле­до­ва­ния по­ка­за­ли, что это срав­ни­тель­но не­боль­шое не­бес­ное те­ло в на­ча­ле его гео­ло­гич. ис­то­рии (ок. 4,6 млрд. лет на­зад) бы­ло силь­но ра­зо­гре­то. Это при­ве­ло к раз­де­ле­нию Лу­ны на обо­лоч­ки, са­мая верх­няя из ко­то­рых – ко­ра име­ет тол­щи­ну в де­сят­ки ки­ло­мет­ров и сло­же­на гор­ны­ми по­ро­да­ми, бо­га­ты­ми каль­ци­ем, маг­ни­ем и алю­ми­ни­ем. В по­сле­дую­щие пол­мил­ли­ар­да лет Лу­ну бом­бар­ди­ро­ва­ли те­ла разл. раз­ме­ров: на большей час­ти её по­верх­но­сти (на т. н. ма­те­ри­ках) вид­ны мно­го­числ. удар­ные кра­те­ры диа­мет­ром в де­сят­ки, сот­ни и да­же ты­ся­чи ки­ло­мет­ров.

Ко­гда бы­ло ус­та­нов­ле­но удар­ное про­ис­хо­ж­де­ние лун­ных кра­те­ров, воз­ник во­прос о том, под­вер­га­лась ли ана­ло­гич­ной бом­бар­ди­ров­ке Зем­ля. Бли­зость Лу­ны к Зем­ле по­ка­зы­ва­ет, что ин­тен­сив­ная ме­тео­рит­ная бом­бар­ди­ров­ка в это вре­мя долж­на бы­ла быть и на Зем­ле, а ис­пещ­рён­ные круп­ны­ми кра­те­ра­ми по­верх­но­сти Мер­ку­рия, Мар­са и мн. спут­ни­ков пла­нет сви­де­тель­ст­ву­ют о том, что та­кая бом­бар­ди­ров­ка за­тра­ги­ва­ла всю Сол­неч­ную сис­те­му. Эти дан­ные по­зво­ли­ли де­лать пред­по­ло­же­ния о воз­ник­но­ве­нии и раз­ви­тии Сол­неч­ной сис­те­мы (см. Кос­мо­го­ния). Ко­нец эпо­хи ин­тен­сив­ной бом­бар­ди­ров­ки (ок. 3,9 млрд. лет на­зад, да­ти­ров­ка по изо­топ­ным ис­сле­до­ва­ни­ям об­раз­цов лун­ных по­род, дос­тав­лен­ных на Зем­лю) при­мер­но сов­па­да­ет со вре­ме­нем по­яв­ле­ния пер­вых сле­дов жиз­ни на Зем­ле. Та­кое сов­па­де­ние по­ро­ж­да­ет ряд пред­по­ло­же­ний о воз­мож­но­сти за­ро­ж­де­ния жиз­ни, напр. о том, что её воз­ник­но­ве­нию мог­ли спо­соб­ст­во­вать при­су­щие бом­бар­ди­ров­ке очень бы­ст­рые не­рав­но­вес­ные фи­зи­ко-хи­мич. про­цес­сы, а со­хра­не­нию и раз­ви­тию жиз­ни – пре­кра­ще­ние бом­бар­ди­ров­ки.

Изу­че­ние дос­тав­лен­ных на Зем­лю об­раз­цов лун­ных по­род по­ка­за­ло, что лун­ные мо­ря сло­же­ны ба­заль­та­ми, во мно­гом схо­жи­ми с ба­заль­та­ми Зем­ли, но имею­щи­ми ряд спе­ци­фич. от­ли­чий. Из пет­ро­ло­гич. ис­сле­до­ва­ний Зем­ли из­вест­но, что ба­заль­то­вая маг­ма – это наи­бо­лее лег­ко­плав­кая ком­би­на­ция ком­по­нен­тов (эв­тек­ти­ка) в сис­те­ме по­ро­до­об­ра­зу­щих ми­нера­лов ман­тии Зем­ли. Со­от­вет­ст­вен­но лун­ные ба­заль­то­вые маг­мы – это эв­тек­ти­че­ские вы­плав­ки из ве­ще­ст­ва ман­тии Лу­ны. Об­на­ру­же­ние ба­заль­тов на Ве­не­ре (КА «Ве­не­ра» и «Ве­га», СССР), на Мар­се [КА «Спи­рит» («Spi­rit») и «Оп­пор­тью­ни­ти» («Opportunity»); США] и на Мер­ку­рии [КА «Мес­сенд­жер» («Messen­ger»); США] по­ка­зы­ва­ет, что на всех не­бес­ных те­лах зем­но­го ти­па про­цес­сы час­тич­но­го плав­ле­ния их ман­тий­но­го ма­те­риа­ла яв­ля­ют­ся уни­вер­саль­ным ме­ха­низ­мом наи­бо­лее рас­про­стра­нён­но­го в Сол­неч­ной сис­те­ме ба­заль­то­во­го вул­ка­низ­ма.

Изо­топ­ные да­ти­ров­ки лун­ных об­раз­цов по­ка­за­ли, что ба­заль­то­вый вул­ка­низм на Лу­не имел ме­сто ещё до окон­ча­ния ин­тен­сив­ной ме­тео­рит­ной бом­бар­ди­ров­ки. По­сле её за­вер­ше­ния в те­че­ние при­мер­но 1,5 млрд. лет он был гл. гео­ло­гич. про­цес­сом, соз­дав­шим тём­ные рав­ни­ны лун­ных мо­рей. Эти да­ти­ров­ки вме­сте с под­счё­та­ми ко­ли­че­ст­ва ма­лых удар­ных кра­те­ров на ба­заль­то­вых рав­ни­нах, воз­раст ко­то­рых из­вес­тен из изо­топ­но­го ана­ли­за, при­ве­ли к раз­ра­бот­ке ме­то­да оп­ре­де­ле­ния аб­со­лют­но­го воз­рас­та разл. по­верх­но­стей не­бес­ных тел по плот­но­сти на­ло­жен­ных на них (т. е. воз­ник­ших позд­нее са­мих рав­нин) кра­те­ров. С при­ме­не­ни­ем не­ко­то­рых по­пра­вок не­бес­но-ме­ха­нич. ха­рак­те­ра этот ме­тод ус­пеш­но ис­поль­зу­ет­ся для оп­ре­де­ле­ния воз­рас­та гео­ло­гич. об­ра­зо­ва­ний Мер­ку­рия, Ве­не­ры, Мар­са и др.

По­верх­ность Мер­ку­рия бы­ла до­воль­но под­роб­но ис­сле­до­ва­на в хо­де на­блю­де­ний с бор­та КА «Ма­ри­нер-10» («Mariner-10»; США). Бы­ло ус­та­нов­ле­но боль­шое сход­ст­во в строе­нии по­верх­но­сти Мер­ку­рия и Лу­ны: на зна­чит. час­ти по­верх­но­сти Мер­ку­рия вид­ны круп­ные кра­те­ры, а ме­ж­ду эти­ми тер­ри­то­рия­ми, по­хо­жи­ми на лун­ные ма­те­ри­ки, рас­по­ла­га­ют­ся рав­ни­ны, ко­то­рые мож­но со­пос­та­вить с лун­ны­ми мо­ря­ми. Это бес­спор­ное мор­фо­ло­гич. сход­ст­во по­зво­ли­ло пред­по­ло­жить так­же сход­ст­во их гео­хи­мич. ха­рак­те­ри­стик. Т. о., поя­ви­лись мо­де­ли об­ра­зо­ва­ния Мер­ку­рия, пред­по­ла­гаю­щие ран­ний силь­ный ра­зо­грев ве­ще­ст­ва пла­не­ты (что при­су­ще Лу­не). Од­на­ко по­след­ние дан­ные, по­лу­чен­ные в хо­де на­блю­де­ний с бор­та КА «Мес­сенд­жер», по­ка­за­ли, что ве­ще­ст­во ко­ры Мер­ку­рия, в от­ли­чие от ве­ще­ст­ва ко­ры Лу­ны, не обед­не­но уме­рен­но ле­ту­чим эле­мен­том – ка­ли­ем и лу­но­по­доб­ные сце­на­рии фор­ми­ро­ва­ния этой пла­не­ты, по-ви­ди­мо­му, не­вер­ны.

Ве­не­ра да­ёт др. при­мер не­об­хо­ди­мо­сти ос­то­рож­но­го об­ра­ще­ния с ана­ло­гия­ми. По раз­ме­ру и ср. плот­но­сти Ве­не­ра очень по­хо­жа на Зем­лю, что, ка­за­лось бы, долж­но оп­ре­де­лить и сход­ст­во эн­до­ген­ных гео­ло­гич. про­цес­сов. Из из­ме­ре­ний, про­ве­дён­ных спус­кае­мы­ми ап­па­ра­та­ми «Ве­га», сле­ду­ет, что на Ве­не­ре, как и на Зем­ле, ши­ро­ко раз­вит ба­заль­то­вый вул­ка­низм. В то же вре­мя ана­лиз ра­дио­ло­ка­ци­он­ных изо­бра­же­ний по­верх­но­сти этой пла­не­ты, по­лу­чен­ных КА «Ве­не­ра-15» и «Ве­не­ра-16» (СССР) и КА «Ма­гел­лан» («Ma­gel­lan»; США), по­ка­зы­ва­ет, что ме­ха­низм тек­то­ни­ки плит, оп­ре­де­ляю­щий осн. чер­ты эн­до­ген­ной гео­ло­гии Зем­ли, на Ве­не­ре не ра­бо­тал, по край­ней ме­ре, в те­че­ние по­след­них 0,5–1 млрд. лет.

Марс за­мет­но мень­ше Зем­ли и по сво­им ха­рак­те­ри­сти­кам за­ни­ма­ет про­ме­жу­точ­ное по­ло­же­ние ме­ж­ду Зем­лёй и Лу­ной. К та­ким ха­рак­те­ри­сти­кам от­но­сят­ся на­ли­чие на­сы­щен­ных круп­ны­ми кра­те­ра­ми ма­те­ри­ков и по­хо­жих на лун­ные мо­ря рав­нин, раз­ре­жен­ная ат­мо­сфе­ра, дос­та­точ­ная для обес­пе­че­ния вет­ро­во­го пе­ре­но­са и хи­мич. вы­вет­ри­ва­ния ве­ще­ст­ва по­верх­но­сти. Марс по­хож на Зем­лю и на­ли­чи­ем мор­фо­ло­гич. и ми­не­ра­ло­гич. при­зна­ков при­сут­ст­вия жид­кой во­ды на ран­них эта­пах его ис­то­рии, что осо­бен­но ин­те­рес­но для ис­сле­до­ва­ний воз­мож­но­сти су­ще­ст­во­ва­ния жиз­ни на Мар­се в тот пе­ри­од. Т. к. этот во­прос яв­ля­ет­ся не толь­ко пла­не­то­ло­ги­че­ской, но и фи­лос. про­бле­мой, осн. за­да­ча мис­сии «Кью­рио­си­ти» («Curiosi­ty»; США, вы­сад­ка на Марс осу­ще­ст­вле­на в 2012) – изу­че­ние воз­мож­но­сти су­ще­ст­во­ва­ния жиз­ни на Мар­се на ран­них эта­пах его раз­ви­тия. Ес­ли в этот пе­ри­од жизнь на Мар­се бы­ла, то, учи­ты­вая за­мет­ный по­ток ме­тео­ри­тов, по­па­даю­щих с Мар­са на Зем­лю, нель­зя ис­клю­чать, что жизнь на Зем­лю за­не­се­на с Мар­са.

Осн. ис­точ­ник по­сту­паю­щих на Зем­лю ме­тео­ри­тов – Гл. по­яс ас­те­рои­дов, рас­по­ло­жен­ный ме­ж­ду Мар­сом и Юпи­те­ром. Изу­че­ние ме­тео­ри­тов в зем­ных ла­бо­ра­то­ри­ях по­зво­ля­ет со­брать све­де­ния не толь­ко об ас­те­рои­дах, но и об ус­ло­ви­ях воз­ник­но­ве­ния и эво­лю­ции тел Сол­неч­ной сис­те­мы, т. к. в ме­тео­ри­тах за­пе­чат­ле­ны са­мые ран­ние эта­пы ис­то­рии об­ра­зо­ва­ния ве­ще­ст­ва Сол­неч­ной сис­те­мы. Ещё од­ним ис­точ­ни­ком по­доб­ной ин­фор­ма­ции яв­ля­ют­ся ко­ме­ты. Бо­га­тый ма­те­ри­ал для срав­ни­тель­но-пла­не­то­ло­гич. ис­сле­до­ва­ний да­ют пла­не­ты-ги­ган­ты и их спут­ни­ки. Так, изу­че­ние спут­ни­ка Юпи­те­ра Ио по­ка­за­ло, что при­лив­ные воз­му­ще­ния от рас­по­ло­жен­ных по­бли­зо­сти не­бес­ных тел мо­гут вы­зы­вать ра­зо­грев недр, под­дер­жи­ваю­щий чрез­вы­чай­но ин­тен­сив­ный вул­ка­низм.

Ис­сле­до­ва­ние пла­нет-ги­ган­тов про­во­дит­ся пре­им. астро­но­мич. ме­то­да­ми. По со­стоя­нию на 2014 лишь 2 амер. КА бы­ли вы­ве­де­ны на ор­би­ты пла­нет-ги­ган­тов [«Га­ли­лео» («Ga­li­leo»), Юпи­тер, 1989–2003; «Кас­си­ни» («Cas­si­ni»), Са­турн, с 1997], при­чём «Га­ли­лео» на­пра­вил в ат­мо­сфе­ру Юпи­те­ра зонд, ко­то­рый вы­шел из строя че­рез час ра­бо­ты.

Раз­ви­тие П. по­зво­ля­ет по­нять, как уст­рое­на Сол­неч­ная сис­те­ма, в т. ч. пла­не­та Зем­ля. Дан­ные П. име­ют не толь­ко на­уч­ное, но и прак­тич. зна­че­ние: они спо­соб­ст­ву­ют луч­ше­му по­ни­ма­нию ис­то­рии Зем­ли, что, в свою оче­редь, не­об­хо­ди­мо для по­ис­ка но­вых ре­сур­сов и про­гно­за раз­ви­тия ок­ру­жаю­щей сре­ды. Кро­ме то­го, П. со­би­ра­ет дан­ные о вне­зем­ных ре­сур­сах, ко­то­рые мо­гут быть во­ст­ре­бо­ва­ны че­ло­ве­че­ст­вом в не­да­лёком бу­ду­щем.