Астрономия для детей > Ответы на частые вопросы > Как сформировался Марс
Как появился Марс: описание рождения планеты для детей с фото, рисунок формирования Солнечной системы из туманности, четвертая планета от Солнца, теории.
Детям будет интересно узнать, как выглядит история Марса и откуда появилась Красная планета. Марс сформировался одновременно с нашей системой 4.6 миллиардов лет назад. Для самых маленьких должно быть известно, что, хотя ученым удается всматриваться глубоко в космос, они все еще не определились с тем, как же формируются объекты. Важно объяснить детям, что сейчас существует две главных теории.
Первая – аккреция. Она прекрасно функционирует для маленьких объектов, вроде Марса, но сталкивается с препятствиями, когда речь идет о гигантах. Вторая – неустойчивость диска, которая и объясняет появление гигантов. Исследователи не прекращают изучение, чтобы отыскать наиболее верный способ.
Аккреция ядра
Возможно, дети уже не раз слышали, что свое начало Солнечная система берет из пыльной и газовой туманности, образовавшейся 4.6 миллиарда лет назад. Чтобы объяснить детям весь процесс, нужно вспомнить о силе гравитации, которая во время вращения начала разрушать материал. Большие обломки притянулись в центр и сформировали Солнце.
С появлением главной звезды материал начал сгущаться вокруг нее. Маленькие обломки сливались с другими, пока не начали появляться крупные объекты. Солнечный ветер сдувал легкие элементы и обходил тяжелые, благодаря чему и появились скалистые планеты. Но по-прошествие времени, ветра уменьшили давление на легкие элементы, позволив и им объединиться в газовых гигантов, а также астероиды, кометы, и спутники.
Родители, рассказывая историю Марса, могут привести примеры с экзопланетами. Ученые долго рассматривали эти объекты и поняли, что они подтверждают аккреционную теорию. Астрономы используют специальный термин – «металлы» для объяснения «металличности». Это элементы, отличительные от водорода и гелия. Выяснилось, что звезды с большим количеством металлов в ядре располагают преимущественно гигантами, а не их меньшими «собратьями». В НАСА считают, что аккреция предполагает, что маленькие скалистые миры должны находиться в большем количестве, чем гигантские.
Например, в 2005 году нашли гигантскую планету, обладающую массивным ядром. Она вращается вокруг звезды солнечного типа HD 149026. Это доказывает, что экзопланета помогла укрепить доводы теории аккреции. Это подтвердил и астроном Грег Генри.
В 2017 году Европейское космическое агентство собирается отправить спутник CHEOPS, который будет заниматься изучением экзопланет размером от суперземель до Нептуна. Эти данные помогут лучше разобраться в том, как формировалась наша система.
Если следовать сценарию аккреции, то планетарное ядро должно разрастись до критической массы и только потом ускоряется утечка газа. Главным фактором прибавления критической массы является скорость, с которой нарастают планетезимали.
Эту теорию впервые популяризировали Эммануил Кант и Пьер Лаплас в конце 18 века.
Неустойчивый диск
Аккреция прекрасно работает для земных планет, но в таком случае гиганты смогли бы эволюционировать чересчур быстро и притянуть большую часть легких газов. Но ни одна модель не могла объяснить такое быстро формирование. На процесс ушло бы на несколько миллионов лет больше, когда легкие газы давно вышли из доступа. Аккреция также вынуждена столкнуться с проблемой миграции: детские планеты за короткий промежуток притягиваются к Солнцу.
Протопланетный диск вокруг далекой звезды. Возможно именно так выглядела солнечная туманность
Так что важно дать объяснение теории неустойчивости диска для детей. Согласно ей, пыль и газ были связаны на ранних этапах существования нашей системы. Постепенно они формировались в огромнейшую планету. Такие планеты создавались бы намного быстрее, чем в варианте аккреции (порой всего за 1000 лет), что позволило им притянуть легкие газы. Тем более, что им удается быстро набрать необходимую массу, чтобы не попасть в смертельные лапы Солнцу.
Экзопланетный астроном Пол Уилсон считает, что если во главу угла поставить неустойчивость диска, то должно было появиться множество гигантских миров. Это подтверждают четыре гиганта, вращающихся вокруг звезды HD 9799 на большой удаленности. Еще один пример – Фомальгаут b. Это экзопланета, чей орбитальный путь длится 2000 лет. Хотя она также могла быть просто выброшенной из-за столкновения с соседними объектами.
Галечная аккреция
Самая большая проблема с аккрецией ядра: необходимо, чтобы газовые гиганты сформировались достаточно быстро и успели притянуть более легкие компоненты. Однако, нужно объяснить детям, что недавно были проведены исследования того, как объекты размером с гальку сливались и создавали гигантов в 1000 раз стремительнее, чем в предыдущих теориях.
Это первая модель, где все начинается с простой структуры в солнечной туманности, из которой создаются планеты, а потом уже и гиганты. К этой теории вернулись в 2012 году исследователи Андрес Йохансен и Мишель Ламбрехтс. Они предположили, что мелкие камешки могут быть ключом к быстрому формированию планет-гигантов.
Дети должны понимать, что раньше мелкие гальки не принимали в расчет, полагая, что они ни на что не влияют. Но новые модели показывают, что даже из такой крохи может вырасти настоящая громадина. Пока предыдущие симуляции демонстрировали, как средние и крупные тела с постоянной скоростью притягивали небольшие камешки, новая показывает, что крупные объекты выступали хулиганами и насильственно вырвали камни из других тел.
Получается, что большие тела рассеивали меньшие, которые также рассеивали эти кусочки, пока мелкие вообще не достигали состояния обломков в виде диска гальки. Крупный объект как бы издевается на мелкими, чтобы впитать всю гальку и сформировать ядро гиганта.
Нагрев и охлаждение Марса - объяснение для детей
Детям уже ясна начальная история Марса, но что было дальше? Марс набрал свою температуру от энергии, полученной при столкновении с другими объектами. Внутренняя часть расплавилась и превратились в более плотные элементы (например, железо), которые опустились ниже и сформировали ядро. А вот более легкие стали мантией, а менее плотные – корой. Ученые предполагают, что, пока планета не остыла, на ней было магнитное поле.
Эти темные узкие 100-метровые полосы спускаются вниз по склону кратера Марсу. Ученые считают, что они образованы таянием льда на Красной планете
На молодом Марсе существовало множество активных вулканов, извергающих лаву, воду и углекислый газ. Из-за отсутствия тектонической активности вулканы разрастались с каждым извержением. Это давало планете более толстый атмосферный слой, который защищался от солнечной радиации магнитным полем. В таком случае, на Марсе могла течь вода. Но примерно 3.5 миллиардов лет назад планета запустила процесс охлаждения, и солнечный ветер уничтожил атмосферу. В подобных условиях вода не может оставаться жидкой. Но ученые надеются найти ее во льдах под поверхностью. Надеемся, что вам понравилась история появления планеты Марс.