Атмосферой называется газовая оболочка небесного тела – любого, будь то звезда или планета. Газ, составляющий атмосферу, удерживает гравитация планеты, и определить, где атмосфера кончается, довольно сложно: газ – субстанция бесформенная, попробуй установи, где там кончаются последние молекулы… поэтому атмосферой считается та область, где газ вращается вместе с планетой как единое целое.
Почему для возникновения жизни на планете наличие атмосферы – обязательное условие? Не только потому, что определённые газы необходимы живым организмам для жизнедеятельности. Атмосфера может сглаживать суточные перепады температуры, защищать поверхность планеты от ультрафиолетового излучения, губительного для живых организмов, сдерживает падающие на планету метеориты… разумеется, для этого необходим определённый её состав. От чего он зависит?
В первую очередь, от того, что из себя представляла звезда в момент формирования планеты. Наше Солнце «одарило» планеты в основном углекислым газом с примесью кислорода, азота, аргона и некоторых других. Примерно таковы и сейчас атмосферы Марса и Венеры, а вот над нашей атмосферой изрядно «поработали» живые организмы. Первыми из них были фотосинтезирующие бактерии, которые поглощали углекислый газ и выделяли кислород – и в конечном итоге привели к т.н. «кислородной катастрофе»: кардинальному изменению состава атмосферы, повышению содержания кислорода и снижению количества углекислого газа. Так родилась атмосфера, в которой могли жить и эволюционировать все те организмы, которые мы знаем сегодня.
Безусловно, чтобы удержать газовую оболочку, нужна достаточно мощная гравитация – например, гравитации Луны для этого не хватает. Правда, атмосфера у неё – вопреки распространённому заблуждению – всё-таки есть, состоящая из водорода, гелия, аргона и неона, но очень разреженная (её плотность в десять триллионов раз меньше земной), и на Луну она практически никак не действует. Сходным образом обстоит дело и на Меркурии.
А вот атмосфера Венеры несравненно плотнее земной – давление там выше в 90 раз! Прибавьте к этому температуру 467 градусов и облака из серной кислоты – и воспетая поэтами «утренняя звезда» оказывается сущим адом!
В противоположность венерианской, марсианская атмосфера представляется весьма «хилой»: давление в 110 раз меньше земного. Объясняется это тем, что у Марса нет магнитного поля, и атмосферу постоянно «сносит» солнечным ветром. Не обнадёживает и состав: на 95% эта атмосфера состоит из углекислого газа (остальное – кислород, азот, аргон, водяной пар). Интересно, что в марсианской атмосфере обнаружен метан – а вот действующих вулканов, которые могли бы его производить, там пока что не найдено… это наводит на мысль, что некие микроорганизмы, дышащие углекислым газом и выделяющие метан, там всё же есть. Но пока что это из разряда гипотез.
Но «рекордсмен» по части атмосферы в Солнечной системе – это, конечно, Юпитер. В нижних её слоях давление таково, что вещество постепенно переходит от газообразного состояния к жидкому, так что на этом газовом гиганте не только верхняя, но и нижняя граница определяется достаточно условно. Что касается состава – это в основном водород и гелий, но есть и другие примеси – например, соединения серы, именно они окрашивают один из плотных облачных слоёв Юпитера в красновато-оранжевый цвет, создавая столь красивую полосатую «раскраску». В этой атмосфере постоянно бушуют грозы и ураганы… о да, юпитерианские ураганы – это нечто грандиозное! В самом крупном из них, известном как Большое красное пятно, могла бы поместиться Земля, а сколько лет он бушует, никто не знает – известно только, что открыли его в 1664 г.
Атмосфера Сатурна похожа на юпитерианскую – те же водород и гелий с небольшими примесями, те же гигантские вихри (это явление характерно для всех газовых гигантов), но главная «достопримечательность» сатурнианской атмосферы – это Гигантский гексагон, огромный облачный вихрь в форме правильного шестиугольника на северном полюсе планеты. Такое явление не встречается больше нигде в Солнечной системе, и объяснения ему пока нет.
До сих пор мы говорили об атмосферах планет, но её имеют и многие спутники. Пожалуй, наиболее примечательна атмосфера Титана – одного из спутников Сатурна. Примечательна она тем, что делает этот спутник… похожим на Землю. Как и земная, атмосфера Титана богата азотом, сглаживает суточные и сезонные колебания температуры, атмосферное давление там не сильно отличается от земного (1,45 атмосферы), там идут дожди, там есть жидкие реки, моря и озёра… правда, это жидкий метан, этан и пропан, да и температура 170-180 градусов ниже нуля… но это не главное. А главное заключается в том, что азот, которым, как уже говорилось, богата титанианская атмосфера (как и земная) – непременная часть органических соединений, необходимых для синтеза пребиотических соединений. Иными словами, у титанианской атмосферы есть все шансы породить жизнь – как породила её земная! А может быть, это уже произошло: на Титане обнаружены «кирпичики жизни» – аминокислоты. Правда, пока мы не знаем ни одного существа, способного жить при такой температуре, но… кто знает?
Да что говорить, атмосфера есть практически у всех планет Солнечной системы и у многих спутников! И даже в отношении тех, у которых её вроде как нет, не стоит торопиться с выводами. Так, до недавнего времени считалось, что атмосферы нет у Реи – спутника Сатурна. Но вот приборы зонда Кассини засекли у этого маленького ледяного спутника атмосферу из… кислорода! Откуда он там взялся? Учёные предполагают, что магнитное поле Сатурна расщепляет водяной лёд, из которого состоит Рея – вот так он и образуется. Правда, связывать с этим большие надежды не стоит: и спутник ледяной, и атмосфера разреженная.
Разумеется, это далеко не всё… есть ведь и другие планеты и спутники с атмосферами, есть атмосфера у звёзд, да и об атмосферах некоторых экзопланет кое-что уже известно… словом, атмосфера – тема практически неисчерпаемая.
