  Четирите планети гиганти на нашата Слънчева система: Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун, силно се отличават от твърдите планети от земната група, които са ни добре познати. Благодарение на колосалната си маса, планетите гиганти могат да удържат атмосфери, богати на водород и други леки елементи, изатова са близки по своя химичен съста към първичната мъглявина, от която е кондензирала Слънчевата система. Юпитер е най голямата планета в Слънчевата система. Юпитер е една огромна природна лаборатория, където могат да се проверят нашите предположения за химическите реакции, протичали в ранната Слънчева система. В резултат на голямата маса, планетите –гиганти задържат обширна система то спътници и пръстени и имат необикновен вътрешен строеж. Плантите-гиганти нямат твърда повърхност. Техните извънредно разширени атмосфери стават все по плътни и по-плътни, докато постепенно водородът не премине в метална фаза.

При Юпитер и Сатурн този необикновен вътрешен строеж води до възникване на силно магнитно поле. Юпитер изпуска интензивен поток радиоизлъчване, особено на дълги вълни. Понякога излъчва по-силно, от всеки друг обект в Слънчевата система, в това число и Слънцето. Интензивността на радиоизлъчването на Юпитер се обяснява със силното магнитно поле, интензитетът на което над десет пъти превишава интензитета на геомагнитното поле. Планетата се върти по-бързо от другите планети, извършвайки един оборот за по-малко от 10 часа. Сатурн също притежава магнитно поле, макар и не толкова силно.

Химичен състав на планетите гиганти

Ако приблизително зададем налягане и температура, няма да е сложно да се промоделират условията в атмосферите на планетите-гиганти при тяхното формиране от първичния газово-прахов облак, от който се е образувала Слънчевата система. Основните съединения, които може да се предскажат при този разчет, съвпадат със съединенията, преобладаващи в атмосферата на Юпитер и неговите съседи: метан, амоняк, водна пара и излишък на вездесъщия водород, (хелият също трябва да бъде доста разпространен, а неонът трябва да присъства в такова съотношение, както амоняка, но тъй като тези два газа са инертни.

Тези съединения различават външните планети от четирите планети от земната група. Венера, Земята и Марс притежават вторични атмосфери, които са възникнали в резултат на дегазация, т.е. отделяне на летливите елементи от скалите, образуващи планетата. Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун имат първични атмосфери, състоящи се от вещества, химичния състав на който се запазил от времето на образуване на Слънчевата система преди 4,6 млрд.години.

Много учени предполагали, че тази богата на водород среда, отразява условията на първичната Земя. Трябва да се подчертае, че аналогията между Юпитер и първичната Земя се нарушава от редица съществени различия между тези планети. Юпитер, масата на който превишава земната маса 318 пъти, е способен да удържа водорода, затова на Юпитер винаги ще има много атоми водород, които могат да се съединяват с други елементи или фрагменти от молекули. Земята, обратно, бързо загубила своя водород, както първичен, така и възникващ при дисоциации на молекулите, което осигурило среда, по-подходяща за развитие на сложна биохимия. Юпитер няма твърда повърхност, а значи и участъци с подходящ микроклимат,, такива като приливните или пресъхващите водоеми на Земята, в които биха могли атмосферата.

на Земята.

На Юпитер е невъзможно да се концентрират продуктите на химичните реакции, протичащи в и каталитично стимулиране на химични реакции на повърхността на почвата, примерно частици глина, които вероятно са изиграли важна роля

Друг проблем за произход на живота между Юпитер и Земята е, свързан с вертикална конвекция в атмосферата на Юпитер. Тази конвекция създава атмосферна циркулация между сравнително хладните горни области и долните слоеве на атмосферата, където температурата е достатъчно висока, за да разруши сложните молекули. Периодът на циркулация вероятно е много по-малък от година, затова всякакви сложни около 27 молекули, образуващи се в горната атмосфера, ще бъдат разрушени в резултат на стълкновенията при относително високите температури в долните слоеве за този интервал от време. Съществува промеждутъчно ниво, където условията са по-добри. По оценка на учените, водната пара ще кондензира в облака в област с температура  С и налягане, няколко пъти превишаващо налягането на повърхността на Земята. Но газът в тази област се намира в постоянно движение, циркулирайки между различните слоеве, така че на разглежданото водната непрекъснато от Земята.

ниво пара облаците на Юпитер електрични заряди.

конденцира и едновременно се изпарява. По-горе в атмосферата мястото на водната пара се заема от амоняк и сяра, образувайки облак, който ние виждаме Там, където има облак от капки течност, съществува гръмотевична активност, тъй като силната вертикална конвенция може да доведе до разделяне на зарядите. Действително са регистрирани в

Защо при потапяне във все по-плътната атмосфера на Юпитер температурата нараства. Изненадващо причината се състои в това, че потокът топлина, който идва от недрата на Юпитер, е по-голям от постъпващия от Слънцето. Тази топлина вероятно е обусловена от бавното свиване на недрата на Юпитер, подобно на процеса на свиване, който толкова повишил температурата в недрата на Слънцето, че там започнали термоядрени реакции на синтез. Масите на Сатурн, Уран и Нептун са по-малки от на Юпитер, затова те генерират в своите недра по-малка топлинна енергия. Плутон, очевидно представлява неголямо ледено небесно тяло, повече приличащо на спътник на планета, отколкото на планета-гигант.

Химия на планетите-гиганти

  Юпитер позволява да се изучават условията, подобни на ония, които са съществували преди 4,6 млрд. години в периода на формиране на Слънчевата система. Астрономите открили, че наред с посочените по-горе газове, атмосферата на Юпитер съдържа следи от съединения, които не се предсказват от нашия теоретичен модел, в това число въглероден оксид, ацетилен и етан. Тъй като тези газове бързо реагират с водорода с образуване на метан, те не могат да съществуват дълго при условие че няма да възникват в реакция между другите атмосферни компоненти.

Друг известен факт води към утвърдителен отговор: в цвета на облаците на Юпитер няма бял или сив цвят, които би трябвало да се наблюдават при отражение на слънчевата светлина от замръзнала вода или амоняк. Те са оцветени в различни нежни тонове, например Голямото червено петно има оранжево-розов отенък. Две алтернативни теории се опитват да обяснят оцветяването на Юпитер. Някои учени предполагат, че то е обусловено от неорганични съединения, възникващи при химични процеси в атмосферата. Жълтите и кафяви нюанси се създават от атомите сяра в комбинация с амоняк или в чист вид. Голямото червено петно е възможно да дължи отенъка си на присъствието на червен фосфор, образуващ се при химични реакции с участие на газа фосфин, който е открит в атмосферата на Юпитер.

Привържениците на другата теория се опират на лабораторно моделиране на атмосферата на Юпитер, при което оцветените съединения се получават при осветяване с ултравиолетово лъчение на подходяща смес от метан и амоняк или при доставка на енергия от друг източник, например при електрически разряд, моделиращ светкавица. В тези експерименти неизменно се получавал богат набор от органични съединения, при това някои от тях имат цвета на облаците на Юпитер.

Напълно е възможно на Юпитер да протичат двата типа процеси, при това и едните и другите обезпечават образуване на съединения с наблюдаваните цветове. Сега можем само да гадаем, какви още съединения се образуват на Юпитер, но при съвременното ниво на нашите знания е доста вероятно при по-внимателно изследване на планетата да бъдат открити предварителните стадии на добиологичната органична химия.

Между гигантите съществуват различия. Колкото и красив да е Сатурн, на него няма оцветени облаци, както на Юпитер и нищое, което да прилича на Голямото червено петно. На Сатурн се наблюдава дебел слой амонячни перести облаци, изцяло покриващи долната по-топла атмосфера, която е възможно да прилича на атмосферата на Юпитер. Тези плътни облаци са обусловени от по-ниската температура на горната атмосфера на Сатурн, заради голямото разстояние на планетата до Слънцето. Достъпните за наблюдения слоеве на атмосферите на Уран и Нептун са толкова студени че не могат да се открият даже следи от амоняк, който вероятно замръзва на по-малки височини.

Може ли животът да съществува на планетите-гиганти?

Външните планети представляват интересна среда за изучаване на добиологичната химия. Но от това изучаване до възможностите за откриване на самия живот вероятно е много далече. Сейгън и Солпитер твърдят, че след като е неизвестно как се е зародил животът на Земята, ну могат да се определят необходимите условия за поява на живот на планета, толкова силно различаваща се от Земята, както Юпитер. След като се е зародил животът, живите организми могат да сами да регулират своята околна среда. Следователно напълно е възможно живи организми на Юпитер или Сатурн да успеят да преодолеят някои от описаните препяствия. Гигантски, подобни на въздушни кълба същества, използващи водород за поддържане на плаваемоста, биха могли да дрейфат или летят в горната атмосфера на Юпитер с лекота, и да бъдат членове на екологичната система на Юпитер, в която едни видове стават жертва на други

Най-вероятно убежище за такива форми на живот се явява Юпитер, защото от четирите планети-гиганти той има най-висока химична активност. Разсъждавайки в най-обща форма, можем да си представим подобни същества, плаващи в атмосферата на всяка планета-гигант. За съжаление тези предположения не увеличават обема на научното знание. Все по-голямото проникване в същността на живота на Земята и неуспешните опити да се намери живот на Марс, карат някои по-скептично да гледат увлекателната възможност за съществуване на живот на Юпитер.

на възможността за откриване на живот на всеки небесен обект, живот, приспособяващ се към дадена конкретна среда. Пристъпвайки към изучаване на планетите от Слънчевата система, ние вече губим в търсенето на живот с резултат 1:3. При такъв резултат не трябва априори да се твърди, че на всяка планета трябва да има живот на повърхността или във вътрешността. И все пак, като отчитаме колко малко знаем за условията на Юпитер и за универсалността на живота, не следва прекалено бързо да се отказваме от

Пръстени и спътници

Всяка от планетите-гиганти има развита система от спътници. Сатурн, Уран и Юпитер са обкръжени от системи от пръстени. Всяка от системата пръстени се разполага достатъчно близо до своята планета, така че разликата в силата на притегляне на две съседни частици от пръстена на планетата превишава взаимното притегляне на тези частици.

Спътниците на Сатурн са доста разнообразни.

Всички изследвани спътници имат ниски ред случаи равни на плътността на воден лед.

плътности, в Най-големият спътник Титан е по-голям от Меркурий.

За нас той представлява интерес благодарение на своята атмосфера, в която е открито наличие на метан. Астрономите са установили, че той има необикновен червен цвят. Титан е обект, който е загубил водорода поради достатъчно малките си размери, но притежаващ възстановителна атмосфера, с твърда повърхност, на която могат да се натрупват сложни молекули, образуващи се в резултат на енергията на слънчевото излъчване или някакъв местен източник.

На Титан няма водород, затова метанът отива за образуване на други въглеводороди фотохимичен и постепенно смог, с изчезва.

Точно така са смятали, че молекулите амоняк, първоначално съдържащи се в атмосферата, се разпаднали и образували други съединения, в това число и голямо количество молекулярен азот. Наред с това предполагали, че червеникаквото оцветяване на Титан е обусловено от възможно съдържание на органични полимери, такива като полиацетилен.

Наблюденията по пречупване на радиосигналите в атмосферата, изпращани от Вояджер1 при преминаването му зад диска на Титан, показали, че атмосферата е много мощна и налягането на повърхността е 1,6 пъти по-голямо, отколкото на Земята. С отчитане на по-малката сила на тежестта на повърхността на Титан може да се каже, че неговата атмосфера превъзхожда 8 пъти по плътност земната. Като се обединят резултатите, учените установили, че атмосферата на Титан се състои 95 % от азот, в съответствие с предсказанията, направени с модела на фотохимичното разлагане на амоняка. При този експеримент била измерена температура на повърхността от 180  С. При тази температура метанът в атмосферата се превръща в пари, а на повърхността замръзва.

Излиза, че метанът на Титан може да играе същата роля, както водните пари на Земята, т.е. намерен е още един обект в Слънчевата система, който може би съдържа течно вещество на повърхността. Метанови океани? Не е изключено!

Съществуването на циановодород в атмосферата на Титан още повече привлича вниманието към този спътник. Това съединение игра еважна роля в еволюцията на по-сложните добиологически молекули. Не е изключено на ранни етапи от еволюцията на Титан да е било по-топло и на неговата повърхност да е имало течен амоняк. Естествено се поставя въпросът за живот на Титан. При температура 180  свободна енергия.

С химичните реакции протичат извънредно бавно. Освен това, при такива ниски температури няма свободен кислород, той напълно е заключен в замръзналата вода. Няма течна вода, няма съединения на кислорода, значи няма аминокиселини и познати ни форми на живот. Живот от всякакъв вид при тези условия ще се сблъска с много ниски температури, бавно протичащи химични реакции и липса на

ИЗВОДИ

Всяка от четирите планети-гиганти: Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун, превъзхожда по маса и размери Земята, най-голямата от планетите от земната група. За разлика от твърдите Меркурий, Венера, Земя и Марс четирите гиганта представляват газово-течни сфери, състоящи се главно от водород и хелий. Техният химичен състав е по-близо до състава на звездите и останалата Вселена, отколкото до планетите от земната група.

Масите на Юпитер, Сатурн и Нептун са толкова големи, че тяхното бавно свиване под действие на собствените гравитационни сили освобождава значително количество топлина. Уран също притежава това свойство, но в доста по-малка степен. Водородно-хелиевият състав на планетите гиганти е обусловен от това, че те са запазили значителна част от първичното си вещество. По малките планети от земната група имат относително тънки вторични атмосфери, образували се в резултат на вулканична дейност, след като водородът и хелият излетели. Това фундаментално различие се обяснява с това, че планетите-гиганти притежават маси и се намират далеч от Слънцето.

 

ИЗВОДИ

Човечеството плътно се е бриближило сега към такава степен в своето развитие, когато за пръв път притежава способност да общува с други разумни същества на междузвездни разстояния. Но за да се превърне тази потенциална възможност в реалност, не трябва просто да се чака другите да се свържат с нас, а трябва да се анализират средствата, с помощта на които биха могли различните цивилизации да установяват контакт една с друга, за да се определи най-добрия начин за бъдещи действия. 20-ти век влезе в историята като първата велика ера на изследване на Слънчевата система, тъй като найнакрая започнахме опити за запознаване със своята космическа общност. Засега никъде не се откри живот, независимо от всички усилия, вложени за изучаване на Меркурий, Венера, Луна, Марс, Юпитер и Сатурн с помощта на автоматични и пилотирани космически апарати.

Име: Геновева Георгиева Неделчева град: Варна Тема: Може ли да съществува живот на планетите-гиганти?

Какви дидактически цели има проекта?

1. Формиране и развитие на познавателна активност у учениците 2. Разширяване на знанията и уменията им 3. Формиране на самостоятелна познавателна дейност и обработка на големи обеми информация

Методически задачи

1.

Формиране и развитие на различни видове понятия 2. Усвояване и разширяване обема на знания в областа на астрономията Основен проблем, който поставя презентацията?

1.Да се изучат по-задълбочено планетите гиганти 2.Да се разгледат атмосферните условия на планетите гиганти – температурни диапазони, наличие на H2O, метан, сяра и др.

3.Да се постави въпроса “Може ли да съществува живот при такива условия?” Към кои теми от учебния план има отношение презентацията?

-астрономия Източници По превода на книгата на Д. Голдемит и Т. Оуен: “Поиски жизни во Вселеной”

ww.planeti.site88.net/gaent.html

http://starshine77.wordpress.com

http://lubopitko-bg.com/naimalkaplytnost.html