Атмосфера Земли: уникальное сочетание
Планета может поддерживать атмосферу, включающую в себя все необходимые для жизни составляющие, только в том случае, если она имеет подходящие для этого размеры. Но есть одна проблема: подходящая атмосфера есть лишь у одной планеты. И дело не просто в нужных элементах, но и правильном их сочетании. Земля уникальна.
Во время наземных испытаний космического корабля «Аполлон-1» в 1967 году три астронавта погибли в ужасном пожаре, возникшем внезапно и быстро проникшем в капсулу. Из-за этой катастрофы пришлось внести кардинальные изменения в конструкцию последующих капсул кораблей серии «Аполлон». Одним из таких изменений было снижение содержания кислорода со 100% до 21%.
Казалось бы, атмосфера, на 100% состоящая из кислорода, должна быть лучше атмосферы с 21% его содержанием, ведь кислород – это единственный газ, используемый человеческим телом при дыхании. Однако атмосфера, состоящая из чистого или практически чистого кислорода, была бы просто разрушительной. И дело не только в том, что из-за этого огонь слишком быстро выходил бы из-под контроля. Данные экспериментов свидетельствуют о том, что чрезмерное воздействие кислорода разрушает клетки живых организмов.
Читайте также статью: Красивые фотографии Земли и факты о нашей планете.
Азот
Обычно мы воспринимаем вдыхаемый воздух, как здоровый, если в нем есть необходимый нам кислород и не обращаем внимания на остальные элементы. Однако большая часть атмосферы состоит из азота (78%), а оставшийся 1% является смесью следовых материалов. Что же такое количество азота делает в атмосфере?
Азот присутствует в атмосфере в двухатомном виде, а это означает, что каждая молекула азота состоит из двух тесно связанных между собой атомов азота. Химически мы записываем это как N2. Двухатомный азот химически инертен, а это значит, что он редко вступает во взаимодействие с другими веществами. Таким образом, большая часть атмосферы Земли не выполняет никаких функций, а только занимает место. Это идеально, поскольку такая среда дает необходимое для поддержания жизни атмосферное давление, при этом, не препятствуя основным жизненным процессам. Например, простой газообмен при дыхании требует определенного давления. Если бы в атмосфере не было азота, процесс дыхания был бы затруднителен.
Предотвращение «парникового эффекта»
Кислород также присутствует в двухатомной форме. А значит, более 99% атмосферы Земли состоит из двухатомных молекул, и это замечательно! Другие виды газов способствуют созданию парникового эффекта. Многие из них превратили бы нашу планету в невыносимо жаркую теплицу.
Ни одна другая планета не имеет атмосферы, состоящей из двухатомных молекул. Наиболее распространенные газы на других планетах многоатомны (молекулы содержат три и более атомов). В качестве примера многоатомных газов можно назвать углекислый газ (CO2), водяной пар (H2O), озон(O3), и метан (CH4). Мы называем их «парниковыми газами», поскольку они оказывают на планету такой же эффект, как оконные стекла в парнике.
Солнечный свет проникает сквозь стекло и парник внутри нагревается, при этом стекло не дает возможности теплу уйти. Полиатомные газы оказывают на планету такой же эффект. Солнечный свет нагревает поверхность планеты, а полиатомные газы улавливают тепло в нижних слоях атмосферы и оно не может уйти. Этим объясняется высокая температура поверхности Венеры. Ее густая атмосфера практически полностью состоит из углекислого газа CO2.
НЕТ НУЖДЫ ВЫХОДИТЬ ЗА ПРЕДЕЛЫ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ, ЧТОБЫ УВИДЕТЬ ВСЕ ПРОБЛЕМЫ, С КОТОРЫМИ СТАЛКИВАЮТСЯ ВОЗМОЖНЫЕ ОБИТАЕМЫЕ ПЛАНЕТЫ. «ПОДХОДЯЩИЙ РАЗМЕР» НЕ ЯВЛЯЕТСЯ ГАРАНТИЕЙ ТОГО, ЧТО НА ПЛАНЕТЕ БУДЕТ ПРИСУТСТВОВАТЬ ПОДХОДЯЩАЯ ДЛЯ ЖИЗНИ АТМОСФЕРА.
ЮПИТЕР: У Юпитера нет никаких проблем с удержанием газов в атмосфере. Более того, он слишком велик, поэтому удерживает более легкие, токсичные газы, которые не удерживаются планетами меньших размеров.
ЗЕМЛЯ: Чтобы поддерживать жизнь, планеты должны иметь подходящую массу – достаточную для того, чтобы удерживать полезные газы, и недостаточную для удержания на поверхности более легких, токсичных газов. Однако одной лишь подходящей массой нельзя объяснить уникальную смесь инертных газов, входящих в состав Земной атмосферы. Они указывают на руку Творца.
МАРС: Хотя Марс и находится в узкой полосе обитаемой зоны, где возможно существование воды в жидком виде, он обладает недостаточной массой для того, чтобы удерживать атмосферу. Низкое атмосферное давление заставляет воду выкипать.
Читайте также: Марс фото
ВЕНЕРА: Венера является ближайшим по размерам двойником Земли. Однако состав ее атмосферы совершенно не подходит для жизни. Планета покрыта густым слоем углекислого газа, благодаря чему парниковый эффект превращает ее поверхность в кипящий ад.
МЕРКУРИЙ: Эта наиболее близкая к Солнцу планета имеет слишком малую массу, чтобы удерживать значительную атмосферу. Ни одно живое существо не могло бы здесь выжить без доступа к воде и воздуху.
photos: NASA
Предотвращение резких перепадов температур
Атмосфера Земли кардинально отличается от атмосфер других планет. Небольшое количество полиатомных газов вырабатывает достаточный парниковый эффект, чтобы температуры не слишком сильно понижались в ночное время, когда тепло уходит. Они также блокируют большую часть исходящего от Солнца инфракрасного излучения, защищая, таким образом, Землю от чрезмерного нагревания на протяжении дня. Если бы в атмосфере Земли совсем не было полиатомных газов, ежедневные перепады температуры могли бы достигать 55,5° C.
Ученые отлично понимают эту опасность, поэтому они начали искать планеты за пределами Солнечной системы, обладающие двухатомными атмосферами. Им известно, что ни одна другая атмосфера не сработает. Но пока что удача им не улыбнулась. Складывается впечатление, что мы живем на уникальной планете, которая была специально создана для жизни.