Представь: мы собираемся в путешествие по Солнечной системе и кладём в рюкзак зонт. На Земле всё понятно — тучи, капли воды, лужи. Но пригодится ли зонт на соседних мирах? На Венере в облаках есть серная кислота, на Марсе сегодня почти невозможно устроить обычный водяной ливень, а на Титане с неба действительно падают капли — только не воды, а метана.
Короткий ответ: дождь и другие осадки бывают не только на Земле, но выглядят они очень по-разному. Где-то капли испаряются, не долетая до поверхности, где-то вода могла литься миллиарды лет назад, а где-то сейчас идёт настоящий метановый дождь. Даже знаменитый «алмазный дождь» имеет научную основу — но искать его надо совсем не там, где иногда обещает интернет.
Что вообще можно назвать дождём на другой планете?
Дождь начинается с простого правила: в атмосфере должно быть вещество, которое способно превратиться из газа в жидкие капли или твёрдые частицы. На Земле это чаще всего вода. Водяной пар поднимается, охлаждается, собирается в облака, а затем капли становятся достаточно тяжёлыми и падают вниз.
Но природа не обязана пользоваться водой. Если мир очень холодный, жидкостью может стать вещество, которое на Земле мы привыкли видеть газом. Именно поэтому на Титане работают метановые облака и метановые ливни. А если атмосфера раскалена или давление необычно, осадки могут образовываться высоко в облаках и исчезать по дороге вниз.
Итак, отправляемся по маршруту. Первый пункт — планета, где словосочетание «кислотный дождь» звучит уже не как экологическая проблема, а почти как прогноз погоды.
Какие дожди идут на Венере?
В облаках Венеры существуют капли серной кислоты. Её густая атмосфера почти целиком состоит из углекислого газа, а планету окутывает многокилометровый слой облаков. В верхних слоях атмосферы соединения серы и небольшое количество водяного пара участвуют в реакциях, в результате которых образуются микроскопические капли серной кислоты.
Можно ли сказать, что на Венере идут кислотные дожди? В атмосфере — да: капли серной кислоты могут падать вниз. Но поверхности они не достигают. Чем ниже опускается капля, тем горячее становится вокруг. У поверхности Венеры температура около 465–470 °C, поэтому кислота испаряется задолго до встречи с камнями.
Такое явление на Земле метеорологи называют виргой: осадки видны под облаком, но по пути к земле испаряются. Только венерианская версия куда суровее. Если бы мы стояли на поверхности — что само по себе почти невозможно для обычной техники, — никакой кислотный ливень не барабанил бы по крыше. Он закончился бы высоко над головой.
А правда ли, что на Венере идут алмазные дожди?
Нет, убедительных оснований говорить об алмазном дожде на Венере нет. В Wordstat встречается именно такая формулировка, и это отличный пример того, почему поисковый запрос ещё не равен научному факту. Венера знаменита сернокислотными облаками, а гипотезу об «алмазных дождях» связывают прежде всего с совсем другими мирами — Ураном и Нептуном.
Запомним эту улику и пока отложим её. Наш следующий мир красный, холодный и сегодня почти безжизненно сухой.
Есть ли дождь на Марсе сейчас?
Обычный жидкий водяной дождь на современном Марсе практически невозможен. Атмосфера там очень разреженная, а поверхность большую часть времени слишком холодна. Вода легко замерзает или переходит в пар, поэтому привычной земной цепочки «туча — дождь — ручей» сейчас не получается.
Но Марс хранит старые следы совсем другого климата. Космические аппараты обнаружили долины, высохшие русла, дельты и минералы, которые формируются при участии воды. Модели раннего Марса допускают периоды, когда на поверхности существовали озёра и текучая вода, а осадки и сток помогали прорезать сеть долин.
Получается почти детектив: сегодня перед нами пыльная пустыня, но рельеф выглядит так, будто когда-то здесь работали реки. Учёные всё ещё выясняют, насколько долго древний Марс был тёплым и влажным. Возможно, подходящие условия возникали лишь временами, а не существовали постоянно.
Где в Солнечной системе идёт настоящий метановый дождь?
На Титане, крупнейшем спутнике Сатурна, существует настоящий круговорот жидкости с облаками, дождями, реками, озёрами и морями. Только роль воды там исполняют главным образом метан и этан.
Титан настолько холодный — около −180 °C у поверхности, — что метан может находиться в жидком состоянии. Он испаряется с озёр и морей, попадает в атмосферу, образует облака, выпадает дождём и снова собирается в понижениях. Схема поразительно напоминает земной круговорот воды.
Вот где наш космический зонт действительно пригодился бы — хотя костюм пришлось бы выбирать гораздо тщательнее. Метановый дождь может менять поверхность Титана, наполнять озёра и вытачивать русла. Cassini наблюдал признаки сезонных изменений, а некоторые озёра оказались глубиной более ста метров.
И тут нас ждёт главный поворот путешествия: самый похожий на земной «дождевой мир» рядом с нами — вовсе не планета. Это спутник.
Где тогда могут идти алмазные дожди?
Гипотеза об алмазном дожде относится прежде всего к глубинам Урана и Нептуна. Эти планеты богаты веществами, содержащими углерод, а глубоко внутри давление и температура становятся огромными. В таких условиях углерод может отделяться и образовывать кристаллы, которые затем опускаются глубже.
_(2020-12-4633-Image).png)
_(2020-12-4633-Image).png){kind=link}
Но слово «дождь» здесь немного обманчиво. Мы не говорим о сверкающих бриллиантах, падающих из голубых облаков на твёрдую поверхность. У Нептуна вообще нет привычной поверхности, по которой можно было бы гулять. Речь идёт о процессах глубоко внутри планеты, где вещество находится в состояниях, совершенно непривычных для нас.
Лабораторные эксперименты показывают, что при очень высоких давлениях из углеродсодержащего вещества действительно могут образовываться структуры, похожие на алмаз. Но внутрь Нептуна или Урана никто не опускал камеру. Поэтому правильная формулировка — учёные считают такой процесс возможным и физически правдоподобным, а не «мы видели алмазный ливень».
Почему дождь на разных мирах такой разный?
Потому что погода зависит сразу от нескольких условий: состава атмосферы, температуры, давления, силы тяжести и того, какие вещества вообще есть на планете или спутнике.
| Мир | Что может выпадать | Что происходит |
|---|---|---|
| Земля | Вода | Дождь достигает поверхности и участвует в круговороте воды |
| Венера | Капли серной кислоты | Падают из облаков, но испаряются задолго до поверхности |
| Марс | Сегодня — не обычный жидкий дождь | Древние долины и озёра указывают на гораздо более влажное прошлое |
| Титан | Метан и другие углеводороды | Дождь наполняет реки, озёра и моря |
| Уран и Нептун | Возможно, кристаллы углерода глубоко внутри | «Алмазный дождь» остаётся моделью внутренних процессов, а не наблюдаемым ливнем |
Есть красивое правило: погода показывает, из чего сделан мир и в каких условиях он живёт. На Земле вода настолько привычна, что мы почти не замечаем, какое это редкое удобство. В другом месте роль воды может достаться метану, кислота может исчезнуть в раскалённом воздухе, а само слово «дождь» приходится использовать только по аналогии.
Можно ли устроить маленькую планетную лабораторию дома?
Да — и без серной кислоты, разумеется. Налей в прозрачную кружку горячую воду, накрой её холодной тарелкой и подожди несколько минут. Водяной пар поднимется, охладится у тарелки и превратится в капли. Когда капли станут достаточно большими, они начнут падать обратно. Это очень упрощённая модель главного принципа осадков: газ превращается в жидкость, капли растут и под действием тяжести опускаются вниз.
А теперь мысленно поменяй условия. Сделай мир намного холоднее — и жидкостью сможет стать метан, как на Титане. Сделай нижнюю атмосферу чудовищно горячей — и капля испарится в пути, как на Венере. Убери почти всю атмосферу — и привычному дождю станет негде формироваться, как на современном Марсе.
Вот почему вопрос «идёт ли дождь на других планетах?» оказывается гораздо интереснее простого «да» или «нет». Осадки есть на разных мирах, но каждый мир пишет собственные правила погоды.