Построены модели внутренней структуры протопланетного газопылевого околосолнечного диска на разных стадиях его эволюции – 1) формирования диска внутри аккреционной оболочки, 2) эволюции вокруг молодого Солнца, проходящего стадию Т Тельца, 3) образования в средней плоскости диска тонкого пылевого слоя.
Входные параметры модели в основном основаны на данных, полученных из наблюдений молодых звезд солнечного типа с дисками. Рассчитаны температуры и давления, при которых находилось протопланетное вещество вплоть до начальной стадии образования планет.
Созданы математические модели аккреционных протоспутниковых дисков Юпитера и Сатурна и построены модели состава и внутреннего строения ледяных спутников Юпитера – Европы, Ганимеда и Каллисто, согласованные с экспериментальными данными КА «Галилео» и «Кассини-Гюйгенс». В основу моделей положены астрофизические наблюдения газопылевых дисков вокруг звезд солнечного типа, геофизические и геохимические данные, уравнения состояния льдов высокого давления и метеоритного вещества. Получены распределения плотности, давления, температуры в диске и недрах спутников.
Определены размеры металлических ядер и мощности водно-ледяных оболочек Европы, Ганимеда и Каллисто. Результаты исследования обобщены в монографии «Системы Юпитера и Сатурна: формирование, состав и внутреннее строение крупных спутников» М.: Изд-во ЛКИ, 2009.
Разработаны новые подходы к моделированию турбулентности космических и природных сред необходимые для решения задачи образования и эволюции разнообразных астрофизических и геофизических объектов. Рассмотрены вопросы феноменологического моделирования развитой турбулентности в многокомпонентных смесях реагирующих газов и в гетерогенных газопылевых средах. Построенные модели природных сред необходимы для решения задачи образования и эволюции разнообразных астрофизических и геофизических объектов.
Результаты исследования обобщены в монографии Колесниченко А.В. Маров М.Я. Турбулентность и самоорганизация: Проблемы моделирования космических и природных сред. М.: Изд-во «БИНОМ. Лаборатория знаний». 2009.
Разработаны новые термодинамические подходы для моделирования космохимических процессов на ранней стадии эволюции Солнечной системы. На основе астрофизических, геохимических и термодинамических данных проведено моделирование процессов физико-химической дифференциации вещества газопылевого облака (конденсации, испарения, фракционирования и переноса вещества) в ранней Солнечной системе и в аккреционных дисках Юпитера и Сатурна.
Разработана модель фракционной конденсации вещества газовой фазы протопланетного облака и рассчитан средний равновесный состав вещества обыкновенных хондритов. Изучена химия пород поверхности и грунта Марса, химия атмосферы и поверхности Венеры. Предложена геохимическая модель атмосферы Венеры, использованная при планировании космических экспериментов и их интерпретации ("Венера-13, -14"; "Вега-1,-2").
Разработаны новые методы реконструкции химического состава, минерального строения и теплового режима планетарных тел по совокупности геохимических, петрологических и геофизических данных. Проведены фундаментальные теоретические разработки моделей тепловой и химической динамики магматических систем и предложены ЭВМ-модели кристаллизации магм в зависимости от температуры, давления, состава и фугитивности кислорода в приложении к природным объектам.
Построены геохимико-геофизические модели внутреннего строения Земли, Марса, Луны, Ио и ледяных спутников Юпитера - Европы, Ганимеда и Каллисто. Установлены ограничения на валовый состав и размеры ядра Луны. Сделан вывод о возможности существования водного океана под ледяной корой Каллисто.
Проведено моделирование процессов химического взаимодействия в многокомпонентных системах «вода-порода» с учетом кинетики растворения минералов в приложении к процессам химического выветривания на поверхности Марса.
Подготовлена информация по термодинамическим свойствам кристаллических веществ (теплоемкость, энтропия, энтальпия образования), а также по константам равновесия реакций растворения минералов и комплексообразования в системе вода-порода состава: H2O-N-P-С-Si-Al-Mg-Ca-Na с участием токсичных элементов (Se, As, Pb, Zn, Cd, Hg, Cu, Be) и радионуклидов (U, Np, Pu, Sr, Cs и др.). Проводится работа по созданию «Справочника термодинамических величин» для интернет-издания.
