Kas yra žemės tipo planetos – apibrėžimas, savybės ir pavyzdžiai
Žemės planeta daugiausia sudaryta iš uolienų (silikatų). Žemė yra "originali" sausumos planeta. Kai astronomai ėmė suprasti planetų rūšis, jie išplėtė šį terminą, įtraukdami į jį ir mūsų artimiausius uolinius kaimynus: Merkurijus, Venera ir Marsas.
Dažnai sakoma, kad jie panašūs į Žemę. Tai pasakytina apie daugumą struktūros ir sudėties elementų, bet ne apie paviršių ar atmosferą. Žemiškoji planeta gali būti daug karštesnė arba šaltesnė už Žemę, joje gali būti daug daugiau arba mažiau atmosferos.
Atradus aplink kitas žvaigždes skriejančių planetų (egzoplanetų), sąvoka "žemės planeta" vėl buvo išplėsta ir apima visas uolėtas (silikatines) planetas, skriejančias aplink bet kurią žvaigždę.
Kas apibrėžia žemės tipo (uolinią) planetą?
Žemės tipo planeta dažniausiai apibrėžiama pagal tris pagrindinius požymius:
- Sudėtis: daugiausia sudaryta iš sunkių elementų ir mineralų (silikatų ir metalų), o ne dujų ir ledo masyvo, kurie būdingi dujinėms arba ledo planetoms.
- Struktūra: diferencijuota: metalinis branduolys (dažnai geležies ir nikelio), silikatų mantija ir plona kietoji plutą/paviršius.
- Dydis ir tankis: žemesnėms masėms būdingas didesnis vidutinis tankis nei dujiniams kūnams; paprastai tai planetos mažesnės už ~2–2.5 Žemės spindulius (priklausomai nuo masės) ir turinčios tankį, atitinkantį uolieninę sudėtį.
Vidinė sandara ir geologinės savybės
Žemės tipo planetų viduje paprastai vyksta diferencijacija: sunkesni metalai nusėda į branduolį, lengvesnės silikatų uolienos formuoja mantiją ir plutą. Branduolys gali būti kietas arba skystas — skystas metalinis branduolys dažnai susijęs su planetos magnetinio lauko susidarymu. Mantija ir pluta lemia vulkanizmą, tektoniką ir kitus geologinius procesus.
Geologinės veiklos intensyvumas priklauso nuo planetos dydžio, vidinės šilumos (radionuklidų skilimo, liekamosios akrecijos šilumos) ir plutos tankumo. Mažesnės planetos greičiau atvėsta ir geologinė veikla silpnėja (pavyzdys – Merkurijus), tuo metu vidutinio dydžio planetos (Žemė, Venera) gali turėti aktyvų vulkanizmą ar tektoniką.
Paviršius ir atmosfera
Net būdamos uolinės, žemės tipo planetos gali labai skirtis pagal paviršių ir atmosferos savybes:
- Merkurijus turi labai ploną arba beveik neegzistuojančią atmosferą ir dideles temperatūros svyravimus.
- Venera turi storą anglies dvideginio kaupimosi atmosferą su intensyvia šilumų sulaikymo (šiltnamio) efektu — paviršius yra labai karštas.
- Žemė turi tankią, gyvenimui palankią atmosferą (azoto, deguonies mišinį) ir vandenį skystoje fazėje, kas leidžia vystytis gyvybei.
- Marsas turi retą anglies dvideginio atmosferą ir žemesnį slėgį, tad paviršiuje skysto vandens stabilumas yra ribotas.
Magnetinis laukas ir apsauga
Ne visos žemės tipo planetos turi stiprų magnetinį lauką. Stiprus dinaminis magnetinis laukas (kaip Žemėje) susidaro, kai skystas metalinis branduolys juda ir generuoja magnetizmą; toks laukas padeda apsaugoti planetos atmosferą nuo žvaigždžių vėjų ir aukštos energijos dalelių. Planetoje be tokio lauko atmosfera gali būti palaipsniui nuplauta (vienas iš paaiškinimų, kodėl Marsas prarado didelę dalį savo atmosferos).
Egzoplanetos ir identifikavimas
Kai astronomai aptinka egzoplanetas, jie naudoja planetos spindulį ir masę (jei žinomi) tankio apskaičiavimui. Tankis leidžia spręsti apie sudėtį: didesnis tankis tipui ~5 g/cm³ ar daugiau rodo uolėtumą. Observacinė taisyklė (remiantis statistika) — planetos su spinduliu mažesniu nei ~1.6 Žemės spindulių dažniau yra uolinės. Visgi tikslus nustatymas reikalauja masės, spindulio ir atmosferos parametrų duomenų.
Tarp egzoplanetų buvo atrasta ir mažų uolėtų kūnų, ir didesnių vadinamųjų "superžemių" — planetų, kurių masė didesnė už Žemės, bet mažesnė už gigantiškas dujines planetas. Superžemės gali būti uolinės arba turėti dideles vandenilio/helio atmosferas; todėl ne kiekviena didesnė už Žemę planeta yra "žemės tipo" sudėtimi.
Susidarymas
Žemės tipo planetos susidaro protoplanetiniame diske, kada dulkių dalelės ir uolienų fragmentai kaupiasi (akreciacija) į didesnius kūnus. Augantys kūnai šildosi ir diferencijuojasi, formuodami metalinius branduolius ir silikatines mantijas. Vėliau orbitiniai smūgiai bei dinaminiai procesai gali papildomai keisti jų sudėtį ir atmosferą.
Santrauka
Žemės tipo planetos — tai uolinės, daugiausia silikatų ir metalų sudėties planetos su diferencijuota vidine struktūra. Nors jos glaudžiai susijusios su mūsų planetos geologinėmis savybėmis, kiekviena tokia planeta gali turėti labai skirtingą paviršių, atmosferą, temperatūrą ir geologinį aktyvumą. Astronomai šią kategoriją naudoja tiek aprašant Saulės sistemos planetas (Merkurijus, Venera, Žemė, Marsas), tiek egzoplanetų populiacijoje, kurioje atrandami tiek tikri uoliniai kūnai, tiek mišrios sudėties superžemės.
Sausumos planetos. Iš kairės į dešinę: Iš kairės (iš dešinės): Merkurijus, Venera, Žemė ir Marsas.
Struktūra
Visos sausumos planetos turi branduolį, mantiją ir plutą. Jos šiek tiek primena virtą kiaušinį: centrinis trynys yra branduolys, baltas baltymas - mantija, o lukštas - pluta. Sausumos planetos pluta yra plona, o šerdis ir mantija užima didžiąją dalį, kartais šerdis būna labai didelė, kartais daug mažesnė. Sausumos planetos turi metalinius branduolius, daugiausia iš geležies, su uolienų mantija ir pluta.
Visų sausumos planetų struktūra yra vienoda: centrinis metalinis branduolys, daugiausia geležies, ir aplink jį esanti silikatinė mantija.
Mėnulis yra panašus, tačiau jo geležinis branduolys daug mažesnis. Io ir Europa taip pat yra palydovai, kurių vidinė struktūra panaši į sausumos planetų. Žemiškosios planetos gali turėti kanjonų, kraterių, kalnų, ugnikalnių ir kitų paviršiaus struktūrų, priklausomai nuo vandens buvimo ir tektoninio aktyvumo. Sausumos planetos turi antrinę atmosferą, susidariusią dėl vulkanizmo, meteoritų ir fotosintezės. Planetų milžinių atmosferos yra pirminės, užfiksuotos tiesiai iš pirminės Saulės miglos.
