Terestrička planeta
Terestrička planeta (telurska planeta ili stjenovita planeta) je planeta koja se prvenstveno sastoji od silikatnih stijena ili metala. Unutar Sunčevog sistema, terestričke planete koje prihvata IAU su unutrašnje planete najbliže Suncu: Merkur, Venera, Zemlja i Mars. Među astronomima koji koriste geofizičku definiciju planete, dva ili tri satelita planetarne mase – Zemljin Mesec, Ija, a ponekad i Evropa – također se mogu smatrati terestričkim planetama; a to mogu biti i stjenoviti protoplaneti-asteroidi 2 Pallas i 4 Vesta.[1][2][3] Termini "terestrička planeta" i "telurska planeta" izvedeni su od latinskih riječi za Zemlju (Terra i Tellus), jer su ove planete, u smislu strukture, slične Zemlji. Terestričke planete uglavnom proučavaju geolozi, astronomi i geofizičari.
Terestričke planete imaju čvrstu planetarnu površinu, što ih čini bitno drugačijima od većih divovskih planeta, koje se uglavnom sastoje od neke kombinacije vodika, helija i vode koja postoji u različitim fizičkim stanjima.
Struktura
urediSve terestričke planete u Sunčevom sistemu imaju istu osnovnu strukturu, kao što je centralno metalno jezgro (uglavnom željezo) sa okolnim silikatnim omotačem.
Veliki kameni asteroid 4 Vesta ima sličnu strukturu; moguće da je ima i manja 21 Lutecija.[4] Drugi kameni asteroid 2 Pallas je otprilike iste veličine kao 4 Vesta, ali je znatno manje gust; čini se da nikada nije imao odvojenu jezgru i omotač. Zemljin Mjesec i Jupiterov mjesec Ija imaju slične strukture kao i terestričke planete, ali Zemljin Mjesec ima mnogo manje željezno jezgro. Drugi mjesec divovske planete Evropa ima sličnu gustoću, ali ima značajan sloj leda na površini: iz tog razloga se ponekad umjesto toga smatra ledenom planetom.
Terestričke planete mogu imati površinske strukture kao što su Kanjoni, kraterii, planine, vulkani i druge, ovisno o prisutnosti erozivne tekućine ili tektonske aktivnosti u bilo kojem trenutku ili oboje.
Terestričke planete imaju sekundarnu atmosferu, generisanu vulkanskim ispuštanjem plinova ili krhotine udara kometa. Ovo je u suprotnosti sa vanjskim, divovskim planetama, čija je atmosfera primarna; primarne atmosfere su snastale direktno iz originalne solarne magline.[5]
Terestričke planete u Sunčevom sistemu
urediSunčev sistem ima četiri terestričke planete pod dinamičkom definicijom: Merkur, Venera, Zemlja i Mars. Zemljin Mjesec, kao i Jupiterovi mjeseci Ija i Evropa također bi se računali geofizički, kao i možda veliki protoplaneti-asteroidi 2 Pallas i 4 Vesta (iako su to granični slučajevi). Među ovim tijelima samo Zemlja ima aktivnu površinsku hidrosferu. Vjeruje se da Evropa ima aktivnu hidrosferu ispod svog ledenog sloja.
Tokom formiranja Sunčevog sistema, postojalo je mnogo zemaljskih planetezimala i protoplaneta, ali većina se spojila sa četiri zemaljska planeta ili ih je izbacila, ostavljajući samo 2 Pallas i 4 Vestu da prežive manje-više netaknute. Ove dvije su vjerovatno bile patuljaste planete u prošlosti, ali su udarcima izbačeni iz ravnotežnih oblika. Neke druge protoplanete su počele da se akreiraju i razlikuju, ali su pretrpjele katastrofalne sudare koji su im ostavili samo metalno ili kamenito jezgro, poput 16 Psyche[4] ili 8 Flora, respektivno.[6] Mnogi asteroidi S tipa[6] i M-tipa mogu biti takvi fragmenti.[7]
Ostala okrugla tijela od asteroidnog pojasa prema van su geofizički ledene planete. Slične su terestričkim planetama po tome što imaju čvrstu površinu, ali su sastavljene od leda i stijena, a ne od stijena i metala. Tu spadaju patuljaste planete, kao što su Cerere, Pluton i Erida, koje se danas nalaze samo u regijama izvan formacije snježne linije gde je vodeni led bio stabilan pod direktnim sunčevim zracima u ranom Sunčevom sistemu. Uključuje i druge okrugle mjesece, koji su ledena stijena (npr. Ganimed, Kalisto, Titan i Triton) ili čak gotovo čisti (najmanje 99%) led (Tetija i Japet). Za neka od ovih tijela poznato je da imaju podzemne hidrosfere (Ganimed, Kalisto, Enkelad i Titan), poput Evrope, a moguće je i za neka druga (npr. Cerera, Diona, Miranda, Ariel, Triton i Pluton).[8] Titan čak ima površinska tijela tečnosti, iako tečnog metana, a ne vode. Jupiterov Ganimed, iako leden, ima metalno jezgro poput Mjeseca, Ije, Evrope i terestričkih planeta.
Predloženo je ime Terran svijet da definiše sve čvrste svijetove (tijela koja poprimaju zaobljen oblik), bez obzira na njihov sastav. Stoga bi uključivao i terestričke i ledene planete.[9]
Trendovi gustoće
urediNekompresovana gustoća terestričke planete je prosječna gustoća koju bi njeni materijali imali pri nultom pritisku. Veća nekompresovana gustoća ukazuje na veći sadržaj metala. Nekompresovana gustoća se razlikuje od prave prosječne gustoće (koja se također često naziva i "bulk" gustoća) jer kompresija unutar jezgre planeta povećava njihovu gustoću; prosječna gustoća zavisi o veličini planete, raspodjeli temperature, krutosti materijala kao i sastavu.
Proračuni za procjenu nekompresovane gustoće inherentno zahtijevaju model strukture planete. Tamo gdje su postojali lenderi ili višestruke orbitalne letjelice, ovi modeli su ograničeni seizmološkim podacima, kao i podacima o momentu inercije koji su izvedeni iz orbita letjelice. Tamo gdje takvi podaci nisu dostupni, neizvjesnosti su veće.[10]
Nekompresovana gustoća zaobljenih zemaljskih tijela koja direktno kruže oko Sunca teži nižim vrijednostima kako se rastojanje od Sunca povećava, u skladu sa temperaturnim gradijentom koji bi postojao unutar primordijalne solarne magline. Galilejevi sateliti pokazuju sličan trend koji ide prema van od Jupitera; međutim, takav trend nije vidljiv za ledene satelite Saturna ili Urana.[11] Ledeni svjetovi obično imaju gustoću manju od 2 g·cm−3. Eris je znatno gušći (2,43±0,05 g·cm−3), i može biti uglavnom kamenit sa malo površinskog leda, poput Evrope.[2] Nije poznato da li će ekstrasolarne terestričke planete općenito pratiti takav trend.
Podaci u tabelama ispod su uglavnom uzeti iz liste gravitaciono zaobljenih objekata Sunčevog sistema i Mjeseca planetarne mase. Sve udaljenosti od Sunca su prosječne.
|
|
Ekstrasolarne terestričke planete
urediVećina planeta otkrivenih izvan Sunčevog sistema su divovske planete, jer ih je lakše otkriti.[13][14][15] Ali od 2005. pronađene su stotine potencijalno terestričkih ekstrasolarnih planeta, a nekoliko je i potvrđeno kao takve. Većina njih su super-Zemlje, tj. planete sa masama između Zemlje i Neptuna; Superzemlje mogu biti plinovite planete ili terestričke, zavisno o njihovoj masi i drugim parametrima.
Vjerovatno je da su većina poznatih superzemalja u stvari plinski giganti sličnih Neptunu, jer ispitivanje odnosa između mase i polumjera egzoplaneta (a time i trendova gustoće) pokazuje prelaznu tačku na oko dvije Zemljine mase. Ovo sugeriše da je to tačka u kojoj se akumuliraju značajne gasne ovojnice. Konkretno, Zemlja i Venera su možda već blizu najveće moguće veličine pri kojoj planeta obično može ostati kamenita.[9] Izuzeci od ovoga su vrlo bliski njihovim zvijezdama (i stoga bi njihova nestabilna atmosfera proključala).[16]
Tokom ranih 1990ih, otkrivene su prve ekstrasolarne planete koje kruže oko pulsara PSR B1257+12, sa masama od 0,02, 4,3 i 3,9 puta većom od Zemlje.
Kada je otkriven 51 Pegasi b, prva planeta pronađena oko zvijezde koja je još uvijek u procesu fuzije, mnogi astronomi su pretpostavili da je to gigantsko terestričko tijelo, jer se pretpostavljalo da nijedan plinski gigant ne može postojati tako blizu svoje zvijezde (0,052 AJ) kao što je to 51 Pegasi b. Kasnije je otkriveno da se radi o plinskom gigantu.
2005. pronađene su prve planete koje kruže oko oko zvijezde glavnog niza i koje su pokazivale znakove da su terestričke planete: Gliese 876 d i OGLE-2005-BLG-390Lb. Gliese 876 d kruži oko crvenog patuljka Gliese 876, 15 svjetlosnih godina od Zemlje, i ima masu sedam do devet puta veću od Zemlje i orbitalni period od samo dva zemaljska dana. OGLE-2005-BLG-390Lb ima oko 5,5 puta veću masu od Zemlje i kruži oko zvijezde udaljene oko 21.000 svjetlosnih godina u sazviježđu Škorpion. Od 2007. do 2010. pronađene su tri (moguće četiri) potencijalne terestričke planete kako kruže unutar Gliese 581 planetarnog sistema. Najmanji, Gliese 581e, ima samo oko 1,9 Zemljinih masa,[17] ali kruži vrlo blizu zvijezde.[18] Druge dvije, Gliese 581c i Gliese 581d, kao i sporna planeta, Gliese 581g, su masivnije superzemlje koje kruže u ili blizu nastanjive zone zvijezde, tako da bi potencijalno mogle biti nastanjive, sa temperaturama sličnim Zemlji.
Još jedna potencijalno zemaljska planeta, HD 85512 b, otkrivena je 2011. godine; ima najmanje 3,6 puta veću masu od Zemlje.[19] Radijus i sastav svih ovih planeta su nepoznati.
Prva potvrđena zemaljska egzoplaneta, Kepler-10b, pronađena je 2011. od strane misije Kepler, posebno dizajnirana da otkrije planete veličine Zemlje oko drugih zvijezda koristeći metodu tranzita.[20]
Iste godine, tim misije svemirske opservatorije Kepler objavio je listu od 1235 kandidata za ekstrasolarnu planetu, uključujući šest koji su "veličine Zemlje" ili "super-veličine Zemlje" (tj. imaju radijus manji od dvostruko većeg od Zemljinog)[21] i u nastanjivoj su zoni njihove zvijezde.[22] Od tada, Kepler je otkrio stotine planeta u rasponu od veličine Mjeseca do superzemlje, s mnogo više kandidata u ovom rasponu veličina (vidi sliku).
U septembru 2020, astronomi koji su koristili tehnike mikrolensinga izvijestili su o detekciji, po prvi put, planete skitnice Zemljine mase (nazvane OGLE-2016-BLG-1928) neograničene nijednom zvijezdom i koja slobodno lebdi u galaksiji Mliječni put.[23][24][25]
Spisak terestričkih egzoplaneta
urediSljedeće egzoplanete imaju gustoću od najmanje 5 g/cm3 i masu manju od Neptunove i stoga su vrlo vjerovatno terestričke:
Kepler-10b, Kepler-20b, Kepler-36b, Kepler-48d, Kepler 68c, Kepler-78b, Kepler-89b, Kepler-93b, Kepler-97b, Kepler-99b, Kepler-100b, Kepler-101c , Kepler-102d, Kepler-113b, Kepler-131b, Kepler-131c, Kepler-138c, Kepler-406b, Kepler-406c, Kepler-409b.
Frekvencija
urediAstronomi su 2013. izvijestili, na osnovu podataka Kepler svemirske misije, da bi moglo postojati čak 40 milijardi planeta veličine Zemlje i superzemlje koje kruže u nastanjivim zonama zvijezda nalik Suncu i crvenih patuljaka unutar Mliječnog puta.[26][27][28] Jedanaest milijardi od ovih procijenjenih planeta možda kruži oko zvijezda sličnih Suncu.[29] Najbliža takva planeta može biti udaljena 12 svjetlosnih godina, prema naučnicima.[26][27] Međutim, ovo ne daje procjenu za broj ekstrasolarnih zemaljskih planeta, jer postoje planete male poput Zemlje za koje se pokazalo da su plinovite planete (vidi Kepler-138d).[30]
Procjene pokazuju da je oko 80% potencijalno nastanjivih svjetova prekriveno kopnom, a oko 20% su okeanske planete. Planete sa obrocima sličnijim onima na Zemlji, koja je činila 30% kopna i 70% okeana, čine samo 1% ovih svjetova.[31]
Vrste
urediPredloženo je nekoliko mogućih klasifikacija čvrstih planeta.[32]
Silikatna planeta
urediČvrsta planeta poput Venere, Zemlje ili Marsa, napravljena prvenstveno od stjenovitog omotača na bazi silikona sa metalnim (gvozdenim) jezgrom.
Ugljična planeta (također nazvana "dijamantska planeta")
urediTeorijska klasa planeta, sastavljena od metalnog jezgra okruženog prvenstveno mineralima na bazi ugljika. Mogu se smatrati vrstom terestričkih planeta ako dominira sadržaj metala. Sunčev sistem ne sadrži ugljične planete, ali ima ugljikove asteroide, kao što su Cerera i Higeja. Nije poznato da li Cerera ima kameno ili metalno jezgro.[33]
Gvozdena planeta
urediTeoretski tip čvrste planete koja se gotovo u potpunosti sastoji od željeza i stoga ima veću gustoću i manji radijus od drugih čvrstih planeta slične mase. Merkur u Sunčevom sistemu ima metalno jezgro jednako 60-70% njegove planetarne mase, a ponekad se naziva i željezna planeta,[34] iako je njegova površina napravljena od silikata i siromašna je željezom. Smatra se da se željezne planete formiraju u područjima visoke temperature blizu zvijezde, poput Merkura, i ako je protoplanetarni disk bogat željezom.
Ledena planeta
urediTip čvrste planete sa ledenom površinom isparljivih materija. U Sunčevom sistemu, većina satelita planetarne mase (kao što su Titan, Triton i Enkelad) i mnoge patuljaste planete (kao što su Pluton i Eris) imaju takav sastav. Evropa se ponekad smatra ledenom planetom zbog površinskog leda, ali njena veća gustoća ukazuje da je njena unutrašnjost uglavnom kamenita. Takve planete mogu imati unutrašnje morske okeane i kriovulkane koji izbijaju tečnu vodu (tj. unutrašnju hidrosferu, poput Evrope ili Enkelada); mogu imati atmosferu i hidrosferu sastavljenu od metana ili azota (kao Titan). Metalno jezgro je moguće, kao što postoji na Ganimedi.[2]
Planeta bez jezgra
urediTeoretski tip čvrste planete koja se sastoji od silikatnog kamena, ali nema metalno jezgro, tj. suprotno od željezne planete. Iako Sunčev sistem ne sadrži planete bez jezgra, hondritski asteroidi i meteoriti su uobičajeni u Sunčevom sistemu. Cerera i Pallas imaju mineralne sastave slične karbonskim hondritima, iako je Pallas znatno manje hidratizirana.[35] Smatra se da se planete bez jezgra formiraju dalje od zvijezde gdje je hlapljivi oksidirajući materijal češći.
Reference
uredi- ^ Types of Planets (MP4) (Video clip). The Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory LLC. 17. 7. 2020. Pristupljeno 1. 8. 2023.
- ^ a b c Emily Lakdawalla (21. 4. 2020). "What Is A Planet?". The Planetary Society.
- ^ Russell, David (2017). Geophysical Classification of Planets, Dwarf Planets, and Moons (Report). arXiv:1308.0616.
- ^ a b Asphaug, E.; Reufer, A. (2014). "Mercury and other iron-rich planetary bodies as relics of inefficient accretion". Nature Geoscience. 7 (8): 564–568. Bibcode:2014NatGe...7..564A. doi:10.1038/NGEO2189.
- ^ Schombert, James (2004). "Lecture 14 Terrestrial planet atmospheres (primary atmospheres)". Department of Physics. Astronomy 121 Lecture Notes. University of Oregon. Arhivirano s originala, 13. 7. 2011. Pristupljeno 22. 12. 2009.
- ^ a b Gaffey, Michael (1984). "Rotational spectral variations of asteroid (8) Flora: Implications for the nature of the S-type asteroids and for the parent bodies of the ordinary chondrites". Icarus. 60 (1): 83–114. Bibcode:1984Icar...60...83G. doi:10.1016/0019-1035(84)90140-4.
- ^ Hardersen, Paul S.; Gaffey, Michael J. & Abell, Paul A. (2005). "Near-IR spectral evidence for the presence of iron-poor orthopyroxenes on the surfaces of six M-type asteroid". Icarus. 175 (1): 141. Bibcode:2005Icar..175..141H. doi:10.1016/j.icarus.2004.10.017.
- ^ Hendrix, Amanda R.; Hurford, Terry A.; Barge, Laura M.; Bland, Michael T.; Bowman, Jeff S.; Brinckerhoff, William; Buratti, Bonnie J.; Cable, Morgan L.; Castillo-Rogez, Julie; Collins, Geoffrey C.; et al. (2019). "The NASA Roadmap to Ocean Worlds". Astrobiology. 19 (1): 1–27. Bibcode:2019AsBio..19....1H. doi:10.1089/ast.2018.1955. PMC 6338575. PMID 30346215.
- ^ a b Chen, Jingjing; Kipping, David (2016). "Probabilistic Forecasting of the Masses and Radii of Other Worlds". The Astrophysical Journal. 834 (1): 17. arXiv:1603.08614. doi:10.3847/1538-4357/834/1/17. S2CID 119114880.
- ^ "Course materials on "mass-radius relationships" in planetary formation" (PDF). caltech.edu. Arhivirano (PDF) s originala, 22. 12. 2017. Pristupljeno 2. 5. 2018.
- ^ Lewis, John S. (2004). Physics and Chemistry of the Solar System (2nd izd.). Academic Press. str. 265. ISBN 978-0-12-446744-6.
- ^ Szurgot, Marian (2017). Uncompressed density of the Moon, lunar mantle and core (PDF). Workshop on Modern Analytical Methods Applied to Earth, Budapest, Hungary.
- ^ Haswell, Carole A. (29. 7. 2010). Transiting Exoplanets. Cambridge: Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-13938-0. CS1 održavanje: nepreporučeni parametar (link)
- ^ Perryman, Michael (26. 5. 2011). The Exoplanet Handbook. Cambridge New York: Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-76559-6.
- ^ Seager, Sara (15. 1. 2011). Exoplanets. Tucson: University of Arizona Press. ISBN 978-0-8165-2945-2.
- ^ Siegel, Ethan (30. 6. 2021). "It's Time To Retire The Super-Earth, The Most Unsupported Idea In Exoplanets". Forbes. Pristupljeno 27. 7. 2021.
- ^ "Lightest exoplanet yet discovered". ESO (ESO 15/09 – Science Release). 21. 4. 2009. Arhivirano s originala, 5. 7. 2009. Pristupljeno 15. 7. 2009.
- ^ Mayor, Michel; Bonfils, Xavier; Forveille, Thierry; et al. (2009). "The HARPS search for southern extra-solar planets, XVIII. An Earth-mass planet in the GJ 581 planetary system" (PDF). Astronomy and Astrophysics. 507 (1): 487–494. arXiv:0906.2780. Bibcode:2009A&A...507..487M. doi:10.1051/0004-6361/200912172. S2CID 2983930. Arhivirano s originala (PDF), 21. 5. 2009.
- ^ Kaufman, Rachel (30. 8. 2011). "New Planet May Be Among Most Earthlike – Weather Permitting, Alien world could host liquid water if it has 50 percent cloud cover, study says". National Geographic News. Arhivirano s originala, 23. 9. 2011. Pristupljeno 5. 9. 2011.
- ^ Rincon, Paul (22. 3. 2012). "Thousand-year wait for Titan rain". BBC News. Arhivirano s originala, 25. 12. 2017.
- ^ Namely: KOI 326.01 [Rp=0.85], KOI 701.03 [Rp=1.73], KOI 268.01 [Rp=1.75], KOI 1026.01 [Rp=1.77], KOI 854.01 [Rp=1.91], KOI 70.03 [Rp=1.96] – Table 6). A more recent study found that one of these candidates (KOI 326.01) is in fact much larger and hotter than first reported. Grant, Andrew (8. 3. 2011). "Exclusive: "Most Earth-Like" Exoplanet Gets Major Demotion—It Isn't Habitable". [blogs.discovermagazine.com/80beats 80beats]. Discover Magazine. Arhivirano s originala, 9. 3. 2011. Pristupljeno 9. 3. 2011.
- ^ Borucki, William J; et al. (2011). "Characteristics of planetary candidates observed by Kepler, II: Analysis of the first four months of data". The Astrophysical Journal. 736 (1): 19. arXiv:1102.0541. Bibcode:2011ApJ...736...19B. doi:10.1088/0004-637X/736/1/19. S2CID 15233153.
- ^ Gough, Evan (1. 10. 2020). "A Rogue Earth-Mass Planet Has Been Discovered Freely Floating in the Milky Way Without a Star". Universe Today. Pristupljeno 2. 10. 2020.
- ^ Mroz, Przemek; et al. (29. 9. 2020). "A terrestrial-mass rogue planet candidate detected in the shortest-timescale microlensing event". The Astrophysical Journal. 903 (1): L11. arXiv:2009.12377v1. Bibcode:2020ApJ...903L..11M. doi:10.3847/2041-8213/abbfad. S2CID 221971000.
- ^ Redd, Nola Taylor (19. 10. 2020). "Rogue Rocky Planet Found Adrift in the Milky Way - The diminutive world and others like it could help astronomers probe the mysteries of planet formation". Scientific American. Pristupljeno 19. 10. 2020.
- ^ a b Overbye, Dennis (4. 11. 2013). "Far-Off Planets Like the Earth Dot the Galaxy". New York Times. Arhivirano s originala, 5. 11. 2013. Pristupljeno 5. 11. 2013.
- ^ a b Petigura, Eric A.; Howard, Andrew W.; Marcy, Geoffrey W. (31. 10. 2013). "Prevalence of Earth-size planets orbiting Sun-like stars". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 110 (48): 19273–19278. arXiv:1311.6806. Bibcode:2013PNAS..11019273P. doi:10.1073/pnas.1319909110. PMC 3845182. PMID 24191033.
- ^ Staff (7. 1. 2013). "17 Billion Earth-Size Alien Planets Inhabit Milky Way". Space.com. Arhivirano s originala, 6. 10. 2014. Pristupljeno 8. 1. 2013.
- ^ Khan, Amina (4. 11. 2013). "Milky Way may host billions of Earth-size planets". Los Angeles Times. Arhivirano s originala, 6. 11. 2013. Pristupljeno 5. 11. 2013.
- ^ "Newfound Planet is Earth-mass But Gassy". harvard.edu. 3. 1. 2014. Arhivirano s originala, 28. 10. 2017. Pristupljeno 2. 5. 2018.
- ^ 'Pale blue dots' like Earth may be rare among habitable worlds
- ^ Naeye, Bob (24. 9. 2007). "Scientists Model a Cornucopia of Earth-sized Planets". NASA, Goddard Space Flight Center. Arhivirano s originala, 24. 1. 2012. Pristupljeno 23. 10. 2013.
- ^ JC Castillo Rogez; CA Raymond; CT Russell; Dawn Team (2017). "Dawn at Ceres: What Have We Learned?" (PDF). NASA, JPL. Arhivirano (PDF) s originala, 13. 4. 2018. Pristupljeno 19. 7. 2021.
- ^ Hauck, Steven A.; Johnson, Catherine L. (2019). "Mercury: Inside the Iron Planet". Elements. 15 (1): 21–26. Bibcode:2019Eleme..15...21H. doi:10.2138/gselements.15.1.21. S2CID 135208562.
- ^ Marsset, Michaël; Brož, Miroslav; et al. (10. 2. 2020). "The violent collisional history of aqueously evolved (2) Pallas". Nature Astronomy. Springer Science and Business Media LLC. 4 (6): 569–576. Bibcode:2020NatAs...4..569M. doi:10.1038/s41550-019-1007-5. hdl:10261/237549. ISSN 2397-3366. S2CID 256706529 Provjerite vrijednost parametra
|s2cid=
(pomoć).