Porównawcza nauka planetarna

wszystkie planety ziemskie (i niektóre satelity, takie jak Księżyc) składają się zasadniczo z krzemianów owiniętych wokół żelaznych rdzeni. Duże zewnętrzne księżyce układu słonecznego i Pluton mają więcej lodu, a mniej skał i metalu, ale nadal przechodzą analogiczne procesy.

Wulkanizmedytuj

wulkanizm na Ziemi jest w dużej mierze oparty na lawie. Inne planety ziemskie wykazują cechy wulkaniczne, które zakłada się, że są oparte na lawie, oceniane W kontekście analogów łatwo badanych na Ziemi. Na przykład, księżyc Jowisza Io wykazuje zachowany wulkanizm, w tym przepływy lawy. Początkowo wnioskowano, że przepływy te składają się głównie z różnych form stopionej siarki pierwiastkowej, na podstawie analizy obrazowania wykonanej przez sondy Voyager. Jednak ziemskie badania w podczerwieni przeprowadzone w latach 80. i 90. spowodowały, że konsensus przesunął się na korzyść modelu opartego głównie na krzemianach, z siarką odgrywającą drugorzędną rolę.

większość powierzchni Marsa składa się z różnych bazaltów uważanych za analogiczne do hawajskich bazaltów, dzięki ich widmom i analizom chemicznym in situ (w tym meteorytów marsjańskich). Podobnie Merkury i Księżyc Ziemi zawierają duże obszary bazaltów, uformowanych przez starożytne procesy wulkaniczne. Powierzchnie w regionach polarnych wykazują morfologię wielokątów, spotykaną również na Ziemi.

oprócz bazaltowych strumieni, Wenus jest domem dla dużej liczby wulkanów kopuł naleśnikowych utworzonych przez bardzo lepkie strumienie lawy bogatej w krzemionkę. Kopuły te nie posiadają znanego ziemskiego analoga. Mają pewne morfologiczne podobieństwo do ziemskich kopuł lawy ryolitowo-dacytowej, chociaż kopuły naleśnikowe są znacznie bardziej płaskie i jednolicie okrągłe.

niektóre regiony w Układzie Słonecznym wykazują kriowulkanizm, proces niespotykany nigdzie na ziemi. Kriowulkanizm jest badany poprzez eksperymenty laboratoryjne, modelowanie koncepcyjne i numeryczne oraz porównywanie z innymi przykładami w tej dziedzinie. Przykłady ciał o właściwościach kriowulkanicznych to komety, niektóre planetoidy i centaury, Mars, Europa, Enceladus, Tryton, a być może Tytan, Ceres, Pluton i Eris.

domieszki śladowe lodu Europy są obecnie postulowane, aby zawierały siarkę. Jest to oceniane przez kanadyjską sprężynę siarczanową jako analog, w ramach przygotowań do przyszłych sond Europa.Małe ciała, takie jak komety, niektóre rodzaje Planetoid i ziarna pyłu, z drugiej strony, służą jako kontrprzykłady. Materiały te mogą zawierać (lub być) próbki reprezentujące wczesny Układ Słoneczny, które od tego czasu zostały wymazane z ziemi lub jakiegokolwiek innego dużego ciała.

niektóre planety pozasłoneczne są całkowicie pokryte oceanami lawy, a niektóre są planetami zamkniętymi tidalnie, których półkula skierowana ku gwiazdom jest w całości lawą.

Krateryedytuj

kratery obserwowane na Księżycu były niegdyś uważane za wulkaniczne. Ziemia, dla porównania, nie wykazywała podobnej liczby kraterów, ani wysokiej częstotliwości dużych zdarzeń meteorytowych, których można by się spodziewać, ponieważ dwa pobliskie ciała powinny doświadczać podobnych uderzeń. Ostatecznie model wulkanizmu został obalony, jak liczne kratery ziemskie (demonstrowane np. przez, pękające stożki, wstrząśnięty kwarc i inne impaktyty, i prawdopodobnie spall) zostały znalezione, po erozji w czasie geologicznym. Jako modele służyły również kratery utworzone przez coraz większe uzbrojenie. Z drugiej strony, Księżyc nie wykazuje atmosfery ani hydrosfery, a zatem może gromadzić i chronić kratery uderzeniowe przez miliardy lat, pomimo niskiej szybkości uderzenia w jednym czasie. Ponadto, kolejne poszukiwania przez większą liczbę grup z lepszym wyposażeniem wykazały dużą liczbę planetoid, przypuszcza się, że były jeszcze liczniejsze we wcześniejszych okresach Układu Słonecznego.

podobnie jak na Ziemi, niska liczba kraterów na innych ciałach wskazuje na Młode powierzchnie. Jest to szczególnie wiarygodne, jeśli pobliskie regiony lub ciała wykazują cięższe kratery. Młode powierzchnie wskazują z kolei na obróbkę atmosferyczną, tektoniczną lub wulkaniczną lub hydrologiczną na dużych ciałach i kometach, redystrybucję pyłu lub stosunkowo niedawną formację na asteroidach (tj. oderwanie się od ciała macierzystego).

badanie zapisu kraterów na wielu ciałach, w wielu obszarach układu słonecznego, wskazuje na późne ciężkie bombardowanie, co z kolei daje dowód na wczesną historię Układu Słonecznego. Jednak późne ciężkie bombardowanie, jak obecnie proponuje, ma pewne problemy i nie jest całkowicie akceptowane.

jednym z modeli wyjątkowo wysokiej gęstości Merkurego w porównaniu z innymi planetami ziemskimi jest oderwanie znacznej ilości skorupy i/lub płaszcza od ekstremalnie ciężkiego bombardowania.

jako duże ciało Ziemia może skutecznie zatrzymywać swoje wewnętrzne ciepło (z początkowego uformowania oraz rozpadu radioizotopów) przez długi czas istnienia Układu Słonecznego. W ten sposób zachowuje stopiony rdzeń i ma zróżnicowane – gęste materiały zapadły się do rdzenia, podczas gdy lekkie materiały unoszą się, tworząc skorupę.

inne ciała, dla porównania, mogły się różnić, w zależności od historii ich powstawania, zawartości radioizotopów, dalszego poboru energii przez bombardowanie, odległości od Słońca, wielkości itp. Badania ciał różnej wielkości i odległości od Słońca dostarczają przykładów i nakładają ograniczenia na proces różnicowania. Samo zróżnicowanie jest oceniane pośrednio, przez mineralogię powierzchni ciała, w porównaniu z jego przewidywaną gęstością nasypową i mineralogią, lub przez efekty kształtu spowodowane niewielkimi zmianami grawitacji. Różnicowanie może być również mierzone bezpośrednio, za pomocą warunków wyższego rzędu pola grawitacyjnego ciała mierzonego za pomocą przelotu lub asysty grawitacyjnej, a w niektórych przypadkach za pomocą libracji.

przypadki brzegowe obejmują Westę i niektóre większe księżyce, które wykazują różnicowanie, ale zakłada się, że od tego czasu w pełni się zestaliły. Pytanie, czy ziemski Księżyc się zestalił, czy też zachował jakieś stopione warstwy, nie zostało ostatecznie wyjaśnione. Ponadto oczekuje się, że procesy różnicowania będą się zmieniać wzdłuż kontinuum. Ciała mogą składać się z lżejszych i cięższych skał i metali, dużej zawartości lodu wodnego i substancji lotnych (o mniejszej wytrzymałości mechanicznej) w chłodniejszych regionach Układu Słonecznego, lub przede wszystkim lodów o niskiej zawartości skał i metali nawet dalej od Słońca. Uważa się, że to kontinuum rejestruje różne chemikalia wczesnego Układu Słonecznego, z materiałami ogniotrwałymi, które przetrwały w ciepłych regionach, a substancje lotne wypędzane Na zewnątrz przez młode Słońce.

rdzenie planet są niedostępne, badane pośrednio przez sejsmometrię, grawimetrię, a w niektórych przypadkach magnetometrię. Jednak meteoryty żelazne i kamienisto-żelazne są prawdopodobnie fragmentami z rdzeni ciał macierzystych, które częściowo lub całkowicie się zróżnicowały, a następnie zostały rozbite. Meteoryty te są więc jedynym sposobem bezpośredniego badania materiałów głęboko wewnętrznych i ich procesów.

gazowe olbrzymy reprezentują inną formę różnicowania, z wieloma warstwami płynu według gęstości. Niektórzy rozróżniają dalej między prawdziwymi gazowymi olbrzymami, a lodowymi olbrzymami dalej od Słońca.

Tektonicsedit

z kolei stopiony rdzeń może pozwolić na tektonika płyt, z których ziemia wykazuje główne cechy. Mars, jako ciało mniejsze od Ziemi, nie wykazuje aktualnej aktywności tektonicznej,ani grzbietów górskich z geologicznie niedawnej aktywności. Zakłada się, że wynika to z wnętrza, które ochłodziło się szybciej niż Ziemia (patrz geomagnetyzm poniżej). Obudową krawędzi może być Wenus, która nie wydaje się mieć zachowanej tektoniki. Jednak w swojej historii prawdopodobnie miał aktywność tektoniczną, ale stracił ją. Jest możliwe, że aktywność tektoniczna na Wenus może nadal być wystarczająca do ponownego uruchomienia po długiej erze akumulacji.

Io, pomimo wysokiego wulkanizmu, nie wykazuje żadnej aktywności tektonicznej, prawdopodobnie z powodu magm siarkowych o wyższych temperaturach lub po prostu wyższych strumieni objętościowych. Tymczasem skamieniałości Westy można uznać za formę tektoniki, pomimo niewielkich rozmiarów tego ciała i niskich temperatur.

Europa jest kluczowym przejawem tektoniki planet zewnętrznych. Jego powierzchnia pokazuje ruch bloków lodowych lub tratw, uskoków uderzeniowych i prawdopodobnie diapirów. Kwestia zachowanej tektoniki jest znacznie mniej pewna, prawdopodobnie została zastąpiona przez lokalny kriomagmatyzm. Ganimedes i Tryton mogą zawierać obszary tektoniczne lub kriowolkaniczne, a nieregularne tereny Mirandy mogą być tektoniczne.

trzęsienia ziemi są dobrze zbadane na Ziemi, ponieważ wiele sejsmometrów lub dużych tablic można wykorzystać do uzyskania fal trzęsienia w wielu wymiarach. Księżyc jest jedynym innym ciałem, które z powodzeniem otrzymało układ sejsmometrów; “trzęsienia marsjańskie” i wnętrze Marsa opierają się na prostych modelach i założeniach pochodzących z ziemi. Wenus otrzymała znikomą sejsmometrię.

gazowe olbrzymy mogą z kolei wykazywać różne formy wymiany ciepła i mieszania. Ponadto gazowe olbrzymy wykazują różne efekty cieplne pod względem wielkości i odległości od Słońca. Uran wykazuje ujemny budżet cieplny netto do przestrzeni kosmicznej, ale pozostałe (w tym Neptun, dalej) są dodatnie netto.

Geomagnetyzmedit

dwie planety ziemskie (Ziemia i Merkury) wykazują magnetosfery, a zatem mają stopione warstwy metalu. Podobnie wszystkie cztery gazowe olbrzymy mają magnetosfery, które wskazują warstwy przewodzących płynów. Ganimedes wykazuje również słabą magnetosferę, jako dowód podpowierzchniowej warstwy słonej wody, podczas gdy objętość wokół Rhea wykazuje symetryczne efekty, które mogą być pierścieniami lub zjawiskiem magnetycznym. Spośród nich ziemska magnetosfera jest zdecydowanie najbardziej dostępna, także z powierzchni. Jest więc najbardziej badany, a Pozaziemskie magnetosfery są badane w świetle wcześniejszych badań ziemskich.

nadal istnieją różnice między magnetosferami, wskazując na obszary wymagające dalszych badań. Magnetosfera Jowisza jest silniejsza od innych gazowych olbrzymów, podczas gdy ziemia jest silniejsza od Merkurego. Merkury i uran mają przesunięte magnetosfery, które nie mają jeszcze zadowalającego wyjaśnienia. Wierzchołek Urana powoduje, że jego magnetotail korkociąg za planetą, bez znanego analoga. Przyszłe badania Urana mogą pokazać nowe zjawiska magnetosferyczne.

Mars pokazuje pozostałości wcześniejszego, planetarnego pola magnetycznego, z paskami jak na Ziemi. Przyjmuje się to jako dowód, że planeta miała stopiony metalowy rdzeń w swojej wcześniejszej historii, co umożliwiało zarówno magnetosferę, jak i aktywność tektoniczną (jak na Ziemi). Oba od tego czasu zniknęły. Księżyc Ziemi pokazuje zlokalizowane pola magnetyczne, wskazujące na jakiś proces inny niż duży, stopiony metalowy rdzeń. Może to być źródło księżycowych wirów, nie widzianych na Ziemi.

Geochemia

niezależnie od ich odległości od Słońca, różne ciała wykazują różnice chemiczne wskazujące na ich powstanie i historię. Neptun jest gęstszy od Urana, co jest dowodem na to, że te dwa obiekty mogły się zamienić miejscami we wczesnym Układzie Słonecznym. Komety wykazują zarówno wysoką zawartość lotności, jak i ziarna zawierające materiały ogniotrwałe. Wskazuje to również na pewne mieszanie się materiałów przez Układ Słoneczny, gdy komety te powstały. Inwentaryzacja materiałów rtęci według zmienności jest wykorzystywana do oceny różnych modeli jej powstawania i / lub późniejszej modyfikacji.

obfitość izotopów wskazuje na procesy w historii Układu Słonecznego. W pewnym stopniu wszystkie ciała powstały z mgławicy presolarnej. Różne późniejsze procesy zmieniają następnie proporcje pierwiastków i izotopów. W szczególności gazowe olbrzymy mają wystarczająco dużo grawitacji, aby utrzymać atmosfery pierwotne, pobrane głównie z mgławicy presolarnej, w przeciwieństwie do późniejszego odgazowania i reakcji atmosfer wtórnych. Różnice w atmosferach gazowych olbrzymów w porównaniu do obfitości słonecznych wskazują na pewien proces w historii tej planety. Tymczasem gazy na małych planetach, takich jak Wenus i Mars, mają różnice izotopowe wskazujące na procesy ucieczki atmosfery.{argon isotope ratio planet meteorite}{Neon isotope ratio meteorite}

różne modyfikacje minerałów powierzchniowych lub wietrzenia kosmicznego służą do oceny typów i wieku meteorytów i planetoid. Skały i metale osłonięte atmosferami (szczególnie grubymi) lub innymi minerałami doświadczają mniej warunków atmosferycznych i mniej chemioterapii implantacyjnej i śladów promieniowania kosmicznego. Asteroidy są obecnie klasyfikowane według ich widm, wskazując właściwości powierzchni i mineralogię. Niektóre asteroidy wydają się mieć mniej warunków atmosferycznych, przez różne procesy, w tym stosunkowo niedawną datę powstania lub zdarzenie “odświeżające”. Ponieważ ziemskie minerały są dobrze osłonięte, starzenie w przestrzeni jest badane za pomocą ciał pozaziemskich, a najlepiej na wielu przykładach.

Obiekty Pasa Kuipera wykazują bardzo zwietrzałe lub w niektórych przypadkach bardzo świeże powierzchnie. Ponieważ duże odległości powodują niskie rozdzielczości przestrzenne i widmowe, chemikalia powierzchni KBO są obecnie oceniane za pomocą analogicznych księżyców i planetoid znajdujących się bliżej Ziemi.