Știință planetară comparativă

toate planetele terestre (și unii sateliți, cum ar fi Luna) sunt în esență compuse din silicați înfășurați în jurul miezurilor de fier. Sateliții exteriori ai sistemului Solar și Pluto au mai multă gheață și mai puțină rocă și metal, dar încă suferă procese similare.

Vulcanismedit

vulcanismul pe Pământ este în mare parte bazat pe lavă. Alte planete terestre prezintă caracteristici vulcanice presupuse a fi bazate pe lavă, evaluate în contextul analogilor ușor studiați pe Pământ. De exemplu, luna lui Jupiter Io afișează vulcanismul existent, inclusiv fluxurile de lavă. Aceste fluxuri au fost inițial deduse a fi compuse în mare parte din diferite forme de sulf elementar topit, pe baza analizei imaginilor efectuate de sondele Voyager. Cu toate acestea, studiile în infraroșu bazate pe Pământ efectuate în anii 1980 și 1990 au determinat consensul să se schimbe în favoarea unui model în primul rând pe bază de silicat, sulful jucând un rol secundar.

o mare parte din suprafața planetei Marte este compusă din diferite bazalturi considerate analoge Bazaltelor Hawaiene, prin spectrele lor și analizele chimice In situ (inclusiv meteoriții marțieni). Mercur și Luna Pământului prezintă în mod similar zone mari de bazalturi, formate din procese vulcanice antice. Suprafețele din regiunile polare prezintă morfologii poligonale, văzute și pe Pământ.

pe lângă fluxurile de bazalt, Venus găzduiește un număr mare de vulcani cu cupole de clătite create de fluxurile de lavă bogate în silice foarte vâscoase. Aceste cupole nu au un analog cunoscut al Pământului. Ele au o oarecare asemănare morfologică cu cupolele de lavă riolite-dacite terestre, deși cupolele de clătite sunt mult mai plate și uniform rotunde în natură.

anumite regiuni din Sistemul Solar prezintă criovolcanism, un proces care nu se vede nicăieri pe pământ. Criovolcanismul este studiat prin experimente de laborator, modelare conceptuală și numerică și prin comparație încrucișată cu alte exemple din domeniu. Exemple de corpuri cu caracteristici criovulcanice includ comete, unii asteroizi și centauri, Marte, Europa, Enceladus, Triton și, eventual, Titan, Ceres, Pluto și Eris.

urmele dopante ale gheții Europei sunt în prezent postulate pentru a conține sulf. Acest lucru este evaluat printr-un izvor sulfat Canadian ca analog, în pregătirea viitoarelor sonde Europa.Corpurile mici, cum ar fi cometele, unele tipuri de asteroizi și boabele de praf, pe de altă parte, servesc drept contraexemple. Se presupune că au experimentat puțină sau deloc încălzire, aceste materiale pot conține (sau pot fi) probe reprezentând Sistemul Solar timpuriu, care de atunci au fost șterse de pe pământ sau de pe orice alt corp mare.

unele planete extrasolare sunt acoperite în întregime de oceane de lavă, iar unele sunt planete blocate în ordine, a căror emisferă orientată spre stele este în întregime lavă.

CrateringEdit

craterele observate pe lună au fost odată presupuse a fi vulcanice. Pământul, prin comparație, nu a arătat un număr similar de cratere și nici o frecvență ridicată a evenimentelor mari de meteoriți, ceea ce ar fi de așteptat, deoarece două corpuri din apropiere ar trebui să experimenteze rate de impact similare. În cele din urmă, acest model de vulcanism a fost răsturnat, ca numeroase cratere de pământ (demonstrate de ex. , sparge conuri, cuarț șocat și alte impactite și, eventual, spall) au fost găsite, după ce au fost erodate în timp geologic. Craterele formate din muniții din ce în ce mai mari au servit și ca modele. Luna, pe de altă parte, nu prezintă atmosferă sau hidrosferă și, prin urmare, ar putea acumula și păstra craterele de impact de-a lungul a miliarde de ani, în ciuda unei rate scăzute de impact la un moment dat. În plus, mai multe căutări efectuate de mai multe grupuri cu echipamente mai bune au evidențiat numărul mare de asteroizi, despre care se presupune că au fost și mai numeroși în perioadele anterioare ale Sistemului Solar.

ca și pe Pământ, un număr scăzut de cratere pe alte corpuri indică suprafețe tinere. Acest lucru este deosebit de credibil dacă regiunile sau corpurile din apropiere prezintă cratere mai grele. Suprafețele tinere, la rândul lor, indică prelucrarea atmosferică, tectonică sau vulcanică sau hidrologică pe corpuri mari și comete sau redistribuirea prafului sau o formare relativ recentă pe asteroizi (adică despărțirea de un corp părinte).

examinarea înregistrării craterelor pe mai multe corpuri, în mai multe zone din Sistemul Solar, indică un bombardament greu târziu, care, la rândul său, oferă dovezi ale istoriei timpurii a Sistemului Solar. Cu toate acestea, bombardamentul greu târziu, așa cum este propus în prezent, are unele probleme și nu este complet acceptat.

un model pentru densitatea excepțional de mare a lui Mercur în comparație cu alte planete terestre este îndepărtarea unei cantități semnificative de crustă și/sau manta de bombardamentele extrem de grele.

Diferențiereedit

ca un corp mare, Pământul își poate păstra eficient căldura internă (de la formarea sa inițială plus decăderea radioizotopilor săi) pe o perioadă lungă de timp a Sistemului Solar. Astfel, păstrează un miez topit și are materiale diferențiate – dense s-au scufundat până la miez, în timp ce materialele ușoare plutesc pentru a forma o crustă.

alte corpuri, prin comparație, pot sau nu să se diferențieze, pe baza istoricului formării lor, a conținutului de radioizotopi, a aportului suplimentar de energie prin bombardament, a distanței față de soare, a dimensiunii etc. Studierea corpurilor de diferite dimensiuni și distanțe față de soare oferă exemple și plasează constrângeri asupra procesului de diferențiere. Diferențierea în sine este evaluată indirect, prin mineralogia suprafeței unui corp, față de densitatea și mineralogia în vrac așteptate sau prin efecte de formă datorate unor ușoare variații ale gravitației. Diferențierea poate fi, de asemenea, măsurată direct, prin termenii de ordin superior ai câmpului gravitațional al unui corp măsurat printr-un flyby sau asistență gravitațională și, în unele cazuri, prin librații.

cazurile de margine includ Vesta și unele dintre lunile mai mari, care prezintă diferențiere, dar se presupune că s-au solidificat complet de atunci. Întrebarea dacă Luna Pământului s-a solidificat sau păstrează unele straturi topite nu a primit un răspuns definitiv. În plus, se așteaptă ca procesele de diferențiere să varieze de-a lungul unui continuum. Corpurile pot fi compuse din roci și metale mai ușoare și mai grele, un conținut ridicat de gheață de apă și substanțe volatile (cu o rezistență mecanică mai mică) în regiunile mai reci ale sistemului Solar sau în principal gheață cu un conținut scăzut de rocă/metal chiar mai departe de soare. Se crede că acest continuum înregistrează diferitele chimii ale Sistemului Solar timpuriu, cu refractare supraviețuind în regiuni calde și volatile conduse spre exterior de soarele tânăr.

nucleele planetelor sunt inaccesibile, studiate indirect prin seismometrie, gravimetrie și, în unele cazuri, magnetometrie. Cu toate acestea, meteoriții de fier și fier pietros sunt probabil fragmente din miezurile corpurilor părinte care s-au diferențiat parțial sau complet, apoi s-au spulberat. Acești meteoriți sunt astfel singurul mijloc de examinare directă a materialelor interioare adânci și a proceselor lor.

planetele gigante gazoase reprezintă o altă formă de diferențiere, cu straturi multiple de fluid în funcție de densitate. Unii disting mai departe între adevărații giganți de gaz și giganții de gheață mai departe de soare.

TectonicsEdit

la rândul său, un miez topit poate permite tectonica plăcilor, din care Pământul prezintă caracteristici majore. Marte, ca un corp mai mic decât Pământul, nu prezintă activitate tectonică actuală și nici creste montane din activitatea geologică recentă. Se presupune că acest lucru se datorează unui interior care s-a răcit mai repede decât Pământul (vezi geomagnetismul de mai jos). Un caz de margine poate fi Venus, care nu pare să aibă tectonică existentă. Cu toate acestea, în istoria sa, probabil că a avut activitate tectonică, dar a pierdut-o. Este posibil ca activitatea tectonică pe Venus să fie încă suficientă pentru a reporni după o lungă eră de acumulare.

Io, în ciuda faptului că are vulcanism ridicat, nu prezintă nicio activitate tectonică, posibil datorită magmelor pe bază de sulf cu temperaturi mai ridicate sau pur și simplu fluxuri volumetrice mai mari. Între timp, fosa Vesta poate fi considerată o formă de tectonică, în ciuda dimensiunilor mici ale corpului și a temperaturilor reci.

Europa este o demonstrație cheie a tectonicii planetei exterioare. Suprafața sa prezintă mișcarea blocurilor de gheață sau a plutelor, a defectelor de alunecare și, eventual, a diapirilor. Problema tectonicii existente este mult mai puțin sigură, fiind probabil înlocuită de criomagmatismul local. Ganymede și Triton pot conține zone tectonice sau criovolcanice, iar terenurile neregulate ale Mirandei pot fi tectonice.

cutremurele sunt bine studiate pe Pământ, deoarece mai multe seismometre sau matrice mari pot fi utilizate pentru a obține forme de undă de cutremur în mai multe dimensiuni. Luna este singurul alt corp care a primit cu succes o matrice de seismometre;” cutremurele ” și interiorul lui Marte se bazează pe modele simple și ipoteze derivate din pământ. Venus a primit seismometrie neglijabilă.

giganții de gaz pot prezenta la rândul lor diferite forme de transfer de căldură și amestecare. Mai mult, giganții de gaz prezintă efecte de căldură diferite în funcție de dimensiune și distanță față de soare. Uranus prezintă un buget net negativ de căldură în spațiu, dar celelalte (inclusiv Neptun, mai departe) sunt net pozitive.

GeomagnetismEdit

două planete terestre (pământ și Mercur) prezintă magnetosfere și, astfel, au straturi de metal topit. În mod similar, toți cei patru giganți de gaz au magnetosfere, care indică straturi de fluide conductive. Ganymede prezintă, de asemenea, o magnetosferă slabă, luată ca dovadă a unui strat subteran de apă sărată, în timp ce volumul din jurul Rhea prezintă efecte simetrice care pot fi inele sau un fenomen magnetic. Dintre acestea, magnetosfera Pământului este de departe cea mai accesibilă, inclusiv de la suprafață. Prin urmare, este cel mai studiat, iar magnetosferele extraterestre sunt examinate în lumina studiilor anterioare ale Pământului.

cu toate acestea, există diferențe între magnetosfere, indicând zone care necesită cercetări suplimentare. Magnetosfera lui Jupiter este mai puternică decât ceilalți giganți gazoși, în timp ce cea a Pământului este mai puternică decât cea a lui Mercur. Mercur și Uranus au compensat magnetosferele, care nu au încă o explicație satisfăcătoare. Axa cu vârful lui Uranus face ca coada sa magnetică să se tirbușeze în spatele planetei, fără niciun analog cunoscut. Viitoarele studii Uraniene pot arăta noi fenomene magnetosferice.

Marte prezintă rămășițe ale unui câmp magnetic anterior, la scară planetară, cu dungi ca pe Pământ. Acest lucru este luat ca dovadă că planeta a avut un miez de metal topit în istoria sa anterioară, permițând atât o magnetosferă, cât și o activitate tectonică (ca pe Pământ). Ambele s-au disipat de atunci. Luna Pământului prezintă câmpuri magnetice localizate, indicând un alt proces decât un miez mare de metal topit. Aceasta poate fi sursa vârtejurilor lunare, nevăzute pe Pământ.

GeochemistryEdit

în afară de distanța lor față de Soare, diferite corpuri prezintă variații chimice care indică formarea și istoria lor. Neptun este mai dens decât Uranus, luat ca o dovadă că cei doi ar fi putut schimba locurile în Sistemul Solar timpuriu. Cometele prezintă atât conținut ridicat de volatilitate, cât și boabe care conțin materiale refractare. Acest lucru indică, de asemenea, o oarecare amestecare a materialelor prin sistemul Solar atunci când s-au format acele comete. Inventarul mercurului de materiale prin volatilitate este utilizat pentru a evalua diferite modele pentru formarea și/sau modificarea ulterioară.

abundențele izotopice indică procese de-a lungul istoriei Sistemului Solar. Într-o măsură, toate corpurile s-au format din nebuloasa presolară. Diferite procese ulterioare modifică apoi raporturile elementare și izotopice. Giganții gazoși, în special, au suficientă gravitație pentru a reține atmosferele primare, preluate în mare parte din nebuloasa presolară, spre deosebire de depășirea ulterioară și reacțiile atmosferelor secundare. Diferențele dintre atmosferele gigantice de gaz în comparație cu abundențele solare indică apoi un proces din istoria planetei respective. Între timp, gazele de pe planete mici, cum ar fi Venus și Marte, au diferențe izotopice care indică procese de evacuare atmosferică.{argon izotop raport planeta meteorit}{neon izotop raport meteorit}

diferitele modificări ale minerale de suprafață, sau spațiu intemperii, este folosit pentru a evalua meteorit și asteroid tipuri și vârstele. Rocile și metalele protejate de atmosfere (în special cele groase) sau alte minerale, experimentează mai puține intemperii și mai puține chimii de implantare și urme de raze cosmice. Asteroizii sunt în prezent clasificați după spectrele lor, indicând proprietățile suprafeței și mineralogiile. Unii asteroizi par să aibă mai puțin spațiu intemperii, prin diverse procese, inclusiv o dată de formare relativ recentă sau un eveniment de “împrospătare”. Deoarece mineralele Pământului sunt bine protejate, intemperiile spațiale sunt studiate prin corpuri extraterestre și, de preferință, prin mai multe exemple.

obiectele centurii Kuiper prezintă suprafețe foarte rezistente sau, în unele cazuri, foarte proaspete. Deoarece distanțele lungi au ca rezultat rezoluții spațiale și spectrale scăzute, chimiile de suprafață KBO sunt evaluate în prezent prin sateliți și asteroizi analogi mai aproape de pământ.