os oito planetas do nosso sistema Solar e do nosso Sol, em escala de tamanho, mas não em termos orbitais… distancia. Note que estes são os únicos oito objetos que satisfazem todos os três critérios planetários estabelecidos pela UAI, e que orbitam em torno do sol dentro de apenas alguns graus do mesmo plano que o outro.,
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de todos os planetas, planetas anões, luas, asteroides e outros no Sistema Solar, apenas um objeto pode ser o mais denso. Você pode pensar, baseado no fato de que a gravitação é um processo fugitivo que se constrói sobre si mesmo em um grau cada vez maior, que os objetos mais massivos de todas as coisas como Júpiter ou até mesmo o sol seria mais denso, mas eles são menos de um quarto da densidade da Terra.,
Você pode ir por um caminho diferente, e pensar que os mundos que são feitos da maior proporção dos elementos mais pesados seria o mais denso, também. Se fosse esse o caso, entretanto, mercúrio seria o mundo mais denso, e não é. em vez disso, de todos os grandes objetos que são conhecidos no sistema Solar, a terra é o mais denso de todos. Eis a surpreendente ciência do porquê.
Uma comparação dos planetas do Sistema Solar por tamanho. O raio da terra é apenas 5% maior do que… Vénus, mas Urano e Netuno têm quatro vezes o raio do nosso mundo.,
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densidade é uma das propriedades não fundamentais mais simples da matéria que você pode imaginar. Todo objeto que existe, do microscópico ao astronômico, tem uma certa quantidade de energia em repouso intrínseca a ele: o que comumente chamamos de massa. Estes objetos também ocupam uma determinada quantidade de espaço em três dimensões: o que conhecemos como volume. Densidade é apenas a razão dessas duas propriedades: a massa de um objeto dividido pelo seu volume.o nosso próprio sistema Solar foi formado por cerca de 4.,5 bilhões de anos atrás, a forma como todos os sistemas solares são formados: a partir de uma nuvem de gás em uma região formadora de estrelas que se contraiu e desmoronou sob sua própria gravidade. Recentemente, graças aos observatórios como o ALMA (Atacama Large Milímetro/sub-milímetro Matriz), temos sido capazes de diretamente imagem e analisar o protoplanetary discos que se formam em torno dessas estrelas recém-nascidas pela primeira vez.
o disco protoplanetário em torno da jovem estrela, HL Tauri, fotografado por ALMA. As lacunas no…, o disco indica a presença de novos planetas, enquanto as medições espectroscópicas revelam um grande número e diversidade de compostos orgânicos contendo carbono.
ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)
algumas das características de uma imagem como esta são impressionantes. Você pode ver um grande disco estendido em torno de uma estrela recém-formada: o material que dará origem a planetas, luas, asteroides, um cinturão externo (semelhante a Kuiper), etc. Você pode ver lacunas no disco: locais onde objetos maciços como planetas já estão se formando., Você pode ver um gradiente de temperatura codificado por cores, onde as regiões internas são mais quentes e as regiões externas mais frias.
mas o que você não pode ver visualmente a partir de uma imagem como esta é a presença e abundância dos diferentes tipos de materiais. Enquanto moléculas complexas e até compostos orgânicos são encontrados em sistemas como este, há três efeitos importantes que todos trabalham juntos para determinar quais elementos acabam em que locais no sistema Solar que resulta.,
uma ilustração de um disco protoplanetário, onde planetas e planetesimais se formam primeiro, criando… “lacunas” no disco quando o fazem. Assim que a proto-estrela central fica suficientemente quente, começa a apagar os elementos mais leves dos sistemas protoplantários circundantes. Um planeta como Júpiter ou Saturno tem gravidade suficiente para se agarrar aos elementos mais leves como hidrogênio e hélio, mas um mundo de menor massa como a terra não tem.
NAOJ
o primeiro fator é a gravitação, que é sempre uma força atrativa., Em um disco de matéria feito de partículas minúsculas, as que estão mais próximas do interior do disco irão girar em torno do centro do sistema solar em velocidades ligeiramente mais altas do que as que estão um pouco mais distantes, causando colisões entre partículas à medida que elas passam uma pela outra nesta dança orbital.quando partículas ligeiramente maiores já se formaram, ou quando partículas menores se unem para formar partículas maiores, a força gravitacional torna-se ligeiramente maior, uma vez que uma região de excesso de velocidade atrai preferencialmente mais e mais da massa circundante., Mais de milhares a milhões a dezenas de milhões de anos, isto levará à formação fugitiva de planetas em qualquer local que tenha acontecido para acumular a maior massa em um local o mais rápido.
um esquema de um disco protoplanetário, mostrando as linhas de fuligem e geada. Para uma estrela como o sol… estimativas colocam a linha de geada em algum lugar em torno de três vezes a distância Terra-Sol inicial, enquanto a linha de fuligem é significativamente mais para dentro. A localização exacta destas linhas no passado do nosso sistema Solar é difícil de localizar.,
NASA / JPL-Caltech, annonations pelo Invasor Xan
O segundo fator é a temperatura da estrela central como evolui a partir de suas pré-nascimento, como nuvens moleculares através de sua fase como uma proto-estrela para a sua longa vida como uma verdadeira estrela. Na região interior mais próxima da estrela, apenas os elementos mais pesados de todos podem sobreviver, pois tudo o resto é muito leve que é destruído pelo calor intenso e pela radiação. Os planetas mais Interiores serão feitos apenas de Metais.,fora disso, há uma linha de geada (sem gelo Volátil no interior, mas com gelo Volátil além disso), onde todos os nossos planetas terrestres se formaram dentro da linha de geada. Enquanto estas linhas são interessantes, ele também nos ensina que há um gradiente de material que se forma no sistema solar: os elementos mais pesados são encontrados em maior proporção mais próxima da estrela central, enquanto os elementos mais pesados são menos abundantes para mais longe.à medida que os sistemas solares evoluem em geral, os materiais voláteis evaporam-se, os planetas segregam matéria…, planetesimais se fundem ou interagem gravitacionalmente e ejetam corpos, e as órbitas migram para Configurações estáveis. Os planetas gigantes gasosos podem dominar a dinâmica do nosso Sistema Solar gravitacionalmente, mas os planetas rochosos interiores são onde todas as bioquímicas interessantes estão a acontecer, tanto quanto sabemos. Em outros sistemas solares, a história pode ser muito diferente, dependendo de onde os vários planetas e luas acabam migrando para.,
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And the third and final element is that there is an intricate gravitational dance that takes place over time. Os planetas migram. As estrelas aquecem-se e o gelo é despojado onde era permitido uma vez. Planetas que podem ter orbitado a nossa estrela em estágios anteriores podem ser ejetados, atirados para o sol, ou despoletados para colidirem com e/ou se fundirem com outros mundos.,e se você se aproximar muito da estrela ancorando seu sistema solar, as camadas externas da atmosfera da Estrela podem fornecer atrito suficiente para causar a desestabilização de sua órbita, entrando em espiral na própria estrela central. Olhando para o nosso Sistema Solar hoje, 4,5 bilhões de anos depois de tudo se formar, podemos concluir um monte de coisas sobre como as coisas devem ter sido nos estágios iniciais. Podemos juntar uma imagem geral do que ocorreu para criar as coisas como elas são hoje.,
uma ilustração do que uma sinestia pode parecer: um anel inchado que rodeia um planeta… subseqüente a um impacto de grande energia angular. Pensa-se agora que nossa Lua foi formada por uma colisão precoce com a terra que criou tal fenômeno.Sarah Stewart/UC Davis/NASA
mas tudo o que nos resta são os sobreviventes., O que vemos segue um padrão geral que é muito consistente com a ideia de que nossos oito planetas se formaram aproximadamente na ordem em que estão hoje: mercúrio como o mundo mais íntimo, seguido por Vênus, Terra, Marte, o cinturão de asteroides, então os quatro gigantes gasosos cada um com seu próprio sistema lunar, O Cinturão de Kuiper, e finalmente a nuvem de Oort.se tudo se baseasse apenas nos elementos que os compõem, mercúrio seria o planeta mais denso. Mercúrio tem uma maior proporção de elementos que são mais elevados na tabela periódica em comparação com qualquer outro mundo conhecido no Sistema Solar., Até os asteróides que tiveram o seu gelo Volátil cozido não são tão densos como o mercúrio é baseado apenas em elementos. Vênus é #2, a terra é # 3, seguida por Marte, alguns asteroides, e então a lua mais interior de Júpiter: Io.
densidades de vários corpos no Sistema Solar. Observe a relação entre densidade e distância… do sol, a semelhança de Tritão com Plutão, e como mesmo os satélites de Júpiter, de Io a Calisto, variam em densidade tão tremendamente.,Karim Khaidarov
mas não é apenas a composição da matéria-prima de um mundo que determina a sua densidade. Há também a questão da compressão gravitacional, que tem um efeito maior para os mundos, quanto maiores são as suas massas. Isso é algo que aprendemos muito estudando planetas além do nosso próprio sistema Solar, como eles nos ensinaram quais são as diferentes categorias de exoplanetas. Isso nos permitiu inferir quais processos físicos estão em jogo que levam aos mundos que observamos.,se você está abaixo de duas massas terrestres, você será um planeta rochoso, terrestre, com planetas de maior massa experimentando mais compressão gravitacional. Acima disso, você começa a se pendurar em um envelope gasoso de matéria, que “puffs” seu mundo para fora e cai sua densidade tremendamente à medida que você sobe em massa, explicando por que Saturno é o planeta menos denso. Acima de outro limiar, a compressão gravitacional assume a liderança novamente; Saturno é 85% do tamanho físico de Júpiter, mas apenas um terço da massa., E além de outro limiar, a fusão nuclear incendeia, transformando um planeta em uma estrela.
o melhor esquema de classificação baseado em evidências dos planetas é categorizá-los como rochosos… Tipo Netuno, Júpiter ou estelar. Note que a ‘linha’ que os planetas seguem até atingirem ~2 massas terrestres permanece sempre abaixo de todos os outros mundos no gráfico quando você continuar a extrapolação.,
Chen e Kipping, 2016, através de https://arxiv.org/pdf/1603.08614v2.pdf
Se tivéssemos um mundo como Júpiter que estava perto o suficiente para o Sol, sua atmosfera seria arrancada, revelando um núcleo que seria, certamente, mais densa do que qualquer dos planetas em nosso Sistema Solar hoje. Os elementos mais densos e pesados sempre se afundam no núcleo durante a formação do planeta, e a gravidade comprime esse núcleo para ser ainda mais denso do que teria sido de outra forma. Mas não temos esse mundo no nosso quintal.,em vez disso, temos apenas um planeta terrestre rochoso relativamente pesado: a terra, o mundo mais pesado do nosso sistema Solar sem um grande envelope gasoso. Devido ao poder de sua própria gravitação, a terra é comprimida por alguns por cento sobre o que sua densidade teria sido sem tanta massa. A diferença é suficiente para superar o fato de que é feito de elementos mais leves em geral do que o mercúrio é (em algum lugar entre 2-5%) para torná-lo cerca de 2% mais denso do que o mercúrio em geral.,
tanto quanto é do nosso conhecimento e com as melhores medidas à nossa disposição, determinámos isso… A terra é o planeta mais denso de todos no sistema Solar: cerca de 2% mais denso que Mercúrio e cerca de 5% mais denso que Vênus. Nenhum outro planeta, lua ou asteróide se aproxima.se os elementos de que você foi feito fossem a única métrica que importava para a densidade, então mercúrio seria o planeta mais denso do Sistema Solar, sem dúvida., Sem um oceano de baixa densidade ou atmosfera, e feito de elementos mais pesados na tabela periódica (em média) do que qualquer outro objeto em nosso bairro, ele levaria o bolo. E, no entanto, a Terra, quase três vezes mais distante do sol, feita de materiais mais leves, e com uma atmosfera substancial, chia à frente com uma densidade 2% maior.a explicação? A terra tem massa suficiente para que sua auto-compressão devido à gravitação seja significativa: quase tão significativa quanto você pode obter Antes de começar a se pendurar em um grande envelope Volátil de gases., A terra está mais perto desse limite do que qualquer outra coisa em nosso sistema Solar, e a combinação de sua composição relativamente densa e sua enorme auto-gravidade, como somos 18 vezes mais massivos que Mercúrio, nos coloca sozinhos como o objeto mais denso em nosso Sistema Solar.