cele opt planete ale sistemului nostru Solar și ale Soarelui nostru, la scară în dimensiune, dar nu în termeni de orbital… distanțe. Rețineți că acestea sunt singurele opt obiecte care îndeplinesc toate cele trei criterii planetare stabilite de IAU și că orbitează în jurul Soarelui la doar câteva grade de același plan unul cu celălalt.,dintre toate planetele, planetele pitice, lunile, asteroizii și multe altele din Sistemul Solar, doar un singur obiect poate fi cel mai dens. S-ar putea crede, pe baza faptului că gravitația este un proces fugar care se construiește pe sine într-o măsură mai mare și mai mare, că cele mai masive obiecte din toate lucrurile, cum ar fi Jupiter sau chiar Soarele, ar fi cele mai dense, dar sunt mai puțin de un sfert din densitatea Pământului.,s-ar putea să mergeți pe un alt traseu și să credeți că lumile care sunt făcute din cea mai mare proporție dintre cele mai grele elemente ar fi și cele mai dense. Dacă ar fi așa, totuși, mercur ar fi cea mai densă lume, și nu este. în schimb, dintre toate obiectele mari cunoscute în Sistemul Solar, Pământul este cel mai dens dintre toate. Iată știința surprinzătoare de ce.
o comparație a planetelor din Sistemul Solar după mărime. Raza Pământului este de numai 5% mai mare decât… Venus, dar Uranus și Neptun au de patru ori raza lumii noastre.,densitatea este una dintre cele mai simple proprietăți non-fundamentale ale materiei pe care ți le poți imagina. Fiecare obiect care există, de la microscopic la astronomic, are o anumită cantitate de energie în repaus intrinsecă: ceea ce numim în mod obișnuit masă. Aceste obiecte ocupă, de asemenea, o anumită cantitate de spațiu în trei dimensiuni: ceea ce știm ca volum. Densitatea este doar raportul dintre aceste două proprietăți: masa unui obiect împărțit la volumul său.
sistemul nostru Solar în sine a fost format unele 4.,Acum 5 miliarde de ani modul în care se formează toate sistemele solare: dintr-un nor de gaz dintr-o regiune care formează stele care s-a contractat și s-a prăbușit sub propria gravitație. Recent, datorită observatoarelor precum ALMA (matricea mare milimetrică/submilimetrică Atacama), am reușit să fotografiem și să analizăm direct discurile protoplanetare care se formează în jurul acestor stele nou-născute pentru prima dată.
discul protoplanetar din jurul stelei tinere, HL Tauri, așa cum a fost fotografiat de ALMA. Lacunele din…, discul indică prezența unor noi planete, în timp ce măsurătorile spectroscopice dezvăluie un număr mare și o diversitate de compuși organici care conțin carbon.
ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)
unele dintre caracteristicile unei imagini ca aceasta sunt izbitoare. Puteți vedea un disc mare, extins în jurul unei stele nou formate: materialul care va da naștere planetelor, lunilor, asteroizilor, unei centuri exterioare (asemănătoare Kuiper) etc. Puteți vedea lacune în disc: locații în care se formează deja obiecte masive precum planetele., Puteți vedea un gradient de temperatură cu coduri de culori, unde regiunile interioare sunt mai calde și regiunile exterioare sunt mai reci.dar ceea ce nu puteți vedea vizual dintr-o imagine ca aceasta este prezența și abundența diferitelor tipuri de materiale. În timp ce moleculele complexe și chiar compușii organici se găsesc în sisteme precum acesta, există trei efecte importante care lucrează împreună pentru a determina ce elemente ajung în ce locații din Sistemul Solar rezultă.,o ilustrare a unui Disc protoplanetar, unde planetele și planetesimalele se formează mai întâi, creând… „lacune” în disc atunci când fac. De îndată ce proto-steaua centrală devine suficient de fierbinte, începe să sufle cele mai ușoare elemente din sistemele protoplantare din jur. O planetă ca Jupiter sau Saturn are suficientă gravitate pentru a ține pe cele mai ușoare elemente precum hidrogenul și heliul, dar o lume cu masă mai mică ca Pământul nu.primul factor este gravitația, care este întotdeauna o forță atractivă., Într-un disc de materie format din particule minuscule, cele care sunt mai aproape de interiorul discului se vor învârti în jurul centrului sistemului solar la viteze puțin mai mari decât cele puțin mai îndepărtate, provocând coliziuni între particule pe măsură ce trec unul pe altul în acest dans orbital.
în cazul în Care ușor particule mai mari s-au format deja, sau în cazul în care particulele mai mici rămânem împreună pentru a forma cele mai mari, forța gravitațională devine puțin mai mare, ca având un overdense regiune preferențial atrage mai mult și mai mult de masa din jur., De-a lungul a mii până la milioane până la zeci de milioane de ani, acest lucru va duce la formarea fugară a planetelor în oricare dintre locațiile care s-au întâmplat să acumuleze cea mai mare masă într-o locație cea mai rapidă.
o schemă a unui Disc protoplanetar, care arată liniile de funingine și îngheț. Pentru o stea ca soarele,… estimările pun linia de îngheț undeva în jur de trei ori distanța inițială Pământ-Soare, în timp ce linia de funingine este semnificativ mai departe. Locațiile exacte ale acestor linii din trecutul sistemului nostru Solar sunt greu de stabilit.,NASA / JPL-Caltech, annonations by Invader Xan
al doilea factor este temperatura stelei centrale pe măsură ce evoluează de la pre-naștere ca nori moleculari prin faza sa ca proto-stea până la viața sa lungă ca stea cu drepturi depline. În regiunea interioară cea mai apropiată de stea, numai cele mai grele elemente din toate pot supraviețui, deoarece orice altceva este prea ușor încât este distrus de căldura și radiația intensă. Planetele cele mai interioare vor fi făcute numai din metale.,în afară de aceasta, există o linie de îngheț (fără ICES volatile în interior, dar cu ices volatile dincolo de asta), unde planetele noastre terestre s-au format toate în interiorul liniei de îngheț. În timp ce aceste linii sunt interesante, ne învață, de asemenea, că există un gradient de material care se formează în sistemul solar: cele mai grele elemente se găsesc în cea mai mare proporție cea mai apropiată de steaua centrală, în timp ce elementele mai grele sunt mai puțin abundente mai departe.pe măsură ce sistemele solare evoluează în general, materialele volatile sunt evaporate, planetele acumulează materie…, planetesimalele se îmbină împreună sau interacționează gravitațional și ejectează corpurile, iar orbitele migrează în configurații stabile. Planetele gigantice gazoase pot domina dinamica gravitațională a sistemului nostru Solar, dar planetele interioare, stâncoase sunt locul în care se întâmplă toată biochimia interesantă, din câte știm. În alte sisteme solare, povestea poate fi foarte diferită, în funcție de locul în care diferitele planete și luni ajung să migreze.,
utilizator Wikimedia Commons AstroMark
și al treilea și ultimul element este că există un dans gravitațional complicat care are loc în timp. Planetele migrează. Stelele se încălzesc, iar înghețurile sunt dezbrăcate acolo unde li s-a permis o dată înainte. Planetele care au orbitat steaua noastră în stadiile anterioare pot fi ejectate, împușcate în soare sau declanșate să se ciocnească și/sau să fuzioneze cu alte lumi.,și dacă vă apropiați prea mult de steaua care vă ancorează sistemul solar, straturile exterioare ale atmosferei stelei pot oferi suficientă frecare pentru a provoca destabilizarea orbitei dvs., spiralând în steaua centrală. Uitându-ne la sistemul nostru Solar de astăzi, la 4,5 miliarde de ani după ce s-a format totul, putem concluziona o mulțime de lucruri despre cum trebuie să fi fost lucrurile în primele etape. Putem pune împreună o imagine generală a ceea ce a avut loc pentru a crea lucruri așa cum sunt astăzi.,
o ilustrare a modului în care ar putea arăta o sinestie: un inel umflat care înconjoară o planetă… ulterior unui impact de mare energie, mare impuls unghiular. Acum se crede că Luna noastră a fost formată dintr-o coliziune timpurie cu Pământul care a creat un astfel de fenomen.Sarah Stewart / UC Davis / NASA
dar tot ce ne-a mai rămas sunt supraviețuitorii., Ceea ce vedem urmează un model general care este foarte consistent cu ideea că cele opt planete s-au format aproximativ în ordinea în care acestea sunt în ziua de azi: Mercur ca mai intime lume, urmat de Venus, Pământ, Marte, centura de asteroizi, apoi cei patru giganți de gaz, fiecare cu propriile lor lunar de sistem, centura Kuiper, iar la ultima norul Oort.dacă totul s-ar baza doar pe elementele care le compun, mercur ar fi cea mai densă planetă. Mercur are o proporție mai mare de elemente care sunt mai mari pe tabelul periodic în comparație cu orice altă lume cunoscută în Sistemul Solar., Chiar și asteroizii cărora li s-a fiert gheața volatilă nu sunt la fel de densi precum mercurul se bazează doar pe elemente. Venus este #2, Pământul este #3, urmat de Marte, unii asteroizi, și apoi luna cea mai interioară a lui Jupiter: Io.densitățile diferitelor corpuri din Sistemul Solar. Rețineți relația dintre densitate și distanță… de la soare, asemănarea lui Triton cu Pluto și cum chiar și sateliții lui Jupiter, de la Io la Callisto, variază în densitate atât de Enorm.,Karim Khaidarov
dar nu este doar compoziția materiei prime a unei lumi care determină densitatea acesteia. Există, de asemenea, problema compresiei gravitaționale, care are un efect mai mare pentru lumi cu cât masele lor sunt mai mari. Acesta este un lucru despre care am învățat multe studiind planetele dincolo de propriul nostru sistem Solar, așa cum ne-au învățat care sunt diferitele categorii de exoplanetă. Asta ne-a permis să deducem ce procese fizice sunt în joc care duc la lumile pe care le observăm.,dacă vă aflați sub două mase de pământ, veți fi o planetă stâncoasă, terestră, cu planete cu masă mai mare care se confruntă cu o compresie gravitațională mai mare. Mai presus de asta, începi să te agăți de un înveliș gazos de materie, care îți „umflă” lumea și își scade enorm densitatea pe măsură ce urci în masă, explicând de ce Saturn este planeta cea mai puțin densă. Peste un alt prag, compresia gravitațională preia din nou conducerea; Saturn este de 85% dimensiunea fizică a lui Jupiter, dar doar o treime din masă., Și dincolo de un alt prag, fuziunea nucleară se aprinde, transformând o planetă într-o stea.cea mai bună schemă de clasificare bazată pe dovezi a planetelor este de a le clasifica fie ca fiind stâncoase, fie… Neptun, Jupiter sau stelar. Rețineți că „linia” pe care planetele o urmează până când ajung la ~2 mase de pământ rămâne întotdeauna sub toate celelalte lumi din diagramă atunci când continuați extrapolarea.,
Chen și Kipping, 2016, prin intermediul https://arxiv.org/pdf/1603.08614v2.pdf
Dacă am avea o lume ca a lui Jupiter, care a fost destul de aproape de Soare, atmosfera ar fi deposedat departe, dezvăluind un nucleu care ar fi cu siguranță mai dens decât oricare dintre planetele din Sistemul nostru Solar azi. Cele mai dense și mai grele elemente se scufundă întotdeauna în miez în timpul formării planetei, iar gravitația comprimă acel nucleu pentru a fi chiar mai dens decât ar fi fost altfel. Dar noi nu avem nici o astfel de lume în curtea noastră.,în schimb, avem doar o planetă relativ grea, stâncoasă, terestră: Pământul, cea mai grea lume din sistemul nostru Solar, fără un plic gazos mare. Datorită puterii propriei sale gravitații, Pământul este comprimat cu câteva procente peste ceea ce densitatea sa ar fi fost fără atât de multă masă. Diferența este suficientă pentru a depăși faptul că este făcută din elemente mai ușoare în general decât mercurul (cu undeva între 2-5%) pentru a-l face cu aproximativ 2% mai dens decât mercurul în general.,din cunoștințele noastre și cu cele mai bune măsurători la dispoziția noastră, am stabilit acest lucru… Pământul este cea mai densă planetă din Sistemul Solar: aproximativ 2% mai densă decât Mercur și aproximativ 5% mai densă decât Venus. Nici o altă planetă, lună sau chiar asteroid nu se apropie.dacă elementele din care ați fost făcuți ar fi singura metrică care contează pentru densitate, atunci mercur ar fi cea mai densă planetă din Sistemul Solar fără îndoială., Fără un ocean sau o atmosferă cu densitate scăzută și făcut din elemente mai grele din tabelul periodic (în medie) decât orice alt obiect din cartierul nostru, ar lua tortul. Și totuși, Pământul, de aproape trei ori mai îndepărtat de soare, făcut din materiale mai ușoare și cu o atmosferă substanțială, scârțâie înainte cu o densitate cu 2% mai mare.
explicația? Pământul are suficientă masă încât auto-compresia datorată gravitației este semnificativă: aproape la fel de semnificativă pe cât o puteți obține înainte de a începe să vă agățați de un plic mare, Volatil de gaze., Pământul este mai aproape de această limită decât orice altceva din sistemul nostru Solar, iar combinația dintre compoziția sa relativ densă și auto-gravitația sa enormă, întrucât suntem de 18 ori mai masivi ca mercurul, ne plasează singuri ca cel mai dens obiect din sistemul nostru Solar.