Формирование планет земной группы кратко
Обновлено: 07.07.2024
В середине XX века академик В.А. Амбарцумян в процессе исследования звёздных систем "нового типа " пришёл к заключению, что "обычному звездному и диффузному состоянию вещества предшествует его сверхплотное состояние в виде тел, состоящих из протовещества - нейтронов, протонов, электронов, гиперонов [1]. Это предположение, которое было встречено с недоверием (Б.А. Воронцов-Вельяминов, 1952г.), получило блестящее подтверждение благодаря открытию английскими астрономами Дж. Беллом и Э. Хьюншем в 1967г. так называемых "пульсаров", достигающих в поперечнике всего лишь 10-30 км. [8]. По современным представлениям они отождествляются с быстровращающимися "нейтронными звёздами" [8]. Таким образом, было установлено, что нейтронное вещество в космосе существует в виде "сверхплотных" тел, для которых нами было предложено название "прототела" [13].
Образование ядер обязано действию так называемых "ядерных сил", существующих между нейронным веществом и протонами, "неэлектромагнитной природы", суть которых не разгадана [3]. Как показано нами ранее [12], источником этих сил, вероятнее всего, является именно нейтронная частица, находящаяся, как известно, в ядре каждого атома. Видимо, она и является той самой "цементирующей силой", что не позволяет протонам, а в последствии, ядрам и, наконец, атомам "разлетаться" от прототела в космическое пространство., но образовывать вокруг него компактное скопление сферической формы. Указанное освобождение "нейтронных частиц" должно сопровождаться выделением огромного количества тепловой энергии, вследствие чего образуется огненный овоид, или, по масштабам космоса "микрозвезда".
В связи с этим, заслуживает особого внимания то, что состав атмосфер ближайших к Земле планет – Венеры и Марса, по главнейшим компонентам полностью сходен с составом архейской атмосферы Земли (табл. 1).
Исследователи изучают просторы Солнечной системы уже много веков, отмечая различные планетарные типы. С момента открытия доступа к экзопланетам наша информационная база стала еще шире. Кроме газовых гигантов, мы находили и объекты земного типа. Что же это?
Определение планет Земной группы
Планеты Земной группы
Структура и особенности планет Земной группы
Все тела наделены схожей структурой: ядро из металла, наполненное железом и окруженное мантией из силикатов. Их поверхностный шар укрыт кратерами, вулканами, горами, каньонами и прочими формированиями.
Есть вторичные атмосферы, созданные вулканической активностью или прибытием комет. Обладают малым количеством спутников или вообще лишены подобных особенностей. У Земли – Луна, а у Марса – Фобос и Деймос. Не наделены кольцевыми системами. Давайте посмотрим, как выглядит характеристика планет земной группы, а также подметим в чем их сходства и отличия на примере Меркурия, Венеры, Земли и Марса.
Основные факты планет Земной группы
Меркурий – наименьшая планета в системе, достигающая 1/3 земного размера. Наделена тонким атмосферным слоем, из-за чего постоянно замерзает и накаляется. Характеризуется высокой плотностью с железом и никелем. Магнитное поле достигает лишь 1% от земного. На поверхности заметно множество глубоких кратерных шрамов и слабый слой силикатных частичек. В 2012 году астрономы заметили следы органического материала. Это строительные блоки для жизни, а также ученые нашли водяной лед.
Строение планет Земной группы
Венера по размеру напоминает Землю, но ее атмосфера слишком плотная и переполнена монооксидом углерода. Из-за этого тепло удерживается на планете, делая ее самой раскаленной планетой в Солнечной системе. На большей части поверхности расположены активные вулканы и глубокие каньоны. Лишь нескольким аппаратам удалось проникнуть на поверхность и выжить на короткий временной промежуток. Кратеров мало, потому что метеоры сгорают в атмосферы, а следы от столкновений покрываются новым материалом благодаря вулканам.
Земля – самая крупная среди планет земной группы и обладает огромным количеством жидкой воды. Она нужна для жизни, которая развивается во всех формах. Есть скалистая поверхность, укрытая каньонами и возвышенностями, а также тяжелое металлическое ядро. В атмосфере присутствует водяной пар, способствующий смягчению суточного температурного режима. На планете существует смена регулярных сезонов. Наибольший нагрев достается участкам возле экваториальной линии. Но сейчас показатели растут из-за человеческой деятельности.
Осевой наклон планет земной группы
Марс располагает самой высокой горой в Солнечной системе. Большая часть поверхности представлена древними отложениями и кратерными формированиями. Но можно найти и более молодые участки. Есть полярные шапки, сокращающие свой размер в летний и весенний периоды. По плотности уступает Земле, а ядро твердое. Исследователи пока не нашли доказательства жизни на Марсе, но обнаружили достаточно намеков. Кроме того, условия на Красной Планете в прошлом были достаточно оптимальными, для существования на ней жизни. Планета обладает водяным льдом, органикой и метаном.
Формирование и общие черты планет Земной группы
Полагают, что планеты земного типа появились первыми. Изначально пылинки сливались, создавая большие объекты. Они располагались ближе к Солнцу, поэтому летучие вещества испарялись. Небесные объекты разрастались до километрового размера, становясь планетезималями. Затем они накапливали все больше пыли и материала.
Анализ показывает, что на раннем этапе развития Солнечной системы могло присутствовать около сотни протопланет, чьи размеры варьировались между Луной и Марсом. Они постоянно сталкивались, за счет чего сливались, выбрасывая мусорные осколки. В итоге, уцелели 4 крупные планеты земной группы: Меркурий, Венера, Марс и Земля.
Все они отличаются высоким показателем плотности, а состав представлен силикатами и металлическим железом. Крупнейшим представителем земного типа выступает Земля. Эти планеты также выделяются общей структурой строения, включающей ядро, мантию и кору. Лишь у двух планет (Земля и Марс) есть спутники.
Текущие исследования планет Земной группы
Исследователи считают, что планеты земного типа – лучшие кандидаты в обнаружении жизни. Конечно, выводы основаны на том, что единственная планета с жизнью – Земля, поэтому ее характеристики и особенности служат своеобразным эталоном.
Все говорит о том, что жизнь способна выживать в экстремальных условиях. Поэтому ее ожидают найти даже на Меркурии и Венере, несмотря на их высокие температуры. Больше всего внимания уделяют Марсу. Это не только главный кандидат в нахождении жизни, но и потенциальная будущая колония.
Экзопланеты земного типа
Многие найденные экзопланеты оказывались газовыми гигантами, потому что их намного проще отыскать. Но с 2005 года мы начали активно улавливать земные объекты благодаря миссии Кеплер. Большую часть найденных экзопланет оказались супер=землями (похожими на планету Земля, но намного крупнее).
Художественное представление Глизе 876d
Среди таких стоит вспомнить Глизе 876d, чья масса в 7-9 раз превосходит земную. Совершает обороты вокруг красного карлика, отдаленного от нас на 15 световых лет. В системе Глизе 581 нашли 3 земных экзопланеты на расстоянии в 20 световых лет от нас.
Наименьшая – Глизе 581e. Она превышает массу Земли всего в 1.9 раз, но расположена крайне близко к своей звезде. Первой подтвержденной земной экзопланетой была Кеплер-10b, которая больше массы Земли в 3-4 раз. Она отдалена на 460 световых лет и была найдена в 2011 году.
Супер-Земли
Среди экзопланет удалось отыскать множество супер-земель (по размеру они находятся между Землей и Нептуном). Этот тип планет не встретить на территории нашей Солнечной системы, поэтому пока еще не ясно, как именно они выглядят.
Сейчас научный мир ожидает запуска телескопа Джеймс Уэбб, который обещает увеличить силу поиска и приоткроет нам космические тайны
Категории планет Земной группы
Существует разделение планет земного типа. Силикатные – типичные объекты нашей Солнечной системы, представленные каменной мантией и металлическим ядром. Железные – теоретическая разновидность, состоящая полностью из железа. Это придает больший показатель плотности, но сокращает радиус. Такие планеты способны появиться только на территориях с высоким температурным показателем.
Скалистые – еще один теоретический вид, где есть силикатная порода, но нет металлического ядра. Они должны сформироваться подальше от звезды. Углеродистые – наделены металлическим ядром, вокруг которого скопился углеродосодержащий минерал.
Раньше мы думали, что детально изучили процесс планетарного формирования. Но рассмотрение экзопланет заставляет находить множество пробелов и приниматься за новые исследования. Это расширяет также условия поиска жизни в чужих мирах. Кто знает, что мы там увидим, если сможем послать зонд.
Космос
Факт существования во Вселенной газовых гигантов научно подтвержден. Все они огромные по размеру, а потому обнаружить их не составило для ученых особого труда. Более мелкие и плотные тела, существующие в космосе, называют планетами земной группы. У них есть определенное сходство по строению и составу, но абсолютной идентичности нет.
Что такое планеты земной группы
Изучение Вселенной дало основание предполагать, что есть иные миры, где возможна жизнь. Обнаружены космические объекты, которые напоминают третью планету от Солнца не только внешне, но и по строению. Их выделили в отдельную группу, которую назвали “земной”. У них твердая поверхность, в основе которой металлы и силикатные породы. Это их главное отличие от небесных гигантов, состоящих из газов, воды и других элементов той же структуры. Планеты этой группы имеют много общего. Например, отсутствие лун: у некоторых их мало, у других нет вообще.
Структура и особенности
Структура планет земной группы
Земная группа небесных тел представлена Марсом, Венерой, Землей, Меркурием. Они расположены внутри Солнечной системы. Основная схожесть между ними в строении: ядро – мантия – литосфера. Она обусловлена одним и тем же периодом образования и идентичными условиями.
Внутренние механические и химические процессы наложили характерный отпечаток на поверхность этих космических объектов в виде кратеров, гор, вулканов, каньонов.
Газовые гиганты Солнечной Системы имеют кольца – диски, вращающиеся вокруг них. У планет земной группы таких образований нет.
Интересный факт: температура на Меркурии колеблется от -173 градусов до 427 по Цельсию. Атмосфера Венеры состоит из углекислого газа и серной кислоты. На Марсе есть горы выше Эвереста.
Формирование и общие черты
Планеты земной группы формируются в небесные тела меньшего объема, чем представители газовой
Есть предположение, что планеты, похожие на Землю, появились во Вселенной в числе первых. Сначала это были небольшие разрозненные пылинки, которые хаотично передвигались в пределах Солнечной системы. В результате близости к источнику тепла они утратили вещества, придававшие им летучесть, поэтому приобрели способность присоединяться друг к другу, образуя один большой объект, постоянно увеличивающийся в размерах.
На начальном этапе формирования образовалось порядка сотни небесных тел. В результате хаотичного движения они сталкивались между собой. Некоторые распадались, превращаясь в космический мусор, а другие объединялись. В процессе эволюции осталось только четыре планеты: Меркурий, Марс, Земля, Венера. Самой крупной по размерам считается третья от Солнца, Меркурий – маленький: диаметр 4880 км. У Марса – 2 спутника, у Земли – один, Меркурий и Венера их не имеют.
Категории планет земной группы
Планеты земной группы делятся на несколько категорий:
- силикатные;
- скалистые;
- железные;
- углеродистые.
Имея сходство в строении, они различаются по составу. Первая категория типична для Солнечной системы: ядро состоит из металла, а мантия каменная. Железные не имеют практического отличия от силикатных, теоретически являются их разновидностью. Последние также состоят из металла. Эта особенность придает повышенную плотность, наделяет способностью выдерживать высокую температуру, но значительно сокращает радиус.
Скалистая категория не имеет железного ядра, полностью сформирована из силиката.
Интересный факт: есть предположение ученых, что каменные планеты могут формироваться вокруг каждой звезды, независимо от ее химического состава.
Последняя, четвертая категория: планета наделена железным ядром, которое окружено углеродистой мантией.
Основные факты планет земной группы
Меркурий – самая маленькая планета, масса составляет лишь треть от Земной. Его основные характеристики:
- практически нет защитного атмосферного слоя, поэтому слишком высокая амплитуда колебания температуры;
- силикат представлен небольшими частичками, основной строительный материал – никель и железо, за счет чего небесное тело слишком плотное;
- магнитное поле отсутствует (1% от земного показателя);
- поверхность покрыта кратерами;
- есть замерзшая вода и органический материал.
Размеры Венеры мало отличаются от земных, но на этом внешнее сходство заканчивается, поскольку есть характерные особенностей:
- атмосфера настолько плотная, что не пропускает образующееся тепло в космос, в результате чего планета сильно накаляется;
- есть действующие вулканы и глубокие ущелья;
- метеориты сгорают в атмосфере, поэтому нет кратеров.
На общем фоне планет Солнечной Системы Марс выделяется высокой горой и не только:
На Земле созданы все условия для развития жизни: атмосфера, вода, сменяемые сезоны, оптимальный температурный режим.
Поверхность
Поверхность Меркурия
У Меркурия есть внешнее сходство с Луной. Его силикатная поверхность изрыта метеоритными кратерами, зато она не поддается воздействию водной и газовой эрозии. Геологические следы имеют древнее происхождение, их возраст исчисляется миллиардами лет. На планете нет углублений, напоминающих реки и моря, дно которых покрывает застывшая лава.
Поверхность Венеры
На поверхности Венеры отсутствуют магнитные поля, ее плотность значительно выше, чем у нашей планеты Земля. Есть больше двух сотен вулканов разной величины. Предположительно 170 из них действующие. На раннем этапе своего существования поверхность была полностью покрыта лавой, настолько велико было количество извержений. Затем постепенно активность вулканов стала уменьшаться. Ученые объясняют этот процесс изменениями в количественном составе диоксида серы.
Поверхность Марса
На поверхности Марса обнаружены углубления, характерные для русла рек, что дает основания предполагать, что на планете существовал температурный режим, позволявший не замерзать воде.
Наличие вулканов разного размера – характерная черта красной планеты. Есть великаны, например Олимп. Он выше горы Эверест в 3 раза. Основная часть – низменные равнины, на экваторе зафиксирована сеть каньонов.
Поверхность Земли
Поверхность Земли разделена следующим образом: третья часть приходится на сушу, на которой расположено 7 континентов, 70% занимает мировой океан. Верхний слой грунта – каменистая корка, представляющая собой лаву, застывшую миллиарды лет назад и разделенную на тектонические плиты. Последние постоянно смещаются относительно друг друга, образуя горные хребты.
Яркость
Планеты взаимно отличаются наличием (отсутствием) атмосферы, а, следовательно, магнитного поля, которое защищает от солнечных лучей.
Самая яркая планета Солнечной системы – Венера. Во-первых, она близко к Солнцу, во-вторых, свечение придает серная кислота, сконцентрированная в одном облачном слое, который придает яркость. Ученые подсчитали, что этот космический объект отражает свет в пределах 75-77%.
На Меркурии есть тонкая атмосфера и слабое магнитное поле, но солнечный ветер легко разрушает их структуру и проникает на планету, нагревая ее до 430 градусов. Однако распределение света неравномерное. Наибольшая яркость присуща участку планеты, который расположен в непосредственной близости от Солнца, тогда как противоположная сторона находится в тени, и там космическое тело остывает до – 180 градусов.
Марс находится далеко от Солнца, поэтому его можно видеть ночью или ранним утром. Особенно ярким он становится в положении противостояния, когда располагается на одной линии с Солнцем и Землей. Марс в такие моменты приближается к нашей планете и освещается светилом, но на нем никогда не концентрируется столько же света, как на Меркурии.
Парниковый эффект и климат
Демонстрация парникового эффекта на примере Земли
Эти два показателя на планете определяются количеством поступающих солнечных лучей, способностью отражать их и поглощать.
Меркурий расходует весь поступающий свет. Он находится близко к звезде, получает в разы (по сравнению с другими планетами) больше тепла на каждый метр площади, но температура здесь комфортная: в среднем 67 градусов, в средних широтах – 20-22 градуса, на полюсах холодно. Днем поверхность нагревается до 420 градусов, ночью остывает до -170. Такое явление объясняется парниковым эффектом.
Венера пользуется солнечным теплом лишь на 20%, остальное отражает. Находится дальше от Солнца, нежели Меркурий, то есть света получает меньше, но температура здесь, как в пекле, 450, 470 градусов, свинец и олово плавятся. В состав атмосферы входит газ, в пределах 95%, что порождает высокий уровень парникового эффекта, температура ночью и днем почти не отличается, есть молнии, кислотные дожди.
На Марсе атмосфера присутствует, хотя и более разряженная, нежели земная оболочка. Состоит из углекислого газа, аргона, окиси углерода, кислорода всего 0,15%. Несмотря на состав, она все же существенно влияет на погоду, регулирует образование ветра, осадки. Воздух прогревается за счет многочисленных пылевых бурь, которые поднимают его с поверхности и несут вверх. Парниковый эффект оказывает свое действие на климат: к средней температуре на планете добавляет 8 градусов.
Этот показатель зависит от источника энергии и определяется количеством полученного и утраченного (использованного) тепла. Земля потребляет почти 2/3 солнечного света, затем посредством природных процессов перерабатывает его в инфракрасное излучение, которое необходимо для фотосинтеза, поддержания круговорота воды, формирования природных запасов: нефти, газа, угля, то есть внутренних источников тепла.
У планет, схожих с землей, их нет, или они совсем ничтожны, поэтому температура поверхности полностью формируется извне. То есть тепловой баланс регулируется наличием или отсутствием атмосферы, ее пропускной способностью, а также возможностью отправлять поступающую энергию назад в космос.
Текущие исследования планет земной группы
Фото поверхности Марса, сделанное марсоходом
Интересный факт: на Марсе нет озонового слоя, поэтому поверхность планеты получает смертельную радиоактивную дозу от солнечных лучей.
Меркурий и Венера малоподходящие объекты для зарождения жизни, что подтверждается существующим на планетах температурным режимом. Но если предположить, что выживание возможно в любых условиях, то эти планеты тоже можно рассматривать в качестве потенциальных колоний.
Планеты земной группы – наиболее подходящие объекты Вселенной для обнаружения на них жизни.
Экзопланеты земной группы
Модель экзопланеты LHS 3844b
С 2005 года, в результате космических исследований, было обнаружено порядка 100 миллиардов экзопланет. Пятая часть из них имеют сходство с Землей. Каждая вращается в орбите своей звезды. Все они располагаются в пределах Млечного пути.
Ученые утверждают, что больше трети звезд, подобных Солнцу, имеют в своей зоне космические объекты, похожие на Землю. Погасшие светила – самые древние в галактике: их предположительный возраст 14 миллиардов лет. А планеты на их орбите по происхождению значительно старше Земли.
В 2015 году, на расстоянии 124 световых лет от Земли, была обнаружена экзопланета K2-18b. Она вращалась на орбите звезды К2-18, в созвездии Льва. Атмосфера этого объекта показала присутствие в ней пара, что означает наличие воды.
Суперземли
Сравнение размеров Земли и Gliese 832 c, относящейся к суперземлям
Так называют планеты, чья масса значительно превосходит земную, но меньше, чем у газовых космических объектов. Почему ученых заинтересовало существование этих планет? Дело в том, что многие из них находятся в так называемых обитаемых зонах. Это значит, что есть участок космоса, где условия приближены к земным.
В космосе не раз находили зачатки жизни в любом проявлении, например бактерий, находящиеся в состоянии анабиоза. Но для развития нужны определенные условия, которые можно создать искусственно.
Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Солнечная система состоит из ее центральной звезды — Солнца, восьми вращающихся вокруг Солнца планет, их спутников, множества малых небесных тел и межпланетной среды.
К такому строению Солнечная система шла 4600 млн лет. Гипотезы о путях и принципах ее формирования выдвигались разными учеными: немецким философом Кантом, французским физиком Лапласом, английским астрономом Фредом Хойлом. В текстах их работ содержатся разные предположения.
Однако основой современной теории стала точка зрения российского математика Отто Юльевича Шмидта. Она гласит, что Солнце и окружающие его небесные тела образовались из холодного газопылевого облака под воздействием сильного гравитационного сжатия.
Общий процесс, если представить его максимально кратко, выглядел так: вращающееся облако постепенно наращивало скорость, температура его центра повышалась, а площадь сокращалась. В результате в центре образовалась горячая протозвезда — будущее Солнце. На периферии сформировались протопланетные диски, со временем нарастившие массу и преобразовавшиеся в планеты.
Образование Солнца
Причиной преобразований газопылевого облака стал мощный вброс энергии. Ученые предполагают, что это была ударная волна от взрыва сверхновой звезды. Под ее воздействием произошло мгновенное сжатие массы, образование в центре облака плотного раскаленного ядра. Остальная масса рассредоточилась по периферии, сформировав огромный диск.
С течением времени ядро увеличивало температуру, давление и плотность. И на следующем этапе превратилось в протозвезду. Далее при достижении критических значений температуры и давления в ядре начали происходить термоядерные реакции: водород стал превращаться в гелий. Так протозвезда прекратила свое существование, уступив место звезде, которую люди на Земле назвали Солнцем.
В астрономии существует основанная на математических расчетах теория о том, что с начала преобразований в облаке до начала термоядерных реакций прошло 100 тысяч лет.
Образование планет
Восемь планет Солнечной системы делят на две группы: земную и группу газовых гигантов.
К земной относятся:
К газовым гигантам причисляют:
Возникновение всех планет относится к одному временному периоду, но представления об их происхождении и составе у ученых разные.
Образование планет земной группы
В некоторых областях окружавшего Солнце диска части газопылевого облака начали уплотняться. Постепенно они преобразовались в плотные кольца, притягивающие твердые материи из космического пространства.
Поскольку температура в кольцах была слишком высокой, лед и газ в своем начальном виде не могли в них существовать. А вот термоустойчивые горные породы послужили отличным строительным материалом — именно из них состоят планеты земной группы.
Ученые до сих пор спорят о том, сколько длился процесс формирования планет земной группы. На сегодняшний день по разным оценкам он составляет от 10 до 100 млн лет.
По мере наращивания массы диски превращались в четыре планеты, известные нам сегодня, как Земля, Марс, Венера и Меркурий. Эта стадия стала основной в их развитии.
Образование газовых гигантов
Планеты группы газовых гигантов расположены на большом отдалении от Солнца. Их температуры значительно ниже земных. Этот факт они смогли использовать для своего формирования, нарастив массу за счет гравитационного притяжения газа из окружающего их пространства. Данный процесс называется аккрецией.
Сегодня газовые гиганты являются самыми большими планетами Солнечной системы. Их характеристики можно посмотреть в таблице ниже:
Аккреция газа заняла несколько миллионов лет. Процесс завершился на том этапе, когда содержание газовой составляющей в протопланетном диске достигло критически малых значений.
Образование спутников
На следующем этапе истории произошло образование спутников рядом с планетами Солнечной системы. Астрономам и физикам удалось определить три возможных способа:
- Захват одним объектом другого — обладающего меньшей массой и пролетающего вблизи.
- Преобразование околопланетного диска.
- Столкновение осколков.
О том, как именно образовался тот или иной спутник, ученые спорят. К примеру, характеристики Луны позволяют применять к ней любой из трех способов.
Пояс астероидов
Большинство из них, как видно на рисунке ниже, находится в области между орбитами Марса и Юпитера, образует Пояс астероидов.
Те астероиды, что находятся ближе к Марсу, состоят из железа и скалистых горных пород. Те, что расположены ближе к Юпитеру, содержат много льда, имеют состав, схожий с первоначальным составом газопылевого облака.
Состав астероидов становится более понятным, если сравнить удаленность Марса и Юпитера от Солнца. Здесь играет роль такой важный фактор как температура: чем дальше от Солнца, тем холоднее, тем больше газа и льда.
Читайте также: