Что отсутствует у планет земной группы

Что такое «планеты земной группы»?

Изучая нашу Солнечную систему многие века, астрономы также узнали многое и о типах планет, существующих в нашей Вселенной. Благодаря открытию экзопланет, это знание существенно расширилось: многие из этих планет похожи на ту, которую мы зовем своим домом. Правда, «похожи» не означает точную идентичность: из множества обнаруженных планет сотни считаются газовыми гигантами, и сотни — «землеподобными». Также они известны как планеты земной группы, и это определение многое говорит о планете.

Что такое планета земной группы? Также известные как твердотельные планеты, это небесные тела, состоящие преимущественно из силикатных пород и металлов и обладающие твердой поверхностью. Это отличает их от газовых гигантов, которые состоят преимущественно из газов вроде водорода и гелия, воды и тяжелых элементов в разных состояниях.

Планеты земной группы схожи по строению и составу с планетой Земля.

Состав и характеристики

Все планеты земной группы обладают примерно одной и той же структурой: центральное металлическое ядро, состоящее по большей части из железа, окруженной силикатной мантией. Такие планеты обладают похожими особенностями поверхности, среди которых каньоны, кратеры, горы, вулканы и другие структуры, зависимые от присутствия воды и тектонической активности.

Планеты земной группы также обладают вторичными атмосферами, которые создаются в процессе вулканической активности или падения комет. Это также отличает их от газовых гигантов, у которых планетарная атмосфера является первичной и захваченной непосредственно из оригинальной солнечной туманности.

Планеты земной группы также известны тем, что у них мало лун или нет вообще. У Венеры и Меркурия нет спутников, у Земли только один. У Марса два — Фобос и Деймос — но они больше похожи на крупные астероиды, нежели на реальные спутники. В отличие от газовых гигантов, планеты земной группы также не имеют системы планетарных колец.

Планеты земной группы в Солнечной системе

Все планеты, обнаруженные во внутренней Солнечной системе — Меркурий, Венера, Земля и Марс — яркие представители земной группы. Все они состоят по большей части из силикатных пород и металла, которые распределены между плотным металлическим ядром и силикатной мантией. Луна похожа на эти планеты, но ее железное ядро намного меньше.

Ио и Европа — тоже спутники, которые похожи по структуре на планеты земной группы. Моделирование состава Ио показало, что мантия спутника состоит почти полностью из силикатных пород и железа и окружает ядро из железа и сульфида железа. Европа, с другой стороны, обладает железным ядром, которое окружено внешним слоем воды.

Карликовые планеты вроде Цереры и Плутона, а также другие крупные астероиды похожи на планеты земной группы тем, что у них есть твердая поверхность. Однако состоят они больше из ледяных материалов, нежели камня.

Экзопланеты земной группы

Большинство планет, обнаруженных за пределами Солнечной системы, были газовыми гигантами, поскольку их обнаружить легче всего. Но с 2005 года были обнаружены сотни потенциальных экзопланет земной группы — во многом благодаря космической миссии «Кеплера». Большинство планет стали известны как «суперземли» (то есть планеты с массой между Землей и Нептуном).

Примеры экзопланет земной группы включают Gliese 876 d, планету с массой в 7-9 земных. Эта планета вращается вокруг красного карлика Gliese 876, расположенного в 15 световых годах от Земли. Существование трех (или четырех) экзопланет земной группы также было подтверждено между 2007 и 2010 годом в системе Gliese 581, другого красного карлика приблизительно в 20 световых годах от Земли.

Самая маленькая из них, Gliese 581 e, по массе всего в 1,9 земных, но вращается слишком близко к звезде. Две других, Gliese 581 c и Gliese 581 d, а также предполагаемая четвертая планета Gliese 581 g, более массивны и вращаются в пределах «зоны Златовласки» звезды. Если эта информация подтвердится, система станет интересна наличием потенциально обитаемых планет земного типа.

Первая подтвержденная экзопланета земной группы Kepler-10b — планета массой в 3-4 земных, расположенная в 460 световых годах от Земли, — была обнаружена в 2011 году в ходе миссии «Кеплер». В том же году космическая обсерватория «Кеплера» выпустила список 1235 экзопланетарных кандидатов, включая шесть «суперземель», расположенных в пределах потенциально обитаемой зоны своей звезды.

С тех пор «Кеплер» обнаружил сотни планет размером от Луны до большой Земли, и еще больше кандидатов за пределами этих размеров.

Ученые предложили несколько категорий для классификации планет земного типа. Силикатные планеты — это стандартный тип планет земной группы в Солнечной системе, состоящий преимущественно из силикатной твердой мантии и металлического (железного) ядра.

Железные планеты — это теоретический тип планет земного типа, который состоит почти полностью из железа, а значит более плотный и с меньшим радиусом, чем другие планеты сопоставимой массы. Планеты такого типа, как полагают, образуются в высокотемпературных областях близко к звезде, где протопланетарный диск богат железом. Меркурий может быть примером такой группы: он образовался близко к Солнцу и обладает металлическим ядром, которое эквивалентно 60-70% планетарной массы.

Планеты без ядра — еще один теоретический тип планет земного типа: они состоят из силикатных пород, но не имеют металлического ядра. Другими словами, планеты без ядра — это противоположность железной планете. Планеты без ядер, как полагают, образуются дальше от звезды, где более распространен летучий окислитель. И хотя таких планет у нас нет, есть масса хондритов — астероидов.

Наконец, есть углеродные планеты (так называемые «алмазные планеты»), теоретический класс планет, которые состоят из металлического ядра, окруженного преимущественно углеродными минералами. Опять же, в Солнечной системе нет таких планет, но есть обилие углеродонасыщенных астероидов.

До недавнего времени все, что ученые знали о планетах — включая их образование и наличие разных типов, — выходило из изучения нашей собственной Солнечной системы. Но с развитием изучения экзопланет, которое увидело мощный всплеск за последние десять лет, наши знания о планетах существенно выросли.

С одной стороны, мы пришли к пониманию, что размер и масштаб планет куда выше, чем думали раньше. Более того, мы впервые увидели множество похожих на Землю планет (которые также могут быть обитаемы), существующих в других солнечных системах.

Кто знает, что мы найдем, когда получим возможность отправить зонды и пилотируемые миссии на другие планеты земной группы?

Источник

Планеты земной группы: основные характеристики и сравнительная таблица

Астрономы выделяют в Солнечной системе две большие группы планет. Те из них, которые расположены за поясом астероидов, называются «газовыми гигантами». Они состоят по большей части из газов и не имеют твердой поверхности. Ближайшие же к Солнцу 4 планеты входят в так называемую земную группу, так как все они похожи на Землю. Считается, что почти все экзопланеты (находящиеся за пределами Солнечной системы) также относятся к одной их этих двух групп.

Общая характеристика планет земной группы

Главное черта, объединяющая землеподобные планеты – это их твердотельность. У них есть плотная поверхность, на которую, теоретически, может приземлиться космический корабль. Астрономы допускают, что в космосе есть «водные» миры – планеты, чья поверхность представляет собой сплошной океан. Они также могут быть отнесены к земной группе, важно лишь, чтобы граница между атмосферой и жидкой поверхностью была абсолютно четкой.

Следующая важная черта землеподобных планет – это их скромные размеры. Для иллюстрации сравним Землю, наибольшую в Солнечной системе замлеподобную планету, и Нептун, наименьший газовый гигант. Радиус Нептуна больше примерно в 4 раза (24622 км против 6371 км), а по массе он превосходит Землю в 17 раз! Размеры Меркурия ещё скромнее – он в 20 раз легче Земли и имеет радиус в 2439 км. Венера почти совпадает по габаритам с Землей, а радиус Марса не превышает 3389 км.

Планеты земной группы обычно либо вовсе не имеют спутников (как Венера и Меркурий), либо обладают малым количеством небольших сателлитов. У Марса лишь два спутника, размеры которых не превышают и 30 км в поперечнике. Земля является исключением – у нее только один спутник (Луна), но он огромен (диаметр 3472 км). Для сравнения – у Юпитера известно 79 спутников, три из которых (Ганимед, Каллисто и Ио) превосходят по размерам Луну. Также планеты земной группы не обладают кольцами, которые есть у каждого газового гиганта Солнечной системы.

Можно заметить, что землеподобные планеты вращаются вокруг своей оси относительно медленно. Земля и Марс тратят на один оборот примерно 24 часа, Меркурий – 58 дней, а Венера – 243 дня. А вот на газовых гигантах Солнечной системы сутки длятся от 9 до 17 часов.

Зато на планетах земной группы значительно короче планетарный год. Это связано с тем, что они ближе располагаются к Солнцу. Марс никогда не отдаляется от светила дальше, чем на 249 млн км, в то время как Юпитер не приближается ближе, чем на 740 млн км. Предполагается, что эта закономерность связана с тем, что во время формирования планет Солнечной системы из протопланетного диска более легкие элементы (водород, гелий), являющиеся основой газовых гигантов, были отброшены центробежными силами на край этого диска. Впрочем, среди экзопланет известно несколько газовых гигантов, которые расположены невероятно близко к своей звезде (так называемые «горячие юпитеры»).

В химическом составе землеподобных планет преобладают кремний, железо, кислород, магний и другие металлы. Надо отметить, что большая доля кислорода связана с тем, что этот элемент образует оксиды с металлами.

Строение землеподобных планет схоже. У них есть ядро, которое в основном состоит из железа, хотя в нем есть и доля никеля. Считается, что у Меркурия ядро жидкое, а у других планет – твердое. Над ядром располагается мантия. Ее сложно назвать твердой, но и жидкостью в традиционном для нас смысле она не является. Вязкость магмы в триллионы раз превышает вязкость песка. Над мантией располагается твердая и обычно тонкая кора планеты.

Над корой располагается атмосфера. У Меркурия она почти отсутствует – ее давление в 500 млрд раз слабее ниже давления на Земле. Венера же, наоборот, обладает плотнейшей атмосферой, давление которой сопоставимо с давлением воды на глубине в 900 метров.

Количество кратеров на поверхности планеты определяется геологической активностью планеты. На Меркурии геологическая активность прекратилась 3,5 млрд лет назад, поэтому вся его поверхность усеяна следами столкновений с астероидами. А на Земле и Венере кратеров значительно меньше, так как они до сих пор активны.

Основные данные землеподобных планет приведены в таблице ниже:

Таблица «Сравнительная характеристика планет земной группы»

Список использованных источников

Источник

Краткая характеристика планет земной группы в Солнечной системе

Планеты Солнечной системы подразделяются на 2 группы, основанные на их планетарных поверхностях: газовых гигантов и планеты земной группы. Планеты земной группы характеризуются плотной поверхностью и, как правило, состоят из силикатных соединений. В Солнечной системе есть только четыре таких планеты: Марс, Земля, Венера и Меркурий.

Планеты земной группы в Солнечной системе:

Меркурий

Меркурий – наименьшая из четырех землеподобных планет Солнечной системы с экваториальным радиусом 2439,7±1,0 км. Планета превосходит по размерам такие спутники, как Титан. Тем не менее, Меркурий имеет вторую по величине плотность (5427 грамма на кубический сантиметр) среди планет Солнечной системы, немного уступая по этому показателю Земле. Высокая плотность дает представление о внутренней структуре планеты, которая, как полагают ученые, богата железом. Считается, что ядро Меркурия имеет самое высокое содержание железа среди всех планет нашей системы. Астрономы полагают, что расплавленное ядро составляет 55% от общего объема планеты. Оболочкой богатого железом ядра является мантия, которая в основном состоит из силикатов. Скалистая кора планеты достигает 35 км в толщину. Меркурий находится на расстоянии 0,39 астрономических единиц от Солнца, что делает его самой близлежащей планетой к нашему светилу. Из-за приближенности к Солнцу, температура поверхности планеты поднимается до более чем 400º С.

Венера

Венера является ближайшим соседом Земли и одной из четырех планет земной группы в Солнечной системе. Это вторая по величине планета из этой категории с диаметром 12 092 км; уступает только Земле. Однако толстая атмосфера Венеры считается самой плотной в Солнечной системе, атмосферное давление в 92 раза превышает атмосферное давление на нашей планете. Плотная атмосфера состоит из двуокиси углерода, который оказывает парниковый эффект и приводит к повышению температуры на поверхности Венеры до 462º C, и является самой горячей из всех планет Солнечной системы. На планете преобладают вулканические равнины, покрывающие около 80% ее поверхности. На Венере также имеются многочисленные ударные кратеры, некоторые из которых достигают диаметра около 280 км.

Земля

Из четырех планет земной группы, Земля является крупнейшей с экваториальным диаметром 12 756,1 км. Она также единственная планета из этой группы, которая, как известно, имеет гидросферу. Земля – третья ближайшая планета к Солнцу, расположенная на расстоянии около 150 млн. км (1 астрономическая единица) от него. Планета также имеет самую высокую плотность (5,514 грамма на кубический сантиметр) в Солнечной системе. Силикат и глинозем являются двумя соединениями, обнаруженные в самых высоких концентрациях в земной коре, причем на них приходится 75,4% континентальной коры и 65,1% океанической коры.

Марс – это еще одна планета из земной группы в Солнечной системе, расположенная дальше всех от Солнца на расстоянии 1,5 астрономические единицы. Планета имеет экваториальный радиус 3396,2±0,1 км, что делает ее второй наименьшей планетой в нашей системе. Поверхность Марса в основном состоит из базальтовых пород. Кора планеты довольно толстая и колеблется от 125 км до 40 км в глубину.

Карликовые планеты

Существуют другие более мелкие карликовые планеты, которые имеют некоторые характеристики, сопоставимые с планетами земной группы, такие как наличие плотной поверхности. Тем не менее, поверхность карликовых планет образована ледяным покровом и поэтому они не относятся к этой группе. Примерами карликовых планет в Солнечной системе являются Плутон и Церера.

Источник

Планеты земной группы

По своим физическим свойствам планеты можно разделить на две категории: планеты-гиганты и планеты земной группы.

Какие планеты относятся к планетам земной группы

К разряду планет земной группы ученые отнесли Меркурий, Марс, Венеру и Землю. Все они обладают довольно скромной величиной и массой. Плотность рассматриваемых планет во много раз выше плотности воды. Скорость обращения вокруг собственной оси довольно небольшая, а также маленькое количество спутников (у Венеры и Меркурия они вообще отсутствуют, а вот Земля может похвастаться одним спутником – луной).

Однако если у этих планет есть схожие черты, это совсем не значит, что нет и различий. К примеру, вращение Венеры происходит в противоположном ее вращению вокруг Солнца направлении, причем скорость вращения более чем в 240 раз меньше, чем у Земли (об этом свидетельствует количество дней в году на Венере). Длительность года на Меркурии (то есть вокруг солнца) лишь на треть превышает длительность его обращения вокруг собственной оси. Оси к плоскостям земной и марсианской орбит наклонены примерно под одним углом, но наклон осей Венеры и Меркурия сильно отличаются. А это, в свою очередь, одна из важнейших причин, по которой определяется смена времен года. Земля обладает своими сезонами года, идентичные наблюдаются и на Марсе (хоть у него каждый сезон длится в два раза дольше, чем у Земли).

Есть вероятность, что по физическим свойствам можно и маленький и дальний Плутон отнести к разряду планет рассматриваемой категории. В диаметре Плутон превышает 1200 километров, что всего в два раза меньше, чем диаметр его собственного спутника – Харона. Возможно, что Плутон и Харон, как Земля с Луной, являет собой «двойную планету».

Характеристика планет земной группы

Атмосферные свойства планет этой категории обладают как общими чертами, так и отличительными. Например, Марс и Венера располагают собственной атмосферой, в то время как Меркурий, так же, как и Луна, атмосферой почти обделен. Плотность атмосферы на Венере довольно высокая, потому как она имеет в своем составе в основном углекислый газ и соединения серы. А марсианская атмосфера небогата кислородом азотом, вследствие чего очень разрежена. Давление поверхности Венеры практически в сотню раз превышает давление земной поверхности, а Марс по этому параметру отстает от Земли в 150 раз.

Температура на Венере практически никогда не меняется и держится на довольно высоком уровне – примерно 500°С. Такой жаркий климат обусловлен парниковым эффектом. Атмосфера, обладающая высокой плотностью, хоть и пропускает через себя солнечные лучи, но не дает выхода инфракрасному тепловому излучению, исходящему от раскаленной поверхности. Газовые массы, содержащиеся в атмосфере планет земной группы, постоянно перемещаются. Часто в период пыльных бурь, протекающих не по одному месяцу, колоссальный объем пылевых масс вздымается в марсианскую атмосферу. А во время штормовых ветров на Венере, происходящих на уровне слоя облаков (примерно 50-70 км от Венеры), ближе к планете скорость движения ветра составляет считанные метры в секунду.

Поверхность планет земной группы, так же, как и земная поверхность, а также поверхность ее спутника, твердая. Меркурий схож с Луной тем, что богат множеством кратеров. Так называемые «моря» здесь довольно маленькие, а их количество, по сравнению с той же Луной, гораздо меньше. Большая часть кратеров появилась из-за падения на поверхность метеоритов. Благодаря этому можно отличить более молодые поверхностные участки – чем больше кратеров, тем участок старше.

Поверхность Венеры характерна своими многочисленными камнями и каменистой пустыней, которые можно наблюдать на первых фотопанорамах, присланных с поверхности этой планеты автоматизированными станциями серии «Венера». Изучение поверхности Венеры рассказало о многочисленных мелких кратерах диаметром в пределах 30-700 км. Поверхность Венеры более ровная, чем у других планет земной группы, хоть и она может похвастать крупными горными цепями и продолжительными холмами, которые в два раза превышают по размеру наш Тибет.

Примерно две трети земной поверхности покрыто океанами, в то время как у Меркурия или Венеры воды в наличии вообще нет.

Марс тоже богат кратерами. Большая их часть сгруппирована в его южном полушарии. Довольно ярко выраженные темные области, покрывающие порядочную часть планеты, называются морями. Некоторые моря в диаметре свыше 2 тысяч км. Светлые области оранжевого и красного цветов, представляющие собой возвышенности, которые подобны континентам Земли, получили названия материков. Тут можно увидеть крупные конусы вулканов, как и на поверхности Венеры. Наикрупнейший из них – Олимпус. Он возвышается более, чем на 25 км, диаметр кратера – 90 км, а диаметр основания этого гиганта – свыше 500 км. Остатки потоков лавы, множество каньонов и ущелий говорят о том, что порядка миллионов лет назад на марсианской поверхности происходили сильные извержения вулканов, а платы поверхности перемещались.

В чем сходство планет земной группы

Структура планет такого типа примерно идентична: в центре ядро из мтеалла, которое сформировано по большому счету из железа, вокруг силикатная оболочка. У планет такого типа схожи черты поверхности: кратеры, возвышения, каньоны, горные цепи и т.д. Их наличие обусловлено двумя факторами: есть ли вода и какова тектоническая активность.

У планет этой категории присутствуют вторичные атмосферы, появившиеся из-за упавших комет или же из-за деятельности вулканов. У этих планет лун либо мало, либо вообще нет. Меркурий и Венера спутниками не обладают, Земля может похвастать единственным спутником – Луной, а вот у Марса их сразу два – Фобос и Деймос, которые сами по себе напоминают больше астероиды, а не планетарные спутники.

Чем отличаются планеты земной группы

Атмосфера планет земной группы

Первичная атмосфера у планет земного типа появилась сразу же после их создания. Она включала в свой состав по большей части диоксид углерода, образовавшегося в момент послойного разделения сразу после стадии аккреции. На химический состав земной атмосферы серьезно повлияла появившаяся на ней жизнь: количество диоксида углерода снизилось, а доля кислорода увеличилась. Меркурий и Луна не обладали достаточной массой для того, чтобы удержать атмосферу. Атмосфера Марса и Венеры в большей мере содержат диоксид углерода, в отличие от Земли.

Спутники планет земной группы

Меркурий и Венера не обладают естественными спутниками. Поэтому ознакомимся лишь с земным и марсианскими спутниками.

Спутник Земли – Луна

Наша планета богата одним единственным спутником – Луной. Ее изучили так подробно, как не изучали больше ни одно космическое тело. К тому же только тут сумел побывать человек.

Хотя всем известно, что Луна – это спутник, теоретически она могла стать полноценной планетой, если бы ее орбита проходила вокруг Солнца. Лунный диаметр насчитывает почти 3,5 тысячи километров, что превышает даже размеры Плутона.

Луна – это полноправный участник системы гравитации Земля-Луна. Мааса спутника не очень большая, но у них с Землей есть общий центр массы.

Среди всех космических тел, помимо Солнца, Луна оказывает на Землю наибольшее влияние. Ярким примером этого являются лунные отливы и приливы, меняющие уровень воды в океанах.

Вся лунная поверхность усыпана кратерами. Это объясняется тем, что Луна не обладает собственной атмосферой, способной оборонять ее поверхность от метеоритов. К тому же у земного спутника нет воды и ветра, с помощью которых выравнивались бы места, куда попадают метеориты. За все время существования Луны, то есть за четыре миллиарда лет, лунная поверхность собрала огромнейшее количество кратеров.

Марсианские спутники

Марс обладает двумя небольшими спутниками – Фобосом и Деймосом – открытыми в 1877 году А.Холлом. Интересно, что в определенный момент он уже так отчаялся отыскать спутники Марса, что почти завершил исследование, но его переубедила жена. А на следующий день Холл нашел Деймос. Еще спустя шесть дней – Фобос. На поверхности второго он обнаружил кратер-гигант шириной в десять километров (что составляет около половины ширины Фобоса). Исследователь дал ему в название девичью фамилию своей жены – Стикни.

И тот, и другой спутник по форме напоминают эллипсоид. Сил тяжести из-за малых размеров недостаточно, чтобы сдавить спутники в округлую форму.

Любопытно, что Марс имеет воздействие на Фобос, понемногу снижая скорость его движения. Из-за этого орбита спутника смещается все ближе к планете. В конечном итоге Фобос упадет на Марс. За сотню лет этот спутник приближается к поверхности планеты на девять сантиметров. Поэтому до момента их столкновения пройдет порядка одиннадцати миллионов лет. А вот Деймос, в свою очередь, планомерно отдаляется от планеты и с течением времени будет охвачен солнечными силами. То есть в какой-то момент своего существования Марс останется без обоих спутников.

Марсианские спутники всегда расположены одной и той же стороной к планете, потому как время обращения вокруг собственной оси совпадает с временем вращения вокруг Марса. Этим свойством они похожи на Луну, обратную сторону которой тоже никогда не рассмотреть с земной поверхности.

Фобос и Деймос по своему размеру очень маленькие. Даже лунный диаметр превышает Фобос в 158 раз, а Деймос – в 290.

О происхождении спутников Марса исследователи спорят по сей день. Это могли быть астероиды, попавшие в поле тяжести Марса. Однако от астероидов их отличает строение, что свидетельствует против такой теории. Еще одна версия – два спутника образовалось из-за раскола некогда единственного марсианского спутника на две части.

Характеристики поверхности планет земной группы

Поверхность рассматриваемых планет сформировалась под действием первичной деятельности вулканов. Поначалу, когда планеты были довольно горячими, вулканическая деятельность была очень активной. А уже позже поверхность планет видоизменялась благодаря активности тектонических плит, вулканических извержений и падающих на нее метеоритов.

Поверхность Меркурия напоминает лунную. Лишь одно отличает – наличие нечастых почти идеально ровных областей, которые старше таких же лунных областей, потому как появились в период падения метеоритов.

Марсианская поверхность имеет красный оттенок благодаря немалому объему примесей оксида железа. Кратеры покрывают в основном только южное марсианское полушарие. Ученые до сих пор не выявили точную причину этого: возможно всему виной неизвестный катаклизм, а может быть в этой части просто были воды океана.

Известно, что на марсианской поверхности в прошлом протекали реки, о чем свидетельствуют оставшиеся высохшие русла. Кроме рек, Марс интересен вулканами, размеры некоторых из них поражают.

Химический состав и плотность планет земной группы

Планеты, схожие с Юпитером, это обычно газовые гиганты, имеющие в своем составе гелий и водород, потому как этого газа больше. Как ни складывай эти вещества, все равно по итогу получается планета, состоящая по большому счету из газа.

Каменные планеты земной группы формировались ближе к Солнцу. Чем ближе к звезде, тем легче сдувались газы из этих планет. Таким образом, образование химического состава планет земной группы протекало при взаимовоздействии твердых частиц. Формирование начиналось, первоначально, с пыли, в состав которой входит очень малое количество водорода, а гелий и вовсе почти отсутствует. Поэтому каменные планеты земной группы сформированы из универсальной системы элементов.

Источник