Чем занимается сравнительная планетология

Сравнительная планетология

Сравнение множества тел помогает исследователю хотя бы по той причине, что Земля гораздо более доступна, чем любое другое тело. Затем эти далекие тела можно оценить в контексте процессов, уже охарактеризованных на Земле. И наоборот, другие тела (в том числе внесолнечные ) могут предоставить дополнительные примеры, крайние случаи и контрпримеры земным процессам; без более широкого контекста изучение этих явлений только в отношении Земли может привести к небольшому размеру выборки и ошибкам наблюдений.

СОДЕРЖАНИЕ

Фон [ править ]

Геология и геохимия [ править ]

Все планеты земной группы (и некоторые спутники, такие как Луна) по существу состоят из силикатов, обернутых вокруг железных ядер. [1] [2] Большие спутники внешней Солнечной системы и Плутон содержат больше льда и меньше камней и металлов, но все же подвергаются аналогичным процессам.

Вулканизм [ править ]

В настоящее время постулируется, что следовые примеси льда Европы содержат серу. [12] Это оценивается с помощью канадского сульфатного источника в качестве аналога в рамках подготовки к будущим зондам в Европе. [13] Маленькие тела, такие как кометы, некоторые типы астероидов и частицы пыли, с другой стороны, служат контрпримерами. Предполагается, что эти материалы практически не нагреваются, но могут содержать (или быть) образцы, представляющие раннюю Солнечную систему, которые с тех пор были стерты с Земли или любого другого крупного тела.

Кратер [ править ]

Как и на Земле, небольшое количество кратеров на других телах указывает на молодые поверхности. Это особенно убедительно, если в близлежащих регионах или телах видны более тяжелые кратеры. Молодые поверхности, в свою очередь, указывают на атмосферные, тектонические или вулканические, или гидрологические процессы на крупных телах и кометах, или на перераспределение пыли, или на относительно недавнее образование на астероидах (т. Е. Откол от родительского тела). [16]

Дифференциация [ править ]

К крайним случаям относятся Веста и некоторые из более крупных спутников, которые демонстрируют дифференциацию, но, как предполагается, с тех пор полностью затвердели. Вопрос о том, затвердела ли Луна Земли или сохранила некоторые расплавленные слои, окончательного ответа не получил. Кроме того, ожидается, что процессы дифференциации будут изменяться в зависимости от континуума. Тела могут состоять из более легких и тяжелых горных пород и металлов, с высоким содержанием водяного льда и летучих веществ (с меньшей механической прочностью) в более прохладных регионах Солнечной системы или, главным образом, из льдов с низким содержанием горных пород / металлов даже дальше от Солнца. Считается, что этот континуум отражает различный химический состав ранней Солнечной системы с огнеупорами, сохранившимися в теплых регионах, и летучими веществами, вытесненными наружу молодым Солнцем.

Планеты газовые гиганты представляют собой другую форму дифференциации с несколькими слоями жидкости по плотности. Некоторые проводят различие между настоящими газовыми гигантами и ледяными гигантами, находящимися дальше от Солнца. [25] [26]

Тектоника [ править ]

В свою очередь, расплавленное ядро ​​может допускать тектонику плит, основные особенности которой проявляет Земля. Марс, будучи меньшим по размеру телом, чем Земля, не проявляет ни текущей тектонической активности, ни горных хребтов из-за недавней геологической активности. Предполагается, что это происходит из-за того, что внутреннее пространство остывает быстрее, чем Земля (см. Геомагнетизм ниже). Краевым случаем может быть Венера, которая, кажется, не имеет существующей тектоники. Однако в своей истории он, вероятно, имел тектоническую активность, но утратил ее. [27] [28] Возможно, тектоническая активность на Венере все еще может быть достаточной для возобновления после долгой эры накопления. [29]

Ио, несмотря на высокий уровень вулканизма, не проявляет никакой тектонической активности, возможно, из-за магм на основе серы с более высокими температурами или просто более высоких объемных потоков. [30] Между тем, ямки Весты можно считать формой тектоники, несмотря на небольшой размер этого тела и низкие температуры. [31]

Газовые гиганты, в свою очередь, могут демонстрировать разные формы теплопередачи и смешения. [33] Кроме того, газовые гиганты демонстрируют различные тепловые эффекты в зависимости от размера и расстояния до Солнца. Уран показывает чистый отрицательный тепловой баланс для космоса, но другие (включая Нептун, находящийся дальше) чистые положительные.

Геомагнетизм [ править ]

Две планеты земной группы (Земля и Меркурий) отображают магнитосферы и, следовательно, имеют слои расплавленного металла. Точно так же у всех четырех газовых гигантов есть магнитосферы, которые указывают на слои проводящих жидкостей. Ганимед также показывает слабую магнитосферу, как свидетельство подповерхностного слоя соленой воды, в то время как объем вокруг Реи показывает симметричные эффекты, которые могут быть кольцами или магнитным явлением. Из них магнитосфера Земли является наиболее доступной, в том числе с поверхности. Поэтому он является наиболее изученным, и внеземные магнитосферы изучаются в свете предыдущих исследований Земли.

Тем не менее, между магнитосферами существуют различия, указывающие на области, требующие дальнейших исследований. Магнитосфера Юпитера сильнее, чем у других газовых гигантов, а у Земли сильнее, чем у Меркурия. У Меркурия и Урана есть смещенные магнитосферы, которым пока нет удовлетворительного объяснения. Наклон оси Урана заставляет его магнитосферный хвост закручиваться за планетой, аналогов нет. Будущие исследования Урана могут показать новые магнитосферные явления.

Геохимия [ править ]

Помимо расстояния до Солнца, разные тела демонстрируют химические вариации, указывающие на их образование и историю. Нептун плотнее Урана, что является свидетельством того, что эти двое могли поменяться местами в ранней Солнечной системе. Кометы показывают как высокое содержание летучих, так и зерна, содержащие тугоплавкие материалы. Это также указывает на некоторое перемешивание материалов в Солнечной системе при формировании этих комет. Инвентаризация материалов по изменчивости Mercury используется для оценки различных моделей их образования и / или последующей модификации.

Объекты пояса Койпера имеют очень выветренную или в некоторых случаях очень свежую поверхность. Поскольку большие расстояния приводят к низкому пространственному и спектральному разрешению, химический состав поверхности KBO в настоящее время оценивается с помощью аналогичных спутников и астероидов, более близких к Земле.

Аэрономия и физика атмосферы [ править ]

Атмосфера Земли намного толще, чем у Марса, но намного тоньше, чем у Венеры. В свою очередь, оболочки газовых гигантов представляют собой совершенно другой класс и показывают свои градации. Между тем, более мелкие тела демонстрируют разреженные атмосферы («поверхностные экзосферы»), за исключением Титана и, возможно, Тритона. Кометы варьируются от незначительных атмосфер во внешней Солнечной системе до активных ком на миллионы миль в диаметре в перигелии. Экзопланеты, в свою очередь, могут обладать известными и неизвестными в нашей звездной системе атмосферными свойствами.

Аэрономия [ править ]

Атмосферный выброс в значительной степени является тепловым процессом. Таким образом, атмосфера, которую может удерживать тело, варьируется от более теплых внутренних областей Солнечной системы до более холодных внешних областей. Различные тела в разных регионах Солнечной системы дают аналогичные или противоположные примеры. Атмосфера Титана считается аналогом ранней, более холодной Земли; Атмосфера Плутона считается аналогом огромной кометы. [35] [36]

Наличие или отсутствие магнитного поля влияет на верхние слои атмосферы и, в свою очередь, на атмосферу в целом. Воздействие частиц солнечного ветра вызывает химические реакции и ионные частицы, которые, в свою очередь, могут влиять на магнитосферные явления. Земля служит контрпримером Венере и Марсу, у которых нет планетных магнитосфер, и Меркурию с магнитосферой, но незначительной атмосферой.

Сезоны [ править ]

Предполагается, что наклоненный на бок Уран имеет гораздо более сильные сезонные эффекты, чем на Земле. Точно так же постулируется, что Марс изменял наклон своей оси на протяжении эонов, причем в гораздо большей степени, чем на Земле. Предполагается, что это резко изменило не только сезоны, но и климат на Марсе, чему есть некоторые свидетельства. [37] У Венеры незначительный наклон, исключающий времена года, и медленное ретроградное вращение, вызывающее другие суточные эффекты, чем на Земле и Марсе.

Слои облаков и дымки [ править ]

Циркуляция и ветры [ править ]

Штормы и циклоническая активность [ править ]

Молния и полярное сияние [ править ]

Сравнительная климатология [ править ]

Понимание истории эволюции и текущего состояния климата Венеры и Марса имеет прямое отношение к исследованиям климата Земли в прошлом, настоящем и будущем. [46]

Гидрология [ править ]

Растущее число тел демонстрирует реликтовые или текущие гидрологические изменения. Земля, «планета океана», является ярким примером. Другие тела имеют меньшие модификации, что указывает на их сходство и различие. Это может быть определено как включающее жидкости, отличные от воды, такие как легкие углеводороды на Титане или, возможно, сверхкритический диоксид углерода на Марсе, которые не сохраняются в условиях Земли. В свою очередь, потоки древней лавы можно рассматривать как форму гидрологической модификации, которую можно спутать с другими флюидами. [47] В настоящее время на Ио есть кальдеры лавы и озера. Модификация жидкости могла произойти на таких маленьких телах, как Веста; [48] гидратация в целом наблюдалась. [49]

Модификация флюидов и отложения минералов на Марсе, наблюдаемые марсоходами MER и MSL, изучаются в свете особенностей Земли и минералов. [50] Минералы, наблюдаемые с орбитальных и спускаемых аппаратов, указывают на образование в водных условиях; [51] морфология указывает на действие жидкости и отложение. [52]

Динамика [ править ]

Предполагается, что гигантские удары объясняют как наклон Урана, так и ретроградное вращение Венеры. Гигантские столкновения также являются кандидатами на гипотезу об океане Марса и высокой плотности Меркурия.

На большинстве планет-гигантов ( кроме Нептуна ) есть свиты из лун, колец, пастухов колец и лунных троянцев, аналогичные мини-солнечным системам. Постулируется, что эти системы образовались из аналогичных газовых облаков и, возможно, с аналогичными миграциями в период их формирования. Миссия Кассини была защищена на том основании, что динамика системы Сатурна будет способствовать изучению динамики и формирования Солнечной системы.

Семейства астероидов и промежутки указывают на их локальную динамику. Они, в свою очередь, указывают на пояс Койпера и предполагаемый обрыв Койпера. Трояны Hildas и Jupiter имеют отношение к троянцам Нептуна, Plutinos, Twotinos и т. Д.

Относительное отсутствие у Нептуна лунной системы предполагает ее формирование и динамику. Миграция Тритона объясняет выброс или разрушение конкурирующих спутников, аналогично Горячим Юпитерам (также в разреженных системах), а также гипотезу Великого Леса самого Юпитера в меньшем масштабе.

Транзиты Меркурия и Венеры наблюдались как аналоги внесолнечных транзитов. Поскольку транзиты Меркурия и Венеры намного ближе и, следовательно, кажутся «более глубокими», их можно изучать гораздо более детально. Аналогичным образом аналоги наших поясов астероидов и пояса Койпера наблюдались вокруг других звездных систем, хотя и с гораздо меньшей степенью детализации.

Астробиология [ править ]

Миссия «Галилео», выполняя облет Земли с помощью гравитации, рассматривала нашу планету как внеземную в ходе проверки методов обнаружения жизни. И наоборот, тепловизор высокого разрешения миссии Deep Impact, предназначенный для изучения комет, начиная с больших расстояний, может быть перепрофилирован для наблюдений за экзопланетами в расширенной миссии EPOXI.

И наоборот, обнаружение жизни влечет за собой идентификацию тех процессов, которые благоприятствуют или мешают жизни. Это происходит главным образом посредством изучения земной жизни и земных процессов [63], хотя на самом деле это размер выборки, равный единице. Следует проявлять осторожность, чтобы избежать ошибок при наблюдении и выборе. Астробиологи рассматривают альтернативный химический состав жизни и изучают земные экстремофильные организмы, которые расширяют возможные определения пригодных для жизни миров.

Источник

Планетология

Планетология — это комплекс наук, изучающих планеты и их спутники, а также солнечную систему в целом и другие планетные системы с их экзопланетами. Сфера её интересов включает в себя очень разнообразные объекты, от микрометеоритов до газовых гигантов. Планетология изучает физические свойства, химический состав, строение поверхности, внутренних и внешних оболочек планет и их спутников, а также условия их формирования и развития.

В планетологии связаны между собой экспериментальные и теоретические отрасли. Данные наземных наблюдений могут позже проверяться и уточняться с помощью экспериментальных исследований космического пространства: в первую очередь автоматическими космическими аппаратами, а также с помощью дистанционного зондирования и сравнительного изучения метеоритов в земных лабораториях. Большую роль играет теоретический подход, который включает в себя использование компьютерного и математического моделирования.

Учёным, занимающимся планетологией, приходиться разбираться в смежных с ней отраслях, таких как астрономия, физика и геология. На сегодняшний день существует довольно много научно-исследовательских центров и университетов, на которых есть кафедры, занимающиеся вопросами планетологии, а также существует несколько научных институтов по всему миру, работающих в данной области. Ежегодно проводится несколько крупных научных конференций и публикуется масса журналов, посвящённых данной тематике.

Содержание

История

История планетологии начинается с древнегреческого философа Демокрита, который (как известно из трудов Ипполита) говорил:

В более позднее время новой вехой становления планетологии и астрономии стали телескопические наблюдения. Начало им положил итальянский астроном Галилео Галилей в 1609 году. Направив свой самодельный телескоп на небо он открыл четыре крупнейших спутника Юпитера, горы на Луне, впервые наблюдал кольца Сатурна и многое другое. В том же 1609 году он продолжал изучение лунных ландшафтов. По итогам наблюдений лунной поверхности он записал о ней:

«Поверхность Луны не вполне гладкая, лишённая каких-либо неровностей и идеально шарообразная, как полагает одна философская школа. Напротив эта поверхность очень неправильная, испещрённая ямами и поднятиями, в точности как и поверхность Земли, которая повсюду испещрена высокими горами и глубокими долинами».

А также предположил, что и другие небесные тела обладают такой же поверхностью как и Земля.

Прогресс в деле строительства телескопов, улучшение их характеристик, позволил приступить к более детальным исследованиям поверхности других небесных тел, в частности Луны. Луна была первоначально главным объектом для изучения из-за близости к Земле, что позволяло достаточно хорошо изучить её поверхность даже в те несовершенные телескопы, которые существовали на тот момент. Сначала главным инструментом изучения Луны и планет были оптические приборы, позже уже в XX веке появились радиотелескопы, ну и наконец автоматизированные космические аппараты, с помощью которых учёные смогли в непосредственной близости заниматься изучением космических объектов.

Дисциплины

Планетарная астрономия

Здесь есть две отрасли: теоретическая и наблюдательная. Наблюдательные исследования в первую очередь связаны с изучением малых тел Солнечной системы с помощью оптических и радиотелесков. Они позволяют выяснить такие характеристики как форма тела, вращение, состав и рельеф поверхности и т. п.

Теоретические исследования связаны с динамикой: использование законов небесной механики применительно к телам Солнечной системы и внесолнечным планетным системам.

Планетарная геология

Больше всего данных планетарная геология имеет о телах, которые располагаются в непосредственной близости от Земли: Луна и две соседние с Землёй планеты Венера и Марс. Луна стала первым объектом для исследований. Её изучали теми же методами, которые были разработаны ранее для изучения Земли.

Геоморфология

Геоморфология исследует особенности строения поверхности планет и реконструирует историю их формирования, делает заключения о физических процессах, которые действовали на данную поверхность. Планетарная геоморфология включает в себя изучение нескольких типов поверхностей:

Геологическая история поверхности может расшифрована за счёт сопоставления пород, залегающих на разной глубине. Так как согласно принципу суперпозиции (en:Law of superposition) породы в разрезе следуют в порядке их образования: в верхних слоях залегают самые молодые, а в нижних — самые древние. Этот закон был открыт Нильсом Стенсеном и впервые применён им при изучении пластов Земли. Так, например, на стратиграфические исследования, выполненные астронавтами в программе Аполлон и снимки КА Лунар орбитер были затем использованы при создании стратиграфической колонки (en:Stratigraphic column) и геологической карты Луны.

Космохимия, геохимия и петрология

Одна из основных проблем при создании гипотез о формировании и эволюции объектов Солнечной системы является отсутствие образцов, которые могли бы быть проанализированы в крупных лабораториях, со всеми необходимыми инструментами, на основании всех доступных знаний земной геологии, которые могли бы быть здесь применены. К счастью, в распоряжении учёных имеются образцы доставленные с Луны астронавтами Аполлона и советскими луноходами, а также образцы астероидов и Марса, в виде метеоритов, выбитых когда-то из их поверхности. Некоторые из них были сильно изменены в результате окислительных процессов в атмосфере Земли и инфильтрационного действия биосферы, однако некоторые метеориты, например, те что были найдены в последние десятилетия в Антарктиде почти что не подверглись серьёзным изменениям.

Различные типы метеоритов, прилетевшие из пояса астероидов охватывают практически все части структуры астероидов, есть даже такие, которые образовались из ядра и мантии разрушенных астероидов (Палласит). Сочетание геохимии и наблюдательной астрономии также дают возможность проследить из каких именно астероидов был выбит данный метеорит.

Известно довольно мало марсианских метеоритов, которые могли бы предоставить сведения о составе марсианской коры, к тому же неизбежный недостаток информации о местах их образования на поверхности Марса дополнительно усложняет задачу построения теории эволюции марсианской литосферы. Всего до 2008 года было выявлено около 50 метеоритов с Марса.

За время программы Аполлон астронавтами было привезено на Землю более 350 кг лунного грунта, плюс ещё несколько сотен граммов было доставлено советскими луноходами. Эти образцы позволили составить самый полный отчёт о составе другого космического тела Солнечной системы. Всего до 2008 года было выявлено около 100 лунных метеоритов.

Геофизика

Космические зонды позволяют собирать информацию не только в области видимого света, но и в других областях электромагнитного спектра. Планеты можно охарактеризовать различными силовыми полями, такими как гравитационное и магнитное поле. Изучением этих полей занимается геофизика. Изменение ускорения КА, пролетающих рядом с планетой, позволяет гравитационные аномалии над различными областями планеты и, как следствие, сделать определённые выводы о составе и характеристиках пород в этих областях.

Подобные измерения проводились в 1970-х годах посредством лунных орбитальных аппаратов над лунными морями, которые позволили выявить концентрацию массы в районе Моря дождей, Моря Ясности и Моря Кризисов.

Если магнитное поле планеты достаточно велико, то его взаимодействие с солнечным ветром образует магнитосферу вокруг планеты. Исследования космическими зондами магнитного поля Земли показали, что оно простирается в сторону Солнца на огромное расстояние в 10 радиусов Земли. Солнечный ветер — это поток высокоэнергичных заряженных частиц (в основном протоны и электроны), истекающих с солнечной короны, благодаря магнитному полю они обтекают Землю и движутся дальше вдоль магнитного хвоста Земли, который может простираться дальше в космос на сотни радиусов планеты в направлении перпендикулярном к Солнцу. В магнитосфере существуют области (радиационные пояса), в которой накапливаются и удерживаются проникшие в неё заряженные частицы.

Атмосферные науки

Атмосфера является важной переходной зоной между твёрдой поверхностью и внешними радиационными поясами. Не все планеты имеют атмосферу: её существование зависит от массы планеты и расстояния от Солнца. Кроме четырёх газовых гигантов, почти все планеты земной группы имеют атмосферу (Венера, Земля, Марс). Атмосферы также обнаружены у двух спутников Титана и Тритона. Кроме того, очень разреженной атмосферой обладает Меркурий.

Скорость вращения планеты вокруг своей оси заметно влияет на потоки и течения в атмосфере. Особенно хорошо это видно на примере Юпитера и Сатурна, в атмосферах которых формируются системы полос и вихрей. Тоже самое можно увидеть и на примере планет земной группы, в частности на Венере.

Сравнительная планетология

В планетологии часто используется метод сравнения, чтобы дать более полное понимания изучаемого объекта, особенно когда по нему не хватает прямых данных. Сравнение атмосферы Земли и Титана (спутника Сатурна), развитие внешних объектов Солнечной системы на разных расстояниях от Солнца, геоморфология поверхности планет земной группы, — вот лишь несколько примеров использования данного метода.

Основным объектом для сравнения остаётся Земля, так как она лучше всего изучена и на ней можно провести все возможные измерения. Использование данных исследования Земли в качестве аналога для сравнения с другими телами, больше всего распространены в таких науках как планетарная геология, геоморфология и науки об атмосфере.

Профессиональные труды

Журналы

Профессиональные организации

Крупнейшие конференции

Более мелкие семинары и конференции по конкретным областям планетологии проводятся по всему мире в течение всего года.

Главные институты

Вот далеко не полный перечень институтов и университетов, занимающихся вопросами планетологии:

Источник

Сравнение множества тел помогает исследователю хотя бы по той причине, что Земля гораздо более доступна, чем любое другое тело. Затем эти далекие тела можно оценить в контексте процессов, уже охарактеризованных на Земле. И наоборот, другие тела (включая внесолнечные ) могут служить дополнительными примерами, крайними случаями и контрпримерами для процессов, связанных с землей; без более широкого контекста изучение этих явлений применительно только к Земле может привести к небольшим размерам выборки и ошибкам наблюдений.

Содержание

Геология и геохимия

Все планеты земной группы (и некоторые спутники, такие как Луна) по существу состоят из силикатов, обернутых вокруг железных ядер. Большие спутники внешней Солнечной системы и Плутон имеют больше льда и меньше камней и металла, но все же подвергаются аналогичным процессам.

Вулканизм

В настоящее время предполагается, что следовые примеси льда Европы содержат серу. Это оценивается с помощью канадского сульфатного источника в качестве аналога в рамках подготовки к будущим зондам для Европы. С другой стороны, небольшие тела, такие как кометы, астероиды некоторых типов и частицы пыли, служат контрпримерами. Предполагается, что эти материалы практически не нагреваются или содержат образцы, представляющие раннюю Солнечную систему, которые с тех пор были стерты с Земли или любого другого крупного тела.

Кратер

Как и на Земле, небольшое количество кратеров на других телах указывает на молодые поверхности. Это особенно вероятно, если в близлежащих регионах или телах видны более тяжелые кратеры. Молодые поверхности, в свою очередь, указывают на атмосферные, тектонические или вулканические, или гидрологические процессы на крупных телах и кометах, или на перераспределение пыли, или на относительно недавнее образование на астероидах (т. Е. Отщепление от родительского тела).

Дифференциация

К крайним случаям относятся Веста и некоторые из более крупных спутников, которые демонстрируют дифференциацию, но предполагается, что с тех пор полностью затвердели. На вопрос, затвердела ли Луна Земли или сохранила ли она какие-то расплавленные слои, окончательного ответа нет. Кроме того, ожидается, что процессы дифференциации будут изменяться в зависимости от континуума. Тела могут состоять из более легких и тяжелых горных пород и металлов, с высоким содержанием водяного льда и летучих веществ (с меньшей механической прочностью) в более прохладных регионах Солнечной системы или, главным образом, из льдов с низким содержанием горных пород / металлов даже дальше от Солнца. Считается, что этот континуум отражает различный химический состав ранней Солнечной системы с огнеупорами, сохранившимися в теплых регионах, и летучими веществами, вытесненными наружу молодым Солнцем.

Газовые планеты- гиганты представляют собой еще одну форму дифференциации с несколькими слоями жидкости по плотности. Некоторые проводят различие между настоящими газовыми гигантами и ледяными гигантами, находящимися дальше от Солнца.

Тектоника

В свою очередь, расплавленное ядро ​​может допускать тектонику плит, основные особенности которой проявляет Земля. Марс, будучи меньшим по размеру телом, чем Земля, не проявляет ни текущей тектонической активности, ни горных хребтов из-за недавней геологической активности. Предполагается, что это происходит из-за того, что внутреннее пространство охлаждается быстрее, чем Земля (см. Геомагнетизм ниже). Краевым случаем может быть Венера, которая, кажется, не имеет существующей тектоники. Однако в своей истории он, вероятно, имел тектоническую активность, но утратил ее. Возможно, тектонической активности на Венере будет достаточно для перезапуска после долгой эпохи накопления.

Ио, несмотря на высокий уровень вулканизма, не проявляет никакой тектонической активности, возможно, из-за магм на основе серы с более высокими температурами или просто более высоких объемных потоков. Между тем, ямки Весты можно рассматривать как форму тектоники, несмотря на небольшой размер тела и низкие температуры.

Газовые гиганты, в свою очередь, могут демонстрировать разные формы теплопередачи и смешения. Кроме того, газовые гиганты демонстрируют различные тепловые эффекты в зависимости от размера и расстояния до Солнца. Уран показывает чистый отрицательный тепловой баланс для космоса, но другие (включая Нептун, находящийся дальше) чистые положительные.

Геомагнетизм

Две планеты земной группы (Земля и Меркурий) отображают магнитосферы и, следовательно, имеют слои расплавленного металла. Точно так же у всех четырех газовых гигантов есть магнитосферы, которые указывают на слои проводящей жидкости. Ганимед также показывает слабую магнитосферу, как свидетельство наличия подповерхностного слоя соленой воды, в то время как объем вокруг Реи демонстрирует симметричные эффекты, которые могут быть кольцами или магнитным явлением. Из них магнитосфера Земли является наиболее доступной, в том числе с поверхности. Поэтому он является наиболее изученным, и внеземные магнитосферы изучаются в свете предыдущих исследований Земли.

Тем не менее, между магнитосферами существуют различия, указывающие на области, требующие дальнейших исследований. Магнитосфера Юпитера сильнее, чем у других газовых гигантов, а у Земли сильнее, чем у Меркурия. У Меркурия и Урана есть смещенные магнитосферы, чему пока нет удовлетворительного объяснения. Наклон оси Урана заставляет его магнитосферный хвост закручиваться за планетой, аналогов нет. Будущие исследования Урана могут показать новые магнитосферные явления.

Геохимия

Помимо расстояния до Солнца, разные тела демонстрируют химические вариации, указывающие на их образование и историю. Нептун плотнее Урана, что является свидетельством того, что эти двое могли поменяться местами в ранней Солнечной системе. Кометы показывают как высокое содержание летучих, так и зерна, содержащие тугоплавкие материалы. Это также указывает на некоторое перемешивание материалов в Солнечной системе при формировании этих комет. Инвентаризация материалов по волатильности Mercury используется для оценки различных моделей их образования и / или последующей модификации.

Объекты пояса Койпера имеют очень выветренную или в некоторых случаях очень свежую поверхность. Поскольку большие расстояния приводят к низкому пространственному и спектральному разрешению, химический состав поверхности KBO в настоящее время оценивается с помощью аналогичных спутников и астероидов, более близких к Земле.

Аэрономия и физика атмосферы

Атмосфера Земли намного толще, чем у Марса, но намного тоньше, чем у Венеры. В свою очередь, оболочки газовых гигантов представляют собой совершенно другой класс и показывают свои градации. Между тем, более мелкие тела демонстрируют разреженные атмосферы («поверхностные экзосферы»), за исключением Титана и, возможно, Тритона. Кометы варьируются от незначительных атмосфер во внешней Солнечной системе до активных ком на миллионы миль в перигелии. Экзопланеты, в свою очередь, могут обладать известными и неизвестными в нашей звездной системе атмосферными свойствами.

Аэрономия

Атмосферный выброс в значительной степени является тепловым процессом. Поэтому атмосфера, которую может удерживать тело, варьируется от более теплых внутренних областей Солнечной системы до более холодных внешних областей. Различные тела в разных регионах Солнечной системы дают аналогичные или противоположные примеры. Атмосфера Титана считается аналогом ранней, более холодной Земли; Атмосфера Плутона считается аналогом огромной кометы.

Наличие или отсутствие магнитного поля влияет на верхние слои атмосферы и, в свою очередь, на атмосферу в целом. Воздействие частиц солнечного ветра вызывает химические реакции и ионные частицы, которые, в свою очередь, могут влиять на магнитосферные явления. Земля служит контрпримером Венере и Марсу, у которых нет планетных магнитосфер, и Меркурию с магнитосферой, но с незначительной атмосферой.

Сезоны

Предполагается, что у Урана, перевернутого на бок, сезонные эффекты намного сильнее, чем на Земле. Точно так же постулируется, что Марс изменял наклон своей оси на протяжении эонов, причем в гораздо большей степени, чем на Земле. Предполагается, что это резко изменило не только сезоны, но и климат на Марсе, чему есть некоторые свидетельства. У Венеры незначительный наклон, исключающий времена года, и медленное ретроградное вращение, вызывающее иные дневные эффекты, чем на Земле и Марсе.

Слои облаков и дымки

Циркуляция и ветры

Штормы и циклоническая активность

Молния и полярное сияние

Сравнительная климатология

Понимание истории эволюции и текущего состояния климата Венеры и Марса имеет прямое отношение к исследованиям климата Земли в прошлом, настоящем и будущем.

Гидрология

Растущее число тел демонстрирует реликтовые или современные гидрологические изменения. Земля, «планета океана», является ярким примером. Другие тела демонстрируют меньшие изменения, что указывает на их сходство и различие. Это может быть определено как включающее жидкости, отличные от воды, такие как легкие углеводороды на Титане или, возможно, сверхкритический диоксид углерода на Марсе, которые не сохраняются в условиях Земли. В свою очередь, древние потоки лавы можно рассматривать как форму гидрологической модификации, которую можно спутать с другими флюидами. В настоящее время на Ио есть кальдеры лавы и озера. Модификация жидкости могла произойти на таких маленьких телах, как Веста; гидратация в целом не наблюдается.

Модификация флюидов и осаждение минералов на Марсе, наблюдаемые марсоходами MER и MSL, изучаются в свете особенностей Земли и минералов. Минералы, наблюдаемые с орбитальных и посадочных аппаратов, указывают на образование в водных условиях; морфология указывает на действие жидкости и отложение.

Динамика

Предполагается, что гигантские удары объясняют как наклон Урана, так и ретроградное вращение Венеры. Гигантские столкновения также являются кандидатами на гипотезу об океане Марса и высокой плотности Меркурия.

У большинства планет-гигантов ( кроме Нептуна ) есть свиты из лун, колец, пастухов колец и лунных троянцев, аналогичные мини-солнечным системам. Постулируется, что эти системы образовались из аналогичных газовых облаков и, возможно, с аналогичными миграциями в период их формирования. Миссия Кассини была защищена на том основании, что динамика системы Сатурна будет способствовать исследованиям динамики и формирования Солнечной системы.

Семейства астероидов и промежутки указывают на их локальную динамику. Они, в свою очередь, указывают на пояс Койпера и предполагаемый обрыв Койпера. Трояны Hildas и Jupiter имеют отношение к троянцам Нептуна, Plutinos, Twotinos и т. Д.

Относительное отсутствие у Нептуна лунной системы предполагает ее формирование и динамику. Миграция Тритона объясняет выброс или разрушение конкурирующих спутников, аналогично Горячим Юпитерам (также в разреженных системах), а также гипотезу Великого Леса самого Юпитера в меньшем масштабе.

Считается, что планеты образовались в результате аккреции все более крупных частиц в астероиды и планетезимали, а также в современные тела. Предполагается, что Веста и Церера являются единственными сохранившимися образцами планетезималей и, следовательно, образцами периода формирования Солнечной системы.

Транзиты Меркурия и Венеры наблюдались как аналоги внесолнечных транзитов. Поскольку транзиты Меркурия и Венеры намного ближе и, следовательно, кажутся «более глубокими», их можно изучать гораздо более детально. Аналогичным образом аналоги наших астероидов и пояса Койпера наблюдались вокруг других звездных систем, хотя и с гораздо меньшей степенью детализации.

Астробиология

Миссия «Галилео», выполняя облет Земли с помощью гравитации, рассматривала нашу планету как внеземную в ходе проверки методов обнаружения жизни. И наоборот, тепловизор высокого разрешения миссии Deep Impact, предназначенный для изучения комет, начиная с больших расстояний, может быть перепрофилирован для наблюдений за экзопланетами в расширенной миссии EPOXI.

И наоборот, обнаружение жизни влечет за собой идентификацию тех процессов, которые благоприятствуют или мешают жизни. Это происходит главным образом через изучение земной жизни и земных процессов, хотя на самом деле это размер выборки, равный единице. Следует проявлять осторожность, чтобы избежать ошибок при наблюдении и выборе. Астробиологи рассматривают альтернативный химический состав жизни и изучают земные экстремофильные организмы, которые расширяют возможные определения пригодных для жизни миров.

Источник