Astronomia

O fato de que existem dois tipos distintos de planetas—o rocky planetas terrestres e o gás rico em planetas júpiter—nos leva a crer que eles se formaram sob condições diferentes., Certamente suas composições são dominadas por diferentes elementos. Analisemos cada tipo com mais pormenor.os dois maiores planetas, Júpiter e Saturno, têm quase a mesma composição química que o sol; eles são compostos principalmente dos dois elementos hidrogênio e hélio, com 75% de sua massa sendo hidrogênio e 25% hélio. Na terra, tanto hidrogênio quanto hélio são gases, então Júpiter e Saturno são às vezes chamados de planetas gasosos. Mas este nome é enganador., Júpiter e Saturno são tão grandes que o gás é comprimido em seu interior até que o hidrogênio se torne um líquido. Como a maior parte de ambos os planetas consiste de hidrogênio comprimido e liquefeito, devemos realmente chamá-los de planetas líquidos.

Figura 1: Júpiter. Esta imagem verdadeira de Júpiter foi tirada da sonda Cassini em 2000. (credit: modification of work by NASA/JPL / University of Arizona)

sob a força da gravidade, os elementos mais pesados afundam-se em direção às partes interiores de um planeta líquido ou gasoso., Tanto Júpiter quanto Saturno, portanto, têm núcleos compostos de rochas mais pesadas, metal e gelo, mas não podemos ver essas regiões diretamente. De fato, quando olhamos de cima para baixo, tudo o que vemos é a atmosfera com suas nuvens girando (Figura 1). Devemos inferir a existência do núcleo mais denso dentro destes planetas a partir de estudos da gravidade de cada planeta.Urano e Netuno são muito menores que Júpiter e Saturno, mas cada um tem um núcleo de rocha, metal e gelo., Urano e Netuno eram menos eficientes em atrair hidrogênio e gás hélio, então eles têm atmosferas muito menores em proporção aos seus núcleos.quimicamente, cada planeta gigante é dominado pelo hidrogênio e seus muitos compostos. Quase todo o oxigênio presente é combinado quimicamente com hidrogênio para formar água (H2O). Os químicos chamam tal composição dominada pelo hidrogénio reduzida. Em todo o sistema solar exterior, encontramos água abundante (principalmente na forma de gelo) e reduzindo a química.os planetas terrestres são bastante diferentes dos Gigantes., Além de serem muito menores, eles são compostos principalmente de rochas e metais. Estes, por sua vez, são feitos de elementos que são menos comuns no universo como um todo. As rochas mais abundantes, chamadas silicatos, são feitas de silício e oxigênio, e o metal mais comum é o ferro. Podemos dizer a partir de suas densidades (Ver Tabela 2 em Visão Geral do nosso sistema planetário) que Mercúrio tem a maior proporção de metais (que são mais densos) e a Lua tem a menor., A Terra, Vênus e Marte têm composições em massa aproximadamente semelhantes: cerca de um terço de sua massa consiste em combinações ferro-níquel ou ferro-enxofre; dois terços são feitos de silicatos. Como estes planetas são em grande parte compostos de oxigênio (tais como os minerais silicatos de suas crostas), sua química é dita ser oxidada.quando olhamos para a estrutura interna de cada um dos planetas terrestres, descobrimos que os metais mais densos estão num núcleo central, com os silicatos mais leves perto da superfície., Se estes planetas fossem líquidos, como os planetas gigantes, poderíamos entender este efeito como resultado do afundamento de elementos mais pesados devido à força da gravidade. Isso nos leva a concluir que, embora os planetas terrestres sejam sólidos hoje, em um momento eles devem ter sido quentes o suficiente para derreter.a diferenciação é o processo pelo qual a gravidade ajuda a separar o interior de um planeta em camadas de diferentes composições e densidades. Os metais mais pesados afundam-se para formar um núcleo, enquanto os minerais mais leves flutuam para a superfície para formar uma crosta., Mais tarde, quando o planeta arrefece, esta estrutura em camadas é preservada. Para que um planeta rochoso para diferenciar, ele deve ser aquecida até o ponto de fusão das rochas, que é, normalmente, mais de 1300 K.

Luas, Asteróides e Cometas

química e estruturalmente, a Lua da Terra é como os planetas terrestres, mas a maioria das luas estão no exterior do sistema solar, e eles têm composições semelhantes para os núcleos dos planetas gigantes, ao redor da qual orbita., As três maiores luas—Ganímedes e Calisto no sistema joviano, e Titã no sistema saturniano—são compostas por metade de água congelada, e metade de rochas e metais. A maioria dessas luas se diferenciaram durante a formação, e hoje eles têm núcleos de rocha e metal, com camadas superiores e crostas de gelo muito frio e, portanto, muito duro (Figura 2).

Figura 2: Ganimedes. Esta visão da lua de Júpiter Ganímedes foi tirada em junho de 1996 pela sonda Galileu., A cor cinza acastanhada da superfície indica uma mistura poeirenta de material rochoso e gelo. Os pontos fortes são locais onde impactos recentes descobriram gelo fresco por baixo. (crédito: modificação do trabalho pela NASA / JPL)

a maioria dos asteroides e cometas, bem como as luas menores, provavelmente nunca foram aquecidos até o ponto de fusão. No entanto, alguns dos maiores asteroides, como Vesta, parecem ser diferenciados; outros são fragmentos de corpos diferenciados., Como a maioria dos asteroides e cometas mantém sua composição original, eles representam material relativamente não modificado que remonta à época da formação do sistema solar. Em certo sentido, eles agem como fósseis químicos, ajudando-nos a aprender sobre um tempo atrás cujos vestígios foram apagados em mundos maiores.em termos gerais, quanto mais distante um planeta ou lua está do sol, mais fria é a sua superfície. Os planetas são aquecidos pela energia radiante do sol, que fica mais fraco com o quadrado da distância., Você sabe como rapidamente o efeito de aquecimento de uma lareira ou de um aquecedor radiante ao ar livre diminui à medida que você se afasta dela; o mesmo efeito se aplica ao sol. Mercúrio, o planeta mais próximo do Sol, tem uma temperatura superficial de formação de bolhas que varia entre 280-430 °C no seu lado iluminado pelo sol, enquanto que a temperatura da superfície em Plutão é apenas cerca de -220 °c, mais fria do que o ar líquido.matematicamente, as temperaturas diminuem aproximadamente em proporção à raiz quadrada da distância do sol., Plutão é cerca de 30 UA no seu mais próximo do sol (ou 100 vezes a distância de mercúrio) e cerca de 49 UA no seu mais distante do sol. Assim, a temperatura de Plutão é menor que a do Mercúrio pela raiz quadrada de 100, ou um fator de 10: a partir de 500 K 50 K.

além de sua distância do Sol, a temperatura da superfície de um planeta pode ser fortemente influenciada por sua atmosfera. Sem o nosso isolamento atmosférico (o efeito estufa, que mantém o calor), os oceanos da Terra seriam permanentemente congelados., Inversamente, se Marte já teve uma atmosfera maior no passado, poderia ter suportado um clima mais temperado do que tem hoje. Vênus é um exemplo ainda mais extremo, onde sua espessa atmosfera de dióxido de carbono atua como isolamento, reduzindo a fuga de calor construído na superfície, resultando em temperaturas maiores do que as do mercúrio. Hoje, a terra é o único planeta onde as temperaturas da superfície geralmente se encontram entre os pontos de congelamento e ebulição da água. Tanto quanto sabemos, a terra é o único planeta a suportar a vida.,

actividade geológica

as crostas de todos os planetas terrestres, bem como das luas maiores, foram modificadas ao longo das suas histórias por forças internas e externas., Externamente, cada um foi atacado por uma chuva lenta de projéteis do espaço, deixando suas superfícies embolsadas por crateras de impacto de todos os tamanhos (ver Figura 3 em Visão Geral do nosso sistema planetário). Temos boas provas de que este bombardeamento foi muito maior na história inicial do sistema solar, mas certamente continua até hoje, mesmo que a uma taxa mais baixa. A colisão de mais de 20 grandes peças do cometa Shoemaker-Levy 9 com Júpiter no verão de 1994 (ver Figura 3) é um exemplo dramático deste processo.,

Figura 3: Cometa Sapateiro–Levy 9. Nesta imagem do cometa Shoemaker–Levy 9 tomada em 17 de Maio de 1994, pelo Telescópio Espacial Hubble da NASA, você pode ver cerca de 20 fragmentos de gelo em que o cometa quebrou. O cometa estava a aproximadamente 660 milhões de quilômetros da terra, em rota de colisão com Júpiter. (credit: modification of work by NASA, ESA, H. Weaver( STScl), E. Smith (STScl))

Figura 4 mostra as consequências destas colisões, quando nuvens de detritos maiores que a terra poderiam ser vistas na atmosfera de Júpiter.,

Figura 4: Júpiter, com Enormes Nuvens de Poeira. O Telescópio Espacial Hubble tomou esta sequência de imagens de Júpiter no verão de 1994, quando fragmentos do cometa Shoemaker–Levy 9 colidiram com o planeta gigante. Aqui vemos o local atingido pelo fragmento G, de cinco minutos a cinco dias após o impacto. Várias das nuvens de poeira geradas pelas colisões tornaram-se maiores que a Terra. (crédito: modificação do trabalho por H., Hammel, NASA)

Durante o tempo em que todos os planetas têm sido sujeitas a tais impactos, forças internas sobre os planetas terrestres têm minado e trançado suas crostas, construiu-se cadeias de montanhas, como vulcões em erupção, e, geralmente, remodelou as superfícies, no que chamamos de actividade geológica. (O prefixo geo significa “terra”, então este é um pouco de um termo” Terra-chauvinista”, mas é tão amplamente usado que nos curvamos à tradição., Entre os planetas terrestres, a terra e Vênus experimentaram a atividade mais geológica ao longo de suas histórias, embora algumas das luas no sistema solar exterior também sejam surpreendentemente ativas. Em contraste, nossa própria lua é um mundo morto onde a atividade geológica cessou bilhões de anos atrás.a atividade geológica num planeta é o resultado de um interior quente. As forças do vulcanismo e da construção de montanhas são impulsionadas pelo calor que escapa dos interiores dos planetas., Como veremos, cada um dos planetas foi aquecido no momento do seu nascimento, e este calor primordial inicialmente impulsionou uma extensa atividade vulcânica, mesmo na nossa lua. Mas, pequenos objetos como a lua logo arrefeceram. Quanto maior for o planeta ou a lua, maior será o seu calor interno e, por isso, mais esperamos ver evidências da superfície de actividade geológica contínua. O efeito é semelhante à nossa própria experiência com uma batata cozida quente: quanto maior a batata, mais lentamente arrefece. Se queremos que uma batata arrefeça rapidamente, cortamo-la em pequenos pedaços.,

Para A maior parte, a história da atividade vulcânica nos planetas terrestres está de acordo com as previsões desta teoria simples. A Lua, o menor destes objetos, é um mundo geologicamente morto. Embora saibamos menos sobre Mercúrio, parece provável que este planeta também tenha cessado a maior parte da actividade vulcânica na mesma altura em que a Lua o fez. Marte representa um caso intermediário. Tem sido muito mais ativo do que a Lua, mas menos do que a Terra. A terra e Vênus, os maiores planetas terrestres, ainda hoje têm interiores fundidos, cerca de 4,5 bilhões de anos após o seu nascimento.,os planetas gigantes têm núcleos densos cerca de 10 vezes a massa da Terra, cercados por camadas de hidrogênio e hélio. Os planetas terrestres consistem principalmente de rochas e metais. Eles já foram fundidos, o que permitiu que suas estruturas se diferenciassem (ou seja, seus materiais mais densos afundaram para o centro). A Lua se assemelha aos planetas terrestres em composição, mas a maioria das outras luas—que orbitam os planetas gigantes—têm grandes quantidades de gelo congelado dentro deles. Em geral, os mundos mais próximos do Sol têm temperaturas de superfície mais elevadas., As superfícies dos planetas terrestres foram modificadas por impactos do espaço e por vários graus de atividade geológica.diferenciação: separação gravitacional de materiais de densidade diferente em camadas no interior de um planeta ou lua