stringtranslate.com

Луна планетарной массы

Спутники планетарной массы, превышающие по массе Плутон, крупнейшую карликовую планету Солнца.

Луна планетарной массы — объект планетарной массы , который также является естественным спутником . Они большие и эллипсоидальные (иногда сферические) по форме. Луны могут находиться в гидростатическом равновесии из-за приливного или радиогенного нагрева, в некоторых случаях образуя подповерхностный океан . Две луны в Солнечной системе, Ганимед и Титан , больше планеты Меркурий , а третья, Каллисто , лишь немного меньше ее, хотя все три менее массивны. Кроме того, семь — Ганимед, Титан, Каллисто, Ио , Луна Земли , Европа и Тритон — больше и массивнее карликовых планет Плутон и Эрида .

Концепция планет-спутников — идея о том, что все объекты планетарной массы, включая луны, являются планетами — используется некоторыми планетологами, такими как Алан Стерн , которых больше интересует, имеет ли небесное тело планетарную геологию (то есть является ли оно планетарным телом), чем его солнечная или несолнечная орбита ( планетная динамика ). [1] Эта концептуализация планет как трех классов объектов (классические планеты, карликовые планеты и планеты-спутники) не была принята Международным астрономическим союзом (МАС).

Ранняя история

Различие между спутником и классической планетой не осознавалось до тех пор, пока не была установлена ​​гелиоцентрическая модель Солнечной системы. Когда в 1610 году Галилей открыл первые спутники другой планеты (четыре галилеевых спутника Юпитера), он назвал их «четырьмя планетами, летающими вокруг звезды Юпитера с неравными интервалами и периодами с удивительной быстротой». [2] Аналогичным образом, Христиан Гюйгенс , открыв крупнейший спутник Сатурна Титан в 1655 году, использовал термины «planeta» (планета), «Stella» (звезда), «luna» (луна) и более современный «satellite» (сопровождающий), чтобы описать его. [3] Джованни Кассини , объявляя о своем открытии спутников Сатурна Япета и Реи в 1671 и 1672 годах, описал их как Nouvelles Planetes autour de Saturne («Новые планеты вокруг Сатурна»). [4] Однако, когда Journal de Scavans сообщил об открытии Кассини двух новых лун Сатурна ( Тетии и Дионы ) в 1686 году, он назвал их строго «спутниками», хотя иногда Сатурн называли «первичной планетой». [5] Когда Уильям Гершель объявил об открытии двух объектов на орбите вокруг Урана ( Титании и Оберона ) в 1787 году, он назвал их «спутниками» и «вторичными планетами». [6] Во всех последующих сообщениях об открытиях естественных спутников использовался исключительно термин «спутник», [7] хотя в книге 1868 года «Иллюстрированная астрономия Смита» спутники назывались «вторичными планетами». [8]

Современная концепция

Сравнительные массы семи крупнейших лун. Значения ×10 21  кг. Луны меньше Тритона были бы едва видны в этом масштабе.
Массы средних лун в сравнении с Тритоном. Значения составляют ×10 21  кг. Дисномии дано значение в центре известного диапазона (0,3–0,5). Неизмеренные Вант и Ильмаре исключены. Энцелад, Миранда и Мимас почти невидимы в этом масштабе.

В современную эпоху Алан Стерн считает планеты-спутники одной из трех категорий планет, наряду с карликовыми планетами и классическими планетами. [9] Термин «планемо » («объект планетарной массы») охватывает все три популяции. [10] Определение «планеты» Стерна и МАС зависит от гидростатического равновесия — от того, достаточно ли массы тела, чтобы сделать его пластичным, так что оно релаксирует в эллипсоид под собственной гравитацией. Определение МАС указывает, что масса достаточно велика, чтобы преодолеть «силы твердого тела», и оно не рассматривает объекты, которые могут находиться в гидростатическом равновесии из-за подповерхностного океана или (в случае Ио) из-за магмы, вызванной приливным нагревом. Многие из более крупных ледяных лун могут иметь подповерхностные океаны. [11]

Семь крупнейших лун массивнее карликовой планеты Плутон , которая, как известно, находится в гидростатическом равновесии. (Они также известны тем, что массивнее Эриды , карликовой планеты, еще более массивной, чем Плутон.) Эти семь — Луна Земли , четыре галилеевых спутника Юпитера ( Ио , Европа , Ганимед и Каллисто ) и крупнейшие луны Сатурна ( Титан ) и Нептуна ( Тритон ). Ганимед и Титан дополнительно больше планеты Меркурий, а Каллисто почти такой же большой. Все эти луны имеют эллипсоидальную форму. При этом две луны, которые больше Меркурия, имеют менее половины его массы, и именно масса, наряду с составом и внутренней температурой, определяют, является ли тело достаточно пластичным, чтобы находиться в гидростатическом равновесии. Обычно считается, что Ио, Европа, Ганимед, Титан и Тритон находятся в гидростатическом равновесии, но известно, что Луна Земли не находится в гидростатическом равновесии, а ситуация с Каллисто неясна.

Еще дюжина лун также имеют эллипсоидальную форму, что указывает на то, что они достигли равновесия в какой-то момент своей истории. Однако было показано, что некоторые из этих лун больше не находятся в равновесии, поскольку они становятся все более жесткими по мере охлаждения с течением времени.

Вторая по величине луна Нептуна Протей (Нептун VIII) иногда включалась в рассмотрение авторами, обсуждающими или отстаивающими геофизические концепции «планеты». [12] [13] Она больше Мимаса, но весьма далека от круглой формы.

Текущее равновесие лун

Чтобы определить, находится ли луна в настоящее время в гидростатическом равновесии, требуются тщательные наблюдения, и опровергнуть это легче, чем доказать.

Полностью каменистая луна Земли вышла из равновесия миллиарды лет назад [14], но большинство других шести лун, больших, чем Плутон, четыре из которых преимущественно ледяные, как предполагается, все еще находятся в равновесии. (Лед имеет меньшую прочность на разрыв, чем скала, и деформируется при более низких давлениях и температурах, чем скала.) Доказательства, возможно, наиболее убедительны для Ганимеда , который имеет магнитное поле, указывающее на жидкое движение электропроводящего материала внутри него, хотя неизвестно, является ли эта жидкость металлическим ядром или подповерхностным океаном. [15] Одна из средних по размеру лун Сатурна ( Рея ) также может находиться в равновесии [16] [11] , как и пара лун Урана ( Титания и Оберон ). [11] Однако другие эллипсоидальные луны Сатурна ( Мимас , Энцелад , Тефия , Диона и Япет ) больше не находятся в равновесии. [16] Помимо того, что Мимас и Тетис не находятся в равновесии, они имеют очень низкую плотность, и было высказано предположение, что у них может быть немалая внутренняя пористость, [17] [18] в этом случае они не были бы планетами-спутниками. Ситуация с тремя меньшими эллипсоидальными лунами Урана ( Умбриэль , Ариэль и Миранда ) неясна, как и с луной Плутона Хароном . [14]

Спутники TNO Эрида I Дисномия , Оркус I Вант и, возможно, Варда I Ильмаре по размеру не меньше Мимаса, самого маленького эллипсоидального спутника Сатурна. Однако транснептуновые объекты, по-видимому, становятся твердыми телами при большем размере (около 900–1000 км в диаметре), чем спутники Сатурна и Урана (около 400 км в диаметре). И Дисномия, и Вант являются темными телами размером менее 900–1000 км, а Дисномия, как известно, имеет низкую плотность, что предполагает, что она не может быть твердой. Следовательно, эти тела были исключены. [19]

Список

Да– считается находящимся в равновесии
Нет– подтверждено, что не находится в равновесии
Может быть– неопределенные доказательства

Мефона , Паллена и, с меньшей уверенностью, Эгеон находятся в гидростатическом равновесии. [24] Однако, поскольку они не являются объектами планетарной массы, они не включены в число лун планетарной массы.

Атмосферы

Титан имеет более плотную атмосферу, чем Земля, с давлением на поверхности 1,4 бар, в то время как Тритон имеет относительно более тонкую атмосферу 14 мкбар; Титан и Тритон являются единственными известными лунами, имеющими достаточно значительную атмосферу, чтобы управлять погодными и климатическими процессами. [25] Ио (1,9 нбар) и Каллисто (26 пбар) имеют очень тонкую атмосферу, но все же достаточную для столкновений между атмосферными молекулами. Другие луны планетарной массы имеют только экзосферы в лучшем случае. [26] Экзосферы были обнаружены вокруг Луны Земли, Европы, Ганимеда, [26] Энцелада, [27] Дионы, [28] и Реи. [29] Экзосфера вокруг Титании является возможной, хотя это не было подтверждено. [30]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ «Следует ли называть большие луны «планетами-спутниками»?». News.discovery.com. 2010-05-14. Архивировано из оригинала 2014-10-25.
  2. ^ Галилео Галилей (1989). Сидерий Нунций . Альберт ван Хелден. Издательство Чикагского университета. п. 26.
  3. ^ Кристиани Гугении (Христиан Гюйгенс) (1659). Systema Saturnium: Sive de Causis Miradorum Saturni Phaenomenon, et comite ejus Planeta Novo . Адриани Влак. стр. 1–50.
  4. ^ Джованни Кассини (1673). Decouverte de deux Nouvelles Planetes autour de Saturne . Сабастьен Мабре-Краниузи. стр. 6–14.
  5. ^ Кассини, ГД (1686–1692). «Извлечение из Journal Des Scavans. 22 апреля 1686 г. по новому стилю. Давая отчет о двух новых спутниках Сатурна, открытых недавно г-ном Кассини в Королевской обсерватории в Париже». Philosophical Transactions of the Royal Society of London . 16 (179–191): 79–85. Bibcode : 1686RSPT...16...79C. doi : 10.1098/rstl.1686.0013 . JSTOR  101844.
  6. ^ Уильям Гершель (1787). Отчет об открытии двух спутников вокруг планеты Джорджиан. Читал в Королевском обществе . Дж. Николс. С. 1–4.
  7. ^ См. основные цитаты в Хронологии открытия планет Солнечной системы и их лун.
  8. ^ Смит, Аса (1868). Иллюстрированная астрономия Смита. Николс и Холл. стр. 23. Вторичная планета Гершель.
  9. ^ «Следует ли называть большие луны «планетами-спутниками»?». News.discovery.com. 14 мая 2010 г. Архивировано из оригинала 20 июля 2011 г. Получено 4 ноября 2011 г.
  10. ^ Basri, Gibor; Brown, Michael E. (2006). «Planetesimals to Brown Dwarfs: What is a Planet?» (PDF) . Annual Review of Earth and Planetary Sciences . 34 : 193–216. arXiv : astro-ph/0608417 . Bibcode :2006AREPS..34..193B. doi :10.1146/annurev.earth.34.031405.125058. S2CID  119338327. Архивировано из оригинала (PDF) 31 июля 2013 г.
  11. ^ abcde Hussmann, Hauke; Sohl, Frank; Spohn, Tilman (ноябрь 2006 г.). «Подповерхностные океаны и глубокие недра средних по размеру внешних спутников планет и крупных транснептуновых объектов». Icarus . 185 (1): 258–273. Bibcode :2006Icar..185..258H. doi :10.1016/j.icarus.2006.06.005.
  12. ^ Эмили Лакдавалла и др., Что такое планета? Архивировано 22 января 2022 г. в Wayback Machine Планетарное общество, 21 апреля 2020 г.
  13. ^ Уильямс, Мэтт. "Геофизическое определение планеты". Phys.org . Получено 25.05.2022 .
  14. ^ abc Ниммо, Фрэнсис; и др. (2017). «Средний радиус и форма Плутона и Харона по изображениям New Horizons». Икар . 287 : 12–29. arXiv : 1603.00821 . Бибкод : 2017Icar..287...12N. doi :10.1016/j.icarus.2016.06.027. S2CID  44935431.
  15. ^ Белая книга сообщества Planetary Science Decadal Survey, вопросы науки о Ганимеде и будущие исследования. Архивировано 21 января 2022 г. на Wayback Machine.
  16. ^ abcdefgh PC Thomas (2010) «Размеры, формы и производные свойства спутников Сатурна после номинальной миссии Кассини» Архивировано 23 декабря 2018 г. в Wayback Machine , Icarus 208: 395–401
  17. ^ Leliwa-Kopystyński, J.; Kossacki, KJ (2000). «Эволюция пористости в малых ледяных телах». Planetary and Space Science . 48 (7–8): 727–745. Bibcode : 2000P&SS...48..727L. doi : 10.1016/S0032-0633(00)00038-6.
  18. ^ Шенк, Пол; Буратти, Бонни; Кларк, Роджер; Бирн, Пол; МакКиннон, Уильям; Мацуяма, Исаму; Ниммо, Фрэнсис; Сципиони, Франческа (2022). «Красные полосы на Тетисе: доказательства недавней активности». Европейский планетарный научный конгресс. Европейский планетарный научный конгресс 2022 года. Bibcode : 2022EPSC...16..732S. doi : 10.5194/epsc2022-732 . Получено 20 ноября 2022 года .
  19. ^ Grundy, WM; Noll, KS; Buie, MW; Benecchi, SD; Ragozzine, D.; Roe, HG (2019). «Взаимная орбита, масса и плотность транснептуновой двойной звезды Gǃkúnǁʼhòmdímà ((229762) 2007 UK126)». Icarus . 334 : 30–38. Bibcode :2019Icar..334...30G. doi :10.1016/j.icarus.2018.12.037. S2CID  126574999. Архивировано (PDF) из оригинала 7 апреля 2019 г.
  20. ^ Большинство данных взяты из списка физических параметров спутников планет NASA/JPL, заархивированного 4 января 2019 г. на Wayback Machine , за исключением масс лун Урана, которые взяты из работы Якобсона (2014).
  21. ^ Дюранте, Даниэле; Хемингуэй, DJ; Рачиоппа, П.; Иесс, Л.; Стивенсон, DJ (2019). «Гравитационное поле Титана и внутренняя структура после Кассини» (PDF) . Icarus . 326 : 123–132. Bibcode :2019Icar..326..123D. doi :10.1016/j.icarus.2019.03.003. hdl :11573/1281269. S2CID  127984873 . Получено 3 апреля 2022 г. .
  22. ^ Кастильо-Рогез, Дж. К.; и др. (2011). «Насколько дифференцирован Каллисто» (PDF) . 42-я конференция по науке о Луне и планетах : 2580. Получено 2 января 2020 г.
  23. ^ Garrick-Bethell, I.; Wisdom, J; Zuber, MT (4 августа 2006 г.). «Доказательства существования в прошлом лунной орбиты с высоким эксцентриситетом». Science . 313 (5787): 652–655. Bibcode :2006Sci...313..652G. doi :10.1126/science.1128237. PMID  16888135. S2CID  317360.
  24. ^ Томас, ПК; Бернс, JA; Тискарено, MS; Хедман, MM; Хельфенштейн, P. (март 2013 г.). Таинственные луны Сатурна, встроенные в дуги: переработанный пух? (PDF) . 44-я конференция по науке о Луне и планетах. Вудлендс, Техас. Bibcode : 2013LPI....44.1598T.
  25. ^ Ингерсолл, Эндрю П. (1990). «Динамика атмосферы Тритона». Nature . 344 (6264): 315–317. Bibcode : 1990Natur.344..315I. doi : 10.1038/344315a0. S2CID  4250378.
  26. ^ ab A Moon with Atmosphere Архивировано 2022-02-08 в Wayback Machine , Эмили Лакдуолла, Планетарное общество (8 апреля 2015 г.)
  27. ^ Догерти, МК; Хурана, КК; и др. (2006). «Идентификация динамической атмосферы на Энцеладе с помощью магнитометра Кассини». Science . 311 (5766): 1406–9. Bibcode :2006Sci...311.1406D. doi :10.1126/science.1120985. PMID  16527966. S2CID  42050327.
  28. ^ Гош, Паллаб (2 марта 2012 г.). «Кислород окутывает ледяную луну Сатурна». BBC News . Получено 2012-03-02 .
  29. ^ Teolis, BD; Jones, GH; Miles, PF; Tokar, RL; Magee, BA; Waite, JH; Roussos, E.; Young, DT; Crary, FJ; Coates, AJ; Johnson, RE; Tseng, W. - L.; Baragiola, RA (2010). «Cassini находит кислородно-углеродную атмосферу на ледяном спутнике Сатурна Рее». Science . 330 (6012): 1813–1815. Bibcode :2010Sci...330.1813T. doi : 10.1126/science.1198366 . PMID  21109635. S2CID  206530211.
  30. ^ Видеманн, Т.; Сикарди, Б.; Дассер, Р.; Мартинес, К.; Бейскер, В.; Бреднер, Э.; Данэм, Д.; Мали, П.; Лелуш, Э.; Арло, Ж.-Э.; Бертье, Дж.; Колас, Ф.; Хаббард, ВБ; Хилл, Р.; Лекашо, Ж.; Лекампион, Ж.-Ф.; Пау, С.; Рапапорт, М.; Рокес, Ф.; Туийо, В.; Хиллз, Чехия; Эллиотт, Эй Джей; Майлз, Р.; Платт, Т.; Кремаскини, К.; Дюбрей, П.; Кавадор, К.; Демотис, К.; Энрике, П.; и др. (февраль 2009 г.). «Радиус Титании и верхний предел ее атмосферы по данным звездного покрытия 8 сентября 2001 года» (PDF) . Icarus . 199 (2): 458–476. Bibcode :2009Icar..199..458W. doi :10.1016/j. икар.2008.09.011.

Дальнейшее чтение