stringtranslate.com

Луна планетарной массы

Спутники планетарной массы больше Плутона, крупнейшей солнечной карликовой планеты.

Луна планетарной массы — это объект планетарной массы , который также является естественным спутником . Они крупные, эллипсоидной (иногда сферической) формы. Луны могут находиться в гидростатическом равновесии из-за приливного или радиогенного нагрева, в некоторых случаях образуя подземный океан . Два спутника Солнечной системы крупнее планеты Меркурий (хотя и менее массивны): Ганимед и Титан , а семь больше и массивнее карликовых планет Плутона и Эриды .

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

История ранних веков

Различие между спутником и классической планетой не было признано до тех пор, пока не была создана 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 через неравные промежутки и периоды с удивительной быстротой». [2] Точно так же Христиан Гюйгенс , обнаружив в 1655 году самый большой спутник Сатурна Титан , использовал термины «планета» (планета), «Стелла» (звезда), «луна» (луна) и более современный «спутник» (помощник ), чтобы описать это. [3] Джованни Кассини , объявляя об 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 спутников Сатурна ( Тетис и Диона ) в 1686 году, он называл их строго «спутниками», хотя иногда Сатурн называл «основной планетой». [5] Когда Уильям Гершель объявил об открытии двух объектов на орбите Урана ( Титания и Оберон ) 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 Смита «Иллюстрированная астрономия» 1868 года спутники назывались «вторичными планетами». [8]

Современная концепция

Сравнительные массы семи крупнейших спутников. Значения ×10 21  кг. Спутники, меньшие, чем Тритон, были бы едва заметны в таком масштабе.
Массы спутников среднего размера по сравнению с Тритоном. Значения ×10 21  кг. Дисномии присваивается значение в центре известного диапазона (0,3–0,5). Неизмеренные Вант и Ильмарэ 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», данное Стерном и МАС, зависит от гидростатического равновесия – от массы тела, достаточной для того, чтобы сделать его пластичным, чтобы оно расслабилось в эллипсоид под действием собственной гравитации. В определении МАС указано, что масса достаточно велика, чтобы преодолеть «силы твердого тела», и оно не касается объектов, которые могут находиться в гидростатическом равновесии из-за подземного океана или (в случае Ио) из-за магмы, вызванной приливами и приливами. обогрев. Многие из более крупных ледяных лун могут иметь подземные океаны. [11]

Семь крупнейших спутников массивнее карликовой планеты Плутон , которая, как известно, находится в гидростатическом равновесии. (Известно также, что они более массивны, чем Эрида , карликовая планета, даже более массивная, чем Плутон.) Эти семь — Луна Земли , четыре галилеевых спутника Юпитера ( Ио , Европа , Ганимед и Каллисто ) и самые большие спутники Сатурна. ( Титан ) и Нептуна ( Тритон ). Ганимед и Титан больше планеты Меркурий, а Каллисто почти такого же размера. Все эти спутники имеют эллипсоидную форму. Тем не менее, два спутника, крупнее Меркурия, имеют менее половины его массы, и именно масса, а также состав и внутренняя температура определяют, достаточно ли пластично тело, 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, и ситуация с Каллисто неясна.

Еще дюжина спутников также имеет эллипсоидную форму, что указывает на то, что они достигли равновесия в какой-то момент своей истории. Однако было показано, что некоторые из этих спутников больше не находятся в равновесии, поскольку со временем они становятся все более жесткими по мере охлаждения.

Второй по величине спутник Нептуна Протей (Нептун VIII) иногда включался авторами, обсуждающими или защищающими геофизические концепции «планеты». [12] [13] Он больше Мимаса, но совсем не круглый.

Текущее равновесие лун

Определение того, находится ли луна в настоящее время в гидростатическом равновесии, требует тщательного наблюдения, и это легче опровергнуть, чем доказать.

Полностью каменистая луна Земли затвердела и вышла из равновесия миллиарды лет назад, [14] но большинство других шести лун, больших Плутона, четыре из которых преимущественно ледяные, предположительно все еще находятся в равновесии. (Лед имеет меньшую прочность на разрыв, чем горная порода, и деформируется при более низких давлениях и температурах, чем горная порода.) Пожалуй, наиболее убедительными доказательствами являются Ганимед , магнитное поле которого указывает на жидкостное движение электропроводящего материала внутри него. жидкость — металлическое ядро ​​или подземный океан — неизвестно. [15] Один из спутников Сатурна среднего размера ( Рея ) также может находиться в равновесии, [16] [11] как и пара спутников Урана ( Титания и Оберон ). [11] Однако другие эллипсоидные спутники Сатурна ( Мимас , Энцелад , Тефия , Диона и Япет ) больше не находятся в равновесии. [16] Помимо того, что Мимас и Тефия не находятся в равновесии, они имеют очень низкую плотность, и было высказано предположение, что они могут иметь значительную внутреннюю пористость, [17] [18] и в этом случае они не были бы планетами-спутниками. Ситуация с тремя меньшими эллипсоидными спутниками Урана ( Умбриэль , Ариэль и Миранда ) неясна, как и со спутником Плутона Хароном . [14]

Спутники TNO Эрида I Дисномия , Оркус I Вант и, возможно, Варда I Ильмарэ , по крайней мере, размером с Мимас, самый маленький эллипсоидный спутник Сатурна. Однако транснептуновые объекты, похоже, становятся твердыми телами большего размера (диаметр около 900–1000 км), чем спутники Сатурна и Урана (диаметр около 400 км). И Дисномия, и Вант представляют собой темные тела размером менее 900–1000 км, а Дисномия, как известно, имеет низкую плотность, что позволяет предположить, что она не может быть твердой. Следовательно, эти органы были исключены. [19]

Список

Да– считается, что находится в равновесии
Нет– подтверждено отсутствие равновесия
Может быть- сомнительные доказательства

(Сатурн VII — это Гиперион , который не имеет гравитационно-закругленной формы; он меньше Мимаса.)

Атмосфера

Титан имеет более плотную атмосферу (1,4 бар), чем Земля; это единственная известная луна со значительной атмосферой. Тритон (14 мкбар), Ио (1,9 нбар) и Каллисто (26 пбар) имеют очень тонкую атмосферу, но все же достаточную для столкновений между атмосферными молекулами. Другие спутники планетарной массы имеют максимум экзосферы . [24] Экзосферы были обнаружены вокруг Луны, Европы, Ганимеда, [24] Энцелада, [25] Дионы, [26] и Реи. [27] Экзосфера вокруг Титании возможна, хотя это не подтверждено. [28]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Следует ли большие спутники называть планетами-спутниками?». Новости.discovery.com. 14 мая 2010 г. Архивировано из оригинала 25 октября 2014 г.
  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, Джорджия (1686–1692). «Отрывок из журнала Des Scavans. 22 апреля, N. 1686. Отчет о двух новых спутниках Сатурна, недавно обнаруженных г-ном Кассини в Королевской обсерватории в Париже». Философские труды Лондонского королевского общества . 16 (179–191): 79–85. Бибкод : 1686RSPT...16...79C. дои : 10.1098/rstl.1686.0013 . JSTOR  101844.
  6. ^ Уильям Гершель (1787). Отчет об открытии двух спутников вокруг грузинской планеты. Читайте в Королевском обществе . Дж. Николс. стр. 1–4.
  7. ^ См. основные цитаты на Хронологии открытия планет Солнечной системы и их спутников.
  8. ^ Смит, Аса (1868). Иллюстрированная астрономия Смита. Николс и Холл. п. 23. Вторичная планета Гершель.
  9. ^ «Следует ли большие спутники называть планетами-спутниками?». Новости.discovery.com. 14 мая 2010 года. Архивировано из оригинала 20 июля 2011 года . Проверено 4 ноября 2011 г.
  10. ^ Басри, Гибор; Браун, Майкл Э. (2006). «От планетезималей до коричневых карликов: что такое планета?» (PDF) . Ежегодный обзор наук о Земле и планетах . 34 : 193–216. arXiv : astro-ph/0608417 . Бибкод : 2006AREPS..34..193B. doi :10.1146/annurev.earth.34.031405.125058. S2CID  119338327. Архивировано из оригинала (PDF) 31 июля 2013 г.
  11. ^ abcde Hussmann, Хауке; Сол, Фрэнк; Спон, Тилман (ноябрь 2006 г.). «Подземные океаны и глубокие недра спутников внешних планет среднего размера и крупных транснептуновых объектов». Икар . 185 (1): 258–273. Бибкод : 2006Icar..185..258H. дои : 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». Физика.орг . Проверено 25 мая 2022 г.
  14. ^ abc Ниммо, Фрэнсис; и другие. (2017). «Средний радиус и форма Плутона и Харона по изображениям New Horizons». Икар . 287 : 12–29. arXiv : 1603.00821 . Бибкод : 2017Icar..287...12N. дои :10.1016/j.icarus.2016.06.027. S2CID  44935431.
  15. ^ Белая книга сообщества Planetary Science Decadal Survey, научные вопросы Ганимеда и будущие исследования. Архивировано 21 января 2022 г. в Wayback Machine.
  16. ^ abcdefgh PC Thomas (2010) «Размеры, формы и производные свойства спутников Сатурна после номинальной миссии Кассини». Архивировано 23 декабря 2018 г. на Wayback Machine , Icarus 208: 395–401.
  17. ^ Лелива-Копистыньский, Ю.; Косацкий, К.Дж. (2000). «Эволюция пористости в малых ледяных телах». Планетарная и космическая наука . 48 (7–8): 727–745. дои : 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 Тефии: свидетельства недавней активности». http://copernicus.org . Европланетный научный конгресс 2022 . Проверено 20 ноября 2022 г.
  19. ^ Гранди, WM; Нолл, Канзас; Буйе, МВт; Бенекки, SD; Рагоцзин, Д.; Роу, Х.Г. (2019). «Взаимная орбита, масса и плотность транснептуновой двойной системы Гокунухомдима ((229762) 2007 UK126)». Икар . 334 : 30–38. дои : 10.1016/j.icarus.2018.12.037. S2CID  126574999. Архивировано (PDF) из оригинала 7 апреля 2019 года.
  20. ^ Большинство цифр взято из списка физических параметров планетарных спутников НАСА/Лаборатории реактивного движения, заархивированного 4 января 2019 г. в Wayback Machine , за исключением масс спутников Урана, взятых из Джейкобсона (2014).
  21. ^ Дуранте, Даниэле; Хемингуэй, диджей; Рачиоппа, П.; Иесс, Л.; Стивенсон, диджей (2019). «Гравитационное поле и внутренняя структура Титана после Кассини» (PDF) . Икар . 326 : 123–132. doi :10.1016/j.icarus.2019.03.003. hdl : 11573/1281269. S2CID  127984873 . Проверено 3 апреля 2022 г.
  22. ^ Кастильо-Рогез, JC; и другие. (2011). «Насколько дифференцирована Каллисто» (PDF) . 42-я Лунная и Планетарная Научная Конференция : 2580 . Проверено 2 января 2020 г.
  23. ^ Гаррик-Бетелл, И.; Мудрость, Дж; Зубер, МТ (4 августа 2006 г.). «Доказательства существования лунной орбиты с высоким эксцентриситетом в прошлом». Наука . 313 (5787): 652–655. Бибкод : 2006Sci...313..652G. дои : 10.1126/science.1128237. PMID  16888135. S2CID  317360.
  24. ^ ab Луна с атмосферой. Архивировано 8 февраля 2022 г. в Wayback Machine , Эмили Лакдвалла, Планетарное общество (8 апреля 2015 г.).
  25. ^ Догерти, МК; Хурана, КК; и другие. (2006). «Идентификация динамической атмосферы на Энцеладе с помощью магнитометра Кассини». Наука . 311 (5766): 1406–9. Бибкод : 2006Sci...311.1406D. дои : 10.1126/science.1120985. PMID  16527966. S2CID  42050327.
  26. ↑ Гош, Паллаб (2 марта 2012 г.). «Кислород окутывает ледяную луну Сатурна». Новости BBC . Проверено 2 марта 2012 г.
  27. ^ Теолис, Б.Д.; Джонс, GH; Майлз, ПФ; Токар, РЛ; Маги, бакалавр искусств; Уэйт, Дж. Х.; Руссос, Э.; Янг, Д.Т.; Крери, Ф.Дж.; Коутс, Эй Джей; Джонсон, RE; Ценг, В. - Л.; Бараджола, РА (2010). «Кассини обнаруживает кислородно-углеродную атмосферу на ледяной луне Сатурна Реи». Наука . 330 (6012): 1813–1815. Бибкод : 2010Sci...330.1813T. дои : 10.1126/science.1198366 . PMID  21109635. S2CID  206530211.
  28. ^ 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, Всемирный банк; 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 другие. (февраль 2009 г.). «Радиус Титании и верхний предел ее атмосферы по данным звездного покрытия 8 сентября 2001 г.» (PDF) . Икар . 199 (2): 458–476. Бибкод : 2009Icar..199..458W. дои : 10.1016/j.icarus.2008.09.011.

дальнейшее чтение