stringtranslate.com

Геофизическое определение планеты

Международный союз геологических наук (МСГН) является международно признанным органом, ответственным за содействие соглашению по номенклатуре и классификации в геонаучных дисциплинах. Однако им еще предстоит создать формальное определение термина « планета ». [1] В результате этого существуют различные геофизические определения, используемые профессиональными геофизиками, планетологами и другими специалистами в области геонаук. Многие специалисты предпочитают использовать одно из нескольких этих геофизических определений вместо определения, принятого голосованием Международного астрономического союза , доминирующей организации по установлению планетарной номенклатуры. [2]

Определения

Некоторые специалисты по науке о Земле придерживаются формального определения планеты, предложенного Международным астрономическим союзом (МАС) в августе 2006 года. [3] Согласно определению МАС , планета — это астрономическое тело, вращающееся вокруг Солнца , достаточно массивное, чтобы быть округлым под действием собственной гравитации , и очистившее окрестности вокруг своей орбиты . [4]

Другое широко распространенное геофизическое определение планеты включает определение, предложенное планетологами Аланом Стерном и Гарольдом Левисоном в 2002 году. Пара предложила следующие правила для определения того, удовлетворяет ли объект в космосе определению планетарного тела. [5]

Планетарное тело определяется как любое тело в космосе, которое удовлетворяет следующим проверяемым верхним и нижним критериям по своей массе: Если тело изолировано от внешних возмущений (например, динамических и тепловых), то оно должно:

  1. Иметь достаточно низкую массу, чтобы ни в какой момент времени (в прошлом или настоящем) не могла генерировать энергию внутри себя за счет какой-либо самоподдерживающейся цепной реакции ядерного синтеза (иначе это был бы коричневый карлик или звезда ). А также,
  2. Быть достаточно большим, чтобы его форма определялась в первую очередь гравитацией, а не механической прочностью или другими факторами (например, поверхностным натяжением, скоростью вращения) менее чем за время Хаббла (примерно современный возраст Вселенной), так чтобы тело за это же время или раньше достигло состояния гидростатического равновесия внутри себя.

Они объясняют свои рассуждения, отмечая, что это определение более четко описывает эволюционные стадии и основные черты планет. В частности, они утверждают, что отличительной чертой планетности является «коллективное поведение массы тела, направленное на преодоление механической силы и переход в равновесный эллипсоид, форма которого определяется его собственной гравитацией», и что определение допускает «ранний период, в течение которого гравитация, возможно, еще не полностью проявила себя как доминирующая сила».

Они подразделили планетарные тела на:

Кроме того, существуют важные динамические категории:

Инкапсуляция 2018 года вышеприведенного определения определила все планетные тела как планеты. Она была сформулирована для более широкой аудитории и была задумана как альтернатива определению планеты МАС . В ней отмечалось, что планетологи считают другое определение «планеты» более полезным для своей области, так же как разные области по-разному определяют «металл». Для них планета это: [6]

тело субзвездной массы, которое никогда не подвергалось ядерному синтезу и имеет достаточную гравитацию, чтобы быть круглым благодаря гидростатическому равновесию, независимо от его орбитальных параметров.

Некоторые различия можно обнаружить в том, как планетологи классифицируют пограничные объекты, такие как астероиды Паллада и Веста . Эти два, вероятно, являются выжившими протопланетами и больше, чем некоторые явно эллипсоидальные объекты, но в настоящее время не очень круглые (хотя Веста, вероятно, была круглой в прошлом). Некоторые определения включают их, [7], а другие — нет. [8]

Другие названия геофизических планет

В 2009 году Жан-Люк Марго (предложивший математический критерий для очистки соседства) и Левисон предположили, что «округлость» должна относиться к телам, чьи гравитационные силы превышают их материальную прочность, и что круглые тела можно было бы назвать «мирами». Они отметили, что такая геофизическая классификация была обоснованной и не обязательно противоречила динамической концепции планеты: для них «планета» определяется динамически и является подмножеством «мира» (который также включает карликовые планеты, круглые луны и свободно плавающие объекты). Однако они указали, что таксономия, основанная на округлости, весьма проблематична, поскольку округлость очень редко наблюдается напрямую, является континуумом, и ее прокси на основе размера или массы приводит к несоответствиям, поскольку прочность планетарного материала зависит от температуры, состава и соотношений смешивания. Например, ледяной Мимас имеет круглую форму и диаметр 396 километров (246 миль), а скалистая Веста — нет, ее диаметр составляет 525 километров (326 миль). [9] Таким образом, они заявили, что некоторая неопределенность может быть допустима при классификации объекта как мира, в то время как его динамическая классификация может быть просто определена по массе и орбитальному периоду. [9]

Геофизические планеты Солнечной системы

Согласно геофизическим определениям планеты, в Солнечной системе больше спутников и карликовых планет, чем классических планет.

Число геофизических планет в Солнечной системе не может быть объективно перечислено, поскольку это зависит от точного определения, а также от детального знания ряда плохо наблюдаемых тел, и есть некоторые пограничные случаи. Во время определения МАС в 2006 году считалось, что предел, при котором ледяные астрономические тела, вероятно, будут находиться в гидростатическом равновесии, составлял около 400 километров (250 миль) в диаметре, что предполагало, что в поясе Койпера и рассеянном диске было большое количество карликовых планет . [10] Однако к 2010 году стало известно, что ледяные луны диаметром до 1500 километров (930 миль) (например, Япет ) не находятся в равновесии. Япет круглый, но слишком сплющенный для своего текущего вращения: он имеет равновесную форму для периода вращения в 16 часов, а не для своего фактического вращения в 79 дней. [11] Это может быть связано с тем, что форма Япета была заморожена образованием толстой коры вскоре после его образования, в то время как его вращение продолжало замедляться впоследствии из-за приливного рассеивания , пока оно не стало приливно заблокированным . [12] Большинство геофизических определений в любом случае перечисляют такие тела. [5] [6] [7] (На самом деле, это уже относится к определению МАС; теперь известно, что Меркурий не находится в гидростатическом равновесии, но он, несмотря на это, повсеместно считается планетой.) [13]

В 2019 году Гранди и др. утверждали, что транснептуновые объекты диаметром до 900–1000 километров (от 560 до 620 миль) (например, (55637) 2002 UX 25 и Gǃkúnǁʼhòmdímà ) никогда не сжимали свою внутреннюю пористость [14] [15] и, таким образом, не являются планетарными телами. В 2023 году Эмери и др. утверждали о схожем пороге для химической эволюции в транснептуновой области [16] . Такой высокий порог предполагает, что максимум девять известных транснептуновых объектов могут быть геофизическими планетами: Плутон, Эрида , Хаумеа , Макемаке , Гунгонг , Харон , Квавар , Орк и Седна преодолевают порог в 900 километров (560 миль). [16] [17]

К телам, которые по общему мнению являются геофизическими планетами, относятся восемь основных планет:

  1. ☿ Меркурий
  2. ♀ Венера
  3. 🜨 Земля
  4. ♂ Марс
  5. ♃ Юпитер
  6. ♄ Сатурн
  7. ⛢ Уран
  8. ♆ Нептун

девять карликовых планет, которые геофизики в целом считают планетами: [17] [18]

  1. Церера
  2. Оркус
  3. Плутон
  4. Хаумеа
  5. Квавар
  6. Makemake
  7. Гунгун
  8. Эрис
  9. Седна

и девятнадцать лун планетарной массы :

Иногда в границы включают и другие объекты, например, астероиды Паллада, Веста и Гигея (крупнее Мимаса, но Паллада и Веста заметно не круглые); второй по величине спутник Нептуна Протей (крупнее Мимаса, но все равно не круглый); или некоторые другие транснептуновые объекты, которые могут быть, а могут и не быть карликовыми планетами. [7]

Изучение снимков, полученных с космических аппаратов, показывает, что порог, при котором объект становится достаточно большим, чтобы быть округлым под действием собственной гравитации (будь то из-за чисто гравитационных сил, как в случае Плутона и Титана , или усиленных приливным нагревом, как в случае Ио и Европы ), приблизительно равен порогу геологической активности. [19] Однако существуют исключения, такие как Каллисто и Мимас , которые имеют равновесные формы (исторические в случае Мимаса), но не показывают никаких признаков прошлой или настоящей эндогенной геологической активности, [20] [21] и Энцелад , который геологически активен из-за приливного нагрева, но, по-видимому, в настоящее время не находится в равновесии. [11]

Сравнение с определением планеты МАС

Некоторые геофизические определения совпадают с определением МАС, в то время как другие геофизические определения, как правило, более или менее эквивалентны второму пункту определения планеты МАС.

Определение Стерна 2018 года, но не его определение 2002 года, исключает первый пункт определения МАС (что планета находится на орбите вокруг звезды) и третий пункт (что планета очистила окрестности вокруг своей орбиты). Таким образом, оно считает карликовые планеты и луны планетарной массы планетами.

В настоящее время МАС признает или называет пять тел карликовыми планетами: Церера , Плутон (карликовая планета с самым большим известным радиусом), [22] Эрида (карликовая планета с самой большой известной массой), [23] Хаумеа и Макемаке , хотя последние три на самом деле не были доказаны как карликовые планеты. [24] Астрономы обычно включают эти пять тел, а также еще четыре: Квавар , Седна , Оркус и Гунгонг .

Реакция на определение МАС

Многие критики решения МАС были сосредоточены именно на сохранении Плутона как планеты и не были заинтересованы в обсуждении или дискуссии о том, как термин «планета» должен определяться в науках о Земле. [25] [26] Ранняя петиция, отвергающая определение МАС, привлекла более 300 подписей, хотя не все эти критики поддержали альтернативное определение. [27] [28] [29]

Другие критики не согласились с самим определением и хотели создать альтернативные определения, которые можно было бы использовать в различных дисциплинах.

Геофизическое определение планеты, предложенное Стерном и Левинсоном, является альтернативой определению МАС того, что является и не является планетой , и призвано выступать в качестве геофизического определения, в то время как определение МАС, как они утверждают, больше предназначено для астрономов. Тем не менее, некоторые геологи отдают предпочтение определению МАС. [3] [30] [31] [6] Сторонники геофизического определения Стерна и Левинсона показали, что такие концепции того, что такое планета, использовались планетологами в течение десятилетий и продолжались после того, как было установлено определение МАС, и что астероиды обычно считались «малыми» планетами, хотя использование этого термина значительно различается. [32] [33]

Применимость к экзопланетам

Геофизические определения использовались для определения экзопланет. Определение МАС 2006 года намеренно не рассматривает сложность экзопланет, хотя в 2003 году МАС заявил, что «минимальная масса, необходимая для того, чтобы внесолнечный объект считался планетой, должна быть такой же, как и та, которая используется в Солнечной системе». [34] Хотя некоторые геофизические определения, которые отличаются от определения МАС, применяются, в теории, к экзопланетам и планетам-изгоям , [31] они не использовались на практике из-за незнания геофизических свойств большинства экзопланет. Геофизические определения, как правило, исключают объекты, которые когда-либо подвергались ядерному синтезу, и поэтому могут исключать как объекты с большей массой, включенные в каталоги экзопланет, так и объекты с меньшей массой. The Extrasolar Planets Encyclopaedia , Exoplanet Data Explorer и NASA Exoplanet Archive включают объекты, значительно более массивные, чем теоретический порог массы 13-Юпитера, при котором, как полагают, поддерживается синтез дейтерия, [35] по следующим причинам: неопределенность в том, как этот предел будет применяться к телу с каменистым ядром, неопределенность в массах экзопланет и спор о том, является ли синтез дейтерия или механизм формирования наиболее подходящим критерием для различения планеты от звезды. Эти неопределенности в равной степени применимы к концепции планеты МАС. [36] [37] [38]

Как определение МАС, так и геофизические определения, которые отличаются от него, рассматривают форму объекта с учетом гидростатического равновесия . Определение округлости тела требует измерений по нескольким хордам (и даже этого недостаточно, чтобы определить, находится ли оно на самом деле в равновесии), но методы обнаружения экзопланет предоставляют только массу планеты, отношение ее площади поперечного сечения к площади поперечного сечения звезды-хозяина или ее относительную яркость. Одна небольшая экзопланета, Kepler-1520b , имеет массу менее 0,02 массы Земли, и аналогия с объектами в Солнечной системе предполагает, что этого может быть недостаточно для того, чтобы скалистое тело было планетой. Другое, WD 1145+017 b , имеет массу всего 0,0007 массы Земли, в то время как SDSS J1228+1040 b может иметь размер всего 0,01 радиуса Земли, что значительно ниже верхнего предела равновесия для ледяных тел в Солнечной системе. (См. Список самых маленьких экзопланет .)

Смотрите также

Дальнейшее чтение

Ссылки

  1. ^ "IUGS | Что такое IUGS?". IUGS (на итальянском). Архивировано из оригинала 2021-12-10 . Получено 2021-12-10 .
  2. ^ "Международный астрономический союз". IAU . 2024-03-19 . Получено 2024-06-22 .
  3. ^ ab Panchuk, Karla (2015). "Как построить Солнечную систему". BC Open Textbook . Архивировано из оригинала 2021-12-10 . Получено 2021-12-09 .
  4. ^ "Генеральная Ассамблея МАС 2006: Результаты голосования по резолюции МАС. Архивировано 17 мая 2020 г. на Wayback Machine ". Международный астрономический союз. 2006. Получено 09 декабря 2021 г.
  5. ^ ab Stern, S. Alan; Levison, Harold F. (2002). Rickman, H. (ред.). «Относительно критериев планетности и предлагаемых схем планетарной классификации». Highlights of Astronomy . 12. Сан-Франциско, Калифорния: Астрономическое общество Тихого океана : 205–213. Bibcode : 2002HiA....12..205S. doi : 10.1017/S1539299600013289 . ISBN 1-58381-086-2.См. стр. 208.
  6. ^ abc Runyon, Kirby D.; Stern, S. Alan (17 мая 2018 г.). «Определение органически выращенной планеты — стоит ли нам действительно определять слово голосованием?». Астрономия . Архивировано из оригинала 10 октября 2019 г. . Получено 12 октября 2019 г. .
  7. ^ abc Эмили Лакдавалла и др., Что такое планета? Архивировано 22.01.2022 в Wayback Machine Планетарное общество, 21 апреля 2020 г.
  8. ^ https://www.hou.usra.edu/meetings/lpsc2017/eposter/1448.pdf Архивировано 28.09.2020 на Wayback Machine [ URL PDF без URL ]
  9. ^ ab Margot, Jean-Luc; Levison, Hal (2009). "Planetary Taxonomy" (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 18 сентября 2021 г. . Получено 19 октября 2021 г. .
  10. ↑ Tancredi, Gonzalo; Favre, Sofía (июнь 2008 г.). «Which are the dwarfs in the Solar System?». Icarus . 195 (2): 851–862. Bibcode : 2008Icar..195..851T. doi : 10.1016/j.icarus.2007.12.020. ISSN  0019-1035.
  11. ^ ab Thomas, PC (июль 2010 г.). «Размеры, формы и производные свойства спутников Сатурна после номинальной миссии Кассини» (PDF) . Icarus . 208 (1): 395–401. Bibcode :2010Icar..208..395T. doi :10.1016/j.icarus.2010.01.025. Архивировано (PDF) из оригинала 23.12.2018 . Получено 20.09.2020 .
  12. ^ Коуэн, Р. (2007). Идиосинкразический Япет, Science News т. 172, стр. 104–106. ссылки Архивировано 13 октября 2007 г. на Wayback Machine
  13. ^ Шон Соломон, Ларри Ниттлер и Брайан Андерсон, ред. (2018) Меркурий: взгляд после MESSENGER . Серия Cambridge Planetary Science № 21, Cambridge University Press, стр. 72–73.
  14. ^ Grundy, WM; Noll, KS; Buie, MW; Benecchi, SD; Ragozzine, D.; Roe, HG (2019). «Взаимная орбита, масса и плотность транснептуновой двойной системы Gǃkúnǁʼhòmdímà ((229762) 2007 UK126)». Icarus . 334 : 30–38. Bibcode :2019Icar..334...30G. doi :10.1016/j.icarus.2018.12.037. S2CID  126574999. Архивировано из оригинала 2019-04-07 . Получено 2019-04-11 .
  15. ^ Grundy, WM; Noll, KS; Roe, HG; Buie, MW; Porter, SB; Parker, AH; Nesvorný, D.; Benecchi, SD; Stephens, DC; Trujillo, CA (2019). "Mutual Orbit Orientations of Transneptunian Binaries" (PDF) . Icarus . 334 : 62–78. Bibcode :2019Icar..334...62G. doi :10.1016/j.icarus.2019.03.035. ISSN  0019-1035. S2CID  133585837. Архивировано из оригинала (PDF) 2020-01-15 . Получено 2019-10-26 .
  16. ^ ab Emery, JP; Wong, I.; Brunetto, R.; Cook, JC; Pinilla-Alonso, N.; Stansberry, JA; Holler, BJ; Grundy, WM; Protopapa, S.; Souza-Feliciano, AC; Fernández-Valenzuela, E.; Lunine, JI; Hines, DC (2024). "Рассказ о 3 карликовых планетах: льды и органика на Седне, Гонггонге и Кваваре по данным спектроскопии JWST". Icarus . 414 . arXiv : 2309.15230 . Bibcode :2024Icar..41416017E. doi :10.1016/j.icarus.2024.116017.
  17. ^ ab Браун, Майкл Э. «Сколько карликовых планет находится во внешней Солнечной системе? (обновления ежедневно)».
  18. ↑ Портер, Саймон (27 марта 2018 г.). "#TNO2018". Twitter. Архивировано из оригинала 2 октября 2018 г. Получено 27 марта 2018 г.
  19. ^ Сайкс, Марк В. (март 2008 г.). «Продолжение дебатов о планете». Science . 319 (5871): 1765. doi :10.1126/science.1155743. ISSN  0036-8075. PMID  18369125. S2CID  40225801.
  20. ^ Грили, Р.; Клемашевский, Дж. Э.; Вагнер, Р. (01.08.2000). «Взгляд Галилея на геологию Каллисто». Planetary and Space Science . 48 (9): 829–853. Bibcode : 2000P&SS...48..829G. doi : 10.1016/S0032-0633(00)00050-7. ISSN  0032-0633. Архивировано из оригинала 17.10.2017 . Получено 24.09.2021 .
  21. ^ "Энцелад и ледяные луны Сатурна". UAPress . 2017-07-12. Архивировано из оригинала 2020-08-08 . Получено 2021-09-24 .
  22. ^ Stern, SA; Bagenal, F.; et al. (октябрь 2015 г.). «Система Плутона: начальные результаты ее исследования New Horizons». Science . 350 (6258). aad1815. arXiv : 1510.07704 . Bibcode :2015Sci...350.1815S. doi : 10.1126/science.aad1815 . ISSN  0036-8075. PMID  26472913.
  23. ^ Браун, Майкл Э .; Шаллер, Эмили Л. (июнь 2007 г.). «Масса карликовой планеты Эрида». Science . 316 (5831): 1585. Bibcode :2007Sci...316.1585B. doi :10.1126/science.1139415. ISSN  0036-8075. PMID  17569855. S2CID  21468196.
  24. ^ "Именование астрономических объектов". Международный астрономический союз . Архивировано из оригинала 31 октября 2013 года . Получено 12 октября 2019 года .
  25. ↑ Брайденстайн, Джим (25 октября 2019 г.), «Глава НАСА считает Плутон планетой», видеозапись выступления на Международном астронавтическом конгрессе на Youtube , заархивировано из оригинала 14.03.2020 г. , извлечено 30.10.2019 г.
  26. ^ Science, Passant Rabie 2019-08-27T16:08:05Z; Astronomy (27 августа 2019 г.). «Плутон все еще заслуживает того, чтобы быть планетой, говорит руководитель NASA». Space.com . Архивировано из оригинала 2019-10-30 . Получено 2019-10-29 .{{cite web}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
  27. ↑ Чанг, Кеннет (1 сентября 2006 г.). «Дебаты по поводу определения планеты продолжаются». The New York Times . Архивировано из оригинала 8 апреля 2019 г. Получено 12 октября 2019 г.
  28. ^ "Дебаты об определении планеты. Алан Стерн и Рон Экерс". Архивировано из оригинала 2020-11-01 . Получено 2020-08-24 .
  29. ^ Флэтов, Айра; Сайкс, Марк (28 марта 2008 г.). «Что определяет планету? (стенограмма)». NPR . Получено 12 октября 2019 г. .
  30. ^ Runyon, KD; Stern, SA; Lauer, TR; Grundy, W.; Summers, ME; Singer, KN (март 2017 г.). "A geophysical planet definition" (PDF) . Lunar and Planetary Science Conference Abstracts (1964): 1448. Bibcode : 2017LPI....48.1448R. Архивировано (PDF) из оригинала 30 марта 2021 г. Получено 12 октября 2019 г.
  31. ^ ab Jason, Davis. "Что такое планета?". Планетарное общество . Архивировано из оригинала 22 января 2022 года . Получено 23 августа 2020 года .
  32. ^ Runyon, KD; Metzger, PT ; Stern, SA; Bell, J. (июль 2019 г.). «Карликовые планеты тоже планеты: планетарная педагогика после New Horizons» (PDF) . Pluto System After New Horizons Workshop Abstracts . 2133 : 7016. Bibcode : 2019LPICo2133.7016R. Архивировано (PDF) из оригинала 27 июня 2021 г. Получено 12 октября 2019 г.
  33. ^ Мецгер, Филип Т .; Сайкс, Марк В.; Стерн, Алан; Раньон, Кирби (февраль 2019 г.). «Переклассификация астероидов из планет в не-планеты». Icarus . 319 : 21–32. arXiv : 1805.04115v2 . Bibcode : 2019Icar..319...21M. doi : 10.1016/j.icarus.2018.08.026. ISSN  0019-1035. S2CID  119206487.
  34. ^ "Рабочая группа по внесолнечным планетам (WGESP) Международного астрономического союза". IAU . 2001. Архивировано из оригинала 2006-09-16 . Получено 2006-05-25 .
  35. ^ Saumon, D.; Hubbard, WB; Burrows, A.; Guillot, T.; Lunine, Jonathan I.; Chabrier, G. (апрель 1996 г.). «Теория гигантских экзопланет». The Astrophysical Journal . 460 : 993–1018. arXiv : astro-ph/9510046 . Bibcode : 1996ApJ...460..993S. doi : 10.1086/177027. ISSN  0004-637X. S2CID  18116542.
  36. ^ Шнайдер, Ж.; Дедье, К.; Ле Сиданер, П.; Саваль, Р.; Золотухин, И. (август 2011 г.). «Определение и каталогизация экзопланет: база данных exoplanet.eu». Астрономия и астрофизика . 532. A79. arXiv : 1106.0586 . Bibcode : 2011A&A...532A..79S. doi : 10.1051/0004-6361/201116713 . ISSN  0004-6361.
  37. ^ Райт, Дж. Т.; Фахури, О.; Марси, GW; Хан, Э.; Фэн, Ю.; Джонсон, Джон Ашер; Ховард, AW; Фишер, Д.А.; Валенти, Дж.А.; Андерсон, Дж.; Пискунов Н. (апрель 2011 г.). «База данных об орбитах экзопланет». Публикации Тихоокеанского астрономического общества . 123 (902): 412–422. arXiv : 1012.5676 . Бибкод : 2011PASP..123..412W. дои : 10.1086/659427. ISSN  1538-3873. S2CID  51769219.
  38. ^ «Критерии экзопланет для включения в архив». Архив экзопланет NASA . 26 марта 2019 г. Архивировано из оригинала 9 октября 2023 г. Получено 12 октября 2019 г.