Gezegen bilimi - Planetary science

Dan Fotoğraf Apollo 15 yörünge biriminin rilles kraterin çevresinde Aristarchus üzerinde Ay .

Gezegen bilimi veya daha nadiren gezegenbilim , gezegenlerin ( Dünya dahil ), ayların ve gezegen sistemlerinin (özellikle Güneş Sistemindekiler ) ve bunları oluşturan süreçlerin bilimsel çalışmasıdır . Bu büyüklüğü arasında değişen nesneleri çalışmalar micrometeoroids için gaz devleri bunların bileşimi, dinamik, oluşumu, ilişkilerini ve geçmiş belirlemek amacıyla,. Başlangıçta astronomi ve yer biliminden gelişen , ancak şimdi gezegensel jeoloji ( jeokimya ve jeofizik ile birlikte ), kozmokimya , atmosfer bilimi , oşinografi , hidroloji , teorik gezegen bilimi , buzulbilim ve dış gezegenbilim dahil olmak üzere birçok disiplini içeren güçlü bir disiplinlerarası alandır. . Müttefik disiplinler , Güneş'in Güneş Sisteminin bedenleri üzerindeki etkileri ile ilgili olduğunda uzay fiziği ve astrobiyolojiyi içerir .

Gezegen biliminin birbiriyle ilişkili gözlemsel ve teorik dalları vardır. Gözlemsel araştırma , ağırlıklı olarak uzaktan algılama kullanan robotik uzay aracı misyonları ve Dünya tabanlı laboratuvarlarda karşılaştırmalı, deneysel çalışma ile uzay araştırmalarının bir kombinasyonunu içerebilir . Teorik bileşen, önemli ölçüde bilgisayar simülasyonu ve matematiksel modelleme içerir.

Gezegen bilimciler genellikle üniversitelerin veya araştırma merkezlerinin astronomi ve fizik veya Yer bilimleri bölümlerinde bulunurlar, ancak dünya çapında birkaç tamamen gezegen bilimi enstitüsü vardır. Her yıl birkaç büyük konferans ve çok çeşitli hakemli dergiler vardır . Bazı gezegen bilimciler özel araştırma merkezlerinde çalışır ve genellikle ortak araştırma görevlerini başlatır.

Tarih

Gezegen bilim tarihi filozofu Antik Yunanca ile başladığı söylenebilir Democritus tarafından bildirilir, Hippolytus sözlerinde

Düzenlenmiş dünyalar sınırsızdır ve büyüklükleri farklıdır ve bazılarında ne güneş ne ​​de ay vardır, ancak bazılarında her ikisi de bizden daha büyüktür ve yine de diğerlerinde sayıca daha fazladır. Ve düzenli dünyalar arasındaki aralıkların eşit olmadığı, burada daha fazla ve orada daha az olduğu ve bazılarının arttığı, bazılarının geliştiği ve bazılarının bozulduğu ve burada ortaya çıktıkları ve orada tutuldukları. Ancak birbirleriyle çarpışarak yok edilirler. Ve bazı düzenli dünyalar hayvanlardan, bitkilerden ve tamamen sudan yoksundur.

Daha modern zamanlarda, gezegen bilimi, çözülmemiş gezegenlerin çalışmalarından astronomide başladı. Bu anlamda, orijinal gezegen astronomu , Jüpiter'in en büyük dört ayını , Ay'daki dağları keşfeden ve önce Satürn'ün halkalarını gözlemleyen Galileo olacaktır , tüm bunlar daha sonra yoğun bir çalışmanın nesneleridir. Galileo'nun 1609'da ay dağları üzerine çalışması, dünya dışı manzaraların incelenmesine de başladı: "Ay'ın kesinlikle pürüzsüz ve cilalı bir yüzeye sahip olmadığı" gözlemi, kendisinin ve diğer dünyaların "tıpkı Dünya'nın yüzü gibi" görünebileceğini öne sürdü. .

Teleskop yapımındaki ve araçsal çözünürlükteki ilerlemeler, gezegenlerin atmosferik ve yüzey detaylarının giderek daha fazla tanımlanmasına izin verdi. Ay, Dünya'ya yakınlığı nedeniyle yüzeyinde her zaman ayrıntılar gösterdiğinden ve teknolojik gelişmeler yavaş yavaş daha ayrıntılı ay jeolojik bilgisi ürettiğinden, başlangıçta en çok çalışılan şeydi. Bu bilimsel süreçte ana enstrümanlar astronomik optik teleskoplar (ve daha sonra radyo teleskopları ) ve son olarak robotik keşif uzay aracıydı .

Güneş Sistemi şimdi nispeten iyi çalışılmıştır ve bu gezegen sisteminin oluşumu ve evrimi hakkında iyi bir genel anlayış mevcuttur. Bununla birlikte, çok sayıda çözülmemiş soru var ve kısmen şu anda Güneş Sistemini araştıran çok sayıda gezegenler arası uzay aracı nedeniyle yeni keşiflerin oranı çok yüksek.

disiplinler

Gezegen bilimi, gözlemsel ve teorik astronomi, jeoloji (dış jeoloji), atmosfer bilimi ve gezegen okyanuslarında ortaya çıkan bir alt uzmanlığı inceler .

gezegen astronomi

Bu hem gözlemsel hem de teorik bir bilimdir. Gözlemsel araştırmacılar ağırlıklı olarak Güneş Sisteminin küçük cisimlerinin incelenmesiyle ilgilenirler: hem optik hem de radyo teleskoplarla gözlemlenenler, böylece bu cisimlerin şekil, dönüş, yüzey malzemeleri ve hava koşulları gibi özellikleri belirlenir ve bu cisimlerin özellikleri belirlenir. oluşumlarının ve evrimlerinin tarihi anlaşılabilir.

Teorik gezegen astronomisi dinamiklerle ilgilidir : gök mekaniği ilkelerinin Güneş Sistemine ve güneş dışı gezegen sistemlerine uygulanması. Her gezegenin kendi dalı vardır.

Gezegen: Konu: Adı (Not: bu terimler nadiren kullanılır)

gezegen jeolojisi

Gezegen jeolojisinin en iyi bilinen araştırma konuları, Dünya'nın yakın çevresindeki gezegen cisimleriyle ilgilidir: Ay ve iki komşu gezegen: Venüs ve Mars . Bunlardan ilk olarak Ay, daha önce Dünya'da geliştirilen yöntemler kullanılarak incelenmiştir.

jeomorfoloji

Jeomorfoloji, gezegen yüzeylerindeki özellikleri inceler ve yüzeyde etkili olan fiziksel süreçleri çıkararak oluşum tarihçesini yeniden yapılandırır. Gezegen jeomorfolojisi, çeşitli yüzey özellikleri sınıflarının incelenmesini içerir:

  • Darbe özellikleri ( çok halkalı havzalar , kraterler)
  • Volkanik ve tektonik özellikler (lav akıntıları, çatlaklar, oyuklar )
  • buzul özellikleri
  • Rüzgar özellikleri
  • Uzay aşınması – uzayın zorlu ortamından kaynaklanan erozyon etkileri (sürekli mikro göktaşı bombardımanı, yüksek enerjili parçacık yağmuru, çarpma bahçeciliği ). Örneğin, ay regolitinin yüzeyindeki ince toz örtüsü , mikro göktaşı bombardımanının bir sonucudur.
  • Hidrolojik özellikler: İlgili sıvı , Güneş Sistemi içindeki konuma bağlı olarak sudan hidrokarbon ve amonyağa kadar değişebilir . Bu kategori paleohidrolojik özelliklerin (paleokanallar, paleolaklar) çalışmasını içerir.

Bir gezegen yüzeyinin tarihi, ilk olarak Nicolas Steno tarafından karasal katmanlarda belirlendiği gibi, özelliklerin biriktirme sırasına göre yukarıdan aşağıya haritalanmasıyla deşifre edilebilir . Örneğin, stratigrafik haritalama , Apollo astronotlarını ay görevlerinde karşılaşacakları alan jeolojisine hazırladı . Lunar Orbiter programı tarafından çekilen görüntülerde örtüşen diziler belirlendi ve bunlar bir Ay stratigrafik sütunu ve Ay'ın jeolojik haritasını hazırlamak için kullanıldı .

Kozmokimya, jeokimya ve petrololoji

Güneş Sistemi'ndeki nesnelerin oluşumu ve evrimi hakkında hipotezler üretirken ana sorunlardan biri, geniş bir araç takımının mevcut olduğu ve karasal jeolojiden elde edilen tüm bilgilerin bulunduğu laboratuvarda analiz edilebilecek örneklerin eksikliğidir. getirmek için getirilebilir. Ay, asteroitler ve Mars'tan doğrudan örnekler Dünya'da bulunur, ana gövdelerinden çıkarılır ve meteorlar olarak teslim edilir . Bunlardan bazıları, Dünya atmosferinin oksitleyici etkisinden ve biyosferin sızmasından dolayı kirlenmeye maruz kaldı , ancak son birkaç on yılda Antarktika'dan toplanan bu göktaşları neredeyse tamamen bozulmamış durumda.

Asteroit kuşağından kaynaklanan farklı göktaşları türleri, farklılaşmış cisimlerin yapısının neredeyse tüm bölümlerini kapsar : çekirdek-manto sınırından ( pallasit ) gelen göktaşları bile vardır . Jeokimya ve gözlemsel astronomi kombinasyonu, HED göktaşlarını ana kuşak 4 Vesta'daki belirli bir asteroide kadar izlemeyi de mümkün kıldı .

Nispeten az sayıda bilinen Mars göktaşı , Mars kabuğunun jeokimyasal bileşimi hakkında fikir verdi, ancak çeşitli Mars yüzeyindeki menşe noktaları hakkında kaçınılmaz bilgi eksikliği, bunların evrim teorileri üzerinde daha ayrıntılı kısıtlamalar sağlamadıkları anlamına gelmesine rağmen. Mars litosferi . 24 Temmuz 2013 itibariyle, Dünya'da 65 Marslı meteorit örneği keşfedildi. Birçoğu Antarktika'da veya Sahra Çölü'nde bulundu.

Apollo döneminde, Apollo programında 384 kilogram Ay numunesi toplanarak Dünya'ya nakledildi ve 3 Sovyet Luna robotu da Ay'dan regolit numuneleri teslim etti. Bu örnekler, Dünya'nın yanında herhangi bir Güneş Sistemi gövdesinin bileşiminin en kapsamlı kaydını sağlar. Ay göktaşlarının sayısı son birkaç yılda hızla artıyor - Nisan 2008 itibariyle resmen ay olarak sınıflandırılmış 54 göktaşı var. Bunların 11'i ABD Antarktika göktaşı koleksiyonundan, 6'sı Japon Antarktika göktaşı koleksiyonundan ve diğer 37'si Afrika, Avustralya ve Orta Doğu'daki sıcak çöl bölgelerinden. Tanınan ay meteorlarının toplam kütlesi 50 kg'a yakındır.

Jeofizik

Uzay sondaları, yalnızca görünür ışık bölgesinde değil, elektromanyetik spektrumun diğer alanlarında da veri toplamayı mümkün kıldı. Gezegenler, kuvvet alanları ile karakterize edilebilir: jeofizik ve uzay fiziği ile incelenen yerçekimi ve manyetik alanları.

Uzay aracının yörüngede dolanırken yaşadığı hızlanmadaki değişiklikleri ölçmek, gezegenlerin yerçekimi alanlarının ince ayrıntılarının haritalandırılmasına izin verdi . Örneğin, 1970'lerde, yukarıda gravite bozuklukları Ay Maria kütle, konsantrasyonlarının keşfine yol ay orbiters aracılığıyla ölçülmüştür mascons Imbrium, Serenitatis, Crisium, Nectaris ve Humorum havzalarında altındaki.

Güneş rüzgar magnetosphere tarafından saptırılır (değil ölçeğine)

Bir gezegenin manyetik alanı yeterince güçlüyse, güneş rüzgarıyla etkileşimi bir gezegenin etrafında bir manyetosfer oluşturur . İlk uzay araştırmaları, Güneş'e doğru yaklaşık 10 Dünya yarıçapı boyunca uzanan karasal manyetik alanın brüt boyutlarını keşfetti. Güneş rüzgarı , yüklü parçacıkların bir dere, dışarı akışları ve karasal manyetik alan etrafında ve manyetik kuyruk arkasında devam Dünya'nın yüzlerce alt yarı çaplarının. Manyetosferin içinde, nispeten yoğun güneş rüzgarı parçacıkları, Van Allen radyasyon kuşakları vardır .

Jeofizik, sismoloji ve tektonofizik , jeofizik akışkanlar dinamiği , mineral fiziği , jeodinamik , matematiksel jeofizik ve jeofizik ölçmeyi içerir .

Gezegen jeodezisi ( gezegen jeodezisi olarak da bilinir), Güneş Sistemindeki gezegenlerin, yerçekimi alanlarının ve jeodinamik fenomenlerinin ( üç boyutlu, zamanla değişen uzayda kutupsal hareket ) ölçümü ve temsili ile ilgilenir . Jeodezi biliminin unsurları vardır. hem astrofizik hem de gezegen bilimleri.Dünya'nın şekli, büyük ölçüde, ekvatordaki şişkinliğe neden olan rotasyonunun ve Dünya'nın yerçekimi alanının direndiği plakaların çarpışması ve vulkanizma gibi jeolojik süreçlerin rekabetinin sonucudur. Bu ilkeler Dünya'nın katı yüzeyine uygulanabilir ( orojenez ; 10 km'den (6 mil) daha yüksek birkaç dağ, bundan daha derin birkaç derin deniz hendeği vardır, çünkü oldukça basit bir şekilde, örneğin 15 km uzunluğunda bir dağ ( 9 mil), yerçekimi nedeniyle tabanında o kadar çok basınç geliştirir ki, oradaki kaya plastik hale gelir ve dağ, jeolojik olarak önemsiz bir şekilde kabaca 10 km (6 mil) yüksekliğe geri döner. zaman. Bu jeolojik ilkelerin bazıları veya tümü, Dünya'nın yanı sıra diğer gezegenlere de uygulanabilir. Örneğin, yüzey yerçekimi çok daha az olan Mars'ta, en büyük yanardağ olan Olympus Mons , zirvesinde 27 km (17 mil) yüksekliktedir ve bu, Dünya'da muhafaza edilemeyen bir yüksekliktir. Dünya jeoidi , esasen, topografik özelliklerinden soyutlanan Dünya figürüdür. Bu nedenle, Mars (jeoit areoid esasen Topografik özelliklerinden soyutlanmış Mars rakamdır. Etüt ve Haritalama jeodezi uygulamanın iki önemli alanlardır.

atmosfer bilimi

Jüpiter'de bulut bantları açıkça görülüyor .

Atmosfer katı planet yüzeyi ve daha düşük yoğunluktaki arasında önemli bir geçiş bölgesi olup iyonize radyasyon bantlar. Tüm gezegenlerin atmosferi yoktur: varlıkları gezegenin kütlesine ve gezegenin Güneş'e olan uzaklığına bağlıdır - çok uzak ve donmuş atmosferler oluşur. Dört gaz devi gezegenin yanı sıra, karasal gezegenlerin neredeyse tamamı ( Dünya , Venüs ve Mars ) önemli atmosferlere sahiptir. İki uyduları önemli atmosfer sahiptir: Satürn uydusu Titan ve Neptün uydusu Triton . Merkür'ün çevresinde zayıf bir atmosfer vardır .

Bir gezegenin kendi ekseni etrafındaki dönüş hızının etkileri, atmosferik akışlarda ve akıntılarda görülebilir. Uzaydan bakıldığında, bu özellikler bulut sisteminde şeritler ve girdaplar olarak kendini gösterir ve özellikle Jüpiter ve Satürn'de görülür.

ötegezegenbilim

Exoplanetology , güneş sistemimizin dışında var olan gezegenler olan ötegezegenleri inceler . Yakın zamana kadar, ötegezegenleri inceleme araçları son derece sınırlıydı, ancak araştırma teknolojisindeki mevcut yenilik oranıyla , ötegezegenbilim hızla gelişen bir astronomi alt alanı haline geldi .

Karşılaştırmalı gezegen bilimi

Gezegen bilimi, çalışma nesnesinin daha iyi anlaşılmasını sağlamak için sıklıkla karşılaştırma yöntemini kullanır. Bu, sadece birkaç örnek vermek gerekirse , Dünya ve Satürn'ün uydusu Titan'ın yoğun atmosferlerini , Güneş'ten farklı uzaklıklardaki dış Güneş Sistemi nesnelerinin evrimini veya karasal gezegenlerin yüzeylerinin jeomorfolojisini karşılaştırmayı içerebilir .

Yapılabilecek ana karşılaştırma, çok daha erişilebilir olduğu ve çok daha fazla ölçüm yapılmasına izin verdiği için Dünya üzerindeki özelliklerdir. Dünya analog çalışmaları özellikle gezegen jeolojisi, jeomorfoloji ve ayrıca atmosfer biliminde yaygındır.

Karasal analogların kullanımı ilk olarak Gilbert (1886) tarafından tanımlanmıştır.

Profesyonel aktivite

dergiler

Profosyonel vücutlar

Başlıca konferanslar

Belirli alanlarda daha küçük çalıştaylar ve konferanslar yıl boyunca dünya çapında gerçekleşir.

Başlıca kurumlar

Bu kapsamlı olmayan liste, gezegen biliminde çalışan büyük insan gruplarının bulunduğu kurumları ve üniversiteleri içerir. Alfabetik sıra kullanılmıştır.

Ulusal uzay ajansları

Diğer kurumlar


Temel konseptler

Ayrıca bakınız

Referanslar

daha fazla okuma

  • Carr, Michael H., Saunders, RS, Strom, RG, Wilhelms, DE 1984. The Jeology of the Terrestrial Planets . NASA.
  • Morrison, David. 1994. Gezegensel Dünyaları Keşfetmek . WH Freeman. ISBN  0-7167-5043-0
  • Hargitai H et al. (2015) Gezegen Yer Biçimlerinin Sınıflandırılması ve Karakterizasyonu. İçinde: Hargitai H (ed) Gezegen Yer Biçimleri Ansiklopedisi. Springer. doi : 10.1007/978-1-4614-3134-3 https://link.springer.com/content/pdf/bbm%3A978-1-4614-3134-3%2F1.pdf
  • Hauber E et al. (2019) Gezegensel jeolojik haritalama. İçinde: Hargitai H (ed) Gezegensel Haritacılık ve CBS. Springer.
  • Sayfa D (2015) Gezegen Yer Biçimlerinin Jeolojisi . İçinde: Hargitai H (ed) Gezegen Yer Biçimleri Ansiklopedisi. Springer.
  • Rossi, AP, van Gasselt S (eds) (2018) Planetary Geology. yaylı

Dış bağlantılar