Rieth József: Anyagvilág
Föld-tipusú bolygók, kőzetbolygók
Tartalomjegyzékhez < Világképem < Anyag-időszak
Föld-típusú bolygók (vagy kőzetbolygók)
gyűjtőnéven a Naprendszerben a négy belső bolygót, a Merkúrt, a Vénuszt, a
Földet és a Marsot értjük. Fizikai tulajdonságok szerint ehhez a típushoz
sorolható még a Hold és a fő aszteroida-övben keringő Ceres törpebolygó is,
sőt a Jupiter két holdja, az Europé és az Io is, mégsem tévesztendők össze
az előzőekben említett bolygókkal, mivel utóbbiak nem viselhetik a „bolygó”
elnevezést. Ezek a bolygók alapvetően szilikátokból felépülő égitestek,
eltérően a külső Naprendszer gázóriásaitól. Mindegyik a korai Naprendszer
bolygócsíráinak ütközéses összeállásából született, és mindegyik
bolygótestnél megfigyelhető a – főként a keletkezéskori hő miatti olvadt
állapotban végbement – mélységi differenciálódás, a kémiai összetétel
szerinti belső héjakra osztódás. A szilárd felszín, mint fő jellemző miatt
csak ezeken a bolygókon értelmezhető a domborzat (az egyik fő megfigyelési
téma), a síkságok, hegyek, kanyonok, folyómedrek, kráterek rendszere. A négy
közül három kőzetbolygónak van légköre, ezek mindegyike másodlagos légkörnek
számít (a bolygótesteken kialakult vulkánokból a felszínre törő gázokból,
becsapódott üstökösökből kiszabaduló illékony anyagokból jöttek létre),
szemben a gázbolygók elsődleges légkörével, amelyek az ősi molekulafelhő
gázanyagának összeállásából keletkeztek. A Mars pályája által bezárt
területet – ahol a kőzetbolygók keringenek – szokás belső naprendszernek is
nevezni. Ebben a zónában jelölhető ki az ún. lakható övezet, ahol a szén
alapú élet fennmaradásához szükséges körülmények uralkodnak.
A Merkúr a Naprendszernek a Naphoz legközelebb keringő, és a Plútó törpebolygóvá minősítése óta legkisebb bolygója. Átmérője a Földének 40%-át sem éri el, így néhány, az óriásbolygók körül keringő hold is nagyobb nála, tömege a Föld tömegének 5,5%-át teszi ki. Elliptikus pályájának perihéliuma (napközelpontja) 46 millió km, aphéliuma közel 70 millió km, ezzel a legexcentrikusabb pályát tudhatja magáénak az összes bolygó között. Átlagos naptávolsága 0,39 CsE, egy Nap körüli fordulatot 88 földi nap alatt tesz meg, sebessége a bolygók közül a leggyorsabb, majdnem 50 km/s. A Merkúr pályája nem pontosan a Nap egyenlítői síkjába esik, attól 7°-kal elhajlik, ezért a bolygó áthaladása a napkorong előtt ritka természeti jelenség, évszázadonként csak 13 alkalommal figyelhető meg. Korábban feltételezték, hogy a bolygónak mindig ugyanaz az oldala néz a Nap felé, de 1965-ben kimutatták, hogy minden két keringés alatt háromszor megfordul a tengelye körül.
A legkisebb bolygó belső szerkezete mélységi differenciálódást mutat, az egyes belső rétegek aránya azonban teljesen más a többi kőzetbolygóhoz képest. Legfőbb különlegesség az aránytalanul nagy vasmag, amely a bolygó átmérőjének közel 75%-át teszi ki és amely miatt viszonylag gyenge, de állandó mágneses mező veszi körül a Merkúrt. A bolygó felszíne leginkább a Holdhoz hasonlatos, kráter lyuggatta száraz, poros, erősen tagolt domborzatú területek alkotják. A felszíni átlagos hőmérséklet 169,5 °C, amely azonban nagyon tág határok között változik: a nappali oldalon elérheti a 430 °C-t, ám mivel légkör híján nem képes megtartani a hőt, éjszakára akár -170 °C-ra is zuhanhat a hőmérséklet a sarki vidékek hosszú ideig megvilágítatlan krátereinek mélyén.
A bolygónak állandó légköre nincsen, csupán exoszférája, mely a napszél és a becsapódó meteoroidok hatására a felszínből kilökött atomokból áll. A légkör hiánya miatt nincsen szél okozta erózió, és a meteoridok sem égnek el, mielőtt a felszínbe csapódnak.
A Merkúrnak nincsen ismert holdja.
A Naphoz való közelsége miatt a Földről való vizuális megfigyelése nehéz, csak alkonyat vagy pirkadat idején lehetséges, mégis már az ókorban ismerték, ennek megfelelően a kor szokásainak megfelelően a római istenek egyikének Mercuriusnak – a görög Hermész megfelelőjének – nevét kapta.
Űrszondákkal való felfedezésének története igen rövid, eddig mindössze két eszköz látogatta meg. Az első Merkúr-szonda a Mariner–10 volt, amely a Vénusz gravitációját felhasználva – mellesleg igazolva a gravitációs hintamanőver működőképességét – 1974. március 29-én repült el a bolygó mellett, méréseket végezve, fényképeket készítve. Összesen három alkalommal közelítette meg a szonda a bolygót, amelynek során a felszín 45%-át lefedő fényképmozaik készült, és bizonyítékot kaptunk a Merkúr mágneses mezejéről. A bolygó felfedezése hosszú szünet után folytatódott a MESSENGER szonda feljuttatásával, amely bonyolult, hintamanőverekkel tarkított pályán közelíti meg a Merkúrt, hogy végül keringési pályára álljon körülötte. A pályára állás 2011 áprilisára várható, addig is azonban több ízben repült már el a szonda a bolygó mellett, további fényképeket készítve a felszín korábban sötétben levő részeiről.
A népnyelvben Esthajnalcsillagnak nevezett Vénusz a Naptól számított második bolygó. Tömege, összetétele és mérete a Földéhez hasonló, emiatt sokszor nevezik bolygónk ikertestvérének. Pályája nem sokban tér el a körtől, perihéliuma 107,5, aphéliuma 109 millió km, ebből adódóan átlagos naptávolsága 108,2 millió kilométer (0,72 CsE), ezzel a Földhöz legközelebbi bolygó. Egy vénuszi év 224,65 földi napig tart. A bolygó saját tengelye körül 243 nap alatt tesz meg egy fordulatot, ráadásul retrográd irányban, a többi bolygóhoz képest ellentétes forgással. A rendkívül lassú, ellentétes forgás valószínűleg egy kozmikus ütközés eredménye, amely „feje tetejére állította” a bolygót. A tengelyferdeség 177,1°-ra adódik (azaz fejjel lefelé áll a bolygó, így látszólag ellentétes a forgása). A Merkúrénál jóval ritkábban, de a Vénusznál is megfigyelhető a Nap előtti átvonulás jelensége. 120 évenként egy páros átvonulás figyelhető meg, ahol a két átvonulás között 8 év telik el.
Lapultsága elhanyagolható, az egyenlítői és a poláris átmérő között 10 kilométer alatti a különbség. Belső szerkezetéről még nem állnak rendelkezésre közvetlen megfigyelések, ám a Földéhez hasonló méret és sűrűség arra enged következtetni, hogy a bolygó belső szerkezete hasonló a Földhöz. Mindezek ellenére a felszínen nincs nyoma lemeztektonikának. Másik fő különbség a mágneses tér hiánya. A bolygó felszínének hozzávetőleg 80 százalékát síkságok foglalják el, két nagyobb, a síkságból kiemelkedő „kontinens” található rajta, az Ishtar Terra és az Aphrodite Terra. A felszín nagy része vulkanikus tevékenység nyomait viseli magán, kráter viszonylag kevés van rajta, amely elsősorban a sűrű légkörnek köszönhető, amelyben a meteorok többsége elég, és nem éri el a felszínt.
A Vénusz legnagyobb különlegessége a légköre. A bolygón extrém módon sűrű légkör alakult ki, tömege a földi atmoszféra tömegének 93-szorosát teszi ki, a felszínen olyan hatalmas nyomás uralkodik, mint a Földi óceánok 1 kilométeres mélységében. A légkör 96,5%-ban szén-dioxidból áll, a maradék 3,5% pedig nitrogén, illetve nyomokban kén-dioxid, argon, vízpára, szén-monoxid, argon és egyéb gázok alkotják. A bolygót kénsavtartalmú, vastag, gyorsan mozgó felhőzet borítja, amely lehetetlenné teszi a felszín közvetlen vizuális megfigyelését. Mivel ez a felhőzet jelentős mennyiségben veri vissza a napfényt, a Vénusz rendszerint az éjszakai égbolton a legfényesebbnek látszó bolygó. Az atmoszféra ilyenné alakulása a fékezhetetlen üvegházhatás következménye. Modellszámítások szerint egykor a Vénuszon is számottevő mennyiségű folyékony víz volt, amelyet a vulkáni aktivitás nagy mennyiségben párologtatott a légkörbe, ami ott üvegház gázként funkcionálva tovább emelte a globális hőmérsékletet. A légkör így csapdába ejti a Nap hőjét, ezért a felszín hőmérséklete elérheti a 470 °C-ot is, melegebbet, mint a négyszer több napsugárzást kapó Merkúr felszínén mérhető. A bolygón uralkodó hőmérséklet egységes, akár az egyenlítőnél, akár a sarkokon mérjük.
A bolygó felderítése az átlátszatlan légkör miatt csak űrszondákkal lehetséges, ezekből kétféle járt a Vénusznál: a Szovjetunió Venyera-programjának leszállóegységei, valamint a NASA Magellan és az ESA Venus Express keringő egységei. A Venyerák a felszíni leszállást kapták feladatul és a váratlanul zord körülmények miatt a hetedik szonda érte el a felszínt, ahonnan mindössze 23 percig volt képes adatokat küldeni. Összesen nyolc Venyera leszálló és két keringő egység járt a Vénuszon és küldött adatokat a pokoli körülményekről. A tudományos szempontból legtöbbet nyújtó felfedező küldetés a Magellan szonda radartérképező repülése volt. A szonda poláris pályáról bolygó szinte teljes felszínét feltérképezte a radarjával és globális domborzati térképet készített a bolygóról. A Vénusz felfedezésének történetében legutolsó Vénusz szonda a még ma is a bolygónál keringő Venus Express, amely a légkört tanulmányozza.
A Merkúrhoz hasonlóan a Vénusznak sincsen holdja.
A Föld a Naptól számított harmadik bolygó, a Naprendszer ötödik legnagyobb bolygója, mind átmérőjét, mind tömegét, mind sűrűségét tekintve, valamint méreteit illetően a legnagyobb kőzetbolygónak is számít, bár átmérője csak 644 kilométerrel, tömege is csupán 25%-kal nagyobb, mint a Vénuszé. Keringési adatai sok tekintetben mérési etalonnak számítanak: 1 nap megegyezik a bolygó egy saját tengelye körüli fordulattal; 1 év – némi korrekcióval – megegyezik egy Nap körül megtett fordulattal; 1 csillagászati egység megegyezik a bolygó átlagos naptávolságával. Nap körüli pályája közel kör alakú, perihéliuma 147, aphéliuma 152 millió kilométer, pontos keringési ideje 365,24 nap. A Föld forgástengelye megdőlt, 23,4 fokot zár be az ekliptika síkjával, ez a jelenség az évszakok kialakulásának okozója.
Bolygónk neve nem valamilyen istenről kapta nevét, mint a többi bolygó, bár a történelem előtti időkben, majd az ókorban is főként nőnemű istenként tisztelték (Földanya). A Föld neve a legtöbb nyelvben a talaj kifejezéssel szinonim.
Alakja közel gömb, egyenlítői átmérője mindössze 42,6 kilométerrel nagyobb, mint a sarki átmérője, e kis mértékű lapultság okán formáját geoid formának nevezzük. A bolygó teste mélységében öt részre tagozódik: egy szilárd vas–nikkel belső magra, a belső magot körülvevő, folyékony szintén vas–nikkel külső magra, az olvadt kőzetekből álló köpenyre, az azt körülvevő, szintén olvadt kőzetekből álló felső köpenyre és a vékony, szilárd földkéregre. A földkéreg jó néhány különálló részre, ún. tektonikai lemezekre töredezett, amelyek a köpeny olvadékán úsznak és emiatt a mozgás miatt folyamatosan változik a felszín. A Föld felszínének nagyjából 71%-át víz borítja, melyek nagy része sós vizű óceán, a maradék 29% szárazföld (hat kontinens és számos sziget). Bolygónk felszíne felett kiterjedt légkör található, amelynek 78%-a nitrogén, 21%-a oxigén, míg 1%-a más összetevőkből (pl. argon, szén-dioxid) áll. A Földön két fő anyag-körforgás figyelhető meg: a széndioxidé és a vízé, mindkét körforgás közvetítő közege a légkör.
A Föld a Világegyetem egyetlen olyan égitestje, amiről ismert, hogy életet hordoz. A szárazföldek felszínén – sőt esetenként a felszín alatt – és a vizekben több millió faj él. Az élet a kutatások szerint már igen korán kialakult a bolygón, azóta azonban több kihalási esemény tarkította a fejlődéstörténetét. A mai életformák kialakulása az evolúció folyamata során ment végbe. Az élet kialakulását a vizet hosszú időn át folyékonyan tartani képes körülmények (hőmérséklet, nyomás, sugárzási viszonyok), valamint a Föld belsejében folyó mágneses folyamatok révén létrejövő mágneses „védőpajzs” kialakulása tették lehetővé.
A Földnek egyetlen természetes égi kísérője van, a Hold. A szomszéd égitest átlagosan 384 000 km távolságra kering a bolygótól, valamivel több mint 27 nap alatt kerülve meg a Földet. Az égitest jelenléte az élet fennmaradásának fő oka: a Hold stabilizálta a Föld tengelyferdeségét és emiatt nem billegett tovább a Föld és viszonylag állandó éghajlatot volt képes fenntartani az egyes övezetekben, ami segítette az egyes létformákat. A Hold a Föld testéből keletkezett: a Naprendszer kialakulásakor – több mint 4,5 milliárd évvel ezelőtt – egy Mars méretű bolygócsíra ütközött a proto-Földnek és a becsapódás által kilökődött anyag állt össze a Földhöz képest negyedakkora égitestté. A Föld–Hold rendszer a két égitest tömegközéppontja körül kering, amely a Hold kis tömege miatt a Föld belsejében van mindig. A Hold Földre gyakorolt hatásai közül a leginkább szembetűnő az árapály jelenség, a tengereken, óceánokon megfigyelhető napi kétszeri hullámszerű vízszintemelkedés és csökkenés. Emiatt a két égitest távolodik egymástól, emellett a Föld forgása folyamatosan lassul, a napok hossza egyre nő.
A Mars a Naprendszer negyedik bolygója, a Naptól legtávolabb keringő kőzetbolygó. Méretét tekintve feleakkora átmérőjű, mint a Föld, és kisebb sűrűsége miatt annak tömegének mindössze 11%-át képviseli, a teljes felülete is kisebb területű, mint a földi szárazföldek összesített területe. Ellipszis pályája elnyújtottabb, mint a Földé – bolygónk pályájának napközel- és naptávolpontja között 5 millió kilométer a különbség – a Mars esetében 42 millió kilométer a különbség a pálya Naptól legtávolabbi és legközelebbi pontja között, az átlagos távolság pedig 230 millió kilométer (1,5 CsE). A Naprendszerben csak a Merkúr pályájának nagyobb az excentricitása. A bolygó saját tengely körüli forgása, a marsi nap, azaz 1 sol hossza nagyon hasonló a Földéhez: 24 óra 39 perc 35 másodperc. A Mars tengelye a Földéhez hasonló dőlést mutat, 25,19°-ot zár be az ekliptika síkjával, emiatt a bolygó időjárásában ugyanúgy évszakok alakultak ki, mint bolygónkon.
A nevét a római hadistenről kapta (vörös színe és a vér közötti asszociáció okán). Vöröses színét a felszínen globális méretekben kimutatható vas-oxidos felső talajrétegtől kapta.
Légköre igen ritka, a felszíni légnyomás a Földiének 0,75%-a – a Földön nagyjából 35 kilométer magasan akkora a nyomás, mint a Mars felszínén –, összetétele azonban teljesen más, 95% szén-dioxid, 3% nitrogén, 1,6% argon és csak nyomokban tartalmaz oxigént vagy vízpárát. A ritka légkör ellenére is dinamikus időjárás figyelhető meg a felszínen, erős szelek fújnak, amelyek időnként bolygóméretű porviharokat okoznak. A hőmérséklet −140 °C és +20 °C között ingadozik. A sarki tél során a bolygó magas szélességein a légköri széndioxid is képes kifagyni.
A Mars alakja a Földéhez képest kissé lapultabb, az egyenlítői és poláris átmérője között 40 kilométer a különbség. A többi kőzetbolygóhoz hasonlóan belseje mélységi differenciálódást mutat: olvadt vas–kén magja, szilárd szilikátos mag körüli köpenye és a Földétől vastagabb kérge van. A Marson figyelemreméltó geológiai képződmények találhatók. Az Olympus Mons 27 kilométeres magasságával és 600 km átmérőjével a Naprendszer legnagyobb hegye, míg a Valles Marineris nevű hasadékvölgy több mint 4000 km hosszú, egyes részein szélessége eléri a 200, mélysége a 7 kilométert. Lemeztektonikai tevékenység ma már nem jellemzi a bolygót, a Mars Global Surveyor szonda mérései alapján a bolygó fejlődéstörténetének korai időszakában voltak ilyen folyamatok. A bolygó felszínét vulkáni tevékenység, a kéreg mozgásai, becsapódások és légköri jelenségek (pl. szelek) alakították ki.
A Vörös bolygónak két holdja is van: a Phobosz és a Deimosz. Bár eredetük nem tisztázott, a legvalószínűbb az a feltételezés, hogy a Mars gravitációs ereje által befogott aszteroidákról van szó. Mindkét hold rendkívül közel kering a bolygóhoz, a belső Phobosz mindössze 9377 kilométerre (7,66 óra alatt téve meg egy kört), a külső Deimosz is csak 23 460 kilométerre (30,35 órás keringéssel). A rendkívül gyorsan keringő Phobosz a Mars felszínéről nézve nyugaton kel és keleten nyugszik. Mindkét hold keringése a Marshoz kötött, azaz mindig ugyanazon oldalukat mutatják a bolygó felé. Felfedezésük szinte egyszerre történt, Asaph Hall amerikai csillagász a két és fél évenként esedékes marsi oppozíció idején, 1877. augusztus 12-én pillantotta meg a Phoboszt és 1877. augusztus 18-án a Deimoszt.
Jelenleg a Mars az egyetlen bolygó, amellyel kapcsolatban még van remény, hogy a kutatások élet nyomait találják meg. Ennek a reménynek az alapját a víz jelenléte adja. A modern kor űrszondás vizsgálatai globális víztartalékokat tártak fel a felszín alatt (vízjég formájában), amelynek múltbeli nyomait a Spirit és az Opportunity szondapáros találta meg, míg magát a most is jelen levő vizet (jeget) a Phoenix űrszonda találta meg 2008 júliusában.
A Mars jelenleg a Hold után a második legszélesebb körben vizsgált égitest, a legtöbb bolygószonda ezt a bolygót látogatta meg. A Marsz–3 sikeres leszállása után a Viking-program keretében két szonda szállt le széles körű vizsgálatokra, elsősorban az élet keresésére. A szondapáros eredményei ellentmondásosak voltak, sem megerősíteni, sem cáfolni nem tudták az élet jelenlétét. Később a NASA taktikát váltott: az élet közvetlen keresése helyett inkább az élet feltételeinek meglétét, vagy nem létét kezdte kutatni. Ennek keretében több sikertelen küldetést követően a Mars Pathfinder szállt le sikeresen a felszínre egy sor új – főként űrhajózási – technikát kipróbálni, ezt követte a Spirit és az Opportunity, amely meg is találta az egykori víz (az élet fő feltételének tartott anyag) nyomait, legvégül a Phoenix magát a vizet is kimutatta. A bolygó körüli pályán szintén több sikeres szonda is keringett, globális vizsgálatokat végezve és kiegészítve a leszállóegységek lokális adatait. A Mars Global Surveyor, a Mars Express, a Mars Odyssey egyesével is terabyte-nyi adattal szolgálta a kutatókat.
Tartalomjegyzékhez < Világképem < Anyag-időszak
------------------------
http://hu.wikipedia.org/wiki/Naprendszer