Category Archives: Planetologija

Susjedna planeta za koju se mislilo da bi mogla biti domaćin vanzemaljskog život je spržena od zračenja

Od svog otkrića u 2016. godini, egzoplanet Proxima b je bio jedan od naših najboljih kandidata za izvanzemaljski život. Nedavne vijesti da je snažna sunčeva svjetlost pogodila ovaj planet s ozračenjem u martu 2017 mogla bi ukloniti te nade.



Godine 2016., kada su naučnici potvrdili otkriće Proxima b, potencijalno usamljenog planeta Zemljine veličine oko zvijezde Proxima Centauri, bio je uzrok astrobiološkom slavlju. Proxima Centauri je najbliža zvijezda našeg Sunčevog sustava – udaljena samo 4,24 svjetlosnih godina – tako da smo u potrazi za izvanzemaljskim životom pronašli obećavajućeg kandidata u našem kozmičkom dvorištu.

Sada, novi podaci bacaju sumnju u mogućnost postojanja života na toj planeti.



Na temelju zapažanja iz alata Atacama Large Millimeter / submillimeter (ALMA), naučnici su nedavno otkrili da Proxima Centauri emitira izuzetno snažno sunčevo bliještavilo u martu 2017. Ako je život na Proxima b postojao, taj nasilan bljesak, 10 puta svjetliji od najveće svjetlosne baklje našeg Sunca, možda ga je sbrisao.

“24. mart 2017. godine nije bilo običan dan za Proxima Centauri”, rekao je Meredith MacGregor, astronom iz Carnegie Instituta za nauku i Nacionalno izvješće o radio astronomiji.

Teški uvjeti

MacGregorov tim je utvrdio da je Proxima Centauri 1000 puta svjetlija tijekom samo 10 sekundi. Iako je cijeli događaj (uključujući i manju prethodnu bljeskalicu) trajao manje od dvije minute, okupao je malo Proxima b s procijenjenih 4.000 puta više zračenja nego što Zemlja prima od uobičajenih bljeskova Sunca.To nije sjajna vijest za sve što bi moglo biti živo na površini egzoplaneta.”Vjerojatno je da je Proxima b bio eksplodiran visokim energetskim zračenjem tijekom ovog bljeska”, rekao je MacGregor u priopćenju za medije. “Tijekom milijardi godina od formiranja Proxima b, takvi bljeskovi mogli su ispariti bilo kakvu atmosferu ili okean i sterilizirati površinu ovog planeta, što sugerira da bi nastanjivost životom mogla uključivati više od samo prave udaljenosti od zvijezde domaćina.”

Već imamo snažne teleskope u razvoju koji nam obećavaju da bismo mogli bolje razmotrili Proxima b i misije namijenjene da nam pomognu utvrditi je li domaćin života. Čak i ako saznamo da je egzoplanet nenaseljiv, to znanje može informirati našu potragu za životom na planetima izvan Centauri sustava.

Male zvijezde patuljaste poput Proxima Centauri najčešći su tipovi u našoj galaksiji, a već smo pronašli planete u naseljivim zonama oko nekoliko njih. Ali budući da su patuljaste zvijezde sklone nasilnim napadima, poput najnovije epizode Proxima Centaurija, bilo koji život na površini tih planeta trebao bi biti prekinut ili narušen nekim tako intenzivnim sunčevim zračenjem.

Izvor: futurism.com



Šta je to planetologija?

Planetologija

Planetologija je znanost o planetima, mjesecima i planetarnim sustavima, posebice onome u Sunčevu sustavu. Ona proučava objekte veličine od mikrometeoroida do plinovitih divova s ciljem određivanja njihova sastava, dinamike, formacije, međuodnosa i povijesti. Ona je snažno interdisciplinarno polje koje originalno potječe iz astronomije i geoznanosti, te danas inkorporira mnoge discipline uključujući planetarnu astronomiju, planetarnu geologiju (zajedno s geokemijom, geofizikom i geomorfologijom s primjenom na planete), aerologiju, teoretsku planetologiju, te istraživanje ekstrasolarnih planeta. Srodne su joj discipline svemirska fizika, kada se govori o učincima Sunca na tijela Sunčeva sustava, te astrobiologija.

Fotografija s orbitalne jedinice Apollo 15 koja prikazuje brazde u blizini kratera Aristarha na Mjesecu. Raspored dviju dolina vrlo je sličan, iako odgovaraju samo jednoj trećini veličine, Velikoj mađarskoj ravnici kojom teku Dunav i Tisa.

U planetologiji postoje međusobno povezane opservacijske i teoretske grane. Opservacijska istraživanja uključuju kombinaciju svemirskih istraživanja, pretežito misija robotskih svemirskih letjelica koje se koriste daljinskim istraživanjima, te komparativnog, laboratorijskog rada u zemaljskim laboratorijima. Teoretska komponenta uključuje značajan dio računalne simulacije i matematičkog modeliranja.

Planetolozi obično rade na astronomskim i fizičkim ili geoznanstvenim odsjecima sveučilišta ili istraživačkih centara, iako postoji nekoliko čisto planetoloških instituta diljem svijeta. Svake godine se održava nekoliko većih konferencija te se objavljuje širok raspon stručnih časopisa.

 

Povijest

Za povijest planetologije može se reći da je započela sa starogrčkim filozofom Demokritom koji je prema Hipolitu izjavio:

“Uređeni su svjetovi bezgranični i različite veličine, a u nekima ne postoji niti sunce niti mjesec, dok su u drugima oni mnogo veći nego kod nas, a zajedno s drugima mnogobrojniji. I da intervali između uređenih svjetova nisu jednaki, ovdje više a ondje manje, neki se povećavaju, drugi cvjetaju, treći se raspadaju, dok ovdje oni nastaju, ondje odlaze u sjenu. Ali to da budu razoreni sudarajući se jedni s drugima. I da su neki uređeni svjetovi ogoljeni bez životinja i biljaka i sve vode.”

U modernim vremenima planetologija je nastala u astronomiji iz stuija neriješenih planeta. U tom smislu originalni planetarni astronom bio bi Galileo koji je otkrio četiri najveća Jupiterova mjeseca, planine na Mjesecu, te prvi promatrao Saturnove prstenove, što su sve objekti kasnijih istraživanja. Napredak u konstrukciji teleskopa i instrumentalnoj rezoluciji postupno je omogućila rastuću identifikaciju atmosferskih i površinskih detalja planeta. Mjesec je u početku bio najbolje istraženo nebesko tijelo jer je uvijek pokazivao detalje na svojoj površini zbog svoje blizine Zemlji, a tehnološka poboljšanja postupno su stvarala detaljnije lunarno geološko znanje. U tom znanstvenom procesu glavni su instrumenti bili astronomski optički teleskopi (te kasnije radioteleskopi) i konačno robotske istraživačke svemirske letjelice.

Solarni sustav sada je relativno dobro proučen, a također postoji sveukupno dobro razumijevanje formacije i evolucije ovog planetarnog sustava. Ipak, postoji velik broj neriješenih pitanja[2], a stopa novih otkrića je vrlo visoka djelomično zbog velikog broja interplanetarnih svemirskih letjelica koje trenutačno istražuju Sunčev sustav.

Discipline

Planetarna astronomija

Ovo je istovremeno opservacijska i teoretska znanost. Opservacijski istraživači predominantno se bave proučavanjem malenih tijela Sunčeva sustava: onih koji se mogu opservirati teleskopima, optičkim ili radijskim, tako da se mogu determinirati karakteristike ovih tijela kao što su oblik, spin, površinski materijali i erozija, te razumjeti povijest njihove formacije i evolucije.

Teoretska planetarna astronomija bavi se dinamikom: aplikacijom principa nebeske mehanike na Sunčev sustav i ekstrasolarne planetarne sustave.

Planetarna geologija

Najpoznatiji istraživačke teme planetarne geologije bave se planetarnim tijelima u neposrednoj blizini Zemlje: Mjesecom, te dvama susjednim planetima: Venerom i Marsom. Od njih prvi je proučen Mjesec uporabom metoda prethodno razvijenih na Zemlji.

Geomorfologija

Geomorfologija proučava obilježja na planetarnim površinima i rekonstruira povijest njihove formacije zaključujući o fizičkim procesima koji su djelovali na površini. Planetarna geomorfologija uključuje proučavanje nekoliko razreda površinskih obilježja: impaktirana obilježja (višeprstenasti bazeni, krateri) vulkanska i tektonska obilježja (tokovi lave, fisure, brazde) svemirska erozija – erozijski efekti generirani oštrom okolinom svemira (kontinuirano bombardiranje mikrometeoritima, visokoenergetska čestična kiša, impaktirano vrtlarstvo). Primjerice, tanak pokrov prašine na površini lunarnog regolita rezultat je bombardiranja mikrometeorita. Hidrološka obilježja: tekućina može biti sastavljena od vode do ugljikovodika i amonijaka ovisno o lokaciji u Sunčevu sustavu.

Povijest planetarne površine može se dešifrirati kartiranjem obilježja od vrha prema dnu prema njihovoj depozicijskoj sekvenciji kao što je to na terestričkim slojevima prvi učinio Nicolas Steno. Primjerice, stratigrafsko kartiranje pripremilo je astronaute s Apolla za polje geologije koje su susreli na svojim lunarnim misijama. Preklapajuće sekvencije identificirane su na slikama koje su snimljene u programu Lunar Orbiter, a zatim su korištene za pripremu lunarne stratigrafske kolumne i geološke karte Mjeseca.

Kozmokemija, geokemija i petrologija

Jedan od glavnih problema pri stvaranju hipoteza o formaciji i evoluciji objekata u Sunčevu sustavu jest nedostatak uzoraka koji se mogu analizirati u laboratoriju gdje je dostupan velik broj alata, te čitav korpus znanja proistekao iz terestričke geologije. Na sreću izravni uzorci s Mjeseca, asteroida i Marsa prisutni su na Zemlji tako što su napustili svoja izvorna tijela i dospijeli na nju u obliku meteorita. Neki su pretrpjeli kontaminaciju zbog oksidirajućeg efekta Zemljine atmosfere i infiltraciju biosfere, no meteoriti prikupljeni u proteklih nekoliko desetljeća s Antarktike gotovo su u potpunosti izvorni.

Različiti tipovi meteorita koji potječu iz asteroidnog pojasa pokrivaju gotovo sve dijelove strukture diferenciranih tijela: postoje čak meteoriti koji dolaze s granice jezgre i omotača (palaziti). Kombinacija geokemije i opservacijske astronomije također je učinila mogućim praćenje HED meteorita do specifičnog asteroida u glavnom pojasu, 4 Vesta.

Relativno malo poznatih Marsovskih meteorita pružilo je uvid u geokemijski sastav Marsovske kore, iako je neizbježan nedostatak informacija o njihovim točkama podrijetla na raznolikoj Marsovskoj površini značio da oni ne pružaju detaljnije prepreke teorijama evolucije Marsovske litosfere. Do 2008. godine identificirano je oko 50 Marsovskih meteorita.

Tijekom ere Apolla, u programu Apollo prikupljeno je i na Zemlju transportirano 384 kilograma lunarnih uzoraka, a 3 sovjetska robota Luna također je donijelo uzorke regolita s Mjeseca. Ovi uzorci pružaju obuhvatniji zapis o sastavu bilo kojeg tijela u Sunčevu sustavu osim Zemlje. Do 2008. godine bilo je poznato oko 100 parnih lunarnih meteorita.

Geofizika

Svemirske sonde omogućile su prikupljanje podataka ne samo vidljive u vidljivom spektru, već i u ostalim područjima elektromagnetskog spektra. Planeti se mogu karakterizirati prema poljima sile: gravitaciji i njihovim magnetskim poljima koje proučavaju geofizika i svemirska fizika.

Mjerenje promjena u akceleraciji svemirske letjelice u orbiti omogućilo je kartiranje finih detalja o gravitacijskim poljima planeta. Primjerice, u 1970-ima smetnje u gravitacijskom polju iznad lunarnih mora mjerili su lunarni orbiteri što je dovelo do otkrića o masenim koncentracijama, maskonima, ispod bazena Imbrium, Serenitatis, Crisium, Nectaris i Humorum.

Prepreku solarnom vjetru čini magnetosfera (nije u mjerilu)

Ako je planetarno magnetsko polje dovoljno snažno, njegova interakcija sa solarnim vjetrom formira magnetosferu oko planeta. Rane svemirske sonde otkrile su ogromne dimenzije terestričkog magnetskog polja koje se prostire oko 10 Zemljinih radijusa prema Suncu. Solarni vjetar, tok nabijenih čestica, kreće se izvan i oko terestričkog magnetskog polja i nastavlja se iza magnetskog repa, stotinama Zemljinih radijusa niz smjer širenja. Unutar magnetosfere postoje relativno guste regije čestica solarnog vjetra što se naziva Van Allenovim radijacijskim pojasima.

Atmosferska znanost

Pojasi oblaka jasno vidljivi na Jupiteru.

Atmosfera je važna tranzicijska zona između solidne planetarne površine i viših razrijeđenih ionizirajućih i radijacijskih pojaseva. Nemaju svi planeti atmosferu: postojanje atmosfere ovisi o masi planeta, te udaljenosti planeta od Sunca – na velikim udaljenostima pojavljuju se smrznute atmosfere. Osim četiriju plinovitih divovskih planeta, gotovo svi terestrički planeti (Zemlja, Venera i Mars) imaju poprilične atmosfere. Dva mjeseca imaju također značajne atmosfere: Saturnov mjesec Titan i Neptunov mjesec Triton. Tanka atmosfera postoji oko Merkura.

Efekti stope rotacije planeta oko svoje osi mogu se vidjeti u atmosferskim tokovima i strujama. Viđeni iz svemira ova se obilježja prikazuju kao pojasi i vrtlozi u sustavu oblaka, te se posebice vide na Jupiteru i Saturnu.

Komparativna planetologija

Planetologija često koristi metodu usporedbe radi boljeg razumijevanja predmeta istraživanja. To može uključivati usporedbu gustih atmosfera Zemlje i Saturnova mjeseca Titana, evoluciju objekata vanjskog Sunčeva sustava na različitim udaljenostima od Sunca ili geomorfologiju površina terestričkih planeta.

Glavna usporedba koja se može napraviti jest ona s obilježjima na Zemlji jer su ona mnogo pristupačnija i omogućuju vršenje mjerenja puno većih razmjera. Analogni studiji Zemlje posebice su uobičajeni u planetarnoj geologiji, geomorfologiji te također atmosferskoj znanosti.

Terminologija

Kada se pojedina disciplina bavi istraživanjem samo jednog nebeskog tijela onda se koristi specijalizirani termin prikazan u donjoj tablici (trenutačno su u uobičajenoj uporabi samo heliologija, geologija, selenologija i areologija):

Tijelo  Planetologija Etimologija
Sunce heliologija grčki Helije
Merkur hermeologija grčki Hermes
Venera citerologija grčki Afrodita
Zemlja geologija grčki Gaja
 ( Mjesec selenologija grčki Selena )
Mars areologija grčki Ares
Ceres demeterologija grčki Demetra
Jupiter zenologija grčki Zeus
Saturn kronologija grčki Kron
Uran uranologija grčki/latinski Uran
Neptun posejdologija grčki Posejdon
Pluton hadeologija grčki Had
Haumea haumeaologija polinezijski Haumea
Makemake makemakeologija polinezijski Makemake
Erida eridologija grčki Erida

Referencije

  1. Hippolytus (Antipope); Francis Legge, Origen (1921). Philosophumena, Original from Harvard University.: Society for promoting Christian knowledge. Pristupljeno Digitized May 9, 2006.
  2. Stern, Alan. Ten Things I Wish We Really Knew In Planetary Science. pristupljeno 2009-05-22

Preporuka za čitanje

  • Basilevsky, A. T.,& J. W. Head (1995): Regional and global stratigraphy of Venus: a preliminary assessment and implications for the geological history of Venus Planetary and Space Science 43/12, pp. 1523-1553
  • Basilevsky, A. T.,& J. W. Head (1998): The geologic history of Venus: A stratigraphic view JGR-Planets Vol. 103 , No. E4 , p. 8531
  • Basilevsky, A. T.,& J. W. Head (2002): Venus: Timing and rates of geologic activity Geology; November 2002; v. 30; no. 11; p. 1015–1018;
  • Frey, H. V., E. L. Frey, W. K. Hartmann & K. L. T. Tanaka (2003): Evidence for buried “Pre-Noachian” crust pre-dating the oldest observed surface units on Mars Lunar and Planetary Science XXXIV 1848
  • Gradstein, F. M., James G. Ogg, Alan G. Smith, Wouter Bleeker & Lucas J. Lourens (2004): A new Geologic Time Scale, with special reference to Precambrian and Neogene Episodes, Vol. 27, no. 2.
  • Hansen V. L. & Young D. A. (2007): Venus’s evolution: A synthesis. Special Paper 419: Convergent Margin Terranes and Associated Regions: A Tribute to W.G. Ernst: Vol. 419, No. 0 pp. 255–273.
  • Hartmann, W. K. & Neukum, G. (2001): Cratering Chronology and the Evolution of Mars. Space Science Reviews, 96, 165–194.
  • Hartman, W. K. (2005): Moons and Planets. 5th Edition. Thomson Brooks/Cole.
  • Head J. W. & Basilevsky, A. T (1999): A model for the geological history of Venus from stratigraphic relationship: comparison geophysical mechanisms LPSC XXX #1390
  • Mutch T.A., Arvidson R., Head J., Jones K.,& Saunders S. (1977): The Geology of Mars Princeton University Press
  • Offield, T. W. & Pohn, H. A. (1970): Lunar crater morphology and relative-age determiantion of lunar geologic units U.S. Geol. Survey Prof. Paper No. 700-C. pp. C153-C169. Washington;
  • Phillips, R. J., R. F. Raubertas, R. E. Arvidson, I. C. Sarkar, R. R. Herrick, N. Izenberg, and R. E. Grimm (1992): Impact craters and Venus resurfacing history, J. Geophys. Res., 97, 15,923-15,948
  • Scott, D. H. & Carr, M. H. (1977): The New Geologic Map of Mars (1:25 Million Scale). Technical report.
  • Scott, D. H. & Tanaka, K. L. (1986): Geological Map of the Western Equatorial Region of Mars (1:15,000,000), USGS.
  • Shoemaker, E.M., & Hackman, R.J., (1962):, Stratigraphic basis for a lunar time scale, in *Kopal, Zdenek, and Mikhailov, Z.K., eds., (1960): The Moon — Intern. Astronom. Union Symposium 14, Leningrad, 1960, Proc.: New York, Academic Press, p. 289- 300.
  • Spudis, P.D. & J.E. Guest, (1988):. Stratigraphy and geologic history of Mercury, in Mercury, F. Vilas, C.R. Chapman, and M.S. Matthews, eds., Univ. of Arizona Press, Tucson, pp. 118-164.
  • Spudis, P. D.& Strobell, M. E. (1984): New Identification of Ancient Multi-Ring Basins on Mercury and Implications for Geologic Evolution. LPSC XV, P. 814-815
  • Spudis, P. (2001): The geological history of mercury. Mercury: Space Environment, Surface, and Interior, LPJ Conference, #8029.
  • Tanaka K. L. (ed.) (1994): The Venus Geologic Mappers’ Handbook. Second Edition. Open–File Report 94-438 NASA.
  • Tanaka K. L. 2001: The Stratigraphy of Mars LPSC 32, #1695, http://www.lpi.usra.edu/meetings/lpsc2001/pdf/1695.pdf
  • Tanaka K. L. & J. A. Skinner (2003): Mars: Updating geologic mapping approaches and the formal stratigraphic scheme. Sixth International Conference on Mars #3129
  • Wagner R. J., U. Wolf, & G. Neukum (2002): Time-stratigraphy and impact cratering chronology of Mercury. Lunar and Planetary Science XXXIII 1575
  • Wilhelms D. E. (1970): Summary of Lunar Stratigraphy — Telescopic Observations. U.S. Geol. Survey Prof. Papers No. 599-F., Washington;
  • Wilhelms D. (1987): Geologic History of the Moon, US Geological Survey Professional Paper 1348, http://ser.sese.asu.edu/GHM/
  • Wilhelms D. E.& McCauley J. F. (1971): Geologic Map of the Near Side of the Moon. USGS Maps No. I-703, Washington;

Šta je to planetologija?

Planetologija

Planetologija je znanost o planetima, mjesecima i planetarnim sustavima, posebice onome u Sunčevu sustavu. Ona proučava objekte veličine od mikrometeoroida do plinovitih divova s ciljem određivanja njihova sastava, dinamike, formacije, međuodnosa i povijesti. Ona je snažno interdisciplinarno polje koje originalno potječe iz astronomije i geoznanosti, te danas inkorporira mnoge discipline uključujući planetarnu astronomiju, planetarnu geologiju (zajedno s geokemijom, geofizikom i geomorfologijom s primjenom na planete), aerologiju, teoretsku planetologiju, te istraživanje ekstrasolarnih planeta. Srodne su joj discipline svemirska fizika, kada se govori o učincima Sunca na tijela Sunčeva sustava, te astrobiologija.

Fotografija s orbitalne jedinice Apollo 15 koja prikazuje brazde u blizini kratera Aristarha na Mjesecu. Raspored dviju dolina vrlo je sličan, iako odgovaraju samo jednoj trećini veličine, Velikoj mađarskoj ravnici kojom teku Dunav i Tisa.

U planetologiji postoje međusobno povezane opservacijske i teoretske grane. Opservacijska istraživanja uključuju kombinaciju svemirskih istraživanja, pretežito misija robotskih svemirskih letjelica koje se koriste daljinskim istraživanjima, te komparativnog, laboratorijskog rada u zemaljskim laboratorijima. Teoretska komponenta uključuje značajan dio računalne simulacije i matematičkog modeliranja.

Planetolozi obično rade na astronomskim i fizičkim ili geoznanstvenim odsjecima sveučilišta ili istraživačkih centara, iako postoji nekoliko čisto planetoloških instituta diljem svijeta. Svake godine se održava nekoliko većih konferencija te se objavljuje širok raspon stručnih časopisa.

 

Povijest

Za povijest planetologije može se reći da je započela sa starogrčkim filozofom Demokritom koji je prema Hipolitu izjavio:

“Uređeni su svjetovi bezgranični i različite veličine, a u nekima ne postoji niti sunce niti mjesec, dok su u drugima oni mnogo veći nego kod nas, a zajedno s drugima mnogobrojniji. I da intervali između uređenih svjetova nisu jednaki, ovdje više a ondje manje, neki se povećavaju, drugi cvjetaju, treći se raspadaju, dok ovdje oni nastaju, ondje odlaze u sjenu. Ali to da budu razoreni sudarajući se jedni s drugima. I da su neki uređeni svjetovi ogoljeni bez životinja i biljaka i sve vode.”

U modernim vremenima planetologija je nastala u astronomiji iz stuija neriješenih planeta. U tom smislu originalni planetarni astronom bio bi Galileo koji je otkrio četiri najveća Jupiterova mjeseca, planine na Mjesecu, te prvi promatrao Saturnove prstenove, što su sve objekti kasnijih istraživanja. Napredak u konstrukciji teleskopa i instrumentalnoj rezoluciji postupno je omogućila rastuću identifikaciju atmosferskih i površinskih detalja planeta. Mjesec je u početku bio najbolje istraženo nebesko tijelo jer je uvijek pokazivao detalje na svojoj površini zbog svoje blizine Zemlji, a tehnološka poboljšanja postupno su stvarala detaljnije lunarno geološko znanje. U tom znanstvenom procesu glavni su instrumenti bili astronomski optički teleskopi (te kasnije radioteleskopi) i konačno robotske istraživačke svemirske letjelice.

Solarni sustav sada je relativno dobro proučen, a također postoji sveukupno dobro razumijevanje formacije i evolucije ovog planetarnog sustava. Ipak, postoji velik broj neriješenih pitanja[2], a stopa novih otkrića je vrlo visoka djelomično zbog velikog broja interplanetarnih svemirskih letjelica koje trenutačno istražuju Sunčev sustav.

Discipline

Planetarna astronomija

Ovo je istovremeno opservacijska i teoretska znanost. Opservacijski istraživači predominantno se bave proučavanjem malenih tijela Sunčeva sustava: onih koji se mogu opservirati teleskopima, optičkim ili radijskim, tako da se mogu determinirati karakteristike ovih tijela kao što su oblik, spin, površinski materijali i erozija, te razumjeti povijest njihove formacije i evolucije.

Teoretska planetarna astronomija bavi se dinamikom: aplikacijom principa nebeske mehanike na Sunčev sustav i ekstrasolarne planetarne sustave.

Planetarna geologija

Najpoznatiji istraživačke teme planetarne geologije bave se planetarnim tijelima u neposrednoj blizini Zemlje: Mjesecom, te dvama susjednim planetima: Venerom i Marsom. Od njih prvi je proučen Mjesec uporabom metoda prethodno razvijenih na Zemlji.

Geomorfologija

Geomorfologija proučava obilježja na planetarnim površinima i rekonstruira povijest njihove formacije zaključujući o fizičkim procesima koji su djelovali na površini. Planetarna geomorfologija uključuje proučavanje nekoliko razreda površinskih obilježja: impaktirana obilježja (višeprstenasti bazeni, krateri) vulkanska i tektonska obilježja (tokovi lave, fisure, brazde) svemirska erozija – erozijski efekti generirani oštrom okolinom svemira (kontinuirano bombardiranje mikrometeoritima, visokoenergetska čestična kiša, impaktirano vrtlarstvo). Primjerice, tanak pokrov prašine na površini lunarnog regolita rezultat je bombardiranja mikrometeorita. Hidrološka obilježja: tekućina može biti sastavljena od vode do ugljikovodika i amonijaka ovisno o lokaciji u Sunčevu sustavu.

Povijest planetarne površine može se dešifrirati kartiranjem obilježja od vrha prema dnu prema njihovoj depozicijskoj sekvenciji kao što je to na terestričkim slojevima prvi učinio Nicolas Steno. Primjerice, stratigrafsko kartiranje pripremilo je astronaute s Apolla za polje geologije koje su susreli na svojim lunarnim misijama. Preklapajuće sekvencije identificirane su na slikama koje su snimljene u programu Lunar Orbiter, a zatim su korištene za pripremu lunarne stratigrafske kolumne i geološke karte Mjeseca.

Kozmokemija, geokemija i petrologija

Jedan od glavnih problema pri stvaranju hipoteza o formaciji i evoluciji objekata u Sunčevu sustavu jest nedostatak uzoraka koji se mogu analizirati u laboratoriju gdje je dostupan velik broj alata, te čitav korpus znanja proistekao iz terestričke geologije. Na sreću izravni uzorci s Mjeseca, asteroida i Marsa prisutni su na Zemlji tako što su napustili svoja izvorna tijela i dospijeli na nju u obliku meteorita. Neki su pretrpjeli kontaminaciju zbog oksidirajućeg efekta Zemljine atmosfere i infiltraciju biosfere, no meteoriti prikupljeni u proteklih nekoliko desetljeća s Antarktike gotovo su u potpunosti izvorni.

Različiti tipovi meteorita koji potječu iz asteroidnog pojasa pokrivaju gotovo sve dijelove strukture diferenciranih tijela: postoje čak meteoriti koji dolaze s granice jezgre i omotača (palaziti). Kombinacija geokemije i opservacijske astronomije također je učinila mogućim praćenje HED meteorita do specifičnog asteroida u glavnom pojasu, 4 Vesta.

Relativno malo poznatih Marsovskih meteorita pružilo je uvid u geokemijski sastav Marsovske kore, iako je neizbježan nedostatak informacija o njihovim točkama podrijetla na raznolikoj Marsovskoj površini značio da oni ne pružaju detaljnije prepreke teorijama evolucije Marsovske litosfere. Do 2008. godine identificirano je oko 50 Marsovskih meteorita.

Tijekom ere Apolla, u programu Apollo prikupljeno je i na Zemlju transportirano 384 kilograma lunarnih uzoraka, a 3 sovjetska robota Luna također je donijelo uzorke regolita s Mjeseca. Ovi uzorci pružaju obuhvatniji zapis o sastavu bilo kojeg tijela u Sunčevu sustavu osim Zemlje. Do 2008. godine bilo je poznato oko 100 parnih lunarnih meteorita.

Geofizika

Svemirske sonde omogućile su prikupljanje podataka ne samo vidljive u vidljivom spektru, već i u ostalim područjima elektromagnetskog spektra. Planeti se mogu karakterizirati prema poljima sile: gravitaciji i njihovim magnetskim poljima koje proučavaju geofizika i svemirska fizika.

Mjerenje promjena u akceleraciji svemirske letjelice u orbiti omogućilo je kartiranje finih detalja o gravitacijskim poljima planeta. Primjerice, u 1970-ima smetnje u gravitacijskom polju iznad lunarnih mora mjerili su lunarni orbiteri što je dovelo do otkrića o masenim koncentracijama, maskonima, ispod bazena Imbrium, Serenitatis, Crisium, Nectaris i Humorum.

Prepreku solarnom vjetru čini magnetosfera (nije u mjerilu)

Ako je planetarno magnetsko polje dovoljno snažno, njegova interakcija sa solarnim vjetrom formira magnetosferu oko planeta. Rane svemirske sonde otkrile su ogromne dimenzije terestričkog magnetskog polja koje se prostire oko 10 Zemljinih radijusa prema Suncu. Solarni vjetar, tok nabijenih čestica, kreće se izvan i oko terestričkog magnetskog polja i nastavlja se iza magnetskog repa, stotinama Zemljinih radijusa niz smjer širenja. Unutar magnetosfere postoje relativno guste regije čestica solarnog vjetra što se naziva Van Allenovim radijacijskim pojasima.

Atmosferska znanost

Pojasi oblaka jasno vidljivi na Jupiteru.

Atmosfera je važna tranzicijska zona između solidne planetarne površine i viših razrijeđenih ionizirajućih i radijacijskih pojaseva. Nemaju svi planeti atmosferu: postojanje atmosfere ovisi o masi planeta, te udaljenosti planeta od Sunca – na velikim udaljenostima pojavljuju se smrznute atmosfere. Osim četiriju plinovitih divovskih planeta, gotovo svi terestrički planeti (Zemlja, Venera i Mars) imaju poprilične atmosfere. Dva mjeseca imaju također značajne atmosfere: Saturnov mjesec Titan i Neptunov mjesec Triton. Tanka atmosfera postoji oko Merkura.

Efekti stope rotacije planeta oko svoje osi mogu se vidjeti u atmosferskim tokovima i strujama. Viđeni iz svemira ova se obilježja prikazuju kao pojasi i vrtlozi u sustavu oblaka, te se posebice vide na Jupiteru i Saturnu.

Komparativna planetologija

Planetologija često koristi metodu usporedbe radi boljeg razumijevanja predmeta istraživanja. To može uključivati usporedbu gustih atmosfera Zemlje i Saturnova mjeseca Titana, evoluciju objekata vanjskog Sunčeva sustava na različitim udaljenostima od Sunca ili geomorfologiju površina terestričkih planeta.

Glavna usporedba koja se može napraviti jest ona s obilježjima na Zemlji jer su ona mnogo pristupačnija i omogućuju vršenje mjerenja puno većih razmjera. Analogni studiji Zemlje posebice su uobičajeni u planetarnoj geologiji, geomorfologiji te također atmosferskoj znanosti.

Terminologija

Kada se pojedina disciplina bavi istraživanjem samo jednog nebeskog tijela onda se koristi specijalizirani termin prikazan u donjoj tablici (trenutačno su u uobičajenoj uporabi samo heliologija, geologija, selenologija i areologija):

Tijelo  Planetologija Etimologija
Sunce heliologija grčki Helije
Merkur hermeologija grčki Hermes
Venera citerologija grčki Afrodita
Zemlja geologija grčki Gaja
 ( Mjesec selenologija grčki Selena )
Mars areologija grčki Ares
Ceres demeterologija grčki Demetra
Jupiter zenologija grčki Zeus
Saturn kronologija grčki Kron
Uran uranologija grčki/latinski Uran
Neptun posejdologija grčki Posejdon
Pluton hadeologija grčki Had
Haumea haumeaologija polinezijski Haumea
Makemake makemakeologija polinezijski Makemake
Erida eridologija grčki Erida

Referencije

  1. Hippolytus (Antipope); Francis Legge, Origen (1921). Philosophumena, Original from Harvard University.: Society for promoting Christian knowledge. Pristupljeno Digitized May 9, 2006.
  2. Stern, Alan. Ten Things I Wish We Really Knew In Planetary Science. pristupljeno 2009-05-22

Preporuka za čitanje

  • Basilevsky, A. T.,& J. W. Head (1995): Regional and global stratigraphy of Venus: a preliminary assessment and implications for the geological history of Venus Planetary and Space Science 43/12, pp. 1523-1553
  • Basilevsky, A. T.,& J. W. Head (1998): The geologic history of Venus: A stratigraphic view JGR-Planets Vol. 103 , No. E4 , p. 8531
  • Basilevsky, A. T.,& J. W. Head (2002): Venus: Timing and rates of geologic activity Geology; November 2002; v. 30; no. 11; p. 1015–1018;
  • Frey, H. V., E. L. Frey, W. K. Hartmann & K. L. T. Tanaka (2003): Evidence for buried “Pre-Noachian” crust pre-dating the oldest observed surface units on Mars Lunar and Planetary Science XXXIV 1848
  • Gradstein, F. M., James G. Ogg, Alan G. Smith, Wouter Bleeker & Lucas J. Lourens (2004): A new Geologic Time Scale, with special reference to Precambrian and Neogene Episodes, Vol. 27, no. 2.
  • Hansen V. L. & Young D. A. (2007): Venus’s evolution: A synthesis. Special Paper 419: Convergent Margin Terranes and Associated Regions: A Tribute to W.G. Ernst: Vol. 419, No. 0 pp. 255–273.
  • Hartmann, W. K. & Neukum, G. (2001): Cratering Chronology and the Evolution of Mars. Space Science Reviews, 96, 165–194.
  • Hartman, W. K. (2005): Moons and Planets. 5th Edition. Thomson Brooks/Cole.
  • Head J. W. & Basilevsky, A. T (1999): A model for the geological history of Venus from stratigraphic relationship: comparison geophysical mechanisms LPSC XXX #1390
  • Mutch T.A., Arvidson R., Head J., Jones K.,& Saunders S. (1977): The Geology of Mars Princeton University Press
  • Offield, T. W. & Pohn, H. A. (1970): Lunar crater morphology and relative-age determiantion of lunar geologic units U.S. Geol. Survey Prof. Paper No. 700-C. pp. C153-C169. Washington;
  • Phillips, R. J., R. F. Raubertas, R. E. Arvidson, I. C. Sarkar, R. R. Herrick, N. Izenberg, and R. E. Grimm (1992): Impact craters and Venus resurfacing history, J. Geophys. Res., 97, 15,923-15,948
  • Scott, D. H. & Carr, M. H. (1977): The New Geologic Map of Mars (1:25 Million Scale). Technical report.
  • Scott, D. H. & Tanaka, K. L. (1986): Geological Map of the Western Equatorial Region of Mars (1:15,000,000), USGS.
  • Shoemaker, E.M., & Hackman, R.J., (1962):, Stratigraphic basis for a lunar time scale, in *Kopal, Zdenek, and Mikhailov, Z.K., eds., (1960): The Moon — Intern. Astronom. Union Symposium 14, Leningrad, 1960, Proc.: New York, Academic Press, p. 289- 300.
  • Spudis, P.D. & J.E. Guest, (1988):. Stratigraphy and geologic history of Mercury, in Mercury, F. Vilas, C.R. Chapman, and M.S. Matthews, eds., Univ. of Arizona Press, Tucson, pp. 118-164.
  • Spudis, P. D.& Strobell, M. E. (1984): New Identification of Ancient Multi-Ring Basins on Mercury and Implications for Geologic Evolution. LPSC XV, P. 814-815
  • Spudis, P. (2001): The geological history of mercury. Mercury: Space Environment, Surface, and Interior, LPJ Conference, #8029.
  • Tanaka K. L. (ed.) (1994): The Venus Geologic Mappers’ Handbook. Second Edition. Open–File Report 94-438 NASA.
  • Tanaka K. L. 2001: The Stratigraphy of Mars LPSC 32, #1695, http://www.lpi.usra.edu/meetings/lpsc2001/pdf/1695.pdf
  • Tanaka K. L. & J. A. Skinner (2003): Mars: Updating geologic mapping approaches and the formal stratigraphic scheme. Sixth International Conference on Mars #3129
  • Wagner R. J., U. Wolf, & G. Neukum (2002): Time-stratigraphy and impact cratering chronology of Mercury. Lunar and Planetary Science XXXIII 1575
  • Wilhelms D. E. (1970): Summary of Lunar Stratigraphy — Telescopic Observations. U.S. Geol. Survey Prof. Papers No. 599-F., Washington;
  • Wilhelms D. (1987): Geologic History of the Moon, US Geological Survey Professional Paper 1348, http://ser.sese.asu.edu/GHM/
  • Wilhelms D. E.& McCauley J. F. (1971): Geologic Map of the Near Side of the Moon. USGS Maps No. I-703, Washington;

Planeta slična Zemlji može biti još bliža nego što smo zamišljali

U avgustu 2016. godine istraživači su otkrili potencijalno nastanjivu planetu približno iste veličine kao što je Zemlja koja okružuje najbližu zvezdanu komšiju našem Suncu: Proxima Centauri, udaljenu oko 4,2 svetlosne godine. Naučnici su pokušali da otkriju više detalja o planeti, a nadamo se da će napredni James Webb teleskop pružiti bolji pogled. Međutim, svemirska letelica poslata na planetu mogla je sakupiti dovoljno podataka da bi otkrila da li bi mogla da podrži život – ili možda i to već čini

Neposredno pre pronalaska Proxime b, grupa naučnika i poslovnih lidera napravila je prve korake ka slanju ljudi u sistem Alpha Centauri objavljivanjem Starshota projekta. Međunarodni napor, podržan od strane ruskog investitora Jurija Milnera u vrednosti od 100 miliona dolara, ima za cilj da značajno ubrza istraživanje i razvoj održive svemirske sonde za međuzvezdano putovanje. Proxima b otkriće pružilo je dostizljiv, ali i dalje zastrašujući, inženjerski cilj.

Da bi dosegla Proxima b u životu prosečnog naučnika, sonda bi trebala da putuje sa jednom petinom brzine svetlosti ili brže dok se kretala kroz nevidljive ostatke. Zatim,u blizini proksime sistema od 60.000 kilometara u sekundi (37.000 milja u sekundi), trebalo bi da prikupi korisne podatke i prenese je četiri svetlosne godine nazad na Zemlju.

Prvi veliki korak je ubrzanje svemirske letelice do dovoljno velike brzine. Konvencionalne rakete ne mogu skladištiti dovoljno goriva da bi dosegle potrebne brzine, tako da Starshot radi na osvetljavanju lasera. Jedna zemlja od 100 gigavatnih nizova lasera generisala bi snop za pokretanje malog osvetljenja sonde nakon što su ga konvencionalne rakete lansirale iz naše atmosfere.

Najveći rizik će doći od sudara sa međuzvezdanim česticama i kosmičkim zračenjem. Starshot se nada da će zaštititi plovilo premazom tako velikim materijalom kao što je berilijum bakar. Da bi se osiguralo da skretanje s putanje ne završi misiju, sonda će biti opremljena pilotom AI.

Tim se nada da će lansirati letelicu oko 2040. godine, a zatim sačekati 20 godina putovanja bez vijesti. Onda, oko 2060. godine, kompjuter u vozilu Starshot bi se trebao probuditi, povezati sa Zemljom, otkriti da se približava Proxima Centauri i da se priprema za njegovo slijetenje.

Jedan veliki korak

Najvažniji prioritet će biti snimanje fotografije koja bi mogla da otkrije da li je planeta plodna ili vodena i zelena kao Zemlja. Takođe bi moglo otkriti velike značajke, poput kratera i planina. Sposobni spektrometar na brodu može tražiti molekule koje označavaju život, poput metana, kiseonika i složenijih ugljovodonika. Instrumenti mogu takođe sondirati atmosferu (ako je ima) i izmeri magnetno polje planete. Proxima b, kao i svaka druga egzoplaneta, verovatno će imati iznenađenja koje može otkriti samo bliski susret.

Čak i izvan toga, zagovornici misije “Starshot” vide svoj potencijalni uspjeh kao nešto više od podataka o novom svijetu – to bi predstavljalo čovečanstvo koje se gura na novi nivo dostignuća. “Vidim Starshot o razvoju sposobnosti”, rekao je Kelvin Long, član savetodavnog odbora projekta. “To je kao da idete na Mesec.”

Drugim riječima, uspjeh Starshot-a bi nam omogućio novi set mogućnosti koji bi pretvorili istraživanje solarne mreže iz sna u rutinu. Na primjer, laserski niz koji planira Starshot će moći poslati sonde bilo gdje u našem solarnom sistemu za nekoliko dana i napraviti putovanja u međusobni medij za nedjelju ili dvije.
Izvor: www.futurism.com

Naš pogled na Svemir: Od teleskopa Hubblea do teleskopa James Webba, ted govor astrofizičara Jonathana Trumpa

 “Želim govoriti o našem pogledu na Svemir i kako je Hubble bio katalist u transformaciji toga. Imamo mapu svemira od prije 400 godina koja je lijepa, ali nije toliko dobar opis:

Isto tako vidimo Kopernikanski pogled. Prije samo 400 godina naš pogled na Svemir je bio jako misteriozan. Prije samo 100 godina smo saznali da je naš Solarni sistem jedan od jako mnogo drugih. Prije samo 50 godina smo shvatili da Crne rupe kao posljedica Einsteinove opšte teorije su zapravo stvarne. Prije samo 20 godina smo shvatili da planete koje kruže oko zvijezda sličnih našem suncu su zapravo pravilo, a ne izuzetak u Svemiru. Najveći doprinos u zadnje vrijeme je dao Hubble teleskop koji je lansiran 24. aprila 1990. godine. Ovaj teleskop je koštao između 10 i 20 milijardi dolara. To je mnogo. Hubble ne rješava naše probleme, već povećava užitak. Otkriva Svemir. Ljudi su uvijek bili znatiželjni. 10 do 20 milijardi dolara zvući jako puno, ali to je samo 1 dolar godišnje za sve ljude u SAD – u. To je vrijednost jedne kafe, skoro ništa. Na sljedećoj slici vidimo lijevo pogled na galaksiju sa Zemlje i pogled na istu sa Hubble – a u Svemiru:




Hubble ima prednost da i kad je lansiran imalo se na umu da bi ga se mogo i trebalo poboljšati kad nam se tehnologija poboljša. Hubble je imao pet posjeta od astronauta sa Zemlje koji su ga popravljali i nadograđivali.


Neke od stvari koje je Hubble učinio su:
Hubble je otkrio vodenu paru iznad Evrope, mjeseca oko Jupitera. Europa je pet puta dalje od Sunca nego Zemlja i prima pet puta manje svjetlosti od Sunca, ali zbog blizine Jupitera vjerojatno ima okean i led.




Hubble je imao ključnu ulogu u saznanjima o Plutonu. Zbog Hubble – a i nekih teleskopa sa Zemlje saznali smo da postoje drugi objekti slični Plutonu pa su astronomi imali opciju ili da smanje broj planeta za 1 ili povećaju na oko 100. Sad imamo nekoliko neidentifikovanih planeta blizanaca u dalekom Svemiru.

Ovo je ikonska slika sa Hubble – a:


Hubble se kontinuirano popravljao. Ovo su popravljene slike:

Hubble je snimao i u drugim dijelovima spektra. Ovo je u UV spektru:


Pogledajte ove magline i formiranje zvijezda.
Ovo su sve nove zvijezde koje se rađaju u ovoj prelijepoj nebuli, zvijezdanom porodilištu. Zvijezde kako se formiraju, rađaju, imaju male diskove oko njih iz kojih nastaju planeti. Znaći zvijezde se rađaju sa planetama.

Ako idemo dalje vidimo dalje galaksije:


Prije su astronomi mislili da je Svemir prazan prostor, ali danas zahvaljujući Hubble – u znamo da svuda imamo izolovane skupine galaksija:
Naš Svemir nije u potpunosti jedinstven. Vrlo je malo vjerojatno da smo mi i naš život na Zemlji jedinstveni, nego je vjerojatnije da ima puno života u drugim dijelovima Svemira. Večinu moje karijere sam proveo u proučavajući Hubble deep filed:


Jedno od zadnjih otkrića Hubble – a je
Jedna od posljedica Einsteinove teroije relativnosti je da je prostor – vrijeme savijen gravitacijom. Ako imamo eksploziju supernove onda će svjetlost sa nje da se savija kroz Svemir. Svemir će biti duži ili kraži zahvaljujući kako masa reaguje s njim kroz gravitaciju. Samo mali dio materije u Svemiru možemo da vidimo našim okom. Skoro sve je tamno. Na osnovu gravitacijskih efekata možemo opaziti postojanje tamne materije i energije. Mi ne vidimo ni tamnu materiju ni tamnu energiju, zato ih zovemo tamnima, ali indirektno znamo da postoje.


Hubble – ov nasljednik je iza kornera. James Web teleskop će ići dalje u Svemir i otkriti puno više te nas učiti potpuno nove stvari o Svemiru.



Opažati će u dužim valnim dužinama u infracrvenom spektru. Imati ćemo eksluzivan pogled na prve galaksije koje su nastale i možda na mjesta u Svemiru koja možda imaju život u Svemiru. Ovo su neke od slika koje je Hubble napravio:

Hubble nas je jako mnogo naučio. Vrlo je nevjerojatno šta je Hubble uradio. Uzbuđen sam sa svime šta će nas James Web teleskop uskoro naučiti.”, Jonathan Trump

Izvor: https://www.youtube.com/watch?v=Cp5bP7lpL2E

Zašto se planete ne sudaraju? Kako su planete i njihovi mjeseci nastali?

Mnogi objekti u svemiru nisu započeli svoje postojanje u istoj formi kao što se sada vidi – veliki objekti se obično grade iz mnogo manjih objekata, umesto da se brzo pojavljuju u punoj veličini. To važi i za galaksije i planete. Planeti u našem solarnom sistemu započeli su baš kao gomila prašine i gasa unutar većeg diska s više gasa i prašine. Ne postoji poseban razlog za pojavljivanje određenog broja ovih grudvica, i mi u potpunosti očekujemo da ih je bilo puno.

Sa puno malih grudvica, svaka od njih je mogla početi da se kreće u okolni gas i prašinu, a neke od tih prašina mogle su se zaglaviti za svaku malu gomilu. To znači da uskoro imamo vrlo sgužvan solarni sistem s puno šljunka umjesto sitne prašine, koji raste tako što se spaja s više prašine. Svaka od ovih malih stvari može postati planeta ako nastavi sakupljati više materijala, ali ovaj način sakupljanja stvari oko njih nije veoma efikasan. Ovde se takođe mješaju i zvijezde, postepeno odvodeći sve ostatke gasa koji nisu ušli u stvaranje zvezde ili stvaranje naše male planete. Ali postoji mnogo brži način rasta – sudari.

Ako svaka od ovih stvari se sudari s drugom, mogu vrlo brzo udvostručiti njihovu veličinu; I naše trenutno razumijevanje ranog solarnog sistema sugeriše da je upravo ovo način kako su te stvari porasle na približno objekte veličine planeta. Planetski kandidati koji su najbrže porasli mogli bi nastaviti da rastu do veoma velike veličine, jer bi mogli gravitirati manje objekte, na kraju ih povući u sudar. Slučajno, ovo gravitaciono pribijanje je kako mislimo da je Mars dobio svoja dva mjeseca – Phobos se kreće toliko blizu Marsa da će se na kraju ili razbiti ili srušiti na površini Marsa.

Smatra se da je naš Mesec ostatak jednog od ovih sudara između gotovo punih planeta.

Poznata kao hipoteza Velikog sudara ideja ukazuje na to da se je objekat veličine Marsa razbio od proto-Zemlju, a neki od materijala koji je otkinut sa površine Zemlje je rekombinovan kao Mesec.

Postojao je i vremenski period koji se naziva kasno teško bombardiranje u istoriji Sunčevog sistema, gde su sva tela Sunčevog sistema, uključujući i Mesec, uplavila u prilično teške tokove asteroida. Ovo je započelo pre oko 4 milijarde godina i nastavilo oko 300 miliona godina. Još uvek možemo videti tragove ovog na Mesecu – mračni krater na Mesecu vodi porijeklo iz perioda kasnog teškog bombardovanja.

Još uvek smo pogođeni stvarima koje lete oko našeg sunčevog sistema – međutim većina toga je prilično mala (na kosmičkom nivou) da je preživela ovoliko dugo, a da se već nije srušila u drugi predmet. Ovi “mali” objekti su i dalje ponekad dovoljno veliki da bi bili opasnost za život – zona smrti koja okružuje uticaj zavisi samo od toga koliko je veliki objekat.

Sve velike planete su se naselile u stabilne orbite koje se međusobno miješaju, nakon što su prošle kroz prvih 20 miliona godina haosa, pa je vrlo malo vjerovatno da će se velike planete u našem solarnom sistemu srušiti jedne u druge sve dok se dinamika Našeg solarnog sistema ne promijeni.

Izvor: https://www.forbes.com/sites/jillianscudder/2016/03/13/astroquizzical-planets-collide/#3423f7d444af

Zašto možda Mars sadrži tajnu nastanka života?

“Znate, ponekad najvažnije stvari dolaze u najmanjim pakovanjima. U ovih 15 minuta koje imam, pokušaću da vas ubedim da mikrobi mogu mnogo toga reći o pitanjima kao što je “Da li smo sami?” i mogu mnogo toga reći, ne samo o životu u našem Sunčevom sistemu, već možda i izvan njega, i to je razlog što ih pratim na neverovatna mesta na Zemlji, u ekstremnim sredinama gde ih životni uslovi dovode na sam rub preživljavanja zapravo, ponekad i mene isto tako, kada pokušam da im se previše približim. Ali evo u čemu je stvar: mi smo jedina napredna civilizacija u Sunčevom sistemu ali to ne znači da u okolini nema mikrobskog života. Zapravo, planete i meseci koje ovde vidite mogli bi imati život na sebi – svi oni, i mi to znamo, i velika je verovatnoća da je tako. Pa ako bismo našli život na ovim mesecima i planetama, onda bismo tražili odgovor na pitanja tipa: “Jesmo li sami u Sunčevom sistemu?” “Odakle potičemo?” “Imamo li neku porodicu u komšiluku?” “Ima li života izvan Sunčevog sistema?”

Možemo da postavimo sva ova pitanja zbog revolucije u našem načinu shvatanja toga šta je zapravo planeta i danas, naseljiva planeta je planeta koja na sebi ima zonu gde voda može ostati stabilna ali po meni to je horizontalna definicija naseljivosti jer uključuje i udaljenost od zvezde, a postoji još jedna dimenzija naseljivosti, a to je ta vertikalna dimenzija. Mislite o njoj kao o uslovima ispod površine planete gde ste veoma udaljeni od Sunca ali još uvek imate vodu, energiju, nutrijente, što za neke od njih znači imati hranu i zaštitu. Kada pogledate Zemlju, veoma daleko od bilo kakve sunčeve svetlosti, duboko u okeanu, i dalje sve vrvi od života koji koristi samo hemiju za životne procese.

Pa kada razmišljamo na ovakav način, sve prepreke se ruše. Praktično nema ograničenja. I ako ste u skorije vreme gledali naslove u novinama, onda ste videli da smo otkrili podpovršinski okean na Evropi, Ganimedu, Enceladu, Titanu, i sada istražujemo gejzir i vrele izvore na Enceladusu. Naš Sunčev sistem se pretvara u džinovski spa centar. Svi oni koji su išli u spa centar znaju koliko mikrobi to vole, zar ne?(Smeh)

Pa na taj način, razmislimo i o Marsu. Život na Marsu nije moguć danas, ali moguće je da se on krije ispod njegove površine.

Dakle, napredovali smo u našem razumevanju naseljivosti, ali smo isto tako napredovali u našem razumevanju i toga šta predstavlja život na Zemlji. Imamo ono što nazivamo organskim molekulima, i oni su temelji života, imamo fosile, minerale, biominerale, koji nastaju u reakciji između bakterija i stena, i naravno, imamo gasove u atmosferi. I ove sićušne zelene alge ovde, na desnoj strani stene, one su direktni potomci onih koje su pumpale kiseonik milijardu godina ranije u Zemljinu atmosferu. Kada su to radile, one su otrovale 90 odsto života na Zemljinoj površini, ali one su razlog zašto danas udišemo ovakav vazduh.

Ali iako naše razumevanje o svim ovim stvarima raste, postoji jedno pitanje na koje još uvek nemamo odgovor, a to je – odakle potičemo? Kao što znate, postaje još teže, jer nećemo moći da nađemo fizičke dokaze o našem poreklu na ovoj planeti, a razlog je taj što je sve što je starije od četiri milijarde godina izgubljeno. Svi podaci su izgubljeni, izbrisali su ih tektonika ploča i erozija. Ovo je ono što ja nazivam bilološkim horizontom. Van ovog horizonta, ne znamo odakle dolazimo.

Pa je li sve izgubljeno? Možda i nije. Možda bismo i mogli naći dokaze o našem poreklu na neočekivanim mestima, a takvo mesto je Mars.

Kako je to moguće? Pa, očigledno na početku Sunčevog sistema, Mars i Zemlja su bombardovani ogromnim asteroidima i kometama, i ostaci ovih udara su bili svuda naokolo. Zemlja i Mars su još dugo nastavili da se gađaju stenama. Delovi stena su sleteli na Zemlju. Delovi Zemlje su sleteli na Mars.Očigledno, na ove dve planete moglo je biti posejano seme istog materijala. Stoga, da, možda je neki predak sedeo ovde na ovoj površini i čekao nas. Ali to znači i da možemo otići na Mars i probati da nađemo tragove našeg porekla. Mars možda skriva tu tajnu. To je razlog što nam je Mars tako poseban.

Ali da bi se to dogodilo, Mars je morao da bude naseljiv u vreme kada su uslovi bili ispunjeni. Pa da li je Mars bio naseljiv? Veliki broj misija na Marsu nam danas pokazuje istu stvar. U vreme kada se život na Zemlji pojavio, Mars je imao okeane, vulkane, jezera, i delte kao na ovoj lepoj slici koju vidite ovde. Ovu sliku je poslao rover Kjuriositi pre samo nekoliko nedelja. Ona pokazuje ostatke delte, i ona nam nešto govori: vode je bilo u izoblju i prekrivala je njegovu površinu veoma dugo. Ovo su dobre vesti za život.Hemiji života potrebno je mnogo vremena da proradi.

Ovo su dakle jako dobre vesti, ali znači li to da ćemo lako naći život na Marsu ako odemo tamo? Ne obavezno.

Evo šta se dogodilo: u vreme kada je život probujao na površini Zemlje, na Marsu je sve pošlo naopako,bukvalno. Atmosfera je oduvana solarnim vetrovima, Mars je izgubio svoju magnetosferu, a zatim su kosmičko zračenje i UV zraci bombardovali površinu, a voda je pobegla u atmosferu i otišla ispod površine. Tako, ako želimo da razumemo, ako želimo da nađemo te tragove života na površini Marsa, ako su tamo, moramo da razumemo kakav je bio uticaj svih ovih dešavanja na očuvanje tih dokaza. Samo tako ćemo moći da znamo gde se ti tragovi kriju, i samo tako ćemo moći da pošaljemo rover na prava mesta gde može sakupljati stene koje nam možda mogu reći nešto zaista važno o tome ko smo mi, ili, ako ne, možda nam reći da se negde, nezavisno od nas, život pojavio na drugoj planeti.

Lako je to uraditi. Samo treba otići 3,5 milijarde godina unazad u prošlost planete. Samo nam treba vremeska mašina.

Lako, zar ne? Pa, zapravo, i jeste. Pogledajte oko sebe – to je planeta Zemlja. To je naša vremenska mašina. Geolozi je koriste da se vrate u prošlost naše planete. Ja je koristim malo drugačije. Koristim planetu Zemlju da idem u veoma ekstremna okruženja gde su uslovi slični onima koji su bili na Marsu u vreme kada se klima menjala, i tamo pokušavam da razumem šta se dogodilo. Koji su to znakovi života?Šta je ostalo? Kako to pronaći? Sada ću vas nakratko povesti sa sobom na putovanje tom vremenskom mašinom.

I sada, ovo što vidite, mi smo 4 500 metara visoko na Andima ali smo zapravo u dobu od manje od milijardu godina nakon nastanka Zemlje i Marsa. Zemlja i Mars bi izgledali prilično slično ovome – svuda naokolo vuklani, svuda naokolo jezera isparavaju, minerali, vreli izvori, i vidite li ove nasipe na obalama jezera? Njih su stvorili potomci prvih organizama koji su nam dali prve fosile na Zemlji.

Ali ako želimo da razumemo šta se događa, moramo da idemo malo dalje. Još jedna zanimljiva osobina ovih mesta je sto što se ovde, baš kao i na Marsu pre tri i po milijarde godina klima menjala veoma brzo, i voda i led su nestajali. Ali moramo da se vratimo unazad u to vreme kada se sve na Marsu promenilo, i da bismo to uradili, moramo da se popnemo još više. Zašto? Jer kada se penjemo više, atmosfera se stanjuje, postaje nestabilnija, temperatura je hladnija, i ima više UV zračenja. U suštini, približavamo se onim uslovima na Marsu kada se sve menjalo.

Pa, nisam obećala lagodno putovanje ovom vremenskom mašinom. Nećete samo sedeti u njoj. Morate vući 450 kg opreme do vrha ovog vulkana na Andima visokog 20 000 stopa. To je oko 6000 metara.Takođe morate da spavate na padini pod uglom od 42 stepena, i nadate se da neće biti nikakvih zemljotresa preko noći. Ali kada stignemo do vrha, naći ćemo jezero koje tražimo. Na ovoj visini, ovo jezero se nalazi u istim uslovima kao što su bili oni na Marsu tri i po milijarde godina ranije. I sada moramo da menjamo ovo naše putovanje u putovanje u unutrašnjost ovog jezera, i da bismo to uradili, moramo da uklonimo planinsku opremu, navučemo odela i idemo. Ali kada uđemo u jezero, baš u trenutku kada zaronimo unutar, vraćamo se unazad tri i po milijarde godina u prošlost neke druge planete, i tada ćemo dobiti odgovor po koji smo došli. Života ima svuda, baš svuda. Sve što na ovoj slici vidite je neki živi organizam. Možda ne treba da računamo ronioca, ali sve ostalo, da. Ali ova slika je veoma obmanjujuća. Života ima u izoblju u ovim jezerima, ali kao na većini mesta na Zemlji danas, zbog klimatskih promena, i ovde dolazi do ogromnog smanjenja biodiverziteta. U uzorcima koje smo odneli, 36 odsto bakterija iz ovih jezera sastojalo se od tri vrste, i te tri vrste su one koje su tako dugo preživele.

Evo ga još jedno jezero, odmah pored prvog. Crvena boja koju vidite ne potiče od minerala. Ona je zapravo ovakva zbog prisustva sićušnih algi. U ovoj oblasti, UV zračenje je jako gadno. Bilo gde na Zemlji, 11 se smatra ekstremnim. Tokom UV oluja ovde, UV indeks dostiže 43. Faktor zaštite 30 neće vam ovde ništa pomoći. Voda je tako prozirna u ovim jezerima da alge bukvalno nemaju gde da se sakriju, pa su razvile svoju sopstvenu kremu za sunčanje, i to je ova crvena boja koju vidite. Ali one mogu da se prilagode samo donekle, i kada sva voda nestane sa površine, mikrobima preostaje samo jedno rešenje: da idu ispod površine. I ovi mikrobi, stene koje vidite na ovom slajdu, pa, mikrobi zapravo žive unutar tih stena i od njih koriste zaštitu od prozračnosti da bi dobili dobar deo UV zraka i odbacili deo koji zapravo može da ošteti DNK. To je razlog što koristimo rovere i treniramo ih da traže život na Marsu u ovakvim oblastima, jer ako je bilo života na Marsu tri i po milijarde godina ranije, morao je da se koristi istom strategijom da bi se zaštitio. Sada, prilično je očigledno da nam odlazak u ekstremna životna okruženja dosta pomaže u istraživanju Marsa, i u pripremama misija. Za sada, pomogao nam je da razumemo geologiju Marsa. Pomogao nam je da razumemo prošlost klime na Marsu i njegovu evoluciju,ali i njegov potencijal za naseljivost. Naš poslednji rover je na Marsu otkrio tragove organskih materija.Da, organske materije postoje na površini Marsa. Takođe je otkrio tragove metana. I mi još uvek ne znamo da li je taj metan zapravo pitanje za biologiju ili geologiju. Bez obzira na to, ono što znamo je da zahvaljujući tom otkriću, hipoteza da na Marsu i dalje ima života ostaje održiva.

Pa mislim da sam vas do sada ubedila da nam je Mars veoma poseban, ali bilo bi pogrešno misliti da je Mars jedino mesto u Sunčevom sistemu zanimljivo za traženje potencijalnog mikrobskog života. A razlog za to je taj što Mars i Zemlja mogu imati zajednički koren njihovog drveta života, ali kada se udaljavamo od Marsa, to ne ide tako lako. Nebeska mehanika nam baš i ne olakšava razmenu materijala između planeta, i ako bismo otkrili život na tim planetama, on bi bio drugačiji od našeg. Bio bi to drugačiji tip života. Ali na kraju, može biti da smo tu samo mi, može biti da smo tu mi i Mars, a može biti i da postoji mnogo drveća života u sunčevom sistemu. Ne znam još uvek odgovor na ovo, ali mogu vam nešto reći:koji god da je rezultat, koji god da je taj magični broj, on će nam dati standard prema kojem će biti moguće izmeriti životni potencijal, obilje i različitost van granica našeg Sunčevog sistema. I ovo se može postići u našoj generaciji. To može biti naša zaostavština, ali samo ako budemo istraživali.

Sada, konačno, ako bi vam neko rekao da traženje vanzemaljskih mikroba nije kul jer ne možemo sa njima uspostaviti filozofski razgovor, dopustite da vam pokažem zašto i kako biste im mogli reći da nisu u pravu. Pa, organski materijali će vam govoriti o okruženju, o složenosti i o različitosti. DNK, ili bilo koji nosilac informacija, govoriće o prilagođavanju o evoluciji, o preživljavanju, o promenama na planeti i o prenosu informacija. Sve zajedno, govore nam o onome što je počelo kao put mikroba, i zašto je počelo baš tako, ponekad vodeći do civilizacije, a ponekad vodeći do ćorsokaka.

Pogledajte naš Sunčev sistem, i pogledajte Zemlju. Na Zemlji, postoje mnoge inteligentne vrste, ali samo je jedna dostigla tehnologiju. Sada u ovom putovanju kroz naš Sunčev sistem, nalazimo jednu veoma snažnu poruku koja kaže kako bi trebalo da tražimo vanzemaljski život, i mali i veliki. I da, mikrobi mogu da govore, a mi slušamo, i oni nas vode od planete do planete, od meseca do meseca, tamo negde, do njihove velike braće. Oni nam govore i o raznovrsnosti, govore nam o obilju života, i govore nam o tome kako se život ovako dugo održao da bi dostigao civilizaciju, inteligenciju, tehnologiju, i zaista, filozofiju.”, (1)

Reference

  1. https://www.ted.com/talks/nathalie_cabrol_how_mars_might_hold_the_secret_to_the_origin_of_life/transcript?language=sr

Šta je to plazma?

Plazma (fizika)

Plasma (grč. πλάσμα – “bilo šta formirano”) jedno je od četiri osnovna stanja materije, zajedno sa čvrstom tvari, tečnosti i gasom. Plazma ima svojstva različita od ostalih stanja.

Plazma se može napraviti grijanjem gasa ili ga podvrgavajući jakom elektromagnetnom polju primjenjenom laserom ili generatorom mikrovalova. Ovo smanjuje ili povećava broj elektrona, kreirajući pozitivno ili negativno nabijene čestice zvane ioni,te je popraćeno odvajanjem od molekularnih veza, ako su prisutne.

Prisustvo značajnog broja nosioca naboja čini plazmu električki konduktivnom tako da ona odgovara veoma jako na elektromagnetno polje. Kao gas, plazma nema određen oblik ili određenu zapreminu osim ako se ne postavi u posudu. Za razliku od gasova, pod uticajem magnetnog polja, može formirati strukture kao što su vlakna, grede i dvostruke slojeve.

Plasma je najizdašniji oblik uobičajene materije u Univerzumu, od koje je najviše u razrijeđenim međugalaktičkim regijama, posebno intraklasterni medij, i u zvijezdama, uključujući Sunce. Uobičajeni oblik plazme na Zemlji vidi se u neonskim znakovima.

Veći dio razumijevanja plazme došao je od potrage za kontrolisanom nuklearnom fuzijom i nuklearnom energijom, za koje fizika plazme predstavlja naučnu bazu.

 

Svojstva i parametri

Umjetnička interpretacija Zemljine plazma fontane, prikazuje kisik, helij i vodik ione koji šikljaju u svemir iz regija blizu Zemljinih polova. Slaba žuta oblast prikazana iznad sjevernog pola predstavlja gas koji se gubi sa Zemlje u svemir; zelena površina je aurora borealis, gdje se energija plazme vraća natrag u atmosferu.

Definicija

Plasma se neprecizno opisuje kao električno neutralan medij neograničenih pozitivnih i negativnih čestica (npr. sveukupni naboj plazme je približno nula). Važno je napomenuti da iako su neograničeni, ovi djelići nisu ‘slobodni’ u smislu nesuočavanja sa silama. Kada se naboj pomjera, oni generišu električne struje sa magnetnim poljima, i kao rezultat, utiču jedni drugima na električna polja. Ovo uzrokuje njihovo zajedničko ponašanje sa više stepeni slobode.Definicija može imati tri kriterije:

  1. Aproksimacija plazme: Nabijeni djelići moraju biti dovoljno blizu međusobno tako da svaki djelić utiče na mnoge bližnje djeliće, umjesto samog uticaja s jednim najbližim djelićem (ovi kolektivni efekti su osobine plazme koje je razlikuju). Aproksimacija plazme je validna kada je broj nosioca naboja unutar sfere uticaja (zove se Debye sfera čiji je radijus Debye projekciona dužina) određenog djelića veći nego cjelina da omogući kolektivno ponašanje nabijenih djelića. Prosječan broj djelića u Debye sferi dat je sa parametrom plazme, “Λ” (grčko veliko slovo Lambda).
  2. Zapreminske interakcije: Debye projekcijska dužina (definisana iznad) kratko se poredi sa fizičkom veličinom plazme. Ovi kriteriji znače da su interakcije u zapremini plazme važnije od onih na njenim ivicama, kada ograničavajući efekti mogu imati maha. Kada je ovaj kriterij zadovoljen, plazma je kvazineutralna (skoro pa neutralna).
  3. Frekvencija plazme: Elektronska frekvencija plazme (mjereći oscilacije plazme elektrona) uveliko se poredi sa elektronski neutralnom frekvencijom kolizije (mjereći frekvenciju kolizija između elektrona i neutralnih djelića). Kada je ov ostanje validno, elektrostatske interakcije dominiraju procesom kinetike običnog gasa.

Opsezi parametara

Parametri plazme mogu imati različite vrijednosti prema više redova veličine, ali svojstva plazme sa naizgled različitim parametrima mogu biti jednaki. Prateći grafikon ubraja samo konvencionalne atomske plazme a ne egzotične fenomene kao što je kvark gluonska plazma:

Opsezi plazme. Gustoća raste naviše, temperatura se povećava prema desno. Slobodni elektroni u metalu mogu se smatrati plazmom elektrona.
Tipični opsezi parametara plazme: redovi magnitude (OOM)
Karakteristike Zemaljske plazme Svemirske plazme
Veličina
u metrima
10−6 m (laboratorijska plazma) do
102 m (munja) (~8 OOM)
10−6 m (plašt svemirskog broda) do
1025 m (intergalaksijska nebula) (~31 OOM)
Životni vijek
u sekundama
10−12 s (laserski proizvedena plazma) do
107 s (fluorescentna svjetla) (~19 OOM)
101 s (sunčeve zrake) do
1017 s (intergalaksijska plazma) (~16 OOM)
Gustoća
u djelićima
po kubnom metru
107 m−3 do
1032 m−3(inercijalno zatvaranje plazme)
1 m−3(intergalaksijski medij) do
1030 m−3(zvjezdano jezgro)
Temperatura
u kelvinima
~0 K (kristalizirana ne-neutralna plazma) do
108 K (magnetno-fuziona plazma)
102 K (aurora) do
107 K (Sunčevo jezgro)
Magnetna polja
u teslama
10−4 T (laboratorijska plazma) do
103 T (pulsno-pogonjena plazma)
10−12 T (intergalaksijski medij) do
1011 T (blizu neutronskih zvijezda)

Stepen ionizacije

Da bi plazma postojala, ionizacija je potrebna. Pojam “gustoća plazme” po sebi često se odnosi na “elektronsku gustoću”, koja je, broj slobodnih elektrona po jedinici zapremine. Stepen ionizacije plazme je omjer atoma koji su izgubili ili dobili elektrone, te se kontrolišu najviše temperaturom. Čak djelomično ionizirani gas u kojem je najmanje 1% čestica ionizirano može imati karakteristike plazme (npr. odgovor na magnetna polja i visoku električnu konduktivnost). Stepen ionizacije, , definisan je kao , gdje je brojna gustoća iona i brojna gustoća neutralnih atoma. Elektronska gustoća se na ovo odnosi po prosječnom stanju naboja iona kroz , gdje je brojna gustoća elektrona.

Temperature

Temperatura plazme se uobičajeno mjeri u kelvinima ili elektronvoltima i, neformalno, mjera je termalne kinetičke energije po čestici. Veoma visoke temperature često su potrebne za održanje ionizacije, što je definirajuće svojstvo plazme. Stepen ionizacije plazme je određen temperaturom elektrona relativnom sa energijom ionizacije (i mnogo slabije gustoćom), u vezi zvanoj Saha jednačina. Pri niskim temperaturama, ioni i elektroni teže se rekombinirati u atome pasivnog stanja—i plazma će eventualno postati gas.

U većini slučajeva elektroni su dovoljno blizu temperaturnoj ravnoteži tako da je njihova temperatura relativno dobro definisana, čak iako postoji značajno odstupanje od Maxwellianska energija distribucione funkcije, naprimjer, usljed UV zračenja, energetskih čestica ili jakih električnih polja. Zbog velike razlike u masi, elektroni dolaze do termodinamičke ravnoteže među sobom mnogo brže nego što dolaze u ravnotežu sa ionima ili neutralnim atomima. Zbog ovoga razloga, temperatura iona može biti veoma različita od (često niža od) temperature elektrona. Ovo je posebno uobičajeno u slabo ioniziranim tehnološkim plazmama, gdje su ioni često blizu sobne temperature.

Termalna p. netermalne plazme

Bazirano na relativnim temperaturama elektrona, iona i neutralnih, plazme se klasificiraju kao “termalne” ili “ne-termalne”. Termalne plazme imaju elektrone i teške čestice na istoj temperaturi, npr. one su u termalnoj ravnoteži međusobno. Netermalne plazme sa druge strane imaju ione i neutralne pri mnogo nižoj temperaturi (ponekad sobna temperatura), gdje su elektroni mnogo “topliji” ().

Plazma se ponekad označava kao “vruća” ako je skoro skroz ionizirana, ili “hladna” ako je čak i mala frakcija (naprimjer 1%) molekula gasa ionizirana, ali ostale definicije pojmova “vruća plazma” i “hladna plazma” su česte. Čak i kod “hladne” plazme, temperatura elektrona je i dalje obično nekoliko hiljada stepeni Celsijusa. Plazme iskorištene u “tehnologiji plazme” (“tehnološke plazme”) često su hladne plazme u smislu da je jedino mala frakcija molekula gasa ionizirana.

 

 Izvor: Wikipedia 

Kako znamo da Zemlja nije ravna ploča?

Bez obzira na napredak nauke u proteklih par stoljeća, još uvijek ima mnogo onih koji su skeptični o svemu, pa ne vjeruju ništa osim ono šta vide, a mnogi jedino što vide je da Zemlja u njihovom obližnjem horizontu izgleda RAVNA.

Sad kad neko jednom fizičaru spomene ideju ravne Zemlje, i svoje uvjerenje u to, fizičaru se zavrti u glavi jer shvati kakvih sve ljudi postoji na svijetu, ljudi koji ne znaju ili ne razumiju ni osnove osnova fizike, a posebno geofizike.

Biti sumnjičav i skeptičan je dobro, ali pretjerivati u tome nigdje ne vodi. Jednostavno moramo se pouzdati u nešto ili nekog da govori istinu. U današnje vrijeme da biste se uvjerili da je Zemlja okrugla možete letjeti avionom, proučavati fiziku i koristiti za promjenu zdrav razum. Predlažem da se pouzdate u mišljenje onog koji ima veće obrazovanje od vas u datoj oblasti, a ne da lupate naokolo bez ikakvog kredibiliteta i autoriteta. Ako ništa ne znate o nećemu, onda vaše mišljenje o tome nije baš ni bitno.

S druge strane, bez obzira koliko je posebno fizičarima jasno da je Zemlja OKRUGLA ili elipsoid, ne mora nužno biti lagano to nekom dokazati. Šta vi mislite o ovoj temi? Kako bi ste vi nekom dokazali da je Zemlja okrugla?

Dodatno razmišnjanje na ovu temu možete pogledati na sljedećem predavanju:

Stranica o prirodi i svemu vezanom za prirodu.

Exit mobile version