Mis on Maa-tüüpi planeedid ja nende omadused?
Päikesesüsteemi (ja teiste tähesüsteemide) planeedid ei näe kõik ühesugused välja. Mõned koosnevad gaasist ja jääst ning neil on paks atmosfäär, teistel aga on tahked kivised pinnad, millel võivad asuda mäed, orud ja kraatrid. Seda teist rühma tuntakse maapealsete planeetidena. Selles artiklis käsitleme maapealse planeedi definitsiooni, mõningaid näiteid ja peamisi omadusi, mis eristavad neid teist tüüpi planeetidest.
Maapealsete planeetide definitsioon
Maa-tüüpi planeet on planeet, mis koosneb peamiselt silikaatkivimitest ja metallidest ning millel on tahke pind. Mõiste "maa-tüüpi" tuleb sõnast terra, mis tähendab "Maa". Teisisõnu, maa-tüüpi planeet on oma olemuselt Maaga sarnane planeet – vähemalt oma tahke struktuuri poolest –, kuigi iga planeedi keskkonnatingimused võivad olla väga erinevad.
Päikesesüsteemis on maapealsed planeedid:
1. Merkuur
2. Veenus
3. Maa
4. Marss
Need neli planeeti asuvad Päikesesüsteemi siseosas, võrreldes gaasigigantide (Jupiter, Saturn) ja jäägigantide (Uraan, Neptuun) lähedal Päikesele.
Miks tekkisid sisemisse päikesesüsteemi maapealsed planeedid?
Maapealsete planeetide lähedus Päikesele ei ole juhuslik. Päikesesüsteemi algstaadiumis tiirles noore Päikese ümber gaasi- ja tolmuketas (seda nimetatakse protoplanetaarseks udukoguks). Päikesele lähemal asuvates piirkondades olid temperatuurid kõrgemad, mis võimaldas ainult kuumakindlatel materjalidel – näiteks kivimitel ja metallidel – kondenseeruda ja kokku klompida. Seevastu lenduvad materjalid, nagu vesinik, heelium või veejää, püsisid ja klompisid tõenäolisemalt jahedamates piirkondades, mis on Päikesest kaugemal. See on üks põhjus, miks välisplaneedid kipuvad olema gaasi- või jääplaneedid.
Maapealsete planeetide peamised omadused
Järgnevalt on toodud maapealsete planeetide kõige olulisemad üldised omadused.
1. Tahked ja kivised pinnad
Maapealse planeedi kõige ilmsemaks tunnuseks on selle tahke pind. See pind koosneb üldiselt silikaatkivimist, mille variatsioonid avalduvad tasandike, mägede, orgude ja meteooride löökide tagajärjel tekkinud kraatritena. Oma kõva pinna tõttu on Maa-tüüpi planeedid allutatud ka geoloogilistele protsessidele, nagu erosioon, murenemine ja (mõnel juhul) uue maakoore teke.
Näiteks:
– Merkuur on täis kraatreid, sarnaselt Kuuga, kuna sellel puudub kaitsev atmosfäär.
– Marsil on hiiglaslikud vulkaanid nagu Olympus Mons ja suured orud nagu Valles Marineris.
2. Suhteliselt väike suurus, aga suur tihedus
Võrreldes gaasigigantplaneetidega on Maa-tüüpi planeedid tavaliselt väiksemad. Neil on aga kivimite ja metallide rikkaliku koostise tõttu suur tihedus. See on vastupidine gaasiplaneetidele, millel on väga suured mahud, kuid mis on oma valdavalt gaasilise koostise tõttu mahuühiku kohta "kergemad".
Näiteks on Maa keskmine tihedus umbes 5,5 g/cm³, mis on üsna kõrge, kuna sellel on suur metalliline tuum.
3. Kihiline sisemine struktuur: tuum, vahevöö ja maakoor
Enamikul maapealsetel planeetidel on kihiline struktuur:
– Tuum: üldiselt rikas raua ja nikli poolest. Tuum võib olla tahke või vedel (või mõlema segu).
– Vahevöö: kuuma kivimi kiht, mis geoloogilises ajaskaalas võib väga aeglaselt voolata.
– Koorik: kõige välimine kiht, mis on suhteliselt õhuke ja jahedam.
See kihiline struktuur tekib planeetide diferentseerumise tõttu, mis on materjalide eraldamise protsess nende tiheduse põhjal, kui planeet on veel kuum ja sula: raskmetallid vajuvad keskele, samas kui kergemad kivimid tõusevad üles.
4. Suhteliselt õhuke (mitmekesine) atmosfäär võrreldes hiidplaneetidega
Maapealsetel planeetidel võib olla atmosfäär, kuid need on üldiselt õhemad kui gaasigigantidel. Atmosfääri paksus ja koostis sõltuvad suuresti planeedi gravitatsioonist, vulkaanilisest aktiivsusest, kaugusest Päikesest ja päikesetuule põhjustatud atmosfäärikaotuse ajaloost.
Võrdlusnäide:
– Merkuuril pole peaaegu üldse atmosfääri (ainult väga õhuke eksosfäär).
– Veenusel on väga paks atmosfäär, kus domineerib CO₂, mis põhjustab äärmuslikku kasvuhooneefekti.
– Maal on lämmastiku-hapniku atmosfäär, mis toetab elu.
– Marsil on õhuke atmosfäär, kus domineerib ka CO₂, seega on keskmine temperatuur külm.
5. Vähem kuusid ja mitte ühtegi rõngast
Maapealsetel planeetidel on üldiselt vähe looduslikke satelliite ja puuduvad rõngad. Maal on üks kuu, Marsil on kaks väikest kuud (Phobos ja Deimos), samas kui Merkuuril ja Veenusel pole kuusid. Seevastu hiidplaneetidel on sageli palju kuusid ja keerulised rõngassüsteemid.
See on seotud planeedi massiga: palju suurematel planeetidel on tavaliselt piisavalt tugev gravitatsioon, et püüda kinni rohkem objekte ja säilitada rõngassüsteem.
6. Mitmekesised geoloogilised tegevused
Maapealsete planeetide geoloogiline aktiivsus on väga erinev:
– Maa on tektooniliselt aktiivne: toimuvad laamade liikumised, maavärinad ja vulkaanipursked.
– Veenusel on palju vulkaanilisi tunnuseid, kuid Maa-sarnast laamtektoonikat pole selgelt tõestatud.
– Marsil on märke varasemast vulkanismist ja võimalikust pinnasealusest aktiivsusest.
– Merkuuril on märke maakoore kahanemisest ja varasemast geoloogilisest aktiivsusest.
Geoloogilist aktiivsust mõjutavad tugevalt planeedi suurus ja sisemine soojus; väiksemad planeedid kaotavad tavaliselt soojust kiiremini ja seega "surevad" geoloogiliselt varem.
7. Elukoha potentsiaal ei ole automaatne
Kuna nad on kivised ja tahke pinnaga, peetakse Maa-tüüpi planeete sageli potentsiaalse elu peamisteks kandidaatideks. Maa-tüüpi planeetideks olemine ei tähenda aga automaatselt elamiskõlblikkust. Elamiskõlblikkust mõjutavad paljud tegurid: vedela vee kättesaadavus, sobivad temperatuurid, stabiilne atmosfäär, kaitse kiirguse eest ja energiaallikas.
Veenus on näide maapealsest planeedist, mis ei muutunud elamiskõlblikuks, kuna selle paks CO₂ atmosfäär soodustas äärmuslikke temperatuure. Marsil võis varem olla vedel vesi, kuid nüüd on see liiga külm ja atmosfäär on õhuke.
Maapealsete ja Jupiteri planeetide (gaasi-/jäähiiglaste) erinevused
Selguse huvides on siin erinevuste kokkuvõte:
– Koostis: maapealne (kivim/metall) vs Jupiteri päritolu (gaas/jää).
– Suurus: Maapealne on väiksem võrreldes Jupiteri palju suuremaga.
– Pind: Maal on tahke pind, Jupiteril aga puudub ilmne tahke pind (gaasist vedelikuks/kõrgsurve üleminek).
– Atmosfäär: Maapealne atmosfäär kipub olema õhem vs Jupiteri atmosfäär on väga paks.
– Satelliidid ja rõngad: Maal on vähe/ilma rõngasteta vs Jupiteril on palju satelliite ja rõngaid.
Kiire näide: neli maapealset planeeti päikesesüsteemis
1. Merkuur: Päikesele lähim planeet, kraatritega kaetud pind, äärmuslikud temperatuurid, peaaegu puudub atmosfäär.
2. Veenus: Maaga sarnase suurusega, väga paks CO₂ atmosfäär, kõrge rõhk, väga kõrge pinnatemperatuur.
3. Maa: rikkalik vedel vesi, elu toetav atmosfäär, tugev magnetväli, laamtektooniline aktiivsus.
4. Marss: „punane planeet”, õhuke atmosfäär, tõendid iidsete jõgede ja järvede olemasolust, jää poolustel ja pinna all.
Sulgemine
Maapealsed planeedid on kivised planeedid, millel on tahke pind, suur tihedus ja kihiline sisestruktuur, mis tavaliselt koosneb südamikust, vahevööst ja maakoorest. Päikesesüsteemis kuuluvad sellesse kategooriasse Merkuur, Veenus, Maa ja Marss. Kuigi neil on mõningaid põhilisi sarnasusi (kivim ja metall), on neil märkimisväärselt erinevad tingimused, alates viljatust Merkuurist kuni elu toetava Maani. Maapealsete planeetide mõistmine aitab meil mõista, kuidas planeedid tekivad, kuidas geoloogilised protsessid toimivad ja kus võib leida teisi Maa-sarnaseid maailmu.
Soovi korral võin sellest artiklist teha ka õpilassõbralikumas stiilis versiooni või lisada Merkuuri, Veenuse, Maa ja Marsi andmete (suurus, atmosfäär, temperatuur, gravitatsioon) võrdlustabeli.
