Արեգակնային համակարգի մոլորակների կառուցվածքի և կազմի վերլուծություն
Արեգակնային համակարգը բարդ գրավիտացիոն համակարգ է, որը բնակեցված է ութ մոլորակներով, թզուկ մոլորակներով, աստերոիդներով, գիսաստղերով և տարբեր այլ փոքր մարմիններով, որոնք բոլորը պտտվում են Արեգակի շուրջը: Այս մարմինների շարքում մոլորակները հատկապես հետաքրքիր են, քանի որ դրանց տարբեր ներքին կառուցվածքներն ու կազմը արտացոլում են Արեգակնային համակարգի վաղ ձևավորումը: Մոլորակների կառուցվածքի և կազմի վերլուծությունը ոչ միայն օգնում է մեզ հասկանալ, թե ինչից է կազմված մոլորակը, այլև բացահայտում է դրա ջերմային պատմությունը, ներքին դինամիկան, մթնոլորտը և պոտենցիալ բնակելիությունը: Արեգակնային համակարգի մոլորակները համեմատելով՝ մենք կարող ենք տեսնել հստակ օրինաչափություն. ներքին մոլորակները հակված են լինել ժայռոտ և խիտ, մինչդեռ արտաքին մոլորակները հիմնականում կազմված են գազից և սառույցից և շատ ավելի մեծ չափսեր ունեն:
1. Ձևավորման հիմքը՝ ջերմաստիճանի գրադիենտ և նախամոլորակային սկավառակ
Մոլորակային կազմի տարբերությունները մեծապես կախված են երիտասարդ Արեգակը շրջապատող նախամոլորակային սկավառակի պայմաններից: Արեգակի մոտ գտնվող շրջաններում բարձր ջերմաստիճանները դժվարացնում են ցնդող տարրերի և միացությունների՝ ինչպիսիք են ջուրը, ամոնիակը և մեթանը, խտացումը պինդ նյութերի մեջ: Մոլորակներ ձևավորելու համար մնում են միայն դժվարամարմին նյութեր, ինչպիսիք են սիլիկատները և մետաղները (երկաթ, նիկել): Արդյունքում, ներքին մոլորակները (Մերկուրի, Վեներա, Երկիր և Մարս) ձևավորվել են որպես երկրային մոլորակներ՝ բարձր խտությամբ, քարե կեղևով և մետաղական միջուկներով:
Եվ հակառակը, Արեգակից ավելի հեռու գտնվող շրջաններում ջերմաստիճանն ավելի ցածր էր, ինչը թույլ էր տալիս սառույցին և ցնդող միացություններին խտանալ։ Սա թույլ տվեց խիտ միջուկի ավելի մեծ և ավելի արագ ձևավորմանը, որը հետո ներգրավեց մեծ քանակությամբ ջրածին և հելիում գազ։ Այս գործընթացը հանգեցրեց հսկա մոլորակների՝ Յուպիտերի և Սատուրնի (գազային հսկաներ) և Ուրանի և Նեպտունի (սառցե հսկաներ՝ բարձր ճնշման տակ գտնվող հեղուկում ջրի, ամոնիակի և մեթանի տեսքով հարուստ «սառույցների» շնորհիվ)։
2. Երկրային մոլորակներ. շերտավոր կառուցվածք և պինդ նյութ
Երկրային մոլորակները սովորաբար ունեն նմանատիպ շերտավոր կառուցվածք՝ կեղև, մանտիա և միջուկ։ Չնայած մանրամասները տարբեր են, հիմնական հասկացությունը նույնն է՝ ձգողականությունը առաջացնում է դիֆերենցիացիա, ավելի ծանր նյութերի (մետաղների) բաժանումը դեպի կենտրոն և ավելի թեթև նյութերի (սիլիկատների)՝ դեպի դուրս։
ա. Մերկուրի. Մեծ միջուկ և բարակ կեղև
Մերկուրին իր չափերի համեմատ ունի համեմատաբար բարձր խտություն, ինչը վկայում է մոլորակի ծավալի համեմատ շատ մեծ երկաթ-նիկելային միջուկի մասին: Ենթադրվում է, որ Մերկուրիի միջուկը ընդգրկում է մոլորակի շառավղի մեծ մասը, մինչդեռ նրա սիլիկատային մանտիան համեմատաբար բարակ է: Այս մեծ միջուկի ծագման վերաբերյալ կան մի քանի վարկածներ՝ կամ հսկայական բախում, որը պոկել է մանտիան, կամ Արեգակի մոտ մետաղների կուտակման համար բարենպաստ պայմաններ: Մերկուրիի մակերեսը գերակշռում են հին խառնարանները, ինչը վկայում է սահմանափակ երկրաբանական ակտիվության մասին:
բ. Վեներա՝ Երկրի «երկվորյակը» մթնոլորտային դժոխքի հետ
Վեներան չափերով նման է Երկրին և, հավանաբար, ունի նմանատիպ ներքին կառուցվածք՝ մետաղական միջուկ, սիլիկատային մանտիա և կեղև։ Այնուամենայնիվ, հիմնական տարբերությունը նրա չափազանց խիտ, ածխաթթու գազով հարուստ մթնոլորտն է, որը ստեղծում է ծայրահեղ ջերմոցային էֆեկտ։ Մակերևութային ճնշումը չափազանց բարձր է, և ջերմաստիճանները բավարար են կապարը հալեցնելու համար։ Կազմային առումով, Վեներան համարվում է բազալտային, որի վրա կան լայնածավալ հրաբխային ակտիվության վկայություններ։ Ուժեղ գլոբալ մագնիսական դաշտի բացակայությունը նաև հարցեր է առաջացնում Վեներայի միջուկի պայմանների և ներքին դինամիկայի վերաբերյալ։
գ. Երկիր. Ակտիվ դիֆերենցիացիա և թիթեղների տեկտոնիկա
Երկիրը երկրային խմբի մոլորակ է՝ ամենամանրակրկիտ ուսումնասիրված կառուցվածքով։ Նրա միջուկը բաժանված է հեղուկ արտաքին միջուկի (երկաթ-նիկել) և պինդ ներքին միջուկի, որը դինամո էֆեկտի միջոցով ստեղծում է մագնիսական դաշտ։ Երկրի մանտիան երկրաբանական մասշտաբով պլաստիկ է և իրականացնում է կոնվեկցիա, որը կարգավորում է թիթեղների տեկտոնիկան։ Երկրի ընդերքը բաժանված է ավելի հաստ, թեթև մայրցամաքային ընդերքի և ավելի բարակ, խիտ օվկիանոսային ընդերքի։ Երկրի ընդհանուր կազմը գերակշռում է երկաթը, թթվածինը, սիլիցիումը և մագնեզիումը, ինչը ենթադրում է մետաղների և սիլիկատների խառնուրդ։ Առատ ջրի առկայությունը և համեմատաբար կայուն մթնոլորտը Երկիրը դարձնում են բնակելիության առումով եզակի։
դ. Մարս. Ջրի հետքերով և սառեցվող միջուկով քարե մոլորակ
Մարսն ավելի փոքր է, ուստի այն ավելի արագ է կորցնում ներքին ջերմությունը։ Դրա կառուցվածքը ներառում է բազալտային կեղև, սիլիկատային մանտիա և միջուկ, որը, հավանաբար, հարուստ է երկաթով՝ թեթև տարրերի խառնուրդով։ Մարսն ունի անցյալում ջրի առկայության հստակ ապացույցներ՝ հոսանքների հովիտներ, հիդրատացված հանքանյութեր և, հնարավոր է, հին լճեր։ Նրա մթնոլորտն այժմ նոսր է, որտեղ գերակշռում է CO₂-ը։ Թույլ գլոբալ մագնիսական դաշտը ենթադրում է, որ միջուկի դինամոն դադարել է աշխատել, ինչը հանգեցրել է մթնոլորտային կորստի՝ արեգակնային քամու հետ փոխազդեցության միջոցով։
3. Գազային հսկա մոլորակներ՝ Յուպիտեր և Սատուրն
Յուպիտերն ու Սատուրնը հիմնականում կազմված են ջրածնից և հելիումից, կազմով նման են Արեգակին, բայց երկուսն էլ ունեն բարդ միջուկներ և շերտավոր կառուցվածքներ։
ա. Յուպիտեր. Մետաղական ջրածին և ուժեղ մագնիսական դաշտ
Յուպիտերն ունի խիտ մթնոլորտ՝ որոշակի խորություններում ամոնիակի, ամոնիումի հիդրոսուլֆիդի և ջրի ամպերով։ Երբ ճնշումը մեծանում է դեպի ներս, ջրածինը վերածվում է մետաղական ջրածնի՝ էկզոտիկ վիճակ, որը կարող է էլեկտրականություն հաղորդել։ Այս շերտը պատասխանատու է Յուպիտերի հզոր մագնիսական դաշտի համար։ Դրա կենտրոնում գտնվում է միջուկ, կամ «դիֆուզ միջուկ», որը կարող է խառնված լինել իր վերևի շերտերի հետ։ Յուպիտերի կազմը նաև պարունակում է ավելի ծանր տարրեր, քան Արեգակը, ինչը ենթադրում է միջուկի կուտակման և պինդ նյութի կլանման դեր դրա ձևավորման ընթացքում։
բ. Սատուրն. թեթև գազային հսկան և օղակների համակարգը
Սատուրնը նման է Յուպիտերին, բայց ունի ավելի ցածր միջին խտություն։ Նրա ներքին կառուցվածքը ներառում է միջուկ, մետաղական ջրածնի շերտ և մոլեկուլային ջրածնի արտաքին շերտ։ Սատուրնն ավելի շատ էներգիա է ճառագայթում, քան ստանում է Արեգակից, հավանաբար «հելիումի անձրևի» պատճառով (հելիումի նստվածքը ներքև՝ ներքին մասում), որը արձակում է գրավիտացիոն էներգիա։ Սատուրնի խորհրդանշական օղակները կազմված են սառույցի և ապարների մասնիկներից, ինչը ցույց է տալիս ցնդող նյութերի գերիշխանությունը արտաքին Արեգակնային համակարգում։
4. Սառցե հսկա մոլորակներ՝ Ուրան և Նեպտուն
Ուրանն ու Նեպտունը հաճախ անվանում են սառցե հսկաներ՝ ջրածնի և հելիումի համեմատ «սառույցի» (ջուր, ամոնիակ և մեթան) ավելի բարձր համամասնության պատճառով։ Սակայն այստեղ «սառույց» չի նշանակում պինդ մարմին, ինչպես սառցե խորանարդը, այլ գերկրիտիկական հեղուկ կամ բարձր ճնշման խառնուրդ։
ա. Ուրան. եզակի թեքություն և ցածր ներքին ջերմություն
Ուրանն ունի չափազանց թեքված պտտման առանցք, գրեթե «պառկած», որը հաճախ վերագրվում է վաղ մեծ բախմանը: Դրա կառուցվածքը բաղկացած է ջրով, ամոնիակով, մեթանով հարուստ մանտիայի վրա մեթանով բարակ H/He մթնոլորտից, որը նրան տալիս է կապտավուն գույն, և քարքարոտ միջուկից: Ուրանը Նեպտունի համեմատ ունի համեմատաբար փոքր ներքին ջերմափոխանակություն, ինչը ենթադրում է ներքին կոնվեկցիայի տարբեր դինամիկա կամ ջերմափոխանակման արգելակում դրա ներսում:
բ. Նեպտուն. Ավելի ակտիվ և քամոտ
Նեպտունը կազմով նման է Ուրանին, բայց ավելի օդերևութաբանական ակտիվ է՝ Արեգակնային համակարգի ամենաարագ քամիներով։ Սա ենթադրում է ավելի մեծ ներքին էներգիայի աղբյուր։ Նրա ներքին կառուցվածքը նաև բաղկացած է մեթանով հարուստ H/He մթնոլորտից, բարձր ճնշման «սառցե» մանտիայից և ժայռոտ միջուկից։ Նեպտունը ճառագայթում է զգալի ներքին ջերմություն, ինչը ենթադրում է ավելի ուժեղ կոնվեկցիա կամ ջերմության կորստի ավելի բարձր արդյունավետություն, քան Ուրանը։
5. Հիմնական համեմատություններ. Խտություն, Մթնոլորտ և Էվոլյուցիա
Միջին խտությունը կազմի վաղ ցուցանիշ է. երկրային մոլորակները ավելի խիտ են սիլիկատների և մետաղների գերակշռության պատճառով, մինչդեռ գազային հսկաները ավելի թեթև են ջրածնի և հելիումի գերակշռության պատճառով: Այնուամենայնիվ, ներքին տատանումները, ինչպիսիք են միջուկի չափը, մետաղական ջրածնի շերտի առկայությունը և ծանր տարրերի համամասնությունը, ցույց են տալիս, որ մոլորակների ձևավորումը միատարր չի եղել: Մթնոլորտները նաև ծառայում են որպես էվոլյուցիոն «արխիվներ». Վեներան դարձել է ծայրահեղ ջերմոցային էֆեկտի անհետացման պատճառով, Մարսը կորցրել է իր մթնոլորտը՝ սառեցման և մագնիսական դաշտի կորստի պատճառով, Երկիրը կայուն է ածխածնի ցիկլի և ջրի առկայության շնորհիվ, մինչդեռ հսկաները պահպանել են նախնադարյան գազերը՝ իրենց բարձր ձգողականության շնորհիվ:
Եզրակացություն
Արեգակնային համակարգի մոլորակների կառուցվածքի և կազմի վերլուծությունը բացահայտում է դրանց ձևավորման վայրի, բաղադրիչ նյութերի և երկարաժամկետ էվոլյուցիայի միջև սերտ կապը: Երկրային մոլորակները ձևավորվել են դժվարահալ նյութից, դիֆերենցվել են միջուկ-մանտիա-կեղև շերտերի և զարգացել են երկրաբանական ակտիվության և մթնոլորտային փոխազդեցությունների միջոցով: Ի տարբերություն դրա, հսկա մոլորակները ձևավորվել են մեծ քանակությամբ գազ և սառույց կլանելով, ինչի արդյունքում առաջացել են շերտավոր ներքին շերտեր՝ ծայրահեղ ճնշումներով և եզակի ֆիզիկական երևույթներով, ինչպիսին է մետաղական ջրածինը: Տիեզերական առաքելությունների և դիտարկման տեխնիկայի շարունակական զարգացման հետ մեկտեղ այս մոլորակների մասին մեր պատկերացումները խորանում են և կարևոր հիմք են դնում էկզոմոլորակների և այլ Երկրի նման աշխարհների հնարավորության ուսումնասիրության համար:
