天天學普地||行星地質概述——太陽系及其起源

2021-01-11 中科院地質地球所

自1957年人類發射了第一顆人造衛星以來,已經有多個探測器進入太空軌道,在上空對它們觀測攝影,或在其上軟著陸直接進行探測活動。1969年阿波羅號系列載人飛船在月球登陸,開創了人類在其他星球上進行地質考察的新紀元。

地球與其他行星有密切的聯繫。只有對地球有所了解,才可能更好地了解其他行星:反之,了解其他行星,對於深刻認識地球,尤其是地球早期歷史具有十分重要的意義。目前,行星地質學(geoplanetology)已經發展成為地質學的研究新領域。

太陽系及其起源

太陽系

太陽系(solar system)是由太陽、8顆行星、100餘顆衛星以及許多矮行星和無數的小行星,彗星和流星體組成的。

行星由裡往外的順序是:水星(Mercury)、金星(Venus)、地球(Earth)、火星(Mars)、木星(Jupiter)、土星(Saturn)、天王星(Uranus)、海王星(Neptune)。離太陽近的水星、金星、地球和火星稱為類地行星(terrestrial planets)。它們的共同特徵是密度大(>3.0g/cm3),體積小,自轉慢,衛星少,內部成分主要為矽酸鹽(silicate),具有固體外殼。離太陽遠的木星、土星、天王星和海王星稱為類木行星(jovian planets),它們的共同特點是密度小(<2.0g/cm3),體積大,自轉快,衛星較多。根據宇宙飛船探測資料,它們都有很厚的大氣,具有與類地行星相似的固體內核。

在火星和木星之間有一個小行星帶,其中包含數十萬顆小行星(asteroid)(即由巖石組成的不規則的小星體)。推測它們是介於火星與木星之間尚未能聚積成為行星的石質碎塊。流星體存在於行星之間,成分是石質或者鐵質。在地震及地球內部構造一章中所介紹的隕石就是墜落在地球上的隕星碎片。

在海王星軌道至離太陽40~50天文單位的一個環帶內,有一個彗星的「倉庫」,估計包含1億~1萬億顆彗星,稱為柯伊伯(Kuiber)帶。彗星主要由H2O、CO2、CO、NH3和CH4等的冰,混合著塵埃顆粒構成,通常大小從幾百米至幾十米。在柯伊伯帶內環繞太陽運行的彗星,有時受到其他天體的引力影響改変軌道,會沿著一個扁長的橢圓形軌道飛向太陽系內部。當它們接近太陽時,受到陽光加熱,氣體和塵埃從彗星體內揮發出來,在太陽風和太陽光的作用下形成彗尾。

柯伊伯帶之外3000~5000天文單位的廣闊區域稱為奧爾特(Oort)雲,那裡估計蘊藏著幾萬億顆彗星,是彗星的又一發源地。2003年10月,美國天文學家邁克布朗(Mike Brown)等在柯伊伯帶內發現了一個略大於冥王星(Pluto)的天體,臨時名稱為「齊娜」(Xcna)。實際上冥王星也在柯伊伯帶內,而且就目前所知冥王星表面主要是凍結的CH4、N2、CO和水冰。其性質屬於柯伊伯帶天體。

2006年8月24日在布拉格召開的國際第26屆天文學聯合會大會上,3000多名專家通過決議,把冥王星和齊娜連同最大的小行星穀神星劃為一類,稱為矮行星(dwarf planet)。同年9月份齊娜被正式命名為閱神星(Eris)。這樣,過去認為的太陽系有九大行星修正為太陽系共有八大行星。

註:'天天學普地'欄目的內容摘錄自舒良樹版《普通地質學》

文字:北土城最靚的仔

美編:魯方圓

校對:楊翔棹

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