ترکیبات و جو سیارات
. نويسنده: D.Hemmati
قسمت چهارم
ترکیبات و جو سیارات
ترکیبات
بسیاری از سیارات فراخورشیدی کشف شده در چند سال گذشته با هر دو روش ترانزیت و روش wobble اندازه گیری شده اند. با اندازه (از روش گذر) و جرم (از wobble)، ما می توانیم با فرمول ساده ای که برای حجم یک کره اعمال می شود، چگالی متوسط این سیاره را تعیین کنیم، ρ سیاره :
این یک روش پر استفاده برای پی بردن به ترکیب یک سیاره که در فاصله ی صدها سال نوری از ما قرار دارد، است. زمانی که تیم کپلر ناسا گذر دو سیاره کوچک مختلف به دور یک ستاره دوردست را کشف کرد، مشخص شد که جرم سیاره داخلی (کپلرB-10 ) حدود 4.5 برابر جرم زمین است. و از طریق گذر مشخص شد که شعاع سیاره 1.4 شعاع زمین است، بنابراین چگالی متوسط آن 8.8 گرم cm3/ است بود.
که این مقدار بسیار متراکم است! این را در نظر بگیرید: چگالی سنگ در سطح زمین به سختی می تواند به 3.0 گرم / cm3 برسد، و آهن خالص فقط 7.9 گرم / cm3 است. شما باید مس (8.9 گرم / cm3) را برای مطابقت با چگالی متوسط کپلرB-10در نظر بگیرید. چه خبراست؟! آیا می توانیم در نظر بگیریم که کپلر B-10 یک سیاره ای از مس است؟
پاسخ خیر است! میانگین تراکم های بالا برای محیط های کم فشار مثل سطح یک سیاره با اهمیت هستند.
فضای داخلی سیاره به طورحیرت آوری با فشار بالایی است که باعث می شود مواد و عناصر چگال تر باشند؛ برای مثال چگالی متوسط زمین 5.5 گرم/ cm3 همراه با ترکیبی از 2/3 سنگ و 1/3 آهن فلزی است.
درحالی که، کپلر B-10، با چهار و نیم برابر جرم بیشتر به تنهایی در یک سیاره که اندازه ی آن 40 درصد بزرگتر است بسته بندی شده است. این باعث می شود فشار مرکزی این سیاره با بیش از 10 برابر بیشتر از فشار داخل زمین، تولید یک چگالی متوسط بسیار بالاتر از ترکیبات کلی ایجاد کند. در نتیجه، کپلر B-10 یک سیاره سنگی با ترکیباتی شبیه به زمین است.
در نوامبر 2013 تیم کپلر یک سیاره که حتی از نظر ترکیب داخلی خود بیشتر شبیه زمین بود، با عنوان کپلر B-78 کشف کردند. اما هر دو کپلر B-10 و B-78 سیاراتی هستند که در فاصله ی بسیار نزدیکی در اطراف ستاره خود در حال گردشند و به این ترتیب فوق العاده سطح آنها گرم است.
برخی از سیاراتی که به تازگی کشف شده اند میانگین تراکم شان پایین تر از سنگ است و بیشتر از هیدروژن و گاز هلیوم هستند که ترکیبات عمده ای از سیارات گازی غول پیکر مانند مشتری و زحل هستند.
تصویری از فضاپیمای کپلر همراه با یک منحنی نوری ، که میزان روشنایی ستاره را در واحد زمان نشان می دهد که دانشمندان با تحلیل و بررسی منحنی های نوری بدست آمده به آشکاری سازی سیارات فراخورشیدی می پردازند.(رجوع شود به قسمت اول مقاله)
جو:
جو زمین یک جزء کوچک اما بسیار مهم از این سیاره است، به ویژه اینکه باعث حفاظت از حیات روی زمین می شود. اتمسفر زمین بالاترین بخش تشکیل دهندهٔ کرهٔ زمین است که مخلوطی از گازهایی از جمله نیتروژن (٪78)، اکسیژن (٪21)، آرگون (٪0.9) و کربن دی‌اکسید (٪0.03) است. جو زمین از سطح زمین آغاز شده و تا ارتفاع 10,000 کیلومتر (6,200 مایل) ادامه می‌یابد و پنج لایهٔ اصلی تروپوسفر، استراتوسفر، مزوسفر، ترموسفر، و اگزوسفر، را در بر می‌گیرد. مولکولهای ازون که لایهٔ ازون را تشکیل می‌دهند، در استراتوسفر قرار دارند و از ورود پرتوهای فرابنفش خورشیدی جلوگیری می‌کنند از این رو موجب ادامهٔ زندگی بر سطح زمین می‌شوند.
جو در واقع فضای سیاره ای است که به عنوان لایه ای از گاز که محیط داخلی سیاره (یک سنگ جامد یا یخ، یک اقیانوس مایع، و یا گاز با فشار بالا) و اطراف آن را پوشش می دهد، تعریف می شود. مرز زیرین آن در ارتباط با هریک از محیط های داخلی جامد یا مایع (در سیاراتی مانند غول های گاز) است و مرز بالایی آن مولکولهای گاز است که می توانند آزادانه در فضا حرکت کنند.
اتمفسرهای سیاره ای به یک مخزن که می توانند گازهای از دست رفته ی خود را از نوع بدست آورند، وابسته هستند. برای سیاراتی از نوع گازی و غول پیکر مثل مشتری و زحل این مخزن به سادگی خود سیاره است و در واقع فضای داخلی یشان مخلوطی از گازهای مشابه ای است که به جو توسعه پیدا می کنند. برای سیاراتی سنگی مثل زمین که مخزن گوشته ی این سیاره است، یک لایه ی سیلیکات دینامیک زیر پوسته ی سیاره که گازها و آب از طریق آتشفشان ها و دریچه ها آزاد سازی می شود.
زهرا سلطانی
در صورت داشتن هر گونه سوال مرتبط با این مطلب، با ایمیل z.soltanib612@gmail.com مکاتبه فرمایید.
مرجع تصاویر: سایت ناسا
برداشتی از دوره ی آموزشی آنلاین اخترزیست شناسی دانشگاه هاروارد
http://www.nasa.gov/topics/earth/index.html
http://kepler.nasa.gov/
بازگشت