Planetologia

Planetologia, nauki planetarne – interdyscyplinarna dziedzina nauki, wywodząca się z astronomii, zajmująca się badaniem budowy i ewolucji planet, księżyców, oraz mniejszych ciał niebieskich[1], a także procesów na nich zachodzących[2]. Dzięki rozwojowi badań kosmosu od II połowy XX wieku, w szczególności misjom automatycznych sond kosmicznych, możliwości badania planet Układu Słonecznego nie ograniczają się już do samych obserwacji astronomicznych. Coraz częściej w badaniach planetologicznych wykorzystywane są metody geofizyczne i geologiczne.

Nauki o Ziemi również mogą być rozumiane jako część nauk planetarnych. Na niektórych uczelniach wyższych istnieją jednostki badawcze zajmujące się zarówno naukami o Ziemi, jak i innych planetach[3], lub kierunki studiów łączące te dziedziny (np. „Geofizyka w Geologii” na Uniwersytecie Warszawskim)[4].

Metody badań planetologii

Teledetekcja

Mars: mapa Schiaparellego z 1888 roku i współczesna mapa oparta na obserwacjach satelitarnych

Przy badaniu planet i księżyców Układu Słonecznego wykorzystuje się głównie metody teledetekcyjne, prowadząc obserwacje z Ziemi i z kosmosu. Badania planet wykraczające poza mechanikę nieba rozpoczęły się z rozwojem teleskopów, kiedy możliwe stało się identyfikowanie szczegółów ich powierzchni; w XIX wieku powstały pierwsze mapy Marsa. Obserwacje radioteleskopowe w latach 70. XX wieku pozwoliły poznać ukształtowanie powierzchni Wenus[5]. Obserwacje naziemne i z niskiej orbity okołoziemskiej są kontynuowane także w epoce lotów międzyplanetarnych. Radary naziemne są regularnie wykorzystywane do obserwacji planetoid bliskich Ziemi[6]

Obecnie najwięcej informacji wartościowych dla planetologii dostarczają sondy kosmiczne przelatujące w pobliżu planet i orbitujące wokół nich. Do tej pory (2018) udało się wprowadzić sztuczne satelity na orbity wokół Księżyca, sześciu planet Układu Słonecznego (z wyjątkiem Urana i Neptuna), a także niektórych planetoid i jądra komety 67P/Czuriumow-Gierasimienko.

Obserwacje ukształtowania powierzchni (w świetle widzialnym, podczerwieni oraz radarowe) pozwalają na dokonanie analiz geomorfologicznych. Dzięki nim możliwe jest postawienie hipotez dotyczących zjawisk kształtujących powierzchnię, w tym procesów impaktowych, tektonicznych i wulkanicznych. Prowadzone są także obserwacje spektroskopowe, ujawniające skład chemiczny powierzchni i dystrybucję minerałów. Satelita krążący po orbicie planety lub księżyca dostarcza informacji o polu grawitacyjnym okrążanego ciała, pozwalających planetologom tworzyć modele jego budowy wewnętrznej.

Badania powierzchniowe

Geolog-astronauta Harrison Schmitt pobiera próbki skał księżycowych do badań

W miarę rozwoju planetologii możliwe staje się używanie na innych ciałach niebieskich metod badawczych wypracowanych na Ziemi. Badania takie są prowadzone przez lądowniki, łaziki, a w przypadku Księżyca także astronautów. W ramach programu Apollo na Księżyc dostarczony został zestaw instrumentów ALSEP, dzięki któremu przeprowadzone zostały m.in. eksperymenty sejsmiczne (aktywne i pasywne) i magnetometryczne[7][8]. Sonda InSight, która wylądowała na Marsie w 2018 roku, ma mierzyć m.in. aktywność sejsmiczną planety i strumień ciepła dochodzący z jej wnętrza[9].

Współcześnie, dzięki zainteresowaniu możliwością istnienia życia i planami wyprawy załogowej, szczególnie rozwija się geologia Marsa. Na powierzchni planety działają (stan na marzec 2019) dwa roboty, stacjonarny lądownik InSight do badań geofizycznych[9] i łazik Curiosity misji Mars Science Laboratory, wyposażony w laboratorium, umożliwiające m.in. badania mineralogiczne próbek, obserwacje radiometryczne i meteorologiczne[10]. Marsjańskie lądowniki sond Viking w latach 1970. prowadziły nawet badania biologiczne[11].

Analizy próbek

Anortozyt przywieziony z Księżyca

Głównym źródłem próbek materii pochodzącej z ciał Układu Słonecznego są meteoryty. Zidentyfikowano wśród nich skały wyrzucone z powierzchni Marsa (m.in. Allan Hills 84001[12] i Northwest Africa 7034[13]), Księżyca (np. Yamato 791197[14]) i Westy (meteoryty HED). Takie próbki, poddane badaniom laboratoryjnym, stanowią źródło wiedzy o budowie innych ciał niebieskich. Meteoryty pochodzące z Marsa są jak dotąd jedynym źródłem skał z tej planety na Ziemi.

Załogowe loty Apollo i bezzałogowe misje Łuna na Księżyc pozwoliły zdobyć próbki skał z tego globu, które zostały poddane analizom na Ziemi. Sondy przywiozły także materię z komety 81P/Wild i planetoidy (25143) Itokawa, wzbogacając wiedzę nie tylko o tych ciałach, ale także o historii i ewolucji Układu Słonecznego[15][16]. W planach jest misja mająca na celu dostarczenie na Ziemię skał pochodzących bezpośrednio z Marsa, rozważane było nawet przechwycenie małej planetoidy bliskiej Ziemi[17].

Badania teoretyczne

Aktywność wulkaniczna Io, przewidziana przez planetologów-teoretyków i obserwowana przez sondę Voyager 2

W ramach planetologii prowadzone są także badania teoretyczne. Jednym z ich dużych sukcesów było przewidzenie aktywności wulkanicznej na Io, księżycu Jowisza, na krótko przed przelotem sond Voyager, dokonane na podstawie obliczeń ilości ciepła wydzielanego przez siły pływowe pochodzące od planety[18].

Zobacz też


Przypisy

  1. planetologia, [w:] Encyklopedia PWN [online] [dostęp 2022-12-10].
  2. Stuart Ross Taylor. Why can’t planets be like stars?. „Nature”. 430, s. 509, 2004-07-29. DOI: 10.1038/430509a. 
  3. Hawai‘i Institute of Geophysics & Planetology. Uniwersytet Hawajski. [dostęp 2014-01-10]. (ang.).
  4. Czym jest Geofizyka w Geologii?. Geofizyka w Geologii, Uniwersytet Warszawski. [dostęp 2017-09-06]. (pol.).
  5. Leszek Czechowski: Planety widziane z bliska. Warszawa: Wiedza Powszechna, 1985. ISBN 83-214-0461-8.
  6. Asteroid looks even better second time around. Phys.org, 2015-12-18. [dostęp 2015-12-18]. (ang.).
  7. Thomas A. Sullivan. Catalog of Apollo Experiment Operations. „NASA Reference Publication”. 1317, 1994. NASA. 
  8. Hamish Lindsay: ALSEP Apollo Lunar Surface Experiments Package. NASA, 2010-07-19. [dostęp 2019-09-09]. (ang.).
  9. a b Mission Overview. [w:] InSight Mars Lander [on-line]. NASA, 2018-04-26. [dostęp 2019-03-04].
  10. Mars Science Laboratory. NASA, Jet Propulsion Laboratory California Institute of Technology. [dostęp 2014-01-10]. (ang.).
  11. Loty kosmiczne: Viking-2. [dostęp 2014-01-10]. (pol.).
  12. Allan Hills 84001. The Meteoritical Society. [dostęp 2013-01-10]. (ang.).
  13. Northwest Africa 7034. The Meteoritical Society. [dostęp 2014-01-10]. (ang.).
  14. Yamato 791197. The Meteoritical Society. [dostęp 2014-01-10]. (ang.).
  15. Vince Stricherz: Comet from coldest spot in solar system has material from hottest places. University of Washington, 2006-03-13. [dostęp 2014-01-10].
  16. Tomoki Nakamura, Takaaki Noguchi, Masahiko Tanaka i inni. Itokawa Dust Particles: A Direct Link Between S-Type Asteroids and Ordinary Chondrites. „Science”. 333 (6046), s. 1113-1116, 2011-08-26. DOI: 10.1126/science.1207758. 
  17. Krzysztof Kanawka: Misja „po planetoidę” – jak miałaby wyglądać?. Kosmonauta.net, 2013-08-23. [dostęp 2014-11-25]. (pol.).
  18. S.J. Peale, P. Cassen, R.T. Reynolds. Melting of Io by tidal dissipation. „Science”. 203, s. 892-894, 1979-03-02. DOI: 10.1126/science.203.4383.892. Bibcode1979Sci...203..892P. (ang.). 

Linki zewnętrzne

Media użyte na tej stronie

Io with Loki Plume on Bright Limb (cropped).jpg
NASA's Voyager 1 image of Io showing active plume of Loki on limb. Heart-shaped feature southeast of Loki consists of fallout deposits from active plume Pele. The images that make up this mosaic were taken from an average distance of approximately 490,000 kilometers (340,000 miles).
Lunar Ferroan Anorthosite 60025.jpg
Lunar Ferroan Anorthosite #60025 (Plagioclase Feldspar). Collected by Apollo 16 from the Lunar Highlands near Descartes Crater. This sample is currently on display at the National Museum of Natural History in Washington, D.C..

Plaque states:

At 4.5 billion years old, this anorthosite is approximately the same age as the Moon itself. Made mostly of plagioclase feldspar, it is thought to be a sample of the Moon's early feldspar crust.
Schmitt Covered with Lunar Dirt - GPN-2000-001124.jpg
Geologist-Astronaut Harrison Schmitt, Apollo 17 lunar module pilot, uses an adjustable sampling scoop to retrieve lunar samples during the second extravehicular activity (EVA-2), at Station 5 at the Taurus-Littrow landing site. The cohesive nature of the lunar soil is born out by the "dirty" appearance of Schmitt's space suit. A gnomon is atop the large rock in the foreground. The gnomon is a stadia rod mounted on a tripod, and serves as an indicator of the gravitational vector and provides accurate vertical reference and calibrated length for determining size and position of objects in near-field photographs. The color scale of blue, orange and green is used to accurately determine color for photography. The rod of it is 18 inches long.The scoop Dr. Schmitt is using is 11 3/4 inches long and is attached to a tool extension which adds a potential 30 inches of length to the scoop. The pan portion, blocked in this view, has a flat bottom, flanged on both sides with a partial cover on the top. It is used to retrieve sand, dust and lunar samples too small for the tongs. The pan and the adjusting mechanism are made of stainless steel and the handle is made of aluminum.