Ocena brak

Układ Słoneczny - Planety grupy ziemskiej

Autor /Tytus Dodano /30.09.2011

Tradycyjnie do grupy tej zaliczane są: Ziemia, Wenus, Mars, Merkury. Często dołącza się do nich także dwa satelity Jowisza: Io i Europę. Są to planety zbudowane głównie ze skał krzemianowych i stopu żelaza z niklem. Ze względu na skład mają dużą średnią gęstość. Średnia gęstość Ziemi wynosi 5515 kg/m3, Europy 3450 kg/m3. Po powstaniu planety (lub jeszcze w trakcie jej tworzenia) stop żelaza z niklem gromadził się w środku planety. We wnętrzu Ziemi i Wenus proces ten przebiegał gwałtownie (tzw. katastrofa żelazna) i doprowadził do wzrostu temperatury o około 2000 K. Dyferencjacja grawitacyjna materii we wnętrzu mniejszych planet (patrz rozdział: Średnie ciała Układu Słonecznego) była powolniejsza i doprowadziła do znacznie mniejszego wzrostu temperatury (dla Księżyca wzrost o około 30 K).

Jeżeli nawet planeta nie była do tego momentu stopiona, to wzrost temperatury doprowadził prawdopodobnie do stopienia zarówno jądra, jak i płaszcza. W stopionym płaszczu rozwinęła się intensywna konwekcja przenosząca ciepło z wnętrza planety na powierzchnię. Był to proces tysiące razy bardziej wydajny niż przewodnictwo cieplne. Planeta szybko stygła, aż temperatura obniżyła się na tyle, że materiał płaszcza uległ zestaleniu. Łatwiej topliwe żelazne jądro pozostało ciekłe. Pod koniec tego okresu (wskutek procesu dyferencjacji płaszcza) lżejsze skały (z dużą zawartością krzemionki) zgromadziły się na powierzchni w postaci tzw. pierwotnej skorupy (tzw. pierwsza dyferencjacja). W ten sposób doszło do wykształcenia się typowej budowy planety grupy ziemskiej: stopione jądro, otoczone stałym płaszczem z cięższych skał krzemianowych, i cienka skorupa z lżejszych skał.

Dla zrozumienia głównych procesów tektonicznych istotne jest, że skorupa i górna cześć płaszcza oziębiały się dosyć szybko tworząc mechanicznie odporną warstwę, tzw. litosferę. Płaszcz poniżej litosfery, chociaż zestalony, dzięki wysokiej temperaturze zachował zdolność do powolnego płynięcia. Z punktu widzenia powolnych procesów geologicznych można go traktować jako bardzo lepką ciecz. W zestalonym płaszczu rozwinęła się konwekcja. Była ona miliony razy powolniejsza niż konwekcja w stopionym płaszczu, niemniej przenosiła ciepło od kilku do kilkudziesięciu razy wydajniej niż mogłoby to uczynić same przewodnictwo. O procesach tektonicznych zaczęło decydować oddziaływanie prądów konwekcyjnych na litosferę. Jeżeli litosfera była cienka (lub konwekcja odpowiednio intensywna), to często następowało jej rozrywanie przez prądy konwekcyjne działające na poruszające się względem siebie płyty. Mniejsze planety grupy ziemskiej szybciej stygły, litosfera szybko grubiała i wkrótce prądy konwekcyjne nie były w stanie jej rozerwać.

Powierzchnia planet w okresie 4-3 mld lat temu była kształtowana głównie przez upadki meteorytów. Był to okres tzw. wielkiego bombardowania, który tysiącami kraterów zapisał się na najstarszych częściach powierzchni planet. Pierwotna skorupa planet została gęsto pokryta kraterami. Efektem tego jest obecna postać wyżynnych obszarów Księżyca (tzw. lądy księżycowe), Marsa i Merkurego. W wyniku uderzeń meteorytów na powierzchni wielu planet powstała warstwa pokruszonych skał zwana regolitem. Na Ziemi warstwa regolitu (zawierająca także glebę) powstała w wyniku wietrzenia skał.Przy końcu wielkiego bombardowania wskutek uderzeń ciał o rozmiarach asteroidów powstały wielkie koliste struktury, takie jak Caloris Planitia na Merkurym, Hellas Planitia i Argyre Planitia na Marsie, Mare Imbrium i Mare Orientale na Księżycu.

Jednocześnie w płaszczu postępował proces dyferencjacji (tzw. druga dyferencjacja). Z płaszcza wydzielała się magma o składzie bliskim składowi bazaltów. Magma ta zalała niżej położone obszary tworząc bazaltowe pokrywy mórz księżycowych. Podobny proces miał miejsce na Merkurym, gdzie doprowadził do powstania równin słabo pokrytych kraterami. Na Marsie powstała w tym czasie Vastitas Borealis - nisko położony obszar obejmujący większą część północnej półkuli. Etap ten zakończył się prawdopodobnie około 3 mld lat temu na Merkurym i nieco później na Księżycu i Marsie. Dla Merkurego i Księżyca jest to także ostatni etap ewolucji. Aktywność wulkaniczna powoli zanika na tych planetach, ich powierzchnia kształtowana jest jedynie przez bombardowanie meteorytowe. Strumień meteoroidów ustalił się i niewiele zmienił do chwili obecnej. W następny etap ewolucji weszły tylko Ziemia, Wenus i Mars.

Na Marsie działalność wulkaniczna i tektoniczna skupia się na stosunkowo niewielkim obszarze. Powstaje wyżyna Tharsis z trzema potężnymi wulkanami i niedaleko od niej położony największy wulkan Układu Słonecznego - Olympus Mons. Na wschodzie od wyżyny Tharsis powstają głębokie rozłamy skorupy - Valles Marineris, lecz litosfera nie zostaje tam porozrywana na oddzielne płyty. Działalność wulkaniczna słabnie na Marsie około 1 mld lat temu.

Na Ziemi w tym okresie istnieje wiele dziesiątków niewielkich płyt litosfery poruszanych przez prądy konwekcyjne. Pierwotna skorupa uległa zniszczeniu w procesie subdukcji. Dopiero około miliarda lat temu kształtuje się obecna postać procesów tektonicznych z kilkunastoma dużymi płytami (tektoniki płyt teoria). Na brzegach tych płyt występuje intensywna działalność wulkaniczna. O ewolucji aktywności wulkanicznej i tektonicznej na Wenus nie możemy wiele powiedzieć.

Można zaobserwować pewne podobieństwa zarówno do Marsa (wielkie wulkany tarczowe), jak i do Ziemi (sfałdowania), i wreszcie charakterystyczne tylko dla Wenus koliste struktury zwane koronae. Wulkanizm Wenus wciąż jest aktywny. Doprowadził on do erozji i denudacji powierzchni planety. Szczególnie istotna była erozja wodna na Ziemi. Inaczej rozwijały się procesy na satelitach Jowisza - Io i Europie. Wielkością i prawdopodobnie składem chemicznym Io zbliżona jest do Księżyca. Specyficzna jest jednak jej sytuacja. Trzy satelity Jowisza: Io, Europa i Ganimedes, znajdują się na stabilnych rezonansowych orbitach. Jednocześnie Jowisz powoduje silne deformacje pływowe Io i Europy. Deformacje te prowadzą do rozgrzewania się wnętrza i intensywnego wulkanizmu Io oraz aktywności tektonicznej na Europie.

Podobne prace

Do góry