an15.pdf

Cena 0.00 PLN (w tym 5% VAT)

www.AstroNautilus.pl

Popularnonaukowy magazyn astronautyczny

Nr 15

1/2011

Kosmos to dla nas najbardziej zaawansowana nauka ,

która cz¦sto redeﬁniuje pogl¡dy ﬁlozofów, najbardziej

zaawansowana technika , która stała si¦ cz¦±ci¡ nasze-

go »ycia codziennego i czyni je lepszym, najbardziej

wizjonerski biznes , który ka»dego roku przynosi setki

miliardów dolarów zysku, najwi¦ksze wyzwanie ludz-

ko±ci, która by przetrwa¢, musi nauczy¢ si¦ »y¢ po-

za Ziemi¡. Misj¡ magazynu AstroNautilus jest re-

lacjonowanie osi¡gni¦¢ współczesnego ±wiata w ka»dej

z tych dziedzin, przy jednoczesnym budzeniu astronau-

tycznych pasji w±ród pokole«, które jutro za stan tego

±wiata b¦d¡ odpowiada¢.

Dwumiesi¦cznik popularnonaukowy po±wi¦cony tematyce

astronautycznej. ISSN1733-3350 . Nr15(1/2011) .

Redaktornaczelny : dr Andrzej Kotarba

Zast¦pcaredaktora : Waldemar Zwierzchlejski

Korekta : Renata Nowak-Kotarba

Kontakt : redakcja@astronautilus.pl

Zach¦camy do współpracy i nadsyłania tekstów, zastrze-

gaj¡c sobie prawo do skracania i redagowania nadesłanych

materiałów. Przedruk materiałów tylko za zgod¡ Redakcji.

Planetologia > Westa

Ryc.NASA/JPL

ArcheologiaUkładuSłonecznego

tekst: AndrzejKotarba

Poznawanie historii Układu Słonecznego przypomina prób¦ przypominana sobie dzieci«stwa przez dorosłego

człowieka – im bli»ej narodzin staramy si¦ on cofn¡¢, tym mniej o swoim »yciu jeste±my w stanie powiedzie¢. Za

zasłon¡ niepami¦ci pozostaj¡ lata najwcze±niejsze, które cz¦sto okazuj¡ si¦ kluczowymi dla rozumienia współ-

czesnych wydarze«. Aby mie¢ wyobra»enie o tym, czego nasza pami¦¢ nie była w stanie zarejestrowa¢, mo»emy

powróci¢ do miejsc, które s¡ niemymi ±wiadkami naszego dzieci«stwa. W Układzie Słonecznym takim miejscem

jest pas planetoid.

AatroNautilus

Westa

planetarnego wynikaj¡ z teorii astroﬁzyki oraz ob-

serwacji innych regionów Wszech±wiata, w którym

wła±nie rodz¡ si¦ gwiazdy i planety. To daje pierwsze

przybli»enie najdawniejszych dziejów Sło«ca i planet.

Znajdziemy w nim znaki zapytania oraz ±lepe uliczki,

postulaty procesów prawdopodobnych, ale by¢ mo»e

nigdy nie maj¡cych miejsca. Aby doprecyzowa¢ wiedz¦

konieczne jest udanie si¦ do miejsc, które b¦d¡ mil-

cz¡cymi ±wiadkami zdarze« sprzed miliardów lat. Jed-

nym z takich miejsc jest pas planetoid, a szczególnie

jego najwi¦ksi przedstawiciele, tzw. „wielka czwórka”:

1 Ceres, 4 Westa, 2 Pallas i 10 Hygiea, najmasywniejsze

z planetoid. Dwie pierwsze to główny cel misji Dawn.

Jak mog¡ nam pomóc w odkrywaniu przeszło±ci Ukła-

du Słonecznego?

Odpowied¹ znajdziemy w czasach, których nie pa-

mi¦taj¡ nawet najstarsi górale. Cofamy si¦ o 4.6 miliar-

da lat, do chwili uwa»anej za pocz¡tek Układu Słonecz-

nego. Z mgławicy gazów i pyłów wła±nie zaczyna for-

mowa¢ si¦ Sło«ce. Na razie jest protogwiazd¡, otoczo-

n¡ dyskiem protoplanetarnym – zag¦szczeniem gazowo-

pyłowej materii w płaszczy¹nie dzisiejszej ekliptyki. Sty-

gn¡cy gaz oraz pył, w procesie akrecji, zaczynaj¡ ł¡czy¢

si¦ w co raz wi¦ksze obiekty, tzw. planetozymale. Po

około stu tysi¡cach lat osi¡gaj¡ kilka kilometrów ±red-

nicy. Dalszym zmianom warunków ﬁzycznych w dysku

protoplanetarnym towarzyszy stopniowe, grawitacyjne

ł¡czenie si¦ planetozymali w protoplanety. Po zaledwie

10 milionach lat (dwa promile dzisiejszego wieku Ukła-

du Słonecznego!) proto-Ziemia ma ju» ponad 60 pro-

cent swojej dzisiejszej masy. Równolegle do Ziemi ewo-

luuj¡ inne protoplanety. Grawitacja, zderzenia i rozpad

pierwiastków promieniotwórczych ogrzewaj¡ wn¦trza

globów, skały zaczynaj¡ si¦ topi¢, grawitacyjnie ró»ni-

cowa¢ i znów krystalizowa¢. Mo»na powiedzie¢, »e pla-

nety »yj¡ ju» własnym »yciem wewn¦trznym. Jednak

gdy dla jednych »ycie nabiera tempa, ewolucja innych

ju» dawno si¦ zako«czyła. Pechowcami były dzisiejsze

planetoidy.

Planetozymale powstawały w ró»nych obszarach dys-

ku protoplanetarnego, tak»e w pasie 2-5 AU od Sło«ca.

Szacuje si¦, i» ilo±¢ pierwotnie zgromadzonej tam mate-

rii pozwoliłaby na powstanie planety 2-3 razy wi¦kszej

od Ziemi. Formowanie takiej planety (lub kilku mniej-

szych planet) zapewne nawet si¦ zacz¦ło, jednak w pew-

nym momencie cały proces został na zawsze przerwa-

ny. Winnym był Jowisz, ju» wtedy niezwykle masyw-

ny – poprzez oddziaływanie grawitacyjne poł¡czone ze

zmianami orbity, zaburzył spokojny »ywot protopla-

net i planetozymali. Niektóre z nich stały si¦ ksi¦»yca-

mi innych planet, niektóre po wytr¡ceniu z orbit zde-

rzały si¦ z innymi mieszka«cami Układu Słonecznego,

a jeszcze inne musiały opu±ci¢ Układ na zawsze. Tym,

którym wci¡» dane było okr¡»a¢ Sło«ce, Jowisz nada-

wał wi¦ksz¡ pr¦dko±¢ i zamiast ł¡czy¢ si¦ w przyszł¡

planet¦, protoplaty zderzały si¦ i kruszyły na mniejsze

fragmenty. Fragmenty te dzisiaj obserwujemy jako pas

planetoid.

1. Planetozymal

Skorupa

P³aszcz

2. Protoplaneta

J¹dro

3. Erodowana planeta

M Schematyczny obraz ewolucji planety skalistej. Pierwsze

stadium to planetozymal – grawitacyjnie zł¡czone bryły ma-

terii, o ró»nej wielko±ci, ró»nej g¦sto±ci i ró»nym składzie

mineralnym. Planetozymale ł¡cza si¦ ze sob¡ i pod wpływem

m.in. grawitacji wn¦trze takie konglomeratu zaczyna si¦ to-

pi¢. Dochodzi do dyferencjacji, w efekcie której pojawia si¦

charakterystyczna stratyﬁkacja: j¡dro (cz¦sto »elazowo-ni-

klowe), płaszcz i okrywaj¡ca cało±¢ skorupa z lekkich mine-

rałów. Okazyjnie skorupa przebijana jest intruzjami magmy

z płaszcza. Protoplanety mog¡ si¦ ze sob¡ ł¡czy¢ i formo-

wa¢ co raz wi¦ksze obiekty. Rezultatem ko«cowym jest pla-

neta z wykształcon¡ wewn¦trzn¡ stratyﬁkacj¡. Przez kolejne

miliardy lat planeta powoli stygnie, poddaj¡c si¦ działaniu

czynników niszcz¡cych. Powierzchni¦ globu bombarduj¡ ko-

mety i planetoidy lub ich fragmenty. Je±li planeta jest ma-

ła (np. Westa) zderzenia potraﬁ¡ by¢ tak silne, i» miejsca-

mi dochodzi do całkowitego „zdarcia” skorupy i odsłoni¦cia

płaszcza. W przypadku Westy, wybita w taki sposób mate-

ria dała pocz¡tek nowej rodzinie planetoid oraz meteorytom

HED (Rys. wg NASA/B.Zellner).

Brutalny los spotkał wi¦kszo±¢ protoplanet mi¦dzy

Marsem i Jowiszem, ale nie wszystkie. Wzgl¦dnie nie-

tkni¦te Ceres i Westa przetrwały do dzisiaj. Natural-

nie i ich powierzchnie były bombardowane wi¦kszymi

i mniejszymi okruchami skał, ale nigdy nie były to spo-

tkania na tyle katastrofalne, by obróci¢ małe plane-

nr15 Y 1/2011

I stniej¡cemodele powstawania naszego systemu

Westa

M Najlepszy obrazy Westy, jaki mo»na było do tej pory

uzyska¢. Zdj¦cia zostały wykonane przez Kosmiczny Tele-

skop Hubble’a (instrument Wide Field Planetary Camera

2), mi¦dzy 14 i 16 maja 2007. Najmniejsze rozró»nialne na

zdj¦ciach szczegóły oblicza Westy maj¡ około 60 km (Fot.

NASA/ESA/L. McFadden/University of Maryland).

ty w kosmiczny gruz. Przyjmuje si¦ wi¦c, »e posta¢,

w jakiej dzisiaj zastajemy Ceres i West¦, odpowiada

tej sprzed niemal 4.6 miliarda lat. Za równie wiekowy

uwa»a si¦ materiał buduj¡cy te ciała (a przynajmniej

West¦). Tak pierwotnych skał nie znajdziemy nigdzie

na Ziemi – miliardy lat geologicznego recyklingu za-

tarły po nich wszelkie ±lady. Trzeba zada¢ sobie troch¦

trudu i dotrze¢ do Ceres lub Westy.

Dawn, w czasie jednej misji, zamierza odwiedzi¢ oby-

dwie planetoidy. Kosmiczne „dwa w jednym” podykto-

wane jest wzgl¦dami naukowymi. Region mi¦dzy Mar-

sem a Jowiszem to strefa przej±ciowa mi¦dzy ±wiatem

planet ziemskich a jowiszowych. W czasie powstawania

Układu Słonecznego przebiegała tam granica nazywa-

na lini¡ lodu. Po jej wewn¦trznej stronie (bli»ej Sło«ca)

było zbyt gor¡co by kondensowa¢ mogły si¦ woda lub

metan, natomiast wystarczaj¡co chłodno by w posta-

ci stałej pojawiły si¦ krzemiany i minerały metaliczne.

Tu powstawały skaliste „suche” planetyzmale, z któ-

rych narodziła si¦ m.in. Ziemia. Warunki panuj¡ce po

drugiej stronie linii lodu sprzyjały powstawaniu „mo-

krych” zarodków planet – lód (w tym wodny) był tu

ju» bardzo istotnym budulcem.

Konsekwencja dawnego podziału na planetozymale

„suche” i „mokre” dostrzegalna jest do dzisiaj. Je±li

spojrze¢ na spektralny obraz pasa planetoid i porów-

na¢ skład chemiczny znajduj¡cych si¦ w nim obiektów,

wida¢, »e w odległo±ci 2 AU od Sło«ca niemal ka»da

z planetoid jest skalist¡, a w odległo±ci 4 AU wyst¦puj¡

prawie wył¡cznie ciała lodowe. Westa i Ceres s¡ o tyle

ciekawe, gdy» reprezentuj¡ wła±nie t¡ skrajno±¢. Westa

powstawała bli»ej Sło«ca, jest wi¦c „suchym” obiektem

skalnym, w przeciwie«stwie do „mokrej” Ceres, któ-

ra najprawdopodobniej narodziła si¦ na zewn¦trznym

skraju pasa planetoid i skrywa w sobie lód. Mo»liwo±¢

jednakowych bada« obydwu ciał za pomoc¡ jednej son-

dy pozwoli na unikatowe porównanie najmłodszego sta-

dium rozwoju planet skalistych i lodowych.

Pierwszym zadaniem misji Dawn b¦d¡ badania We-

sty – sonda dotrze do planetoidy w lipcu bie»¡cego ro-

ku. Cał¡ obecn¡ wiedz¦ o We±cie czerpiemy z dwóch

¹ródeł: obserwacji naziemnych oraz meteorytów HED.

Obserwacje naziemne pozwoliły Heinrichowi Olbersowi

odkry¢ West¦ na pocz¡tku 1807 roku. Pomiary astro-

metryczne wskazały, »e planetoida porusza si¦ po orbi-

cie eliptycznej z peryhelium 2.2 AU i aphelium 2.6 AU,

nachylonej do płaszczyzny ekliptyki pod k¡tem 7 stop-

ni. Na pełne okr¡»enie Sło«ca Westa potrzebuje 3 lat

i 230 dni.

Bardziej współczesne obserwacje Kosmicznego Tele-

skopu Hubble’a pozwoliły u±ci±li¢ wymiary planeto-

idy – jej kształt najlepiej opisuje elipsoida trójosiowa,

z półosiami długo±ci 289 km, 280 km i 229 km. W nie-

których regionach odst¦pstwa od takiego modelu si¦ga-

j¡ 12 kilometrów, co wskazuje na urozmaicon¡ topogra-

ﬁ¦. rednia g¦sto±¢ materii buduj¡cej West¦ oceniana

jest na 3.3-3.9 g/cm 3 (Ziemia: 5.5 g/cm 3 ). To warto±¢

nieco wi¦ksza, ni» typowa g¦sto±¢ skał, ale odpowiada-

łaby mieszaninie skał i »elaza w proporcji 86% do 14%.

Tego, »e planetoida zbudowana jest ze skał, dowodz¡

obserwacje spektralne – pomiary odbicia promieniowa-

nia słonecznego o ró»nej długo±ci. Wykazały one, »e

sposób, w jaki promieniowanie jest odbijane najlepiej

odpowiada lawom bazaltowym bogatym w pirokseny.

Skały takie maj¡ g¦sto±¢ około 3 g/cm 3 , co zgadza si¦

z szacunkami g¦sto±ci.

Wiele wskazuje na to, »e Westa jest jednym z naj-

mniejszych obiektów Układu Słonecznego, który do-

±wiadczył dyferencjacji. Proces ten polega na wykształ-

ceniu si¦ we wn¦trzu ciała specyﬁcznej stratyﬁkacji ma-

terii. Dla planet typu ziemskiego – a geologicznie Westa

jest jedn¡ z nich – punktem wyj±cia jest ocean mag-

my, wypełniony stopionymi skałami. Materia w takim

oceanie zaczyna w¦drowa¢ na dno lub ku powierzchni,

w zale»no±ci od swego ci¦»aru. Minerały ci¦»sze osa-

dzaj¡ si¦ na dnie, bli»ej j¡dra, tworz¡c jego zewn¦trz-

ne otoczenie. Minerały l»ejsze koncentruj¡ si¦ przy po-

wierzchni i gdy temperatura oceanu magmy zaczyna

w ko«cu spada¢, rekrystalizuj¡ tworz¡c planetarn¡ sko-

AatroNautilus

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: