Planētas kodols: definīcija, Zemes un citu planētu sastāvs

Uzzini, kas ir planētas kodols: Zemes un citu planētu dzelzs sastāvs, cietie vai šķidrie slāņi, kodolu izmēri un to ietekme uz magnētisko lauku.

Planētas kodols ir planētas iekšējais slānis vai slāņi. Parasti kodolu veido blīvas, smagas vielas — galvenokārt dzelzs un dzelzs-nikela sakausējumi, bieži kopā ar vieglākiem elementiem (sēru, skābekli, silīciju u. c.). Pie Zemes planētu (planētas ar akmeņainu virsmu) kodoli var būt ciets vai šķidrs slānis; to stāvoklis atkarīgs no spiediena un temperatūras. Zemes kodols sastāv no ārējā šķidrā kodeļa un iekšējā cieta kodeļa — ārējais kodols ir šķidrs un veicina magnētiskā lauka ģenerēšanu, bet iekšējais kodols ir ciets un galvenokārt no dzelzs‑nikela sakausējuma.

Sastāvs, stāvoklis un iekšējā struktūra

Kodolu sastāvdaļas un to proporcijas atšķiras starp planētām:

• Akmeņainajām planētām parasti dominē dzelzs un silikāti; kodolā dzelzs koncentrācija ir daudz lielāka nekā garozā.
• Blīvie elementi var būt organizēti slāņos: ciets iekšējais kodols, šķidrais ārējais kodols un to visu var norobežot ar mantiju un garozi.
• Gāzveida milžiem kodolu parasti veido ne tikai metāls, bet arī akmens un ledus vielas (siltākos modeļos — „sarežģīts” blīvs kodols), kas var būt iesprostoti zem milzīgām spiediena un temperatūras kondīcijām. Ap tiem bieži atrodas metāliskā ūdeņraža slānis (piemēram, Jupiters), kas būtiski ietekmē planētas magnētismu.

Loma magnētiskajā laukā un siltuma avoti

Kodoli ir svarīgi divos galvenajos aspektos:

• Magnētiskā lauka ģenerēšana: šķidra, vadoša viela, kas konvektē un rotē, var izveidot dinamometru — tā darbojas Zemes kodols, bet dažādu iemeslu dēļ (piemēram, vājš rotācijas ātrums, vāja konvekcija vai ķīmiskās atšķirības) citas planētas var nebūt spējīgas uzturēt globālu dāžnimu (piemēram, Venēra un Marsa nav spēcīga globāla dipola lauka kā Zemei).
• Siltuma avoti: kodoli saglabā veidošanās siltumu, ģenerē siltumu radioaktīvā sabrukuma rezultātā un siltumu no kodola kristalizācijas. Šī siltuma plūsma uz virsmu ietekmē geoloģisko aktivitāti (vulkānisms, tektonika).

Izmēri, proporcijas un variācijas

Katras planētas vai cita objekta kodols var būt ļoti atšķirīgs gan izmēros, gan sastāvā. Piemēri:

• Mēness kodols ir mazs — aptuveni 20 % no tā rādiusa, un tas ir relatīvi vājš magnētiskais avots.
• Merkura kodols ir ārkārtīgi liels salīdzinājumā ar tās kopējo izmēru (apmēram 75 % no rādiusa), kas skaidro arī zemo blīvumu un planētas viedo magnētisko lauku.
• Marsa kodols pēc jaunākajiem seismiskajiem datiem (piemēram, InSight misijas rezultātiem) tiek uzskatīts par lielā mērā šķidru ārējo slāni, nevis pilnīgi cietu — tas palīdz saprast, kāpēc Marsam nav stabila globāla dāžniskā lauka, kaut arī tas reiz varēja pastāvēt.
• Pie gāzveida milžiem kodoli parasti ir mazāki proporcionāli to rādiusam, bet absolūtos daudzumos tie var būt milzīgi — Jupitera kodols pēc dažiem modeļiem var būt vairāku līdz vairāku desmitu Zemes masu lielumā (dažos aprēķinos minēts arī aptuveni 10–20 Zemes masu diapazons; modernie dati no Juno misijas liecina par iespējamu „izkliedētu” vai dilūciju kodolu).

Kā mēs zinām par kodoliem

Informācija par planētu iekšējo struktūru nāk no vairākiem avotiem:

• Seismoloģija: Zeme ir vislabāk izpētītā — seismiskie viļņi sniedz tiešas ziņas par blīvumu un stāvokli. Arī Mēness un Marsa seismiskie dati (piemēram, no InSight) ir devuši jaunas atziņas.
• Gravitācijas un rotācijas mērījumi: kā planēta gravitē virsmas, tās gravitācijas lauks un momenta inerce dod norādes par masas sadalījumu.
• Magnētiskā lauka novērojumi: globāla magnētiska lauka esamība vai trūkums liek secināt par šķidro vadošu slāni kodolā.
• Kosmosa zondes un datu modelēšana: zondes (piem., Juno pie Jupitera) un laboratorijas eksperimenti parāda, kā vielas uzvedas pie milzīga spiediena un temperatūras.
• Meteorīti un veidošanās modeļi: sastāvs meteoriālos paraugos palīdz saprast agrīnos diferenciācijas procesus Saules sistēmā.

Veidošanās un evolūcija

Kodoli veidojas agri planētas dzīvē, kad smagākie elementi gravitatīvi noslīd uz iekšieni procesā, ko sauc par diferenciāciju. Pēc tam kodols un mantija mijiedarbojas — kodola sakustēšanās, stāvokļa izmaiņas un ķīmiskās reakcijas ietekmē planētas termisko evolūciju, magmatismu un magnētisko vēsturi.

Kopumā planētu kodoli ir dažādi: no maziem, cietiem kodoliem mazās mēness tipa ķermeņos līdz masīviem, daļēji šķidriem vai „izkliedētiem” kodoliem gāzveida milžos. Precīzas atziņas iegūst, apvienojot seismiku, gravitāciju, magnētismu un kosmisko zondēšanu.

Jautājumi un atbildes

J: Kas ir planētas kodols?

J: Kas ir sauszemes planētas?

J: No kā galvenokārt sastāv sauszemes planētu kodoli?

J: Vai tiek uzskatīts, ka Marsa un Venēras kodoli ir pilnīgi cieti vai daļēji šķidri?

J: Kas ir gāzes milži?

J: Vai gāzes milžiem ir dzelzs kodols?

J: Kā planētu kodola lielums ir salīdzināms starp planētām?

Meklēt pēc burta