Planeta terrestre
Un planeta terrestre, planeta telúrico o planeta rocoso, es un planeta que está compuesto principalmente por rocas de silicato o metales. Dentro del Sistema Solar, los planetas terrestres aceptados por la IAU son los planetas interiores más cercanos al Sol: Mercurio, Venus, la Tierra y Marte. Entre los astrónomos que utilizan la definición geofísica de un planeta, dos o tres satélites de masa planetaria (la Luna de la Tierra, Io y, a veces, Europa) también pueden considerarse planetas terrestres; y también pueden serlo los asteroides-protoplanetas rocosos Palas y Vesta. Los términos "planeta terrestre" y "planeta telúrico" se derivan de las palabras latinas para Tierra (Terra y Tellus), ya que estos planetas son, en términos de estructura, similares a la Tierra. Los planetas terrestres generalmente son estudiados por geólogos, astrónomos y geofísicos.
Los planetas terrestres tienen una superficie planetaria sólida, lo que los hace sustancialmente diferentes de los planetas gaseosos más grandes, que se componen principalmente de una combinación de hidrógeno, helio y agua que existe en varios estados físicos.
Estructura
Todos los planetas terrestres del Sistema Solar tienen la misma estructura básica, como un núcleo central metálico (principalmente de hierro) rodeado por un manto de silicato.
El gran asteroide rocoso 4 Vesta tiene una estructura similar; posiblemente también lo haga el más pequeño 21 Lutetia. Otro asteroide rocoso, 2 Pallas, tiene aproximadamente el mismo tamaño que Vesta, pero es significativamente menos denso; parece no haber diferenciado nunca un núcleo y un manto. La Luna de la Tierra y la luna Io de Júpiter tienen estructuras similares a los planetas terrestres, pero la Luna de la Tierra tiene un núcleo de hierro mucho más pequeño. Otra luna joviana, Europa, tiene una densidad similar pero tiene una importante capa de hielo en la superficie: por esta razón, a veces se le considera un planeta helado.
Los planetas terrestres pueden tener estructuras superficiales como cañones, cráteres, montañas, volcanes y otros, dependiendo de la presencia en cualquier momento de un líquido erosivo o actividad tectónica o ambos.
Los planetas terrestres tienen atmósferas secundarias, generadas por la liberación de gases volcánicos o por los restos del impacto de un cometa. Esto contrasta con los planetas gigantes exteriores, cuyas atmósferas son primarias; las atmósferas primarias fueron capturadas directamente de la nebulosa solar original.
Planetas terrestres dentro del Sistema Solar
El Sistema Solar tiene cuatro planetas terrestres bajo la definición dinámica: Mercurio, Venus, la Tierra y Marte. La Luna de la Tierra, así como las lunas de Júpiter, Io y Europa, también contarían geofísicamente, así como quizás los grandes protoplanetas-asteroides Palas y Vesta (aunque esos son casos límite). Entre estos cuerpos, solo la Tierra tiene una hidrosfera superficial activa. Se cree que Europa tiene una hidrosfera activa debajo de su capa de hielo.
Durante la formación del Sistema Solar, hubo muchos planetesimales y protoplanetas terrestres, pero la mayoría se fusionaron o fueron expulsados por los cuatro planetas terrestres, dejando solo a Palas y Vesta sobreviviendo más o menos intactos. Es probable que estos dos fueran planetas enanos en el pasado, pero los impactos los han desequilibrado. Algunos otros protoplanetas comenzaron a acumularse y diferenciarse, pero sufrieron colisiones catastróficas que dejaron solo un núcleo metálico o rocoso, como 16 Psyche u 8 Flora respectivamente. Muchos asteroides de tipo S y tipo M pueden ser tales fragmentos.
Los otros cuerpos redondos desde el cinturón de asteroides hacia afuera son geofísicamente planetas helados. Son similares a los planetas terrestres en que tienen una superficie sólida, pero están compuestos de hielo y roca en lugar de roca y metal. Estos incluyen los planetas enanos, como Ceres, Plutón y Eris, que se encuentran hoy en día solo en las regiones más allá de la línea de formación de nieve donde el hielo de agua se mantuvo estable bajo la luz solar directa en el Sistema Solar primitivo. También incluye las otras lunas redondas, que son hielo-roca (p. ej., Ganímedes, Calisto, Titán y Tritón) o incluso principalmente hielo (p. ej., Mimas, Tetis y Jápeto). Se sabe que algunos de estos cuerpos tienen hidrosferas bajo la superficie (Ganimedes, Calisto, Encelado y Titán), como Europa, y también es posible que algunos otros (por ejemplo, Ceres, Dione, Miranda, Ariel, Tritón y Plutón). Titán incluso tiene cuerpos superficiales de líquido, aunque metano líquido en lugar de agua. El Ganímedes de Júpiter, aunque helado, tiene un núcleo metálico como la Luna, Io, Europa y los planetas terrestres.
Se ha sugerido el nombre mundo Terrano para definir todos los mundos sólidos (cuerpos que adoptan una forma redondeada), independientemente de su composición. Por lo tanto, incluiría tanto planetas terrestres como helados.
Tendencias de densidad
La densidad sin comprimir de un planeta terrestre es la densidad promedio que tendrían sus materiales a presión cero. Una mayor densidad sin comprimir indica un mayor contenido de metal. La densidad sin comprimir difiere de la densidad promedio real (también llamada a menudo densidad "a granel") porque la compresión dentro de los núcleos de los planetas aumenta su densidad; la densidad promedio depende del tamaño del planeta, la distribución de la temperatura y la rigidez del material, así como la composición.
Los cálculos para estimar la densidad sin comprimir requieren inherentemente un modelo de la estructura del planeta. Donde ha habido módulos de aterrizaje o múltiples naves espaciales en órbita, estos modelos están limitados por datos sismológicos y también por datos de momento de inercia derivados de las órbitas de las naves espaciales. Donde tales datos no están disponibles, las incertidumbres son inevitablemente mayores.
La densidad sin comprimir de los cuerpos terrestres redondeados que orbitan directamente alrededor del Sol tiende a valores más bajos a medida que aumenta la distancia al Sol, en consonancia con el gradiente de temperatura que habría existido dentro de la nebulosa solar primordial. Los satélites galileanos muestran una tendencia similar al salir de Júpiter; sin embargo, tal tendencia no es observable para los satélites helados de Saturno o Urano. Los mundos helados suelen tener densidades inferiores a 2 g·cm−3. Eris es significativamente más denso (2.43±0.05 g·cm−3), y puede ser mayormente rocosa con algo de hielo en la superficie, como Europa. Se desconoce si los planetas terrestres extrasolares en general seguirán esa tendencia.
Los datos de las tablas a continuación se toman principalmente de la lista de objetos redondeados gravitacionalmente del Sistema Solar y la luna de masa planetaria. Todas las distancias al Sol son promedios.
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Planetas terrestres extrasolares
La mayoría de los planetas descubiertos fuera del Sistema Solar son planetas gigantes, porque son más fáciles de detectar. Pero desde 2005, también se han encontrado cientos de planetas extrasolares potencialmente terrestres, y varios han sido confirmados como terrestres. La mayoría de estos son súper-Tierras, es decir, planetas con masas entre la de la Tierra y la de Neptuno; Las súper-Tierras pueden ser planetas gaseosos o terrestres, dependiendo de su masa y otros parámetros.
Es probable que la mayoría de las supertierras conocidas sean, de hecho, planetas gaseosos similares a Neptuno, ya que el examen de la relación entre la masa y el radio de los exoplanetas (y, por lo tanto, las tendencias de densidad) muestra un punto de transición en aproximadamente dos masas terrestres. Esto sugiere que este es el punto en el que se acumulan importantes envolturas de gas. En particular, es posible que la Tierra y Venus ya estén cerca del tamaño más grande posible en el que un planeta puede permanecer rocoso. Las excepciones a esto están muy cerca de sus estrellas (y, por lo tanto, sus atmósferas volátiles se habrían evaporado).
A principios de la década de 1990, se descubrieron los primeros planetas extrasolares que orbitaban alrededor del púlsar PSR B1257+12, con masas de 0,02, 4,3 y 3,9 veces la de la Tierra, según la sincronización del púlsar.
Cuando se descubrió 51 Pegasi b, el primer planeta encontrado alrededor de una estrella que aún estaba en proceso de fusión, muchos astrónomos asumieron que se trataba de un gigante terrestre, porque se supuso que no podía existir un gigante gaseoso tan cerca de su estrella (0,052 AU) como lo hizo 51 Pegasi b. Más tarde se descubrió que era un gigante gaseoso.
En 2005 se encontraron los primeros planetas que orbitan una estrella de secuencia principal y que muestran signos de ser planetas terrestres: Gliese 876 d y OGLE-2005-BLG-390Lb. Gliese 876 d orbita la enana roja Gliese 876, a 15 años luz de la Tierra, y tiene una masa de siete a nueve veces la de la Tierra y un período orbital de solo dos días terrestres. OGLE-2005-BLG-390Lb tiene unas 5,5 veces la masa de la Tierra, orbita una estrella a unos 21 000 años luz de distancia en la constelación de Scorpius. Desde 2007 hasta 2010, se encontraron tres (posiblemente cuatro) planetas terrestres potenciales orbitando dentro del sistema planetario Gliese 581. La más pequeña, Gliese 581e, tiene solo alrededor de 1,9 masas terrestres, pero orbita muy cerca de la estrella. Otros dos, Gliese 581c y Gliese 581d, así como un planeta en disputa, Gliese 581g, son supertierras más masivas que orbitan en la zona habitable de la estrella o cerca de ella, por lo que podrían ser habitables con temperaturas similares a las de la Tierra..
Otro planeta posiblemente terrestre, HD 85512 b, fue descubierto en 2011; tiene al menos 3,6 veces la masa de la Tierra. El radio y la composición de todos estos planetas son desconocidos.
El primer exoplaneta terrestre confirmado, Kepler-10b, fue encontrado en 2011 por la Misión Kepler, diseñada específicamente para descubrir planetas del tamaño de la Tierra alrededor de otras estrellas mediante el método de tránsito.
Ese mismo año, el equipo de la Misión del Observatorio Espacial Kepler publicó una lista de 1235 candidatos a planetas extrasolares, incluidos seis que son del "tamaño de la Tierra" o "tamaño súper terrestre" (es decir, tienen un radio inferior al doble del de la Tierra) y en la zona habitable de su estrella. Desde entonces, Kepler ha descubierto cientos de planetas que van desde el tamaño de la Luna hasta súper-Tierras, con muchos más candidatos en este rango de tamaño (ver imagen).
En septiembre de 2020, los astrónomos que utilizaron técnicas de microlente informaron de la detección, por primera vez, de un planeta rebelde de la masa de la Tierra (llamado OGLE-2016-BLG-1928) sin límites por ninguna estrella y que flota libremente en la Vía Láctea. galaxia.
Lista de exoplanetas terrestres
Los siguientes exoplanetas tienen una densidad de al menos 5 g/cm3 y una masa inferior a la de Neptuno, por lo que es muy probable que sean terrestres:
Kepler-10b, Kepler-20b, Kepler-36b, Kepler-48d, Kepler 68c, Kepler-78b, Kepler-89b, Kepler-93b, Kepler-97b, Kepler-99b, Kepler-100b, Kepler-101c, Kepler-102b, Kepler-102d, Kepler-113b, Kepler-131b, Kepler-131c, Kepler-138c, Kepler-406b, Kepler-406c, Kepler-409b.
Frecuencia
En 2013, los astrónomos informaron, según los datos de la misión espacial Kepler, que podría haber hasta 40 000 millones de planetas del tamaño de la Tierra y de la súper Tierra orbitando en las zonas habitables de estrellas similares al Sol y enanas rojas dentro de la Vía Láctea. Manera. 11 mil millones de estos planetas estimados pueden estar orbitando estrellas similares al Sol. El planeta más cercano puede estar a 12 años luz de distancia, según los científicos. Sin embargo, esto no da estimaciones del número de planetas terrestres extrasolares, porque hay planetas tan pequeños como la Tierra que han demostrado ser planetas gaseosos (ver Kepler-138d).
Tipos
Se han propuesto varias clasificaciones posibles para los planetas sólidos.
- Planeta delicado
- Un planeta sólido como Venus, la Tierra o Marte, hecho principalmente de manto rocoso de silicio con un núcleo metálico (hierro).
- Planeta de carbono (también llamado "Plan Diamantes")
- Una clase teórica de planetas, compuesta de un núcleo de metal rodeado principalmente de minerales basados en carbono. Pueden considerarse un tipo de planeta terrestre si el contenido metálico domina. El Sistema Solar no contiene planetas de carbono, pero sí tiene asteroides carbonoaceos, como Ceres y 10 Higiea. Se desconoce si Ceres tiene un núcleo rocoso o metálico.
- Planeta de hierro
- Un tipo teórico de planeta sólido que consiste casi totalmente de hierro y por lo tanto tiene una mayor densidad y un radio más pequeño que otros planetas sólidos de masa comparable. Mercurio en el Sistema Solar tiene un núcleo metálico igual al 60-70% de su masa planetaria, y a veces se llama planeta de hierro, aunque su superficie está hecha de silicatos y es pobre de hierro. Se cree que los planetas de hierro se forman en las regiones de alta temperatura cerca de una estrella, como Mercurio, y si el disco protoplanetario es rico en hierro.
- Planeta helado
- Un tipo de planeta sólido con una superficie helada de volatiles. En el Sistema Solar, la mayoría de las lunas de masa planetaria (como Titan, Triton y Enceladus) y muchos planetas enanos (como Plutón y Eris) tienen tal composición. Europa a veces se considera un planeta helado debido a su hielo superficial, pero su densidad superior indica que su interior es principalmente rocoso. Tales planetas pueden tener océanos internos de agua salada y criovolcanos que eruptan agua líquida (es decir, una hidrosfera interna, como Europa o Enceladus); pueden tener un ambiente e hidrosfera hecha de metano o nitrógeno (como Titan). Un núcleo metálico es posible, como existe en Ganymede.
- Planeta sin núcleo
- Un tipo teórico de planeta sólido que consiste en roca silicada pero no tiene núcleo metálico, es decir, lo opuesto a un planeta de hierro. Aunque el Sistema Solar no contiene planetas sin núcleo, los asteroides y meteoritos chondritos son comunes en el Sistema Solar. Ceres y Pallas tienen composiciones minerales similares a los chondrites carbonaceos, aunque Pallas es significativamente menos hidratada. Se cree que los planetas sin núcleo se forman más lejos de la estrella donde el material oxidante volátil es más común.
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