_ Geofizica planetară: ce este ? Ce ne poate învăța despre găsirea vieții dincolo de Pământ?

Universe Today a examinat importanța studierii craterelor de impact, suprafețelor planetare, exoplanetelor, astrobiologiei, fizicii solare, cometelor și atmosferelor planetare și cum aceste științifice interesante. disciplinele pot ajuta oamenii de știință și publicul să înțeleagă mai bine modul în care urmărim viața dincolo de Pământ.

Aici, ne vom uita în interior și vom examina rolul pe care îl joacă geofizica planetară în a ajuta oamenii de știință să obțină o perspectivă mai bună asupra sistemului nostru solar și dincolo. , inclusiv beneficiile și provocările, găsirea vieții dincolo de Pământ și modul în care studenții viitori pot studia geofizica planetară. Deci, ce este geofizica planetară și de ce este atât de important să o studiem?

„Geofizica planetară este studiul modului în care planetele și conținutul lor se comportă și evoluează în timp”, dr. Marshall Styczinski, care este un Cercetător afiliat la Institutul de Știință Spațial Blue Marble, spune Universe Today. „Este în esență studiul „What Lies Below”, concentrându-se pe ceea ce nu putem vedea și modul în care se leagă de ceea ce putem vedea și măsura. Majoritatea planetelor (inclusiv Pământul!) sunt ascunse vederii – geofizica este modul în care știm. totul despre Pământ, sub cel mai adânc pe care l-am săpat!”

Așa cum sugerează și numele, geofizica este studiul înțelegerii fizicii din spatele proceselor geologice, atât pe Pământ, cât și pe alte corpuri planetare, cu accent pe interior. procese geologice. Acest lucru este util în special pentru corpurile planetare care sunt diferențiate, ceea ce înseamnă că au mai multe straturi interioare care rezultă din elementele mai grele care se scufundă în centru, în timp ce elementele mai ușoare rămân mai aproape de suprafață.

Planeta Pământ, de exemplu, este separate în crustă, manta și miez, fiecare având propriile sale substraturi, iar înțelegerea acestor procese interioare îi ajută pe oamenii de știință să pună laolaltă cum era Pământul cu miliarde de ani în urmă și chiar să facă predicții cu privire la mediul planetei în viitorul îndepărtat.

Aceste procese interioare conduc procesele de suprafață, inclusiv vulcanismul și tectonica plăcilor, ambele fiind responsabile pentru menținerea temperaturii Pământului și, respectiv, reciclarea materialelor. Deci, care sunt unele dintre beneficiile și provocările studierii geofizicii planetare?

Dr. Styczinski spune Universului Today: „Geofizica ne oferă instrumentele pentru a determina ce există sub suprafața vizibilă a corpurilor planetare (planete, luni, asteroizi etc.). Este singura noastră modalitate de a învăța despre ceea ce nu putem vedea! Aflați ce se află în interiorul unei planete și în ce condiții, cum ar fi cât de multă presiune și căldură pentru fiecare strat, ne ajută să construim o istorie pentru planetă și să știm cum aceasta se va schimba în timp.”

În schimb, Dr. Styczinski subliniază, de asemenea, pentru Universe Today, provocările, observând dificultatea de reproducere a condițiilor geologice care apar de-a lungul a milioane de ani, chiar și cu cele mai sofisticate laboratoare din lume, din cauza mișcărilor lor lente pe perioade mari de timp. În plus, el observă că acceleratorii de particule sunt uneori necesari pentru a reproduce condițiile extreme din cadrul giganților gazosi, care sunt, de asemenea, diferențiate, deși cu straturi de gaz și lichid, spre deosebire de rocă.

Dar Pământul nu este singurul stâncos. lumea din sistemul nostru solar care prezintă diferențiere, deoarece toate cele patru planete stâncoase (Mercur, Venus, Pământ și Marte) prezintă o formă de stratificare interioară care a avut loc de-a lungul miliardelor de ani, deși la scară mai mică datorită dimensiunilor lor. Pe lângă planete, multe luni stâncoase din sistemul solar prezintă, de asemenea, diferențieri, inclusiv lunile galileene ale lui Jupiter, Io, Europa, Ganymede și Callisto și câteva dintre lunile lui Saturn, inclusiv Titan, Enceladus și Mimas.

Dintre aceste luni, Europa, Titan și Enceladus sunt în prezent ținte pentru astrobiologi, deoarece s-a confirmat că Europa și Enceladus posedă oceane interioare de apă lichidă, Titan prezentând și dovezi puternice. În plus, Titan este singura lună cu o atmosferă densă și, la fel ca Pământul, probabil că are geofizica interioară care o conduce. Dar ce ne poate învăța geofizica planetară despre găsirea vieții dincolo de Pământ?

„Am învățat din studierea lui Marte că suprafețele planetelor pot fi destul de ostile vieții așa cum o cunoaștem”, spune dr. Styczinski pentru Universe. Astăzi. „Dacă și când vom fi capabili să găsim viață în altă parte a sistemului solar pe care nu am adus-o noi înșine acolo, probabil că va fi găsită sub suprafață, unde poate fi protejată de mediul aspru de la suprafață. Geofizica ne oferă înseamnă a planifica expediții în subteran și singura metodă de a găsi apă lichidă care este ascunsă vederii pe lunile înghețate. Acestea sunt cele mai bune locuri pe care le cunoaștem pentru a căuta viața dincolo de Pământ.”

Motivul. De ce suprafața lui Marte este inospitalieră vieții așa cum o știm, se datorează lipsei unei atmosfere groase, care este responsabilă pentru împiedicarea particulelor încărcate ale soarelui din vântul solar să ajungă la suprafața planetară. În timp ce Marte avea cândva un câmp magnetic puternic, dr. Styczinski notează pentru Universe Today că „Unii cercetători cred că câmpurile magnetice pot de fapt îndepărta atmosfera”, în timp ce remarcă rapid că acesta „este un subiect de dezbatere acerbă”. Marte a avut cândva o atmosferă mai groasă, care s-a pierdut împreună cu câmpul magnetic de-a lungul miliardelor de ani pe măsură ce interiorul Planetei Roșii s-a răcit.

Pe lângă sistemul nostru solar, dr. Styczinski spune Universului Today că geofizica planetară, de asemenea, face o treabă excelentă de a ajuta oamenii de știință să înțeleagă mai bine exoplanetele, în special sistemele cu mai multe planete, precum al nostru. Deși nicio suprafață a exoplanetelor nu a fost încă fotografiată, o mai bună înțelegere a proceselor geofizice ale corpurilor planetare din sistemul nostru solar îi ajută pe oamenii de știință să obțină informații despre modul în care aceste procese ar putea avea loc pe planetele din cosmos, inclusiv pe câmpul magnetic.

Câmpul magnetic al unei planete este condus de procesele interne care au loc în nucleul său exterior, care pentru Pământ este compus din lichid de metal lichid agitat, în timp ce miezul interior este o bilă solidă de metal comprimat. Pe măsură ce fluidul acestui nucleu exterior se agita și circulă, el creează curenți electrici care produc câmpul magnetic masiv care învăluie lumea noastră mică și albastră într-o bule de protecție împotriva intemperiilor nocive din spațiu.

Câmpul magnetic al Pământului captează particulele încărcate. în centurile de radiații din spațiul din apropiere. Modul în care câmpul magnetic protejează planeta noastră poate fi văzut în timpul furtunilor magnetice de la soare, atunci când magnetosfera se îndoaie și se îndoaie ca răspuns, trimițând particule din aceste centuri de radiație aproape de suprafață în regiunile de latitudine nordică și sudică înaltă. Acolo, ele interacționează cu atmosfera Pământului pentru a produce aurorele uluitoare observate adesea în Alaska, țările nordice și Antarctica.

Cu toate acestea, în timp ce câmpul magnetic al Pământului este impresionant, se potrivește ca cea mai mare planetă din sistemul solar, Jupiter, are în egală măsură cel mai mare câmp magnetic, a cărui „coadă” se extinde până la orbita lui Saturn, sau aproximativ 400 de milioane de mile. În plus, procesele interne responsabile de generarea câmpurilor magnetice pe planete gazoase precum Jupiter, Saturn, Uranus și Neptun ar putea fi total diferite de cele de pe Pământ. Prin urmare, având în vedere toate aceste variabile și procese, care este cel mai interesant aspect al geofizicii planetare pe care l-a studiat dr. Styczinski în timpul carierei sale?

„Partea geofizicii planetare care mi se pare cea mai incitantă este utilizarea câmpului magnetic invizibil pentru a detecta oceanele subterane”, spune dr. Styczinski pentru Universe Today. „Continuă să fiu uimit de modul în care funcționează totul când mă gândesc cu adevărat la asta. Apele sărate oceanice reflectă parțial câmpurile la care sunt expuse de pe planeta lor mamă, ca în Jupiter și luna sa Europa. Utilizăm aceste măsurători împreună cu laboratorul. studii aici pe Pământ și geofizică pentru a înțelege straturile materiale din interiorul Europei pentru a determina proprietățile oceanului. Încă mă uluit faptul că acest proces funcționează la fel de bine ca el."

Ca majoritatea domeniilor științifice, Geofizica planetară cuprinde o multitudine de discipline și medii științifice cu scopul de a răspunde la cele mai dificile întrebări ale universului prin colaborare și inovare constantă. Geofizica este o combinație de geologie și fizică, dar încorporează și matematică, chimie, științe atmosferice, seismologie, mineralogie și multe altele, cu scopul de a înțelege mai bine procesele interioare ale Pământului și ale altor corpuri planetare din întreg sistemul solar și dincolo. Prin urmare, ce sfaturi poate oferi dr. Styczinski viitorilor studenți care doresc să urmeze studiile geofizicii planetare?

„Există multe căi către geofizică și multe lucruri diferite de studiat și modalități de a le studia”, dr. Styczinski spune Universului de azi. „Studiile tale din trecut nu trebuie să fie specifice geofizicii sau chiar să implice deloc geologia. Poate că cea mai productivă mișcare pe care o poți face este să ceri ajutor, mai ales de la cineva care studiază o temă care te interesează. Abilitățile de programare pe computer sunt neprețuite. Recomand să înveți Python — este gratuit și utilizat pe scară largă în întreaga știință. Există multe tutoriale disponibile, de asemenea gratuit. Deși nu toată geofizica va necesita multă programare, cred că toți geofizicienii vor beneficia de pe urma acelor abilități.”

(Fluierul)