La ciencia planetaria o, más raramente, la planetología , es el estudio científico de los planetas (incluida la Tierra ), las lunas y los sistemas planetarios (en particular los del Sistema Solar ) y los procesos que los forman. Estudia objetos que varían en tamaño, desde micrometeoroides hasta gigantes gaseosos , con el objetivo de determinar su composición, dinámica, formación, interrelaciones e historia. Es un campo fuertemente interdisciplinario , que originalmente surgió de la astronomía y las ciencias de la tierra , [1] pero que ahora incorpora muchas disciplinas, incluyendogeología planetaria (junto con geoquímica y geofísica ), cosmoquímica , ciencias atmosféricas , oceanografía , hidrología , ciencia planetaria teórica , glaciología y exoplanetología . [1] Las disciplinas aliadas incluyen la física espacial , cuando se trata de los efectos del Sol en los cuerpos del Sistema Solar, y la astrobiología .
Hay ramas teóricas y observacionales interrelacionadas de la ciencia planetaria. La investigación observacional puede implicar una combinación de exploración espacial , predominantemente con misiones de naves espaciales robóticas que utilizan sensores remotos , y trabajo experimental comparativo en laboratorios terrestres. El componente teórico implica una considerable simulación por computadora y modelado matemático.
Los científicos planetarios se encuentran generalmente en los departamentos de astronomía y física o ciencias de la Tierra de universidades o centros de investigación, aunque existen varios institutos de ciencias puramente planetarias en todo el mundo. Hay varias conferencias importantes cada año y una amplia gama de revistas revisadas por pares . Algunos científicos planetarios trabajan en centros de investigación privados y a menudo inician tareas de investigación en asociación.
Historia
Se puede decir que la historia de la ciencia planetaria comenzó con el filósofo griego Demócrito , de quien Hipólito dice:
Los mundos ordenados son ilimitados y difieren en tamaño, y que en algunos no hay sol ni luna, pero que en otros, ambos son más grandes que con nosotros, y sin embargo, con otros más en número. Y que los intervalos entre los mundos ordenados son desiguales, aquí más y allá menos, y que unos aumentan, otros florecen y otros decaen, y aquí nacen y allí se eclipsan. Pero que se destruyen al chocar entre sí. Y que algunos mundos ordenados están desprovistos de animales y plantas y toda agua. [2]
En tiempos más modernos, la ciencia planetaria se inició en la astronomía, a partir de estudios de los planetas no resueltos. En este sentido, el astrónomo planetario original sería Galileo , quien descubrió las cuatro lunas más grandes de Júpiter , las montañas de la Luna , y observó por primera vez los anillos de Saturno , todos objetos de intenso estudio posterior. El estudio de Galileo de las montañas lunares en 1609 también inició el estudio de los paisajes extraterrestres: su observación "de que la Luna ciertamente no posee una superficie lisa y pulida" sugirió que ella y otros mundos podrían aparecer "como la faz de la Tierra misma". . [3]
Los avances en la construcción de telescopios y la resolución instrumental permitieron gradualmente una mayor identificación de los detalles atmosféricos y superficiales de los planetas. La Luna fue inicialmente la más estudiada, ya que siempre exhibió detalles en su superficie, debido a su proximidad a la Tierra, y las mejoras tecnológicas produjeron gradualmente un conocimiento geológico lunar más detallado. En este proceso científico, los principales instrumentos fueron los telescopios ópticos astronómicos (y más tarde los radiotelescopios ) y finalmente las naves espaciales exploratorias robóticas .
El Sistema Solar ha sido ahora relativamente bien estudiado, y existe una buena comprensión general de la formación y evolución de este sistema planetario. Sin embargo, hay un gran número de preguntas sin resolver, [4] y la tasa de nuevos descubrimientos es muy alta, en parte debido a la gran cantidad de naves espaciales interplanetarias que exploran actualmente el Sistema Solar.
Disciplinas
La ciencia planetaria estudia la astronomía observacional y teórica, la geología (exogeología), la ciencia atmosférica y una subespecialidad emergente en los océanos planetarios . [5]
Astronomía planetaria
Esta es una ciencia tanto observacional como teórica. Los investigadores de la observación se preocupan principalmente por el estudio de los pequeños cuerpos del Sistema Solar: aquellos que son observados por telescopios, tanto ópticos como de radio, de modo que se determinan las características de estos cuerpos como la forma, el giro, los materiales de la superficie y la meteorización, y la se puede comprender la historia de su formación y evolución.
La astronomía planetaria teórica se ocupa de la dinámica : la aplicación de los principios de la mecánica celeste al Sistema Solar y los sistemas planetarios extrasolares . Cada planeta tiene su propia rama.
Planeta: Asunto: Nombrado después (NB: estos términos se usan raramente)
- Mercurio : Hermología : Hermes
- Venus : Cytherology : Cythera
- Tierra : Geología
- Luna : Selenología : Selene
- Marte : Areología : Ares
- Ceres : Demeterología : Demeter
- Júpiter : Zenología : Zeus
- Saturno : Kronología : Kronos
- Urano : Uranología : Urano
- Neptuno : Poseidología : Poseidón
- Plutón : Hadeología : Hades
- Eris : Eridología : Eris
Geología planetaria
Los temas de investigación más conocidos de la geología planetaria tratan de los cuerpos planetarios en las inmediaciones de la Tierra: la Luna y los dos planetas vecinos: Venus y Marte . De estos, la Luna se estudió primero, utilizando métodos desarrollados anteriormente en la Tierra.
Geomorfología
La geomorfología estudia las características de las superficies planetarias y reconstruye la historia de su formación, infiriendo los procesos físicos que actuaron en la superficie. La geomorfología planetaria incluye el estudio de varias clases de características superficiales:
- Características de impacto ( cuencas de múltiples anillos , cráteres) [6]
- Características volcánicas y tectónicas (coladas de lava, fisuras, riachuelos ) [7]
- Características glaciales [8]
- Características eólicas [9]
- Meteorización espacial : efectos de erosión generados por el entorno hostil del espacio (bombardeo continuo de micro meteoritos, lluvia de partículas de alta energía, jardinería de impacto ). Por ejemplo, la fina capa de polvo en la superficie del regolito lunar es el resultado del bombardeo de micro meteoritos.
- Características hidrológicas: el líquido involucrado puede variar desde agua hasta hidrocarburos y amoníaco , dependiendo de la ubicación dentro del Sistema Solar. Esta categoría incluye el estudio de las características paleohidrológicas (paleocanales, paleolagos). [10]
La historia de una superficie planetaria puede ser descifrado por mapeo de características de arriba a abajo en función de su secuencia de deposición , tal como se determina primero en terrestre estratos por Nicolas Steno . Por ejemplo, el mapeo estratigráfico preparó a los astronautas del Apolo para la geología de campo que encontrarían en sus misiones lunares. Se identificaron secuencias superpuestas en imágenes tomadas por el programa Lunar Orbiter , que se utilizaron para preparar una columna estratigráfica lunar y un mapa geológico de la Luna.
Cosmoquímica, geoquímica y petrología
Uno de los principales problemas a la hora de generar hipótesis sobre la formación y evolución de los objetos en el Sistema Solar es la falta de muestras que se puedan analizar en el laboratorio, donde se dispone de un gran conjunto de herramientas y todo el conocimiento derivado de la geología terrestre. puede llevarse a cabo. Las muestras directas de la Luna, los asteroides y Marte están presentes en la Tierra, extraídas de sus cuerpos originales y entregadas como meteoritos . Algunos de ellos han sufrido contaminación por el efecto oxidante de la atmósfera terrestre y la infiltración de la biosfera , pero los meteoritos recolectados en las últimas décadas de la Antártida son casi completamente prístinos.
Los diferentes tipos de meteoritos que se originan en el cinturón de asteroides cubren casi todas las partes de la estructura de los cuerpos diferenciados : incluso existen meteoritos que provienen del límite núcleo-manto ( pallasitas ). La combinación de geoquímica y astronomía de observación también ha hecho posible rastrear los meteoritos HED hasta un asteroide específico en el cinturón principal, 4 Vesta .
Los relativamente pocos meteoritos marcianos conocidos han proporcionado información sobre la composición geoquímica de la corteza marciana, aunque la inevitable falta de información sobre sus puntos de origen en la diversa superficie marciana ha significado que no proporcionan restricciones más detalladas sobre las teorías de la evolución de la litosfera marciana . [11] Hasta el 24 de julio de 2013, se han descubierto 65 muestras de meteoritos marcianos en la Tierra. Muchos se encontraron en la Antártida o en el desierto del Sahara.
Durante la era Apolo, en el programa Apollo , 384 kilogramos de muestras lunares se recogieron y se transportan a la Tierra, y 3 Soviética Luna robots también entregados regolith muestras de la luna. Estas muestras proporcionan el registro más completo de la composición de cualquier cuerpo del Sistema Solar al lado de la Tierra. El número de meteoritos lunares está creciendo rápidamente en los últimos años - [12] en abril de 2008 hay 54 meteoritos que han sido clasificados oficialmente como lunares. Once de estos son de la colección de meteoritos antárticos de EE. UU., 6 son de la colección de meteoritos antárticos japoneses y los otros 37 son de localidades desérticas calientes en África, Australia y el Medio Oriente. La masa total de meteoritos lunares reconocidos se acerca a los 50 kg.
Geofísica
Las sondas espaciales hicieron posible recopilar datos no solo en la región de luz visible, sino en otras áreas del espectro electromagnético. Los planetas se pueden caracterizar por sus campos de fuerza: la gravedad y sus campos magnéticos, que se estudian a través de la geofísica y la física espacial.
La medición de los cambios en la aceleración experimentados por las naves espaciales mientras orbitan ha permitido mapear los detalles finos de los campos de gravedad de los planetas. Por ejemplo, en la década de 1970, las perturbaciones del campo por encima de la gravedad lunar maria se midieron a través de orbitadores lunares, lo que condujo al descubrimiento de las concentraciones de masa, mascons , por debajo de las cuencas Imbrium, Serenitatis, Crisium, Nectaris y Humorum.
Si el campo magnético de un planeta es lo suficientemente fuerte, su interacción con el viento solar forma una magnetosfera alrededor de un planeta. Las primeras sondas espaciales descubrieron las dimensiones brutas del campo magnético terrestre, que se extiende alrededor de 10 radios terrestres hacia el Sol. El viento solar , una corriente de partículas cargadas, sale y rodea el campo magnético terrestre y continúa detrás de la cola magnética, cientos de radios terrestres corriente abajo. Dentro de la magnetosfera, hay regiones relativamente densas de partículas de viento solar, los cinturones de radiación de Van Allen .
La geofísica incluye sismología y tectonofísica , dinámica de fluidos geofísica , física mineral , geodinámica , geofísica matemática y levantamientos geofísicos .
La geodesia planetaria (también conocida como geodésica planetaria) se ocupa de la medición y representación de los planetas del Sistema Solar, sus campos gravitacionales y los fenómenos geodinámicos ( movimiento polar en un espacio tridimensional que varía en el tiempo. La ciencia de la geodesia tiene elementos de tanto la astrofísica como las ciencias planetarias. La forma de la Tierra es en gran medida el resultado de su rotación, que provoca su abombamiento ecuatorial, y la competencia de procesos geológicos como la colisión de placas y el vulcanismo , resistidos por el campo gravitatorio de la Tierra . Estos principios se pueden aplicar a la superficie sólida de la Tierra ( orogenia ; pocas montañas tienen más de 10 km (6 millas), pocas fosas de aguas profundas más profundas que eso porque, simplemente, una montaña tan alta como, por ejemplo, 15 km ( 9 millas), desarrollaría tanta presión en su base, debido a la gravedad, que la roca allí se volvería plástica , y la montaña se hundiría hasta una altura de aproximadamente 10 km (6 millas) en un nivel geológicamente insignificante. hora. Algunos o todos estos principios geológicos se pueden aplicar a otros planetas además de la Tierra. Por ejemplo, en Marte, cuya gravedad superficial es mucho menor, el volcán más grande, Olympus Mons , tiene 27 km (17 millas) de altura en su pico, una altura que no podría mantenerse en la Tierra. El geoide de la Tierra es esencialmente la figura de la Tierra abstraída de sus características topográficas. Por lo tanto, el geoide de Marte ( areoide es esencialmente la figura de Marte abstraída de sus características topográficas. La topografía y el mapeo son dos campos importantes de aplicación de la geodesia.
Ciencia atmosférica
La atmósfera es una importante zona de transición entre la superficie planetaria sólida y los cinturones de radiación y ionización enrarecidos más altos . No todos los planetas tienen atmósferas: su existencia depende de la masa del planeta y de la distancia del planeta al Sol; se producen atmósferas demasiado distantes y congeladas. Además de los cuatro planetas gigantes gaseosos , casi todos los planetas terrestres ( Tierra , Venus y Marte ) tienen atmósferas importantes. Dos lunas tienen atmósferas significativas: Saturno 's luna Titán y Neptuno ' s luna Tritón . Existe una tenue atmósfera alrededor de Mercurio .
Los efectos de la velocidad de rotación de un planeta alrededor de su eje se pueden ver en las corrientes y corrientes atmosféricas. Vistas desde el espacio, estas características se muestran como bandas y remolinos en el sistema de nubes, y son particularmente visibles en Júpiter y Saturno.
Ciencia planetaria comparada
La ciencia planetaria utiliza con frecuencia el método de comparación para dar una mayor comprensión del objeto de estudio. Esto puede implicar comparar las atmósferas densas de la Tierra y la luna Titán de Saturno , la evolución de los objetos del Sistema Solar exterior a diferentes distancias del Sol o la geomorfología de las superficies de los planetas terrestres, por dar solo algunos ejemplos.
La principal comparación que se puede hacer es con las características de la Tierra, ya que es mucho más accesible y permite realizar una gama mucho mayor de mediciones. Los estudios análogos a la Tierra son particularmente comunes en geología planetaria, geomorfología y también en ciencias atmosféricas.
El uso de análogos terrestres fue descrito por primera vez por Gilbert (1886). [13]
Actividad profesional
Revistas
- Revisión anual de ciencias terrestres y planetarias
- Cartas de ciencia terrestre y planetaria
- Tierra, Luna y Planetas
- Geochimica et Cosmochimica Acta
- Ícaro
- Revista de Investigación Geofísica - Planetas
- Meteorítica y ciencia planetaria
- Ciencia planetaria y espacial
- La Revista de Ciencias Planetarias
Cuerpos profesionales
- División de Ciencias Planetarias (DPS) de la Sociedad Astronómica Estadounidense
- Unión Geofísica Americana
- Sociedad Meteorítica
- Europlaneta
Grandes conferencias
- Conferencia de Ciencia Lunar y Planetaria (LPSC), organizada por el Instituto Lunar y Planetario en Houston. Se celebra anualmente desde 1970, se produce en marzo.
- La reunión de la División de Ciencias Planetarias (DPS) se celebra anualmente desde 1970 en un lugar diferente cada año, predominantemente dentro de los Estados Unidos continentales. Ocurre alrededor de octubre.
- Reunión anual de otoño de la American Geophysical Union (AGU) en diciembre en San Francisco.
- Asamblea Conjunta de la Unión Geofísica Americana (AGU) (copatrocinada con otras sociedades) en abril-mayo, en varios lugares del mundo.
- Reunión anual de la Sociedad Meteorítica , celebrada durante el verano del hemisferio norte, generalmente alternando entre América del Norte y Europa.
- Congreso Europeo de Ciencias Planetarias (EPSC), que se celebra anualmente alrededor de septiembre en una ubicación dentro de Europa.
Se realizan talleres y conferencias más pequeños sobre campos particulares en todo el mundo durante todo el año.
Instituciones importantes
Esta lista no exhaustiva incluye aquellas instituciones y universidades con grupos importantes de personas que trabajan en ciencia planetaria. Se utiliza el orden alfabético.
Agencias espaciales nacionales
- Agencia Espacial Canadiense (CSA). Presupuesto anual CAD $ 488,7 millones (2013-2014).
- Administración Nacional del Espacio de China (CNSA) (República Popular de China). Presupuesto $ 0.5–1.3 mil millones (est.).
- Centro Nacional de Estudios Espaciales Centro Nacional Francés de Investigaciones Espaciales, Presupuesto 1.920 millones de euros (2012).
- Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt eV , (Alemán: abreviado DLR), el Centro Aeroespacial Alemán. Presupuesto $ 2 mil millones (2010).
- Agencia Espacial Europea (ESA). Presupuesto $ 5.51 mil millones (2013).
- Organización de Investigación Espacial de la India (ISRO),
- Agencia Espacial de Israel (ISA),
- Presupuesto de la Agencia Espacial Italiana ~ $ 1 mil millones (2010).
- Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón (JAXA). Presupuesto $ 2.150 millones (2012).
- NASA : número considerable de grupos de investigación, incluidos el JPL , GSFC , Ames . Presupuesto $ 18,72 mil millones (2011).
- Organización Nacional del Espacio (Taiwán).
- Presupuesto de la Agencia Espacial Federal Rusa $ 5.61 mil millones (2013).
- Agencia Espacial del Reino Unido (UKSA).
Otras instituciones
- Instituto de Ciencias Planetarias del Ártico
- Arizona State University 's Escuela de Exploración Terrestre y Espacial
- La Universidad Nacional de Australia 's Planetary Science Institute
- Grupo de Geociencias Planetarias de la Universidad de Brown
- Caltech 's División de Ciencias Geológicas y Planetarias y Ciencias Planetarias subdivisión
- Universidad de Cornell 's Espacio y Ciencia Planetaria
- Curtin University 's School of Earth and Planetary Sciences
- Instituto de Tecnología de Florida 's Departamento de Física y Ciencias del Espacio
- Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins
- Instituto Lunar y Planetario
- Instituto Max Planck para la Investigación del Sistema Solar 's Departamento de planetas y cometas
- Departamento de Ciencias de la Tierra, Atmosféricas y Planetarias del MIT
- Instituto de Investigación de Ciencias Planetarias y Espaciales de la Universidad Abierta
- Instituto de Ciencias Planetarias
- Stony Brook University 's Departamento de Ciencias de la Tierra y luego al Centro abierto a la exploración planetaria
- UCL / Birkbeck 's Centro de Ciencias Planetarias
- Universidad de Arizona 's Laboratorio Lunar y Planetario
- Universidad de Arkansas 's Centro de Ciencias Espaciales y Planetarias
- Universidad de California en Los Ángeles Es Departamento de Tierra, planetario, y Ciencias del Espacio
- Universidad de California en Santa Cruz 's Departamento de Ciencias de la Tierra y Planetaria
- Universidad de Hawai 's Hawaii Institute de Geofísica y Planetología
- Universidad de Copenhague 's Centro de Investigación Planetaria
- Grupo de Ciencias Planetarias de la Universidad de Florida Central
- Departamento de Ciencias de la Tierra, el Océano y la Atmósfera de la Universidad de Columbia Británica
- Universidad de Western Ontario 's Centro para la Ciencia y Exploración Planetaria
- Departamento de Ciencias Planetarias y Terrestres de la Universidad de Tennessee
- Departamento de Ciencias Astrofísicas y Planetarias de la Universidad de Colorado
- Universidad de Washington en el Departamento de Ciencias Planetarias y Terrestres de St. Louis
- INAF - Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali ( it )
Conceptos básicos
- Asteroide
- Mecánica celeste
- Cometa
- Planeta enano
- Planeta extrasolar
- Gas gigante
- Luna helada
- Cinturón de Kuiper
- Magnetosfera
- Planeta menor
- Planeta
- Diferenciación planetaria
- Sistema planetario
- Definición de un planeta
- Clima espacial
- Sinestia
- Planeta terrestre
Ver también
- Cartografía planetaria
- Sistema de coordenadas planetarias
- Selenografía : estudio de la superficie y las características físicas de la Luna.
- Planetología teórica
- Cronología de la exploración del Sistema Solar
Referencias
- ↑ a b Taylor, Stuart Ross (29 de julio de 2004). "¿Por qué los planetas no pueden ser como estrellas?" . Naturaleza . 430 (6999): 509. Bibcode : 2004Natur.430..509T . doi : 10.1038 / 430509a . PMID 15282586 . S2CID 12316875 .
- ^ Hipólito (antipapa); Orígenes (1921). Philosophumena (digitalizado el 9 de mayo de 2006). 1 . Traducción de Francis Legge, FSA Original de la Universidad de Harvard .: Sociedad para la promoción del conocimiento cristiano . Consultado el 22 de mayo de 2009 .
- ^ Taylor, Stuart Ross (1994). "Silencioso sobre un pico en Darien" . Naturaleza . 369 (6477): 196-197. Código Bibliográfico : 1994Natur.369..196T . doi : 10.1038 / 369196a0 . S2CID 4349517 .
- ^ Stern, Alan. "Diez cosas que desearía que realmente supiéramos en ciencia planetaria" . Consultado el 22 de mayo de 2009 .
- ^ ¿Se suprime la vida extraterrestre en los mundos oceánicos subsuperficiales debido a la escasez de elementos bioesenciales? , The Astronomical Journal, 156: 151, octubre de 2018.
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Otras lecturas
- Carr, Michael H., Saunders, RS, Strom, RG, Wilhelms, DE 1984. La geología de los planetas terrestres . NASA.
- Morrison, David. 1994. Explorando mundos planetarios . WH Freeman. ISBN 0-7167-5043-0
- Hargitai H y col. (2015) Clasificación y caracterización de accidentes geográficos planetarios. En: Hargitai H (ed) Enciclopedia de accidentes geográficos planetarios. Saltador. doi : 10.1007 / 978-1-4614-3134-3 https://link.springer.com/content/pdf/bbm%3A978-1-4614-3134-3%2F1.pdf
- Hauber E y col. (2019) Mapeo geológico planetario. En: Hargitai H (ed) Cartografía planetaria y GIS. Saltador.
- Página D (2015) La geología de los accidentes geográficos planetarios . En: Hargitai H (ed) Enciclopedia de accidentes geográficos planetarios. Saltador.
- Rossi, AP, van Gasselt S (eds) (2018) Geología planetaria. Saltador
enlaces externos
- Descubrimientos de investigación en ciencias planetarias (artículos)
- The Planetary Society (el grupo de interés espacial más grande del mundo: consulte también su blog de noticias activo )
- Boletín de exploración planetaria (boletín profesional publicado por la ISP, distribución semanal)
- Women in Planetary Science (redes profesionales y noticias)