Ці питання можна розділити на два; для планет і супутників.
Різноманітність планет частково відображає різноманітність за хімічним складом протопланетного диска. Ми знаємо, що УФ-випромінювання від сонця може дисоціювати складні молекули або навіть дуже прості; наприклад, коли УФ-промені розщеплюють молекули води, результатом є вільний атом водню та оксигену. Оскільки водень надзвичайно легкий, їх можна легко транспортувати під потоком зоряних вітрів. Тож вода, щоб продовжувати цей приклад, якщо близько до сонця могло б виявитися відмежованим і виснаженим від області диска, але вище так званої "снігової лінії"УФ-випромінювання від Сонця було настільки слабким, що це не могло траплятися так часто, і тому молекули води (які дуже важкі порівняно з окремими атомами водню) залишалися там. Це лише пояснює дихотомію між внутрішніми та зовнішніми планетами з точки зору вмісту води, і навіть тоді деякі процеси (як, наприклад, пізні важкі обстріли ) можуть додати води у внутрішні приміщення (як це сталося на Землі). Але це міркування не лише для води, вуглекислого газу, аміаку, метану та страв з різних молекул мають свої "лінії морозу". Ближче до сонця вуглець не може бути метаном - це летючий газ, який швидко виштовхується назовні, але в деяких десятих частинах АС метан може залишатися в стабільних умовах і навіть може конденсуватися в краплини рідини.
Все це лише для того, щоб сказати, що протопланетний диск НЕ був однорідним за хімічним складом і не був гомогеном за щільністю чи тиском. Термальний і хімічний градієнт через туманності забезпечує деяку різноманітність і складність для всієї планетарної системи.
Тут ви маєте гарну діаграму, яка показує, як різні хімічні сполуки могли конденсуватися при різних температурах і тиску на протопланетному диску.
Крім того, екскреція планетсималів є більш енергійною ближче до Сонця (мається на увазі, що розриви можуть відбуватися частіше і важко планеті зростати великою), тоді як у зовнішніх регіонах планети можуть збільшуватися в масі з регулярністю, оскільки зіткнення з іншими планетсималами виконуються на менші відносні швидкості (через те, як дві подібні орбіти мають різницю в періодах, що стає більшим, коли ви наближаєтесь до Сонця і тим самим більша відносна швидкість). Це поєднується з гравітаційними взаємодіями протопланет і раннього диска (див. Планетарну міграцію та гарну модель)і т. д.) допускають різну швидкість нарощування та нагромадження матеріалів різного складу того, що було знайдено в первісному місці формування певного планетимального. Це також допомагає зберегти велику різноманітність на планетарних масах.
Широка різноманітність у планетарних масах є відправною точкою для більшої зміни, оскільки планети еволюціонують у часі та розходяться від своїх початкових умов. На кам’янистій маленькій планеті (Меркурій) всередині може потрапляти менше тепла, ніж на більшу (Земля) через меншу енергію, що виділяється меншими швидкостями нарощування. Таким чином, він може швидко застудитися, і магнітосфера через розтопленого інтер'єру не може відбутися. Відсутність магнітосфери дозволяє частинам, зарядженим сонячним вітром, розмивати атмосферу розпиленням. Натомість на такій планеті, як Земля, більша маса призвела до розтопленого інтер'єру, який, в свою чергу, генерував магнітосферу, яка проіснувала мільярди років, на Марсі вона тривала деякий час, але зараз її майже немає, тому атмосфера також була майже зруйнована. На Землі наявність атмосфери спричиняє всілякі хімічні ерозії та явища. Крім того, розплавлений інтер'єр у поєднанні зі специфікою його хімічного складу та товщини кори дозволяють створити механізм, який називається тектоніка плит. Тектоніка не може трапитися на Венері, оскільки кора не настільки товста (через різний склад), і тому вона не розбивається на пластинах, а просто деформується і складеться в складній поведінці, характерній для Венери.
Також зіткнення з планетними тваринами можуть змінити подальшу еволюцію подібних планет. Венера, ймовірно, була дуже схожа на Землю (схожа маса, дуже схожий склад і не настільки різні температури, як можна було б подумати), але їхні шляхи повністю розходилися, коли тектоніка на Землі переробляла літосферу, а на Венеру вуглекислий газ потрапляв у пастку, що впливає на парниковий ефект, і через те, що Земля зіткнулася з іншою планетою, яка має наш Місяць, яка є механічним стабілізатором, тоді як випадкове зіткнення з Венерою (з різними параметрами удару) призвело до надзвичайно повільного обертання і тривалих днів (але ніяких місячних). Більш довгі дні означають різну ізоляцію, і це кардинально змінює клімат планети. У Марс дні схожі на земні, але оскільки він менший і атмосфера пішла, багато речей дуже відрізняються від Землі. Також,
Щоб побачити, наскільки різною може бути еволюція двох планетарних об'єктів, просто зробивши їх різною масою, погляньте на наш Місяць. Він має той же хімічний склад (насправді це шматок від Землі), він знаходиться в основному на тій же відстані до Сонця, що і Земля, він живе в тому ж міжпланетному середовищі (та ж сонячна радіація, сонячний вітер, швидкість удару тощо). .), і все ж зовсім інше. Це все завдяки масі! Місяць не може зберегти велику атмосферу, як Земля, тому що має менший гравітаційний потяг. Ця ж температура для нашої атмосфери означає, що частинки легко досягають швидкості виходу і починають виходити з оселі гравітації. Не маючи атмосфери, не внутрішнього тепла, Місяць не відчуває майже будь-якого типу ерозії протягом мільярдів років еволюції. Процеси ерозії на Землі змусили вибухнути різноманітність геологічних утворень порівняно з виявленими на Місяці. Вже тоді Місяць має свої особливості та динамічні особливості, властиві лише йому.
Тепер ми наближаємось до питання супутників. Насправді вони повинні виглядати майже однаково, оскільки формуються з дуже дуже схожого матеріалу в надзвичайно подібних умовах. І справді ми вважаємо, що спочатку місяці були дуже схожими (наприклад, 4 галілейські місяці). Але Іо є близьким до Юпітера, а інші місяці взаємодіють з ним таким чином, що геологічні процеси зовсім інші. Вода і летючі речовини швидко випаровувалися, коли нагрівались від припливних сил Юпітера. Ці сили приливу не були настільки сильними у Європі, оскільки вона далека, тому вона лише розплавила частину крижаної кори, що створюється льодовим аналогом тектоніки пластин, що породило плетору різноманітних утворень. Супутники розвиваються. Енцелад вистрілює струменями через припливні взаємодії та орбітальні резонанси з іншими місяцями. Деякі місяці, такі як Джапето, мають двоколірну поверхню через матеріал, розпорошений енцеладусом, що приземляється на одну з його сторін. Деякі місяці, такі як Тритон, не мають нічого спільного з іншими, оскільки вони утворилися в іншому регіоні Сонячної Системи і пізніше потрапили в пастку гравітаційного потягу планети (в цьому випадку Нептун).
Як я вже згадував раніше. Атмосфери (щільність, склад і тиск) значною мірою залежать від маси планети чи Місяця. Подивіться на цей графік:
Він показує швидкість молекул газу по відношенню до температури газу. При більших температурах молекули газу рухаються швидше. На планеті з низькою масою швидкість втечі менша, ніж одна з більшою масою. Таким чином, планета, що знаходиться ближче до Сонця (при більш високій температурі), повинна мати більший розмір, якщо вона хоче зберегти ті самі молекули газу в своїй атмосфері, як і планета, що знаходиться далі (холодніше). Ви можете зрозуміти, чому атмосфера Землі може захоплювати та затримувати воду, оксиген, вуглекислий газ, аміак, метановий азот та інші гази, поки він не в змозі захопити водень та гелій (адже вони легші і, відповідно, за тієї ж температури вони можуть рухатися так само швидко, як необхідні для втечі від Землі). Тим часом, Місяць, який має те саме тепло, що йде від Сонця, як і Земля, оскільки він менш масивний, він не може утримувати майже жодних газів (бо трохи ксенону). Титан - це величезний Місяць, тому він може утримувати багато молекул газів, таких як Азот та Кисень (ті, в свою чергу, підвищують тиск, щоб утримувати також летючі речовини, як метан, у рідкій формі на поверхні). Але чому у Ганімеда немає такої ж атмосфери, як у Титана, якщо вони в основному однакові за розміром? Оскільки Ганімед ближче до Сонця, більша температура означає, що молекули рухаються швидше і, таким чином, вони легко уникають його притягання.
Як ви можете бачити, як складні процеси атмосфер Місяця або планети все змінюють (ерозія, процеси переробки, хімічна корозія тощо), і в свою чергу, що різноманітність атмосфер виникає через різноманітність мас та відстаней до Сонця.
Я думаю, що Сонячна система - це хаотична система, динамічно, геологічно, хімічно тощо. Хаос означає, що за невеликої різниці в початкових умовах система розвиватиметься в експоненціально розходяться різних станах. Планети і місяці могли початися як подібні об'єкти, але історія і хаотична динаміка системи перетворилися в абсолютно різні середовища. Мало того, але правда полягає в тому, що планети почалися не на рівних, а сильно відрізнялися від початківців, тому уявіть собі, наскільки далеко Венера стане Титаном, або Іо, щоб стати Землею.
Також є процеси та умови, які спеціально добре підходять для розбіжності. Наприклад: Земля дуже динамічна, тоді як Марс, Венера, Меркурій, Місяць та інші абсолютно ні. Чому? тому що на Землі вода може існувати в 3 різних станах речовини. Ми можемо знайти рідку воду, водяну пару та лід у різних регіонах та сезонах. І це тому, що Земля знаходиться на середній температурі, і атмосфера має правильний тиск, щоб дозволити це. Умови Землі дуже близькі до потрійної точки води (де всі три стани речовини співіснують), тому ми маємо водний кругообіг на Землі: річки та льодовики розмивають ландшафт та хмари, що регулюють клімат.
Марс, Венера, Меркурій, всі мають температуру і тиск, якщо цього не може відбутися не тільки на воді, але і на багатьох присутніх там сполуках. Ви знаєте, де це може статися? На Плутон! Це було дуже дивно, Плутон демонструє різноманітність місцевостей та геологічних особливостей, що перевищує всі очікування. Тепер ми знаємо це тому, що Плутон надзвичайно динамічний (як Земля) і може відбуватися багато ерозії та геохімічних процесів, але це не через воду (оскільки плутон має низький тиск і низькі температури), а через Нітроген і Неон! Обидва елемети мають свою потрійну точку всередині діапазону умов Плутона, і тому на цій карликовій планеті очікуються неонові річки, азотні льодовики та імли.
Це справді цікаве питання. Наскільки неймовірні закони природи, які дозволяють надзвичайно розмаїти навіть між братами. Цікаво, якою може бути планета навколо будь-якої іншої зірки, наші спрощені категерії гарячих джупітерів, міні-нептунів, супер-терас тощо ... просто такі примітивні та обмежуючі. Що дива чекає нас у цьому складному та різноманітному космосі - це поза нашим розумінням.