행성과학

Planetary science
사진은 달의 아리스타르코스 분화구 근처에 있는 릴의 아폴로 15호 궤도 유닛입니다.

행성과학(planetology)은 행성(지구 포함), 천체(달, 소행성, 혜성 등) 및 행성계(특히 태양계)의 형성 과정에 대한 과학적 연구입니다.그것은 마이크로 유성체에서 가스 거인에 이르는 크기의 물체를 연구하여 그들의 구성, 역학, 형성, 상호 관계 및 역사를 결정하는 것을 목표로 합니다.그것은 원래 천문학과 지구 [1]과학에서 성장한 강력한 학제적 분야이며, 현재 행성 지질학, 우주 화학, 대기 과학, 물리학, 해양학, 수문학, 이론 행성 과학, 빙하학,[1] 그리고 외계 행성학을 포함한 많은 학문을 통합하고 있습니다.태양이 태양계의 몸에 미치는 영향과 관련된 우주 물리학과 우주 생물학이 관련되어 있습니다.

행성 과학에는 상호 연관된 관찰과 이론적인 분야가 있습니다.관측 연구는 주로 원격 감지를 사용하는 로봇 우주선 임무와 지구 기반 실험실에서의 비교 실험 작업을 결합하여 우주 탐사를 포함할 수 있습니다.이론적 구성 요소는 상당한 컴퓨터 시뮬레이션과 수학적 모델링을 포함합니다.

행성 과학자들은 일반적으로 대학이나 연구 센터의 천문학 및 물리학 또는 지구 과학 부서에 위치하지만, 전 세계적으로 순수한 행성 과학 기관이 여러 곳 있습니다.일반적으로 행성 과학자들은 대학원 수준에서 지구 과학, 천문학, 천체 물리학, 지구 물리학 중 하나를 연구하고 행성 과학 분야에 연구를 집중합니다.매년 여러 개의 주요 컨퍼런스가 있으며 다양한 동료 평가 저널이 있습니다.일부 행성 과학자들은 민간 연구 센터에서 일하며 종종 파트너십 연구 과제를 시작합니다.

역사

행성 과학의 역사는 고대 그리스 철학자 데모크리토스로부터 시작되었다고 말할 수 있습니다. 데모크리토스는 다음과 같이 보고합니다.

질서 있는 세계는 무한하고 크기가 다릅니다. 그리고 어떤 세계에는 해도 달도 없지만, 다른 세계에는 둘 다 우리보다 더 크고, 다른 세계에는 수가 더 많습니다.그리고 질서 있는 세계들 사이의 간격은 점점 더 불평등해지고, 어떤 것들은 증가하고, 다른 것들은 번창하고, 다른 것들은 쇠퇴하고, 그것들은 여기서 생겨나고 거기서 식습니다.하지만 그들은 서로 충돌함으로써 파괴됩니다.그리고 어떤 질서 있는 세계는 동물과 식물 그리고 모든 [2]물이 없는 것입니다.

더 현대에, 행성 과학은 천문학에서, 해결되지 않은 행성들에 대한 연구로부터 시작되었습니다.이런 의미에서, 최초의 행성 천문학자는 갈릴레오일 것입니다. 갈릴레오는 목성의 네 개의 가장 큰 위성인 달의 산을 발견하고, 처음으로 토성의 고리를 관찰했는데, 이 모든 것들은 나중에 격렬하게 연구될 것입니다.갈릴레오의 1609년 달의 산에 대한 연구는 또한 외계의 풍경에 대한 연구를 시작했습니다: 그의 관찰은 "달은 확실히 매끄럽고 세련된 표면을 가지고 있지 않다"는 것은 달과 다른 세계들이 "지구의 얼굴 그 [3]자체와 똑같이" 보일 수도 있다는 것을 암시했습니다.

망원경 구조와 기기 해상도의 발전은 행성의 표면적인 세부 사항뿐만 아니라 대기적인 것도 점차 식별할 수 있게 해주었습니다.달은 항상 그것의 표면에 정교한 특징들을 보여주었기 때문에, 그것의 지구와의 근접성 때문에 처음에 가장 많이 연구되었고, 기술적인 향상은 점점 더 상세한 달 지질학적 지식을 만들어냈습니다.이 과학적인 과정에서, 주요 도구는 천문 광학 망원경과 마지막으로 우주 탐사선과 같은 로봇 탐사 우주선이었습니다.

태양계는 이제 상대적으로 잘 연구되었고, 이 행성계의 형성과 진화에 대한 전반적인 이해가 잘 되어 있습니다.하지만, 많은 미해결 [4]문제들이 있고, 부분적으로는 현재 태양계를 탐험하는 많은 수의 행성간 우주선들 때문에 새로운 발견의 비율이 매우 높습니다.

규율

행성 과학은 관측 및 이론 천문학, 지질학(천문학), 대기 과학 및 행성 [5]해양학이라고 불리는 행성 해양학의 새로운 하위 전문 분야를 연구합니다.

행성 천문학

이것은 관찰과 이론 과학입니다.관측 연구자들은 주로 태양계의 작은 천체들에 대한 연구에 관심이 있습니다: 망원경으로 관측되는 천체들, 즉 광학과 전파 둘 다에 의해, 모양, 스핀, 표면 물질과 풍화와 같은 이러한 천체들의 특성들이 결정되도록 하는 것입니다.그리고 그들의 형성과 진화의 역사를 이해할 수 있습니다.

이론적 행성 천문학은 역학과 관련이 있습니다: 태양계와 외계 행성계에 천체 역학의 원리를 적용하는 것.태양계 연구 외에도 외계 행성을 관찰하고 물리적 특성을 결정하는 것이 주요 연구 분야입니다.모든 행성에는 고유한 가지가 있습니다.

행성 지질학

주요 기사: 행성 지질학
참고 항목:태양계 행성과 얼음 위성의 지질학

행성 과학에서, 지질학이라는 용어는 행성과 달의 중심에서 자기권에 이르는 표면과 내부 부분을 연구하는 것을 의미하기 위해 가장 광범위한 의미로 사용됩니다.행성 지질학의 가장 잘 알려진 연구 주제는 지구 근처에 있는 행성체인 달과 두 개의 이웃 행성을 다루고 있습니다.금성과 화성.이들 중, 달은 지구에서 더 일찍 개발된 방법을 사용하여 먼저 연구되었습니다.행성 지질학은 단단한 표면을 보여주거나 구조의 일부로 상당한 단단한 물리적 상태를 가진 천체에 초점을 맞춥니다.행성 지질학은 지질학, 지구 물리학, 지구 화학을 [6]행성에 적용합니다.

행성지형학

주요 기사:지형학

지형학은 행성 표면의 특징을 연구하고 표면에 작용한 물리적 과정을 추론하면서 형성의 역사를 재구성합니다.행성지형학은 여러 종류의 표면 특징에 대한 연구를 포함합니다.

  • 충격 기능(다환형 분지, 분화구)[7]
  • 화산 및 구조적 특징(라바 흐름, 균열, 드릴)[8]
  • 빙하의[7] 특징
  • 애올리언의[8] 특징
  • 우주 풍화 – 우주의 가혹한 환경(지속적인 운석 폭격, 고에너지 입자 비, 충격 정원 가꾸기)에 의해 발생하는 침식 효과.예를 들어, 달 표면의 얇은 먼지 덮개는 미세 운석 폭격의 결과입니다.
  • 수문학적 특징: 관련된 액체는 태양계 내 위치에 따라 물에서 탄화수소 및 암모니아까지 다양할 수 있습니다.이 범주에는 고생물학적 특징(고대 수로, 고대호)[9]에 대한 연구가 포함됩니다.

행성 표면의 역사는 니콜라스 스테노에 의해 지상 지층에서 처음으로 결정된 것처럼 퇴적 순서에 따라 위에서 아래로 특징을 매핑하여 해독할 수 있습니다.예를 들어, 지층 지도 제작은 아폴로 우주비행사들이 그들의 달 임무에서 만나게 될 현장 지질학을 준비시켰습니다.달 궤도선 프로그램에 의해 촬영된 이미지에서 중복된 시퀀스가 확인되었고, 이것들은 달의 지층과 지질도를 준비하는 데 사용되었습니다.

추가 정보:달의 지질학

우주화학, 지구화학, 암석학

주요 기사:우주화학, 지구화학, 암석학

태양계에서 물체의 형성과 진화에 대한 가설을 생성할 때 주요 문제 중 하나는 많은 도구 세트를 사용할 수 있는 실험실에서 분석할 수 있는 샘플이 부족하고 지상 지질학에서 파생된 지식의 전체를 수용할 수 있다는 것입니다.달, 소행성, 화성의 직접 샘플은 지구에 존재하며, 모체에서 제거되고 운석으로 전달됩니다.이들 중 일부는 지구 대기의 산화 효과와 생물권의 침투로 오염을 겪었지만, 지난 수십 년 동안 남극에서 수집된 운석들은 거의 완전히 자연 그대로입니다.

소행성대에서 유래한 다양한 유형의 운석은 분화된 물체의 구조의 거의 모든 부분을 덮고 있습니다: 심지어 중심부-맨틀 경계(팔라사이트)에서 유래한 운석도 존재합니다.지구 화학과 관측 천문학의 결합은 또한 HED 운석을 주 벨트에 있는 특정 소행성 4 베스타까지 추적하는 것을 가능하게 했습니다.

상대적으로 알려진 몇 안 되는 화성 운석은 다양한 화성 표면의 기원점에 대한 피할 수 없는 정보 부족으로 화성 [10]암석권 진화 이론에 대한 더 자세한 제약을 제공하지는 않았지만 화성 지각의 지구 화학적 구성에 대한 통찰력을 제공했습니다.2013년 7월 24일 현재, 65개의 화성 운석 샘플이 지구에서 발견되었습니다.많은 것들이 남극대륙이나 사하라 사막에서 발견되었습니다.

아폴로 시대 동안, 아폴로 계획에서, 384 킬로그램의 달 샘플들이 수집되어 지구로 운반되었고, 세 개의 소련의 루나 로봇들도 달에서 레골리스 샘플들을 배달했습니다.이 샘플들은 지구를 제외한 태양계 천체의 구성에 대한 가장 포괄적인 기록을 제공합니다.달 운석의 수는 지난 몇 [11]년 동안 빠르게 증가하고 있습니다 – 2008년 4월 현재 공식적으로 달로 분류된 운석은 54개입니다.이 중 11개는 미국 남극 운석 컬렉션에서, 6개는 일본 남극 운석 컬렉션에서, 나머지 37개는 아프리카, 호주, 중동의 뜨거운 사막 지역에서 왔습니다.알려진 달 운석의 총 질량은 50kg에 가깝습니다.

행성 지구 물리학과 우주 물리학

주요 기사:지구물리학과 우주물리학

우주 탐사선은 가시광선 영역뿐만 아니라 전자기 스펙트럼의 다른 영역에서도 데이터를 수집하는 것을 가능하게 했습니다.행성들은 지구 물리학과 우주 물리학을 통해 연구되는 중력과 자기장과 같은 힘의 장으로 특징지어질 수 있습니다.

우주선이 궤도를 돌 때 경험하는 가속도의 변화를 측정하는 것은 행성의 중력장에 대한 미세한 세부 사항을 지도화하는 것을 가능하게 했습니다.예를 들어, 1970년대에, 달 마리아 위의 중력장 교란은 달 궤도선을 통해 측정되었고, 이것은 임브리움, 세레니타티스, 크리시움, 넥타리스, 휴름 분지 아래에서 질량, 마스콘의 농도를 발견하게 했습니다.

태양풍은 자기권에 의해 편향됩니다(스케일링이 아닌).

만약 행성의 자기장이 충분히 강하다면, 태양풍과의 상호작용은 행성 주위에 자기권을 형성합니다.초기 우주 탐사선들은 태양을 향해 약 10개의 지구 반지름을 확장하는 지구 자기장의 총 치수를 발견했습니다.전하를 띤 입자의 흐름인 태양풍은 지구 자기장을 따라 흘러나와 지구 자기장을 따라 흘러내려가고, 수백 개의 지구 반지름이 하류에 있는 자기 꼬리 뒤에서 계속됩니다.자기권 내부에는 태양풍 입자의 밀도가 상대적으로 높은 지역인 반 앨런 복사대가 있습니다.

행성 지구 물리학은 지진학과 지각 지구 물리학, 지구 물리학 유체 역학, 광물 물리학, 지구 역학, 수학 지구 물리학 및 지구 물리학 측량을 포함하지만 이에 국한되지 않습니다.

행성 측지선

주요 기사:측지학

행성 측지학(planetary geodetics)은 태양계 행성의 측정 및 표현, 중력장 및 지역학적 현상(3차원 시간 변동 공간에서의 극 운동)을 다룹니다.측지학은 천체 물리학과 행성 과학의 요소를 모두 가지고 있습니다.지구의 모양은 적도 팽대를 야기하는 자전과 지구 중력장에 의해 저항되는 판의 충돌과 화산 활동과 같은 지질학적 과정의 경쟁의 결과입니다.이러한 원리들은 지구의 단단한 표면에 적용될 수 있습니다. (오로제닉; 10 km (6 mi)보다 높은 산은 거의 없고, 깊은 해구는 거의 없습니다. 왜냐하면, 예를 들어, 15 km (9 mi)만큼 높은 산은 중력 때문에 바닥에서 너무 많은 압력을 발달시켜 그곳의 바위가 플라스틱이 될 것이기 때문입니다.그리고 그 산은 지질학적으로 중요하지 않은 시간에 약 10km (6 mi)의 높이로 후퇴할 것입니다.이러한 지질학적 원리의 일부 또는 전부는 지구 이외의 다른 행성에도 적용될 수 있습니다.예를 들어, 표면 중력이 훨씬 덜한 화성에서, 가장 큰 화산인 올림푸스 몬스는 최고점에서 27km 높이인데, 이것은 지구에서 유지될 수 없는 높이입니다.지구 지오이드는 본질적으로 지형적 특징에서 추상화된 지구의 모습입니다.따라서, 화성 지오이드(아레오이드는 본질적으로 지형적 특징에서 추출된 화성의 모습입니다.측량과 매핑은 측지학의 두 가지 중요한 응용 분야입니다.

행성 대기 과학

주요 기사:대기과학과 지구기후모델
목성에서 선명하게 보이는 구름 띠.

대기는 고체 행성 표면과 고희귀 이온화 및 방사선 벨트 사이의 중요한 전환 영역입니다.모든 행성이 대기를 가지고 있는 것은 아닙니다. 행성의 존재는 행성의 질량과 태양으로부터의 거리에 달려 있습니다. 너무 멀고 얼어붙은 대기가 발생합니다.네 개의 가스 행성 외에도, 네 개의 지구형 행성 중 세 개(지구, 금성, 화성)는 상당한 대기를 가지고 있습니다.토성의 위성 타이탄과 해왕성의 위성 트리톤은 중요한 대기를 가지고 있습니다.수성 주위에는 미약한 대기가 존재합니다.

행성의 축에 대한 자전 속도의 영향은 대기 흐름과 해류에서 볼 수 있습니다.우주에서 볼 때, 이러한 특징들은 구름 시스템에서 띠와 가장자리로 나타나며 특히 목성과 토성에서 볼 수 있습니다.

행성 해양학

주요 기사: 행성 해양학

외계 행성학

주요 기사:외계 행성학

외계 행성학은 태양계 밖에 존재하는 외계 행성들을 연구합니다.최근까지 외계 행성을 연구하는 수단은 극히 제한적이었지만, 현재 연구 기술의 혁신 속도와 함께 외계 행성학은 빠르게 발전하는 천문학의 하위 분야가 되었습니다.

비교 행성 과학

주요 기사:비교 행성 과학

행성 과학은 종종 비교 방법을 사용하여 연구 대상을 더 잘 이해합니다.여기에는 지구와 토성의 위성 타이탄의 밀도 높은 대기, 태양으로부터 다른 거리에 있는 태양계 외부 물체의 진화 또는 지구 행성 표면의 지형을 비교하는 것이 포함될 수 있습니다.

비교할 수 있는 주요한 것은 지구의 특징들입니다. 왜냐하면 그것은 훨씬 더 접근하기 쉽고 훨씬 더 넓은 범위의 측정을 가능하게 하기 때문입니다.지구 아날로그 연구는 특히 행성 지질학, 지형학, 그리고 대기 과학에서 일반적입니다.

지상 아날로그의 사용은 길버트(1886)[8]에 의해 처음 기술되었습니다.

인 픽션

  • 프랭크 허버트의 1965년 SF 소설 듄에서 주요 2차 캐릭터 리트-케인스는 아버지 파도트 [12]케인스로부터 물려받은 위치인 가상의 행성 아라키스의 "제국의 행성학자" 역할을 합니다.이 역할에서, 행성학자는 생태학자, 지질학자, 기상학자, 생물학자의 기술뿐만 아니라 인간 [12][13]사회학에 대한 기본적인 이해를 가진 것으로 묘사됩니다.행성학자들은 이 전문지식을 [12][13]행성 전체의 연구에 적용합니다.듄 시리즈에서 행성학자들은 행성 자원을 이해하고 테라포밍 또는 다른 행성 규모의 엔지니어링 프로젝트를 [12][13]계획하기 위해 고용됩니다.듄에서의 이 허구적인 위치는 행성 과학 자체를 둘러싼 담론에 영향을 미쳤고 한 작가에 의해 관련 학문 [14]내에서 "터치스톤"으로 언급됩니다.한 예로, Sybil P의 출판물이 있습니다. 네이처지에 실린 시칭거는 듄에서의 가상의 역할에 대한 간략한 소개로 시작하며,[15] 지구에서의 인간 활동을 관리하는 것을 돕기 위해 Liet-Kyenes와 유사한 기술을 가진 사람들을 임명하는 것을 고려해야 한다고 제안합니다.

직업 활동

저널

주요 범주: 행성 과학 저널

전문단체

이 완전하지 않은 목록에는 행성 과학에서 일하는 주요 그룹의 사람들이 있는 기관과 대학교가 포함됩니다.알파벳 순서가 사용됩니다.

정부 우주 기관

주요 기사:정부 우주 기관 목록

주요 회의

  • Houston의 Lunar and Planetary Institute에 의해 조직된 LPSC(달과 행성 과학 컨퍼런스).1970년부터 매년 개최되며, 3월에 개최됩니다.
  • 1970년부터 매년 다른 장소에서 개최되며 주로 미국 본토에서 개최됩니다.10월경에 발생합니다.
  • 12월 샌프란시스코에서 열리는 미국 지구 물리학 연합(AUG) 연례 가을 회의.
  • 4월부터 5월까지 전 세계의 다양한 장소에서 미국 지구 물리학 연합(AUG) 합동 총회(다른 사회와 공동 후원).
  • 북반구 여름 동안 개최되며, 일반적으로 북미와 유럽을 번갈아가며 개최되는 기상학회 연례 회의.
  • 매년 9월경 유럽 내 위치에서 개최되는 유럽 행성 과학 회의(EPSC).

특정 분야에 대한 소규모 워크샵 및 컨퍼런스가 연중 전 세계에서 개최됩니다.

참고 항목

레퍼런스

  1. ^ a b Taylor, Stuart Ross (29 July 2004). "Why can't planets be like stars?". Nature. 430 (6999): 509. Bibcode:2004Natur.430..509T. doi:10.1038/430509a. PMID 15282586. S2CID 12316875.
  2. ^ Hippolytus (Antipope); Origen (1921). Philosophumena (Digitized 9 May 2006). Vol. 1. Translation by Francis Legge, F.S.A. Original from Harvard University.: Society for promoting Christian knowledge. Retrieved 22 May 2009.
  3. ^ Taylor, Stuart Ross (1994). "Silent upon a peak in Darien". Nature. 369 (6477): 196–197. Bibcode:1994Natur.369..196T. doi:10.1038/369196a0. S2CID 4349517.
  4. ^ Stern, Alan. "Ten Things I Wish We Really Knew In Planetary Science". Retrieved 2009-05-22.
  5. ^ 생물학적 필수 요소의 부족으로 인해 해저 해양 세계에서 외계 생명체가 억제되고 있습니까?The Astronomical Journal, 156:151, 2018년 10월
  6. ^ "Planetary Geology". Encyclopedia of Geology (Second Edition), 2021. Retrieved 12 March 2022.
  7. ^ a b Hargitai, Henrik; Kereszturi, Ákos, eds. (2015). Encyclopedia of Planetary Landforms. New York: Springer. doi:10.1007/978-1-4614-3134-3. ISBN 978-1-4614-3133-6. S2CID 132406061.
  8. ^ a b c Hargitai, Henrik; Kereszturi, Ákos, eds. (2015). Encyclopedia of Planetary Landforms. New York: Springer. doi:10.1007/978-1-4614-3134-3. ISBN 978-1-4614-3133-6. S2CID 132406061.
  9. ^ Lefort, Alexandra; Williams, Rebecca; Korteniemi, Jarmo (2015), "Inverted Channel", in Hargitai, Henrik; Kereszturi, Ákos (eds.), Encyclopedia of Planetary Landforms, New York: Springer, pp. 1048–1052, doi:10.1007/978-1-4614-3134-3_202, ISBN 978-1-4614-3133-6
  10. ^ "UW – Laramie, Wyoming University of Wyoming".
  11. ^ {curator.jsc.nasa.gov/antmet/lmc/lmcintro.pdf }
  12. ^ a b c d Herbert, Frank (1965). Dune (1 ed.). Chilton Books. ISBN 0441172717.
  13. ^ a b c Herbert, Brian; Anderson, Kevin J. (August 1, 2000). Dune: House Atreides (1 ed.). Spectra. ISBN 0553580272.
  14. ^ Buse, Katherine (2010). Cortiel, Jeanne; Hanke, Christine; Hutta, Jan Simon; Milburn, Colin (eds.). Practices of Speculation Chapter 2: The Working Planetologist. Germany: Transcript Verlag. pp. 51–76. ISBN 978-3-8394-4751-2.
  15. ^ Seitzinger, Sybil (December 1, 2020). "A sustainable planet needs scientists to think ahead". Nature. 468 (601): 601. doi:10.1038/468601a. PMID 21124410.

진일보한 내용

  • 카, 마이클 H., 손더스, R. S., 스트롬, R. G., 윌헬름스, D.E. 1984.지구 행성의 지질학.나사.
  • 모리슨, 데이비드1994. 행성 세계 탐험W. H. 프리먼ISBN 0-7167-5043-0
  • Hargitai Het. (2015) 행성 지형의 분류 및 특성화.인: 하기타이 H(ed) 행성 지형 백과사전.스프링거. 도이: 10.1007/978-1-4614-3134-3 https://link.springer.com/content/pdf/bbm%3A978-1-4614-3134-3%2F1.pdf
  • Hauber et al. (2019) 행성 지질 매핑.In: Hargitai H (ed) 행성 지도 제작 및 GIS. 스프링어.
  • D페이지 (2015) 행성지형의 지질학인: 하기타이 H(ed) 행성 지형 백과사전.스프링거.
  • 로시, AP, 반 가셀트 S (eds) (2018) 행성 지질학.스프링거

외부 링크