Planetologi er et tverrfaglig fagfelt som kombinerer kunnskap fra blant annet geovitenskapene (geologi, geokjemi og geofysikk), atmosfæreforskning og astronomi. Vitenskapen innebærer studiet av himmellegemer og planetære systemer både i vårt eget solsystem og utenfor, med et mål om å forstå deres sammensetning, utvikling og dannelse. Denne forskningen bidrar til økt kunnskap om hvordan vårt eget solsystem ble til, samt om mangfoldet av himmellegemer som finnes i universet.
miniatyr|Utvalgte planeter og måner fra solsystemet vårt. Himmellegemer som studeres innen planetologi inkluderer blant annet planeter, måner, kometer, meteorer og asteroider. Utvikling av ny og forbedret teknologi har også gjort studiet av eksoplaneter til en raskt voksende gren innen fagfeltet. Planetologi er dessuten tett knyttet til søket etter liv utenfor jorden, og muligheten for beboelige miljøer andre steder i universet.
Gravitasjon og gravimetri Med kunnskap om planetenes gravitasjon kan man undersøke hvordan planeter blir formet av blant annet meteorittnedslag, vulkanisme og platetektonikk.
Gravitasjonsfelt Gravitasjonsfeltet til en planet eller måne gjør den i stand til å tiltrekke seg objekter som meteoritter, asteroider og kometer. Planeter som Merkur og månen har ingen pågående platetektonikk og veldig tynn atmosfære. Dermed er det omtrent ingen erosjon av overflaten. Resultatet er store regioner som er tydelig dekket av store kratere – noen nesten like gamle som himmellegemene selv.
Vulkansk aktivitet Gravitasjon er dessuten helt avgjørende for vulkansk aktivitet ved at det muliggjør konveksjonsstrømmer. Vulkanske utbrudd danner typisk store flate sletter av krystallisert magma (ofte rikt på silikatmineraler), i tillegg til at tabulære lavadekker kan strømme og fylle opp kratere. Vulkanske sletter er den dominerende strukturen på de nordlige halvkulene på Merkur, Mars og månen. Større himmellegemer i solsystemet vårt som Venus, Mars og jorden har sterkere gravitasjon og mindre varmetap fra kjernen; dette fører til hyppig vulkansk aktivitet i flere milliarder år, og det muliggjør dannelse av strukturer som skjoldvulkaner, stratovulkaner og kalderaer – noe f.eks. Merkur og månen mangler.
Tektonikk Platetektonikk er ideen om at jordas overflate består av store, stive plater, som beveger på seg uavhengig av hverandre . Mesteparten av den tektoniske og magmatiske aktiviteten skjer ved plategrensene. Det inkluderer fjellkjededannelse, vulkanisme og jordskjelv .
Platetektonikken ble ikke ansett som reell før på 1960-tallet . Det var ikke før en sammenheng mellom havbunn og kontinent ble oppdaget, mer spesifikt havbunnsspredning og kontinentaldrift, at teorien ble anerkjent . Oppdagelsen og anerkjennelsen av platetektonikken førte til ytterligere spørsmål om jorda, som hvor dypt disse platene strakk seg, og hva som drev dem i bevegelse . Resultatet ble etablering av forskning dypere ned i jorden. Dette utvidede perspektivet kalles global tektonikk .
Med tiden ble det oppdaget at det eksisterer flere forskjellige typer plategrenser: Konvergerende, divergerende og transforme.
For å undersøke jordas indre lagdeling, brukes geofysiske metoder som: Seismologi og jordskjelvaktivitet. Magnetiske målinger og paleomagnetisme. Gravimetri. Radiometrisk datering. Varmefluks.
Denne nye forståelsen for jordkloden ga ytterligere motivasjon til å undersøke andre planeter i solsystemet. Ingen andre planeter har blitt oppdaget med platetektonikk hittil, som gjør jorda unik . På Merkur, Mars og månen har det derimot blitt oppdaget vulkanske strukturer .
Gravimetri Ved å bruke gravimetri kan man måle svært små gravitasjonsanomalier på overflaten til planeter. Disse anomaliene kan være mindre enn én milliondel av overflategravitasjonen.
Det er tre hoved metoder for bruk av gravimetri. Den første måten er ved å ta tiden på fallende legeme, og kan være en god metode i et kontrollert miljø som et laboratorium. Den andre metoden er å benytte en pendel, siden perioden er avhengig av planetens g-verdi. Den tredje metoden innebærer å bruke en fjær; når en masse m trekker ned en fjær, vil den bli trukket ned mer enkelte steder slik at gravitasjonsanomalier kan måles.
Magnetisme og magnetiske undersøkelser Magnetfelt miniatyr|Jordens magnetfelt dannes av elektriske strømmer i planetens indre. Dette skaper en magnetisk dipol med en sydpol nær den geografiske Nordpolen. Planetære magnetfelt dannes gjennom dynamoeffekten, hvor elektrisk ledende materiale i planetens indre beveger seg og skaper elektriske strømmer som genererer et magnetfelt. For terrestriske planeter skyldes dette bevegelse av flytende jern i kjernen, mens magnetfeltet til gassplanetene dannes i lag av metallisk hydrogen eller ioniske væsker dypt inne i planeten.
Magnetfeltet danner en magnetosfære rundt planeten gjennom vekselvirkning mellom et himmellegemes indre magnetfelt og plasmaet (ladde partikler) i verdensrommet, som i vårt solsystem primært består av solvinden fra solen. Magnetosfæren beskytter atmosfæren mot ladde partikler fra solvinden og kosmisk stråling. Magnetosfæren fører også til fenomener som nordlys når partikler følger magnetfeltlinjene mot polområdene.
I vårt solsystem har Merkur, Jorden, Jupiter, Saturn, Uranus og Neptun magnetfelt. Venus har ikke et målbart globalt magnetfelt, mens mars ikke har et globalt magnetfelt i dag. Mars har kraftig magnetisme i skorpen som beviser at den hadde en aktiv dynamo for over 4 milliarder år siden.
Magnetiske undersøkelser som verktøy miniatyr|Kart over magnetisk feltstyrke på månen (logaritmisk skala). Et viktig verktøy for å tilegne oss mer kunnskap om himmellegemer og deres indre er å studere deres magnetfelt gjennom magnetiske undersøkelser. Kartlegging av en planets magnetfelt gir omfattende informasjon om prosesser i kjernen, og den geologiske strukturen til planeten. De fleste satellitter er av den grunn utstyrt med instrumenter som kan måle magnetfelt, kalt magnetometere. Magnetometere kan også brukes for å oppdage andre strukturer, slik som underjordiske hav, ved å kartlegge induserte magnetfelt. Dette brukes blant annet for å vurdere om det kan finnes hav under overflaten på ismåner i solsystemet, når de beveger seg igjennom magnetfeltet til planeten de sirkler rundt. Induserte magnetfelt dannes ved at et legeme, for eksempel en ismåne med et underjordisk hav, beveger seg igjennom et varierende magnetfelt. Dersom det er ioner i vannet vil vannet kunne fungere som en elektrisk leder, som igjen vil kunne skape et målbart indusert magnetisk felt. Magnetometere kan også kartlegge magnetiske anomalier. Dette er lokale variasjoner I feltet, og målingen utføres nær overflaten. Ved bruk av dette kan man bestemme bergartstyper, basert på variasjon i magnetisk susceptibilitet. Grad av magnetisk susceptibilitet avhenger av de magnetiske mineralene som er til stede i bergarten, og i hvilken konsentrasjon. miniatyr|Bakkepenetrerende radar i bruk.
Georadar - Bakkepenetrerende radar Georadar er en geofysisk ikke-destruktiv metode som benytter seg av elektromagnetisk stråling i form av radiobølger for å samle informasjon fra under overflata. Instrumentet fungerer ved at en sender ned høyfrekvente bølger (typisk i frekvensområdet fra MHz til noen få GHz) som blir reflektert tilbake. En registrer styrken og hastigheten på de reflekterte signalene som avhenger av materialers elektriske konduktive egenskaper og dielektriske permittiviteten . Dette handler om materialers evne til å lede elektrisk ladning og hvor fort ladningen klarer å bevege seg i et materiale. Konduktiviteten er med på å avgjøre hvor langt de nedsendte bølgene klarer å nå. Ved høy konduktivitet blir mye av bølgeenergien absorbert av materialet og penetrasjonsdybden blir lav. Den dielektriske permittiviteten handler om hvor mye et materiale lar seg polarisere av et elektrisk felt og bestemmer dermed bølgefarten i lagets materiale. Kontraster i ulik dielektrisk permittivitet mellom to lag gir en endring i bølgefart og elektromagnetisk impedans. Det er ved slike grenseoverganger at refleksjoner oppstår og sendes tilbake til radaren og kan brukes til å avgjøre hva som finnes under overflaten og danne en profil av hva som skjuler seg på underflata. Georadar blir ofte brukt i geologisk sammenheng, men også til arkeologiske undersøkelser og på snø. miniatyr|Illustrasjon av Perseverance og RIMFAX i bruk. Her ser vi hvordan den innhenter data til en geologisk profil. miniatyr|Bildet av Perseverance på Mars. I planetologi er den mest signifikante andvendelsen av georadar vært i NASA sitt «Mars 2020 Mission». Februar 2021 landet roveren Perseverance i Jezero Crater med mål om å undersøke om liv noen gang oppstod på Mars. I den sammenheng ble Perseverance utstyrt med den norskutviklede georadaren RIMFAX (Radar Imager for Mars’ subsurface experiment) fra FFI (Forsvarets forskninginstitutt) . RIMFAX har som mål å avdekke de øverste geologiske lagene i bakken på Mars, for å få en bedre forståelse for den geologiske sammensetningen og lete etter spor av vann. Vannet kan enten være i form av is i bakken, flytende saltvann eller i leirmineraler.
Referanser
Kategori:Meteorologi Kategori:Geovitenskap