ดาวเคราะห์ภาคพื้นดิน

ดาวเคราะห์ภาคพื้นดิน เป็น ดาวเคราะห์ประเภทหนึ่งที่ประกอบด้วยซิลิเกต หิน หรือโลหะเป็นหลักอาจเรียกได้ว่าเป็นดาวเคราะห์เทลลูเรียนดาวเคราะห์เทลลูริกหรือดาวเคราะห์หินในระบบสุริยะดาวเคราะห์ภาคพื้นดินที่ได้รับการยอมรับจากสหพันธ์ดาราศาสตร์สากลคือ ดาวเคราะห์ ชั้นในที่อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์ มากที่สุด ได้แก่ดาวพุธดาวศุกร์โลกและดาวอังคารในหมู่นักดาราศาสตร์ที่ใช้คำจำกัดความทางธรณีฟิสิกส์ของดาวเคราะห์ ดาวบริวารที่มีมวลเท่าดาวเคราะห์สองหรือสาม ดวง เช่น ดวงจันทร์ของโลกไอโอและบางครั้งยูโรปาก็อาจนับเป็นดาวเคราะห์ภาคพื้นดินได้เช่นกัน ดาวเคราะห์น้อยหินขนาดใหญ่พัลลัสและเวสตาบางครั้งก็ถูกรวมอยู่ด้วยเช่นกัน แม้ว่าจะพบได้น้อยก็ตาม[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]คำว่า "ดาวเคราะห์ภาคพื้นดิน" และ "ดาวเคราะห์เทลลูริก" มาจาก คำ ภาษาละตินที่หมายถึงโลก ( TerraและTellus ) เนื่องจากดาวเคราะห์ เหล่านี้มีโครงสร้างคล้ายโลกโดยทั่วไปแล้ว ดาวเคราะห์ในระบบสุริยะชั้นในจะถูกศึกษาโดยนักธรณีวิทยานักดาราศาสตร์และนักธรณีฟิสิกส์
ดาวเคราะห์ภาคพื้นดินมีพื้นผิวที่ เป็นของแข็ง ทำให้แตกต่างอย่างมากจากดาวเคราะห์ก๊าซขนาดใหญ่ซึ่งส่วนใหญ่ประกอบด้วยไฮโดรเจนฮีเลียมและน้ำในสถานะทางกายภาพ ต่างๆ กัน
โครงสร้าง
ดาวเคราะห์ภาคพื้นดินทั้งหมดในระบบสุริยะมีโครงสร้างพื้นฐานเหมือนกัน เช่นแกน กลางที่เป็นโลหะ (ส่วนใหญ่เป็นเหล็ก ) ล้อมรอบด้วยชั้น แมนเทิลที่เป็นซิลิเก ต
The large rocky asteroid 4 Vesta has a similar structure; possibly so does the smaller one 21 Lutetia.[4] Another rocky asteroid 2 Pallas is about the same size as Vesta, but is significantly less dense; it appears to have never differentiated a core and a mantle. The Earth's Moon and Jupiter's moon Io have similar structures to terrestrial planets, but Earth's Moon has a much smaller iron core. Another Jovian moon Europa has a similar density but has a significant ice layer on the surface: for this reason, it is sometimes considered an icy planet instead.
Terrestrial planets can have surface structures such as canyons, craters, mountains, volcanoes, and others, depending on the presence at any time of an erosive liquid or tectonic activity or both.
Terrestrial planets have secondary atmospheres, generated by volcanic out-gassing or from comet impact debris. This contrasts with the outer, giant planets, whose atmospheres are primary; primary atmospheres were captured directly from the original solar nebula.[5]
Terrestrial planets within the Solar System


The Solar System has four terrestrial planets under the dynamical definition: Mercury, Venus, Earth and Mars. The Earth's Moon as well as Jupiter's moons Io and Europa would also count geophysically, as well as perhaps the large protoplanet-asteroids Pallas and Vesta (though those are borderline cases). Among these bodies, only the Earth has an active surface hydrosphere. Europa is believed to have an active hydrosphere under its ice layer.
ในระหว่างการก่อตัวของระบบสุริยะ มีดาวเคราะห์ น้อยคล้ายโลก และดาวเคราะห์ก่อน เกิดจำนวนมาก แต่ส่วนใหญ่รวมเข้ากับหรือถูกขับออกจากดาวเคราะห์โลกทั้งสี่ดวง เหลือเพียงพัลลัสและเวสต้าที่ยังคงสภาพเดิมอยู่มากหรือน้อย ดาวเคราะห์น้อยทั้งสองดวงนี้อาจเคยเป็นดาวเคราะห์แคระในอดีต แต่ถูกกระแทกจนเสียสมดุลไปเนื่องจากการชน ดาวเคราะห์ก่อนเกิดบางดวงเริ่มก่อตัวและแยกตัวออก แต่ประสบกับการชนกันอย่างรุนแรงจนเหลือเพียงแกนโลหะหรือหิน เช่น16 Psyche [ 4 ]หรือ8 Floraตามลำดับ[ 6 ] ดาวเคราะห์ น้อยประเภท S [ 6 ]และประเภท M จำนวนมาก อาจเป็นเศษชิ้นส่วนดังกล่าว[ 7 ]
วัตถุทรงกลมอื่นๆ จากแถบดาวเคราะห์น้อยออกไปด้านนอกนั้น ในทางธรณีฟิสิกส์แล้วเป็นดาวเคราะห์น้ำแข็งพวกมันคล้ายกับดาวเคราะห์ภาคพื้นดินตรงที่มีพื้นผิวแข็ง แต่ประกอบด้วยน้ำแข็งและหินแทนที่จะเป็นหินและโลหะ ซึ่งรวมถึงดาวเคราะห์แคระ เช่นเซเรสพลูโตและอีริสซึ่งปัจจุบันพบได้เฉพาะในบริเวณที่อยู่นอกเส้นแบ่งเขตหิมะที่ก่อตัว ขึ้น ซึ่งเป็นบริเวณที่น้ำแข็งมีความเสถียรภายใต้แสงแดดโดยตรงในระบบสุริยะยุคแรก นอกจากนี้ยังรวมถึงดวงจันทร์ทรงกลมอื่นๆ ซึ่งเป็นน้ำแข็งและหิน (เช่นแกนีมีด คัล ลิ สโตไททันและไทรทัน ) หรือแม้กระทั่งน้ำแข็งเกือบทั้งหมด (อย่างน้อย 99%) ( เททิสและไออาเพตัส ) บางดวงเป็นที่ทราบกันว่ามีไฮโดรสเฟียร์ใต้พื้นผิว (แกนีมีด คัลลิสโต เอนเซลาดัสและไททัน) เช่น ยูโรปา และก็เป็นไปได้สำหรับบางดวงอื่นๆ (เช่น เซเรส มิมาสไดโอนีมิแรนดาแอเรียลไทรทัน และพลูโต) [ 8 ] [ 9 ]ไททันยังมีพื้นผิวที่เป็นของเหลว แม้ว่าจะเป็นของเหลวมีเทนแทนที่จะเป็นน้ำ แกนีมีดของดาวพฤหัสบดีถึงแม้จะเป็นน้ำแข็ง แต่ก็มีแกนกลางที่เป็นโลหะเหมือนกับดวงจันทร์ ไอโอ ยูโรปา และดาวเคราะห์ภาคพื้นดิน
ชื่อ โลก เทอร์แรนได้รับการเสนอให้ใช้กำหนดโลกที่เป็นของแข็งทั้งหมด (วัตถุที่มีรูปร่างกลม) โดยไม่คำนึงถึงองค์ประกอบ ดังนั้นจึงรวมถึงทั้งดาวเคราะห์ภาคพื้นดินและดาวเคราะห์น้ำแข็ง[ 10 ]
แนวโน้มความหนาแน่น
ความหนาแน่นก่อนการบีอัดของดาวเคราะห์ภาคพื้นดิน คือความหนาแน่นเฉลี่ยของวัสดุต่างๆ บนดาวเคราะห์นั้น ณสภาวะความดัน เป็นศูนย์ ความหนาแน่นก่อนการบีอัดที่สูงขึ้นบ่งชี้ถึงปริมาณโลหะที่มากขึ้น ความหนาแน่นก่อนการบีอัดแตกต่างจากความหนาแน่นเฉลี่ยที่แท้จริง (ซึ่งมักเรียกว่าความหนาแน่น "โดยรวม") เนื่องจากการบีอัดภายในแกนกลางของดาวเคราะห์จะเพิ่มความหนาแน่น ความหนาแน่นเฉลี่ยขึ้นอยู่กับขนาดของดาวเคราะห์ การกระจายอุณหภูมิ ความแข็งของวัสดุ และองค์ประกอบทางเคมีด้วย
การคำนวณเพื่อประมาณความหนาแน่นที่ไม่ถูกบีบอัดนั้นจำเป็นต้องใช้แบบจำลองโครงสร้างของดาวเคราะห์ ในกรณีที่มียานลงจอดหรือยานอวกาศโคจรหลายลำ แบบจำลองเหล่านี้จะถูกจำกัดด้วยข้อมูลแผ่นดินไหวและข้อมูลโมเมนต์ความเฉื่อยที่ได้จากวงโคจรของยานอวกาศ ในกรณีที่ไม่มีข้อมูลดังกล่าว ความไม่แน่นอนย่อมสูงขึ้นอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้[ 11 ]
ความหนาแน่นที่ไม่ถูกบีบอัดของวัตถุทรงกลมที่โคจรรอบดวงอาทิตย์โดยตรงมีแนวโน้มลดลงเมื่อระยะห่างจากดวงอาทิตย์เพิ่มขึ้น ซึ่งสอดคล้องกับการไล่ระดับอุณหภูมิที่เคยมีอยู่ภายในเนบิวลาสุริยะดั้งเดิม ดาวบริวารของกาลิเลโอแสดงแนวโน้มที่คล้ายกันเมื่อเคลื่อนตัวออกไปจากดาวพฤหัสบดี อย่างไรก็ตาม ไม่สามารถสังเกตแนวโน้มดังกล่าวได้สำหรับดาวบริวารน้ำแข็งของดาวเสาร์หรือดาวยูเรนัส[ 12 ]โดยทั่วไปแล้วโลกน้ำแข็งมีความหนาแน่นน้อยกว่า 2 g·cm −3อีริสมีความหนาแน่นมากกว่าอย่างมีนัยสำคัญ (2.43 ± 0.05 g·cm −3 ) และอาจเป็นหินเป็นส่วนใหญ่โดยมีน้ำแข็งบนพื้นผิวบ้าง เช่น ยูโรปา[ 2 ]ยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัดว่าดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะที่คล้ายโลกโดยทั่วไปจะปฏิบัติตามแนวโน้มดังกล่าวหรือไม่
ข้อมูลในตารางด้านล่างส่วนใหญ่มาจากรายชื่อวัตถุที่มีรูปร่างกลมเนื่องจากแรงโน้มถ่วงในระบบสุริยะและดวงจันทร์ที่มีมวลเท่าดาวเคราะห์ระยะทางจากดวงอาทิตย์ทั้งหมดเป็นค่าเฉลี่ย
|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะที่มีลักษณะคล้ายโลก
ดาวเคราะห์ส่วนใหญ่ที่ค้นพบนอกระบบสุริยะเป็นดาวเคราะห์ยักษ์ เนื่องจากตรวจจับได้ง่ายกว่า[ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]แต่ตั้งแต่ปี 2005 เป็นต้นมา มีการค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะที่มีลักษณะคล้ายโลกหลายร้อยดวง และหลายดวงได้รับการยืนยันว่าเป็นดาวเคราะห์คล้ายโลก ดาวเคราะห์เหล่านี้ส่วนใหญ่เป็นซูเปอร์เอิร์ธ กล่าวคือ ดาวเคราะห์ที่มีมวลอยู่ระหว่างโลกและเนปจูน ซูเปอร์เอิร์ธอาจเป็นดาวเคราะห์ก๊าซหรือดาวเคราะห์คล้ายโลกก็ได้ ขึ้นอยู่กับมวลและพารามิเตอร์อื่นๆ
ในช่วงต้นทศวรรษ 1990 มีการค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะดวงแรกที่โคจรรอบพัลซาร์PSR B1257+12โดยมีมวล 0.02, 4.3 และ 3.9 เท่าของโลก โดยใช้วิธีการจับเวลาพัลซาร์
เมื่อ มีการค้นพบ 51 Pegasi bซึ่งเป็นดาวเคราะห์ดวงแรกที่โคจรรอบดาวฤกษ์ที่ยังคงเกิดปฏิกิริยาฟิวชัน นักดาราศาสตร์หลายคนสันนิษฐานว่ามันเป็นดาวเคราะห์หินขนาดยักษ์เพราะเชื่อกันว่าไม่มีดาวเคราะห์แก๊สยักษ์ดวงใดสามารถโคจรอยู่ใกล้ดาวฤกษ์ของมันได้มากขนาดนั้น (0.052 AU) เหมือนกับ 51 Pegasi b แต่ต่อมาพบว่ามันเป็นดาวเคราะห์แก๊สยักษ์
ในปี 2005 มีการค้นพบดาวเคราะห์ดวงแรกที่โคจรรอบดาวฤกษ์ลำดับหลักและแสดงสัญญาณบ่งชี้ว่าเป็นดาวเคราะห์คล้ายโลก ได้แก่Gliese 876 dและOGLE-2005-BLG-390Lb Gliese 876 d โคจร รอบดาว แคระแดงGliese 876ซึ่งอยู่ห่างจากโลก 15 ปีแสง มีมวลประมาณ 7-9 เท่าของโลก และมีคาบการโคจรเพียง 2 วันของโลก ส่วน OGLE-2005-BLG-390Lb มีมวลประมาณ 5.5 เท่าของโลก และโคจรรอบดาวฤกษ์ที่อยู่ห่างออกไปประมาณ 21,000 ปีแสง ในกลุ่มดาวแมงป่อง
ตั้งแต่ปี 2007 ถึง 2010 มีการค้นพบดาวเคราะห์คล้ายโลกที่มีศักยภาพสามดวง (อาจเป็นสี่ดวง) โคจรอยู่ภายในระบบดาวเคราะห์ Gliese 581 ดาวเคราะห์ที่เล็กที่สุดคือGliese 581eมีมวลเพียงประมาณ 1.9 เท่าของมวลโลก[ 17 ]แต่โคจรอยู่ใกล้กับดาวฤกษ์มาก[ 18 ]อีกสองดวงคือGliese 581cและGliese 581d ที่ยังเป็นที่ถกเถียงกัน อยู่ เป็นดาวเคราะห์ขนาดใหญ่กว่าโลกที่โคจรอยู่ในหรือใกล้กับเขตที่สิ่งมีชีวิตสามารถอาศัยอยู่ได้ของดาวฤกษ์ ดังนั้นจึงอาจมีสิ่งมีชีวิตอาศัยอยู่ได้ โดยมีอุณหภูมิคล้ายโลก
ดาวเคราะห์อีกดวงหนึ่งที่อาจเป็นดาวเคราะห์ภาคพื้นดินHD 85512 bถูกค้นพบในปี 2011 โดยมีมวลอย่างน้อย 3.6 เท่าของโลก[ 19 ] รัศมีและองค์ประกอบของดาวเคราะห์เหล่านี้ทั้งหมดยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด

The first confirmed terrestrial exoplanet, Kepler-10b, was found in 2011 by the Kepler space telescope, specifically designed to discover Earth-size planets around other stars using the transit method.[20]
In the same year, the Kepler space telescope mission team released a list of 1235 extrasolar planet candidates, including six that are "Earth-size" or "super-Earth-size" (i.e. they have a radius less than twice that of the Earth)[21] and in the habitable zone of their star.[22] Since then, Kepler has discovered hundreds of planets ranging from Moon-sized to super-Earths, with many more candidates in this size range (see image).
In 2016, statistical modeling of the relationship between a planet's mass and radius using a broken power law appeared to suggest that the transition point between rocky, terrestrial worlds and mini-Neptunes without a defined surface was in fact very close to Earth and Venus's, suggesting that rocky worlds much larger than our own are in fact quite rare.[10] This resulted in some advocating for the retirement of the term "super-earth" as being scientifically misleading.[23] Since 2016 the catalog of known exoplanets has increased significantly, and there have been several published refinements of the mass-radius model. As of 2024, the expected transition point between rocky and intermediate-mass planets sits at roughly 4.4 earth masses, and roughly 1.6 earth radii.[24]
In September 2020, astronomers using microlensing techniques reported the detection, for the first time, of an Earth-mass rogue planet (named OGLE-2016-BLG-1928L) unbounded by any star, and free-floating in the Milky Way galaxy.[25][26][27]
List of terrestrial exoplanets
The following exoplanets have a density of at least 5 g/cm3 and a mass below Neptune's and are thus very likely terrestrial:
เคปเลอร์-10b , เคปเลอร์-20b , เคปเลอร์-36b , เคปเลอร์-48d , เค ปเลอร์-68c , เคปเลอร์-78b , เคป เลอร์-89b ,เค ปเลอร์-93b , เคปเลอร์-97b , เคป เลอร์-99b , เคป เลอร์-100b , เคปเลอร์-101c, เค ป เลอร์-102b , เคปเลอร์-102d , เคปเลอร์-113b , เคปเลอร์-131b , เคปเลอร์-131c , เคปเลอร์-138c , เคปเลอร์-406b , เคปเลอร์-406c , เคปเลอ ร์-409b
ความถี่
ในปี 2013 นักดาราศาสตร์รายงานโดยอิงจาก ข้อมูล ภารกิจอวกาศเคปเลอร์ ว่า อาจมี ดาวเคราะห์ขนาดเท่าโลกและซูเปอร์เอิร์ธมากถึง 40 พันล้าน ดวง โคจรอยู่ในเขตที่เอื้อต่อการอยู่อาศัยของดาวฤกษ์คล้ายดวงอาทิตย์และดาวแคระแดงภายในกาแล็กซีทางช้างเผือก[ 28 ] [ 29 ] [ 30 ]ดาวเคราะห์ที่คาดการณ์ไว้เหล่านี้ 11 พันล้านดวงอาจโคจรรอบดาวฤกษ์คล้ายดวงอาทิตย์[ 31 ]ดาวเคราะห์ที่อยู่ใกล้ที่สุดอาจอยู่ห่างออกไป 12 ปีแสง ตามที่นักวิทยาศาสตร์ระบุ[ 28 ] [ 29 ]อย่างไรก็ตาม นี่ไม่ได้ให้การประมาณจำนวนดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะที่คล้ายโลก เนื่องจากมีดาวเคราะห์ขนาดเล็กเท่าโลกที่แสดงให้เห็นว่าเป็นดาวเคราะห์ก๊าซ (ดูKepler-138d ) [ 32 ]
จากการประมาณการพบว่าประมาณ 80% ของโลกที่อาจมีสิ่งมีชีวิตอาศัยอยู่ได้ถูกปกคลุมด้วยแผ่นดิน และประมาณ 20% เป็นดาวเคราะห์ที่มีมหาสมุทร ดาวเคราะห์ที่มีอัตราส่วนคล้ายกับโลก ซึ่งมีแผ่นดิน 30% และมหาสมุทร 70% นั้น มีเพียง 1% ของโลกเหล่านี้[ 33 ]
ประเภท
มีการเสนอการจำแนกประเภทที่เป็นไปได้หลายแบบสำหรับดาวเคราะห์แข็ง[ 34 ]
- ดาวเคราะห์ซิลิเกต
- ดาวเคราะห์ที่เป็นของแข็ง เช่น ดาวศุกร์ โลก หรือดาวอังคาร ประกอบด้วยชั้นหินที่ประกอบด้วยซิลิคอนเป็นหลัก และมีแกนกลางเป็นโลหะ (เหล็ก)
- ดาวเคราะห์คาร์บอน (เรียกอีกอย่างว่า "ดาวเคราะห์เพชร")
- ดาวเคราะห์ประเภททฤษฎี ประกอบด้วยแกนโลหะที่ล้อมรอบด้วยแร่ธาตุที่มีคาร์บอนเป็นหลัก อาจถือได้ว่าเป็นดาวเคราะห์ประเภทโลกหากปริมาณโลหะเป็นส่วนใหญ่ ระบบสุริยะไม่มีดาวเคราะห์คาร์บอน แต่มีดาวเคราะห์น้อยคาร์บอนเช่น เซเรสและไฮจีอายังไม่ทราบว่าเซเรสมีแกนหินหรือแกนโลหะ[ 35 ]
- ดาวเคราะห์เหล็ก
- ดาวเคราะห์แข็งประเภททฤษฎีที่ประกอบด้วยเหล็กเกือบทั้งหมด ดังนั้นจึงมีความหนาแน่นมากกว่าและมีรัศมีเล็กกว่าดาวเคราะห์แข็งอื่นๆ ที่มีมวลใกล้เคียงกัน ดาวพุธในระบบสุริยะมีแกนโลหะเท่ากับ 60–70% ของมวลดาวเคราะห์ และบางครั้งก็เรียกว่าดาวเคราะห์เหล็ก[ 36 ]แม้ว่าพื้นผิวของมันจะทำมาจากซิลิเกตและมีเหล็กน้อย ดาวเคราะห์เหล็กเชื่อกันว่าก่อตัวขึ้นในบริเวณที่มีอุณหภูมิสูงใกล้กับดาวฤกษ์ เช่น ดาวพุธ และหากจานโปรโตแพลนเนอรัลอุดมไปด้วยเหล็ก
- ดาวเคราะห์น้ำแข็ง

- ดาวเคราะห์ประเภทหนึ่งที่มีพื้นผิวเป็นน้ำแข็งและสารระเหย ในระบบสุริยะ ดวงจันทร์ที่มีมวลระดับดาวเคราะห์ ส่วนใหญ่ (เช่น ไททัน ไทรทัน และเอนเซลาดัส) และดาวเคราะห์แคระหลายดวง (เช่น พลูโตและอีริส) มีองค์ประกอบเช่นนี้ ยูโรปาบางครั้งถูกพิจารณาว่าเป็นดาวเคราะห์น้ำแข็งเนื่องจากมีน้ำแข็งบนพื้นผิว แต่ความหนาแน่นที่สูงกว่าบ่งชี้ว่าภายในส่วนใหญ่เป็นหิน ดาวเคราะห์ดังกล่าวอาจมีมหาสมุทรน้ำเค็มภายในและภูเขาไฟน้ำแข็งที่พ่นน้ำเหลวออกมา (เช่น อุทกภาคภายใน เหมือนยูโรปาหรือเอนเซลาดัส) พวกมันอาจมีชั้นบรรยากาศและอุทกภาคที่ทำจากมีเทนหรือไนโตรเจน (เช่น ไททัน) แกนกลางที่เป็นโลหะก็เป็นไปได้เช่นกัน ดังเช่นที่มีอยู่ในแกนีมีด[ 2 ]
- ดาวเคราะห์ไร้แกนกลาง
- ดาวเคราะห์แข็งประเภททฤษฎีที่ประกอบด้วยหินซิลิเกตแต่ไม่มีแกนโลหะ กล่าวคือตรงกันข้ามกับดาวเคราะห์เหล็ก แม้ว่าระบบสุริยะจะไม่มีดาวเคราะห์ไร้แกน แต่ดาวเคราะห์น้อย และอุกกาบาตชนิด คอนไดรต์ก็พบได้ทั่วไปในระบบสุริยะ เซเรสและพัลลัสมีองค์ประกอบแร่ธาตุคล้ายกับคอนไดรต์คาร์บอน แม้ว่าพัลลัสจะมีน้ำน้อยกว่าอย่างเห็นได้ชัด[ 37 ]เชื่อกันว่าดาวเคราะห์ไร้แกนจะก่อตัวขึ้นไกลจากดาวฤกษ์มากขึ้น ซึ่งมีวัสดุออกซิไดซ์ระเหยได้ทั่วไป