¿Qué tan densos son los planetas?

Los ocho planetas de nuestro Sistema Solar varían ampliamente, no solo en términos de tamaño, sino también en términos de masa y densidad (es decir, su masa por unidad de volumen). Por ejemplo, los 4 planetas internos, los que están más cerca del Sol, son todos planetas terrestres, lo que significa que están compuestos principalmente de rocas de silicato o metales y tienen una superficie sólida. En estos planetas, la densidad varía cuanto más uno se aventura desde la superficie hacia el núcleo, pero no considerablemente.

Por el contrario, los 4 planetas exteriores se designan como gigantes gaseosos (y / o gigantes de hielo) que están compuestos principalmente de hidrógeno, helio y agua existentes en varios estados físicos. Si bien estos planetas son mayores en tamaño y masa, su densidad general es mucho menor. Además, su densidad varía considerablemente entre las capas externa e interna, desde un estado líquido hasta materiales tan densos que se vuelven sólidos como una roca.

La densidad también juega un papel vital en la determinación de la gravedad de la superficie de un planeta y es intrínseco para comprender cómo se formó un planeta. Después de la formación del Sol en el centro de nuestro Sistema Solar, los planetas se formaron a partir de un disco protoplanetario. Mientras que los planetas terrestres resultaron de los granos de polvo en el Sistema Solar interior, los planetas del Sistema Solar exterior acumularon suficiente materia para que su gravedad se aferre al gas sobrante de la nebulosa.

Cuanto más gas retenían, más grandes se volvían. Y cuanto más grandes se volvían, más materia acumulaban, hasta tal punto que llegaban a un punto crítico. Mientras que los gigantes gaseosos de Júpiter y Saturno crecieron exponencialmente, los gigantes de hielo (Urano y Neptuno), con solo unas pocas masas terrestres de gas nebular, nunca alcanzaron ese punto crítico. En todos los casos, la densidad se mide como el número de gramos por cm cúbico (o g / cm³).

Densidad de Mercurio:

Ad un planeta terrestre, Mercurio está compuesto de metales y material de silicato. La densidad media de Mercurio es la segunda más alta del Sistema Solar, que se estima en 5.427 g / cm3, solo un poco menos que la densidad de la Tierra de 5.515 g / cm3. Sin embargo, si los efectos de la compresión gravitacional, en los que los efectos de la gravedad reducir el tamaño de un objeto y aumentar su densidad, entonces Mercurio es de hecho más denso que la Tierra, con una densidad sin comprimir de 5.3 g / cm³ en comparación con los 4.4 g / cm³ de la Tierra.

Estas estimaciones también pueden ser utilizado para inferir detalles de su estructura interna. Comparado con la Tierra, Mercurio es mucho más pequeño, por lo que sus regiones internas están sujetas a menos compresión. Por lo tanto, se cree que su alta densidad es el resultado de un núcleo grande y rico en hierro. En total, se cree que los metales como el hierro y el níquel constituyen el 70% de la masa del planeta (más alta que cualquier otro planeta), mientras que la roca de silicato representa solo el 30%.

Se han sugerido varias teorías para esto, pero la predominante afirma que Mercurio tenía una corteza de silicato más gruesa anteriormente en su historia. Esta corteza se desprendió en gran medida cuando un gran planetesimal colisionó con el planeta. Combinado con su tamaño y masa, Mercurio tiene una gravedad superficial de 3,7 m / s2, que es el equivalente a 0,38 de la gravedad de la Tierra (también conocido como 1 g).

Densidad de Venus:

El segundo planeta desde nuestro Sol, así como el segundo planeta terrestre más cercano, Venus tiene una densidad media de 5.243 g / cm3. Nuevamente, esto está muy cerca de la propia densidad de la Tierra. Y aunque aún queda mucho por conocer sobre la geología y la sismología de Venus, los astrónomos tienen una idea de la composición y estructura de Venus basándose en estimaciones comparativas de su tamaño, masa y densidad.

En resumen, se cree que Venus La composición y la estructura interna son muy similares a las de la Tierra, y consisten en un núcleo, un manto y una corteza. También como la Tierra, se cree que el interior está compuesto de minerales ricos en hierro, mientras que los minerales de silicato forman el manto y la corteza. El tamaño ligeramente más pequeño de Venus también significa que las presiones son un 24% más bajas en su interior profundo que en la Tierra.

Debido a que Venus y la Tierra se han enfriado aproximadamente al mismo ritmo, se cree que el núcleo de Venus debe estar al menos parcialmente líquido. Sin embargo, la falta de una magnetosfera alrededor de Venus ha llevado a los científicos a cuestionar esto, y algunos afirman que el núcleo debe tener una temperatura uniforme, mientras que otros insisten en que está completamente frío y es sólido. Algunos han llegado a sugerir que no tiene núcleo.

Densidad de la Tierra:

La Tierra tiene la densidad más alta de cualquier planeta del Sistema Solar, con 5,514 g / cm3. Este se considera el estándar por el cual se miden las densidades de otros planetas. Además, la combinación del tamaño, la masa y la densidad de la Tierra también da como resultado una gravedad superficial de 9,8 m / s². Esto también se usa como estándar (uno g) cuando se mide la gravedad de la superficie de otros planetas.

Al igual que los otros planetas terrestres, el interior de la Tierra está dividido en capas que se distinguen por sus propiedades químicas o físicas (reológicas ) propiedades. Estas capas constan de un núcleo compuesto de hierro y níquel, un manto superior e inferior compuestos de materiales de silicato viscosos y una corteza compuesta de materiales de silicato sólidos.

Sin embargo, a diferencia de los otros planetas terrestres, la región del núcleo de la Tierra se divide en un núcleo interno sólido y un núcleo externo líquido. El núcleo interno mide aproximadamente 1220 km y está compuesto de hierro y níquel, mientras que el núcleo externo se extiende más allá de él en un radio de aproximadamente 3.400 km. El núcleo externo también gira en la dirección opuesta a la rotación de la Tierra, que se cree que es la fuente de la magnetosfera de la Tierra. Como todos los planetas, esta densidad aumenta cuanto más nos acercamos al núcleo, alcanzando un estimado de 12,600-13,000 kg / m3 en el núcleo interno.

Densidad de Marte:

Como terrestre Marte también se divide en capas que se diferencian en función de sus propiedades químicas y físicas: un núcleo metálico denso, un manto de silicato y una corteza. La densidad total del planeta es más baja que la de la Tierra, estimada en 3.933 g / cm³, y esta densidad aumenta cuanto más nos acercamos al núcleo. Al igual que la Tierra, esto se debe al hecho de que el núcleo está compuesto de hierro y níquel, mientras que el manto está compuesto por materiales de silicato.

Los modelos actuales de su interior implican una región del núcleo de alrededor de 1.794 ± 65 kilómetros (1,115 ± 40 millas) de radio, que consisten principalmente en hierro y níquel con aproximadamente 16–17% de azufre. En comparación con la corteza terrestre, que tiene un grosor promedio de 40 km (25 millas), el grosor promedio de la corteza de Marte es de unos 50 km (31 millas), con un grosor máximo de 125 km (78 millas). Entre su tamaño, masa y densidad, Marte tiene una gravedad superficial de aproximadamente 3,711 m / s², lo que equivale a 0,38 g.

Densidad de Júpiter:

Como gigante gaseoso (también conocido como compuesto principalmente de materia gaseosa y líquida) Júpiter tiene una densidad media más baja que cualquiera de los planetas terrestres. Sin embargo, con 1.326 g / cm3, también es el segundo más denso de los gigantes gaseosos. A pesar de su increíble tamaño y masa, la menor densidad se debe a que están compuestos en gran parte por gases nobles, que se mantienen en estados que van del gaseoso al sólido.

Además, esta densidad varía considerablemente entre sus capas gaseosas externas y su núcleo, que se cree que estar compuesto de roca y rodeado por una capa de hidrógeno metálico. En la capa más externa, que está formada por hidrógeno elemental y helio, la densidad de los materiales es menor que la del agua – 0,0002 g / cm³ en comparación con 1 g / cm³ de agua.

Debajo de eso, donde el hidrógeno del planeta está en estado líquido, la densidad se eleva a aproximadamente 0,5 g / cm³ y aumenta a 1 g / cm³ en el límite con la capa compuesta de hidrógeno metálico. Mientras tanto, la capa de hidrógeno metálico tiene una densidad estimada de 4 g / cm³, es decir, aproximadamente la misma que la de Marte. Y en el núcleo, cuya composición sigue siendo objeto de especulaciones, la densidad se eleva a 25 g / cm³.

Aunque su densidad promedio es más baja que la de los planetas terrestres, el tamaño total de Júpiter, la masa y la cantidad de El material que empaqueta en su marco genera una poderosa gravedad. Medido desde su «superficie» (que en este caso significa sus nubes), la gravedad de Júpiter es más de dos y un hlaf veces la de la Tierra – 24,79 m / s2, o 2,528 g.

Densidad de Saturno:

Con 0,687 g / cm3, Saturno es el menos denso de los gigantes gaseosos. De hecho, su densidad media es más baja que la del agua, lo que significa que si fuera posible colocar el planeta en una tina de agua, flotaría. Pero al igual que con Júpiter y los otros gigantes, esta densidad varía considerablemente desde el exterior de la planta (que está compuesto de hidrógeno elemental y helio) hasta su núcleo (que nuevamente se cree que es rocoso y está rodeado por hidrógeno).

Debido a su mayor tamaño pero menor densidad que los planetas terrestres, la gravedad de la superficie de Saturno (nuevamente, medida desde sus nubes) es apenas ligeramente más alto que el de la Tierra -10,44 m / s² o 1,065 g.

Densidad de Urano:

Con una densidad media de 1,27 g / cm3, Urano es el segundo menos denso de los gigantes gaseosos, después de Saturno. Su densidad ligeramente mayor se debe a su composición, que consiste principalmente en varios hielos volátiles, como agua, amoníaco y metano, además de gases como hidrógeno y helio. Por esta razón, a Urano (y Neptuno) a menudo se les llama «gigantes de hielo» para diferenciarlos de Júpiter y Saturno.

El modelo estándar de la estructura de Urano es que consta de tres capas. Como la otra gigantes, esto incluye un núcleo rocoso y una capa exterior de hidrógeno y helio. Pero en el caso de Urano, estas capas están conectadas por un manto helado en el medio en lugar de uno formado por hidrógeno líquido. La presencia de metano en su atmósfera es también lo que le da a Urano su tono particular.

El tamaño, la masa y la densidad generales de Urano también significan que su gravedad superficial es menor que la de la Tierra. En total, funciona a 8,69 m / s², que equivale a 0,886 g.

Densidad de Neptuno:

La densidad media de Neptuno es de 1,638 g / cm³, lo que lo convierte en el más denso de todos los gigantes. Al igual que Urano, está compuesto de alto er concentraciones de volátiles en relación con Júpiter y Saturno. También como Urano, su interior se diferencia entre un núcleo denso que consiste en silicatos y metales, un manto que consiste en agua, amoníaco y hielo de metano y una atmósfera que consiste en hidrógeno, helio y gas metano.

El Las concentraciones más altas de metano en la atmósfera de Neptuno son la razón por la que es más oscura que Urano. Y entre su tamaño, masa y densidad, Neptuno tiene una gravedad superficial de 11,15 m / s2, que es el equivalente a 1,14 g.

Como puede ver, las densidades de los planetas solares varían ampliamente. Mientras que los que están más cerca del Sol son terrestres y bastante densos, los que habitan en el Sistema Solar exterior son en gran parte gaseosos y líquidos y, por lo tanto, son menos densos en promedio.

Nosotros He escrito muchos artículos interesantes sobre las densidades de los planetas aquí en Universe Today. Aquí está la Densidad de Venus, la Densidad de la Tierra, la Densidad de la Luna, la Densidad de Marte, la Densidad de Saturno, la Densidad de Urano y la Densidad de Neptuno.

Si está buscando Para obtener más información, visite la página de exploración del Sistema Solar de la NASA y aquí hay un enlace al Simulador del Sistema Solar de la NASA.

Astronomy Cast tiene episodios en todos los planetas, incluido el Episodio 49: Mercurio,