Planeedi tuum — määratlus, koostis ja suuruse erinevused

Planeedi tuum on planeedi kõige sisemine kiht või kihid. Maapealsete planeetide (kivipinnaga planeedid) tuum koosneb peamiselt rauast ja võib olla tahke või vedel kiht. Maa tuum on osaliselt vedel, samas kui Marsi ja Veenuse tuumad arvatakse olevat täiesti tahked, sest need tuumad ei tee magnetvälja.

Lisaks sellele sisaldab planeedi tuum tavaliselt ka nikkelit ning väiksemas koguses kergemaid elemente (nt väävel, hapnik, räni ja teised). Suuremate planeetide puhul võib tuuma sees esineda ka erifaasid: näiteks Maa tuumal eristatakse sisemist tahket tuuma ja välimist vedelat tuuma. Vedela välimise tuuma konvektsioon ja planeedi pöörlemine tekitavad elektromagnetilise dunaamo, mis loob planeedi magnetvälja — sellest sõltub näiteks Maa magnetväli ja kosmilise kiirguse eest kaitse. Tuuma temperatuurad ja rõhud on äärmiselt suured: tuuma temperatuurad ulatuvad tuhandeid kraade (tavaliselt mitu tuhat kuni mitu tuhat kraadi Celsiuse järgi) ning rõhud on miljonites atmosfäärides või sadades gigapascalites.

Koostise ja seisundi tähtsus

Koostis ja materjali seisund (tahke või vedel) mõjutavad otseselt planeedi geoloogiat ja magnetvälja. Näiteks:

• Maa puhul annab vedel välimine tuum ja tahke sisetuuma koosmõju tugevaks magnetvälja allikaks.
• Tuhandete kilomeetrite paksune tahke tuum takistab dunaamo tekke, kui vedela kihi liikumine on peatunud või liiga aeglane.
• Väiksematel kehadel kiirem jaotumine ning kiire jahenemine võib põhjustada tuuma täieliku tahkestumise ja magnetvälja kadumise.

Gaasihiiglaste tuumad

Ka gaasihiiglastel on rauast valmistatud tuum. Nende tuumad ei pruugi olla puhtalt rauast — sageli sisaldavad nad kivist, metallilisest materjalist ja jäädest (vesi, ammoonium, metaan) koosnevaid komponente. Gaasihiiglate tuumad on nende kogu ruumala suhtes väikesed, kuid oma absoluutses massis võivad need olla väga suured. Näiteks Jupiteri tuum on hinnanguliselt 12 korda suurem kui Maa oma (massiliselt), kuigi tuuma täpne suurus ja koosseis on jätkuvalt uurimise objekt. Lisaks võivad Jupiteri ja Saturni sees esineda metalliline vesinik, mis mõjutab nende magnetilisi ja soojuslikke omadusi.

Suuruse erinevused ja näited

Tuuma suurus võib erineda iga planeedi või muu objekti puhul. Kuu tuum on 20% tema raadiusest, kuid Merkuuri tuum on 75% tema raadiusest.

Lisaks näidetele: Maa tuuma raadius on umbes 55% Maa raadiusest (sisekihid kokku moodustavad ligikaudu poole planeedi raadiusest). Suur tuum, nagu Merkuuri oma, mõjutab keha massi ja pöörlemisdünaamikat ning võib selgitada mõningaid magnetvälja omadusi. Väiksemad kehad, nagu Kuu, võivad siiski säilitada väiksema tuuma, mis mõjutab nende geoloogilist eluiga ja soojuskadu.

Kuidas me tuumast teame?

Tuuma omadusi uuritakse mitme meetodiga:

• Seismika: Maa puhul annavad maavärinad ja seismilised lained täpseima info tuuma struktuuri kohta; Marsi jaoks on seda võimaldanud InSighti missiooni mõõtmised.
• Gravitatsioon ja liikumine: planeedi inertsusmoment ja raskusvälja mõõtmised (satelliitide ja vaatluste abil) annavad vihjeid sisejaotuse kohta.
• Magnetvälja mõõtmised: maailma või planeedi magnetvälja olemasolu ja omadused aitavad tõlgendada siseprotsesse ja tuuma seisundit.
• Teoreetilised mudelid ja laborikatsetused: kõrgete rõhkude ja temperatuuride simulatsioonid, maapealsed eksperimentaalsed andmed ning räni-rauakeste käitumise uurimine aitavad koostist hinnata.

Mitmed tähelepanekud ja ebakindlused

Tuleb märkida, et meie arusaam mõnest planeedist muutub, kui tuleb uusi andmeid. Näiteks varasemad oletused ei pruugi olla lõplikud: Marsi tuuma olemus ja Veenuse sisemine seisund on olnud teaduses aktiivse uurimise teemad — nii Marsi kui ka Veenuse tuumade seisundi kohta on erinevaid tõendusmaterjale ning mõned varasemad lihtsustatud väited (nt et puuduv globaalne magnetväli tähendab alati tahket tuuma) ei pea alati paika. Seetõttu on olulised pidevad uurimised (satelliidid, seismomeetrid, gravimeetria), mis aitavad täpsustada, kuidas erinevad planeedid oma tuumade ja siseehitusega käituvad.

Kokkuvõte: planeedi tuum on sisemine, enamasti rauast koosnev kiht, mille suurus, koosseis ja füüsikaline seisund varieeruvad suuresti — alates väikestest tahketest tuumadest kuni massiivsete, osaliselt või täiesti vedelate kihtideni suurte gaasihiiglaste südamikes. Tuum mõjutab planeedi magnetvälja, soojusbilanssi, geoloogilist aktiivsust ja seeläbi ka planeedi elukõlblikkust.

Küsimused ja vastused

K: Mis on planeetide tuum?

K: Millised on maismaaplaneedid?

K: Millest koosnevad maapealsete planeetide tuumad peamiselt?

K: Kas Marsi ja Veenuse südamikud on arvatavasti täiesti tahked või osaliselt vedelad?

K: Mis on gaasihiiglased?

K: Kas gaasihiiglastel on raudsüda?

K: Kuidas on planeetide tuumade suurus planeetide vahel võrreldav?

Otsing