表 12.2 太阳系主要天体的特征

水星

金星

地球

火星

木星

土星

天王星

海王星

冥王星

太阳

距太阳平均距离

106km

57.8

108.2

149.6

227.9

778.3

1,427

2,870

4,497

5,900

公 转 周 期

地球日(d)或年(a)

88

(日)

224.7

(日)

365.3

(日)

687

(日)

11.86

(年)

29.46

(年)

84

(年)

164.8

(年)

248

(年)

365

(日

自 转 周 期

地球时(h)或日(d)

59

(日)

-243

(日)

23.9

(时)

24.6

(时)

9.9

(时)

10.4

(时)

-10.8

(时)

16

(时)

6.4

(日)

27

(日)

27

(日

赤道直径

km

4847

12118

12756

6761

142870

119399

51790

49494

1280

1890000

34

质量

(地球质量计为 1)

0.055

0.815

1

0.108

317.9

95.2

14.6

17.2

0.0016

332,830

0.0

平均密度

(水平均密度计为 1)

5.4

5.2

5.5

3.9

1.3

0.7

1.6

1.084

1.434

3.36

最高表面温度

315

315

60

24

-145

-168

-183

-195

-217

5540

10

表面重力

(地球表面重力计为1)

0.37

0.88

1

0.38

2.64

1.15

1.15

1.12

0.04

27.9

0.

已知卫星数

0

0

1

2

15

12

5

2

1

0

0

(据 J.E.Sanders , 1981)

  1. 行星表层的地形与地质

类地行星的地形,除火星外,大都保留了原始状态,很少经过后期的改造。其显著特点是均分布有大小不等的冲击坑。水星的冲击坑较多,有年青新鲜的、也有较老的。金星的冲击坑较少,一般直径不超过 20km。行星表面已发现的地形单元,有平原、盆地、山脉、和裂谷等。水星的平原多分布在大型冲击坑之间,在水星表面至少有一个大型的多环状盆地,还发现了扇状悬崖,高约 3km,延伸长达几百公里。金星表面上有山脉,高度小,并有穿越赤道的南北向大裂谷。

20 世纪 60 年代中期以来,人类开始用宇宙飞船探索火星,因而目前对火星表面了解较多。火星地表形态大致有如下几种类型:①环形坑及其构成的环形盆地是火星上主要的地表形态,小者直径数百米,大者可达几百公里, 这些环形坑大多是冲击成因的(见图 12.2)。②火山平原和火山锥。火星表面广泛覆盖着火山岩,形成火山平原,约占其表面积的三分之一。此外,还分布有大小不等的火山锥(熔岩锥),有的火山锥直径达 600km,高达 3000m

(图 12.4)。③“运河网”。在火星所摄得的图像中,已判别出许多又长又宽的河道,称为“运河”,其河床认为是过去某个时期流水(或液体)作用的结果。不少“运河”都有大的曲流,并有向下游倾斜的趋势。

风成沙丘。火星上的风速可达 70m/s 以上,风的地质作用十分重要,由于风蚀碎屑的沉积,形成许多沙丘,因此火星表面上风成堆积十分发育。⑤ 峡谷和悬崖。火星表面分布有大的峡谷,常数个相连。还分布有许多悬崖峭壁,其中不少高达 2000m,延伸达 1000km 以上。

类地行星的表层物质,大多由火山岩组成,化学成分以硅酸盐为主。有的表面还有碎屑物覆盖,如水星表面覆盖有一层与月球表土相似的浮土;金星表面有一层厚度不到 1m 的覆盖物。木星的表层物质较为特殊,由氢、氦液体构成,组成所谓液态海。

在火星和水星上,都发现有断裂系统。火星的“运河”把火星表面切割成直径 500~600km 的多边形块体,最长的“运河”长达 500km,宽 200~300km,一般认为可能属于深大断裂性质。水星上的悬崖及线性构造,一些研究者也认为具有断裂的特征。类地行星的断裂大多是在星体发展的初期或稍后阶段形成的。

从类地行星广泛分布火山岩,说明星体发展历史中火山活动普遍存在。据研究,水星的火山活动在 30 亿年前已经结束,金星延续至较晚时期,而火星至今还可能有小规模的、微弱的现代火山活动。

  1. 行星的内部构造

据目前研究成果,类地行星的内部构造大体与地球相似,类木行星的内部构造了解相对较少。行星的内部构造一般均可分为星壳、星幔和星核 3 个圈层。但不同行星由于其演化过程不一样,其星壳、星幔和星核的厚度比及体积比是不同的。星核一般主要由较重的元素(Fe、Ni、Si、C 等)组成, 密度较大;星壳一般主要由较轻的元素(Si、O、H、He 等)组成,密度较小; 星幔具有过渡性质。水星和金星的核可能为高温的熔融体,而火星和木星可能具有固体的核;类地行星的幔体大多为固体;它们的壳层,除木星外,也均为固体岩石层,且一般较地球厚(表 12.3)。