המשטחים הארציים מעוצבים על ידי שלושה גורמים בסיסיים: פגיעות אסטרואידים ושביטים, שחיקה בשל זרימת נוזלים (מים על כדור הארץ) ורוח, ותהליכים גיאולוגיים. בעוד שאירועים של פגיעת אסטרואידים הם אולי הדרמטיים ביותר, הרי שבעולמות פעילים, התהליכים הגיאולוגיים הם שתורמים יותר מכול לעיצוב המאפיינים רחבי ההיקף של ירחים ופלנטות. הכוחות המניעים את כל התהליכים הללו, כולל וולקניזם וטקטוניקת הלוחות, הם כוח הכבידה והאנרגיה המשתחררים מהדעיכה של יסודות רדיואקטיביים (ובמידה פחותה, האנרגיה שנותרה בצורת חום מאז היווצרות הפלנטה). חום זורם מאזורים חמים לאזורים קרירים יותר, ולכן האנרגיה של ליבת הפלנטה חייבת לנוע החוצה, ולבסוף להיפלט בקרינה אל החלל. חלק ממעברי החום מתבצע על ידי הולכה בתוך סלע מוצק. עם זאת, כמות החום גדולה מכדי שתועבר בהולכה בלבד. גם ההסעה מעבירה חום מהפנים החם אל פני השטח הקרירים. זו בדיוק צורת העברת החום שרואים במנורת לבה, או בשמן מחומם. בזכות ההסעה, מסות ענקיות ואיטיות של סלע חם, במצב מותך או פלסטי, צפות לאט כלפי מעלה עד שהן פוגעות בתחתית הליתוספירה. אז הן מתפשטות לצדדים, מקרינות את חומן אל הליתוספירה, ולבסוף שוקעות שוב. במעטפת הצמיגית של כדור הארץ, מחזור כזה נמשך כ-200 מיליון שנה. (השוו זאת למחזור של כמה דקות בלבד בנוזל של מנורת לבה!)
באדיבות Teach Astronomy
תנועת השכבות החצי-נוזליות שמתחת לליתוספירה יוצרת מאמצים עצומים בשכבות הסלע השבירות של הליתוספירה. בהתאם לאופי המאמצים, הליתוספירה עשויה להידחס, או להימתח. אם המאמצים דוחסים, קימוט וכיפוף של הליתוספירה עשויים ליצור רכסי הרים, כמו הרי הרוקי או ההימלאיה. נוסע באזורים אלה יכול לראות את הקפלים המעוקלים הענקיים בשכבות הסלע. אם המאמצים מותחים את הליתוספירה, היא עשויה להידלדל כמו טופי נמתח או אפילו להיקרע בסדרה של שברים הנקראים העתקים. דוגמה לכך מתרחשת לאורך חצי האי באחה קליפורניה שבמקסיקו וחוף קליפורניה, שם כוחות מתיחה הרחיקו את חצי האי מהיבשת במיליוני השנים האחרונות. בדומה לכך, ערב הסעודית מתרחקת מאפריקה. תנועת הלוחות יוצרת גם העתקים שבהם הלוחות מחליקים זה לצד זה, כמו העתק סן אנדראס בקליפורניה והעתק האלפים בניו זילנד.
אם מאמצי הדחיסה או המתיחה גדולים מדי, הליתוספירה תתעוות מעבר לגבול שלה, כמו טופי או מֶרֶק (שפכטל) שנמשכים מהר מדי או חזק מדי. כשהליתוספירה נשברת, היא שולחת גלים סייסמיים הנעים דרך הקרום והמעטפת. זוהי התופעה שאנו קולטים כרעידת אדמה. ההעתקים נמצאים בדרך כלל מתחת לפני הקרקע, אבל לפעמים אפשר לראות אותם על פני השטח. רעידת אדמה משחררת את המאמצים, אך אם זרמי ההסעה האיטיים ממשיכים, הכוחות יצטברו שוב. זו הסיבה שלאורך קו העתק מסוים יכולות להמשיך רעידות אדמה ספורדיות במשך מאות שנים.
באדיבות Teach Astronomy
בתנאים מסוימים, כגון לאורך לוחות מתרחקים, שברים עשויים לאפשר ללבה מותכת להגיע מהפנים אל פני השטח. התוצאה היא פעילות געשית, כולל מעיינות חמים וגייזרים כמו אלה שבפארק ילוסטון בארה"ב, ואפילו התפרצות של לבה מותכת אל פני השטח. (בדרך כלל, חומר כזה נקרא מאגמה בזמן שהוא תת קרקעי ולבה כאשר הוא מגיע אל פני השטח). עובדה זו מסבירה מדוע הרי געש מרוכזים לעתים קרובות באזורים של שברים ורעידות אדמה, שם הליתוספירה מתעוותת במהירות הרבה ביותר על ידי הזרמים במעטפת שמתחתיה. לחלופין, הרי געש יכולים להיווצר במקום שבו הליתוספירה דקה והמאגמה יכולה לחדור דרכה. הרי הגעש של שרשרת איי הוואי נוצרו כאשר לוחות ליתוספירה דקים נעו מעל נקודה חמה במעטפת, והמאגמה פרצה סדרה של חורים בקרום הדק. הרי הגעש בירח איו של צדק, והרי הגעש הרדומים במאדים, הם כנראה הרי געש של נקודות חמות.
תהליכים גיאולוגיים מתרחשים בכל רחבי כדור הארץ. לכל היבשות יש רכסי הרים, וניתן לחוש רעידות אדמה מתונות גם במקומות בלתי צפויים כמו אנגליה וקנזס. עם זאת, את התמונה הגדולה של הפעילות הגיאולוגית מספקים כתריסר לוחות הליתוספירה, המשתלבים על פני כדור הארץ כמו חלקי פאזל. רוב רעידות האדמה והרי הגעש בעולם נמצאים במקומות שבהם הלוחות נפגשים. רכסי הרים נמצאים במקום שבו לוחות מתנגשים (למשל, האנדים וההימלאיה) או נפרדים (הרכס שבאמצע האוקיינוס האטלנטי). למרבה הצער, כמעט חצי מיליארד בני אדם חיים ליד "טבעת האש", אשר עוקבת לאורך גבולות הלוחות שעל שפת האוקיינוס השקט. באמצעות אסטרונומיית רדיו ניתן למדוד ישירות את תנועת היבשות. אירופה וצפון אמריקה נפרדות זו מזו בקצב של כ-2.5 ס"מ בשנה. לפני כ-150 עד 200 מיליון שנים הן היו מחוברות, וכל היבשות יצרו את היבשת הקדומה שנקראה פנגיאה.
כל התהליכים השולטים בגיאולוגיה של כדור הארץ – כוח הכבידה, חימום פנימי, וולקניזם – פועלים גם בפלנטות אחרות ובירחיהן. החוקים הקובעים את התנהגותם של עולמות סלעיים חלים בכל מקום ביקום. כדור הארץ הוא רק אחד העולמות שאנו יכולים למצוא בחלל. בעולמות אחרים קיימת גיאולוגיה עשירה ונופים מרתקים שניתן לחקור. כוח הכבידה והעברת האנרגיה גורמים לתהליכים גיאולוגיים, אך הם גם מציבים להם גבולות. גובה ההרים מוגבל על ידי כוח הכבידה, ולכן הרים גבוהים יותר נמצאים במאדים, שבו כוח הכבידה חלש מזה שבכדור הארץ. כמו כן, בירח איו, שבו העברת החום גדולה יותר, אנו מוצאים יותר הרי געש פעילים מאשר בכדור הארץ, שבו האנרגיה קטנה יותר.
פני כדור הארץ נמצאים בתהליך של התחדשות מתמדת. כל התהליכים הגיאולוגיים העיקריים – נדידת יבשות, ערבול המעטפת, התרוממות הרים ושחיקתם – מתרחשים בסקלות זמן של 100 עד 200 מיליון שנה. פרק זמן זה הוא רק אחוזים בודדים מגיל כדור הארץ. קשה למצוא אזורים על פני השטח של כדור הארץ שגילם עולה על 800 מיליון שנה. זו הסיבה שהחיפוש אחר הסלעים העתיקים ביותר על פני כדור הארץ הייתה עבודת בילוש של ממש. כדי לדגום את התנאים ששררו בראשית מערכת השמש, עלינו לחפש במקום זאת סלעים שלא עברו בליה ושהגיעו מהחלל – כמו אסטרואידים שהופכים למטאוריטים – ששרדו את המסע אל פני כדור הארץ.
→ הסעיף הקודם: 5.13 הרי געש | הסעיף הבא: 5.15 מכתשי פגיעה ←