6.2 הפלנטות

במערכת השמש הפנימית יש ארבע פלנטות ארציות, העשויות חומרים סלעיים ומתכתיים. מרקורי קטן, ומראהו דומה לירח של כדור הארץ. פני השטח שלו מכוסים מכתשים רבים, וכוח המשיכה שלו חלש מכדי לשמור על אטמוספירה של ממש. נוגה בערך בגודל כדור הארץ. "הפלנטה האחות" שלנו עברה פעילות גיאולוגית משמעותית, שחידשה את פני השטח שלה והסתירה את רוב העדויות להפגזה מהחלל. לנוגה אטמוספירה צפופה ביותר של CO₂, שיוצרת אפקט חממה עז, המחמם את פני השטח הצחיחים והגעשיים שלה למאות מעלות.

הסביבה של מאדים היא הדומה ביותר לזו של כדור הארץ, אבל גם היא מדבר קר וקפוא, עם אטמוספירה דקה, בעיקר של CO₂. במאדים יש מים בשפע, אבל הם כלואים בשלוש צורות: קרח בקטבים, קרקע קפואה מתחת לפני השטח, ומולקולות מים בתוך מינרלים. אף שאין היום מים נוזליים על פני השטח, אפיקי נהרות יבשים וסימנים של חופי אגמים מראים שבמאדים הקדום שרר, לפחות לתקופות מסוימות, אקלים שאפשר למים נוזליים לזרום על פני השטח. שתי תעלומות גדולות לגבי מאדים עדיין לא נפתרו: מה גרם לשינוי האקלים שלו, והאם התפתחו בו חיים אי פעם. ב-1996 דווח על עדויות אפשריות לחיידקים קדומים במטאוריט ממאדים, אך התברר שהעדויות אינן חד-משמעיות.

את ההבדלים בין הפלנטות הארציות אפשר להסביר בעזרת כמה עקרונות פיזיקליים כלליים, שאמורים לחול גם על מערכות פלנטריות אחרות. פלנטות גדולות שומרות על חומן זמן רב יותר, משום שהן מבודדות טוב יותר, ומשום שהדעיכה הרדיואקטיבית בליבות הצפופות שלהן מייצרת יותר אנרגיה. לכן יש בהן יותר פעילות געשית, פני שטח צעירים יותר ופחות מכתשי פגיעה. לפלנטות מסיביות יותר יש גם כוח משיכה חזק יותר, ולכן הן מסוגלות לשמור על יותר גזים באטמוספירה. פלנטות קטנות יותר נוטות להיות מתות מבחינה גיאולוגית, ופני השטח שלהן עתיקים ורבי מכתשים. בפלנטות קטנות כוח המשיכה חלש, וגזים מהאטמוספירה בורחים לחלל ביתר קלות. הגזים הגעשיים שנפלטים מפלנטות גדולות עשירים ב-CO₂ וב-H₂O. בנוגה התאדו המים ואבדו; בכדור הארץ הם נשארו נוזליים, ובמאדים קפאו. ה-CO₂ הפך לגז העיקרי באטמוספירה של שלוש הפלנטות, אבל בכדור הארץ רובו התמוסס באוקיינוסים ונקשר משם בסלעי גיר, והצמחים הוסיפו חמצן לאטמוספירה.

ארבע הפלנטות הענקיות – צדק, שבתאי, אורנוס ונפטון – ומערכות הירחים שלהן מראות גם הן קווי דמיון והבדלים שיטתיים. לכל ארבע הענקיות יש אטמוספירות צפופות ומעוננות, שבין 63% ל-93% ממסתן הוא מימן, ורוב השאר הליום. לכולן יש טבעות, העשויות מיליארדי חלקיקים של קרח או סלע, בגדלים שנעים מחלקיקים מיקרוסקופיים ועד גושים בגודל בית. לכולן יש מערכות של ירחים. רוב הירחים מכילים קרח רב וגם קרקע כהה, משום שהחלק הזה של מערכת השמש קר כל כך, שהקרח היה המרכיב העיקרי של החומר שממנו נבנו הירחים והפלנטות.

יש גם הבדלים חשובים בין ענקי הגז. הפלנטות הרחוקות יותר קרות יותר, ודפוסי העננים שלהן מעורפלים ופחות צבעוניים. אורנוס ונפטון גם קטנים מצדק ומשבתאי, וצבעם כחלחל בגלל אובך עשיר במתאן, ולא בגוני האדום-חום והחום-בהיר של העננים בענקיות הגדולות. אורנוס מוטה כך שקו המשווה שלו ומסלולי הירחים שלו כמעט ניצבים למישור מערכת השמש. הפלנטות שונות זו מזו גם במבנה ובהרכב של מערכות הטבעות שלהן. הטבעות עשויות כנראה משברים זעירים של ירחים שהתרסקו בפגיעות של גופים בין-פלנטריים. ייתכן שמראה מערכת הטבעות תלוי בזמן שחלף מאז התרסקות הירח האחרונה, ובהרכב של אותו ירח.

רק לפני דור הניחו שהירחים הרבים של הפלנטות הענקיות הם כדורים של סלע וקרח, מתים מבחינה גיאולוגית. החקירה הישירה בעזרת חלליות חשפה מגוון גדול בהרבה. בחלק מהירחים האלה, חימום גאותי מניע פעילות גיאולוגית, כולל הרי געש פעילים ואגמי לבה. בדרך כלל, הירחים הגדולים והקרובים לפלנטה שלהם חווים את כוחות הגאות החזקים ביותר. בין הירחים הבולטים ביותר: אירופה, ירחו של צדק, שייתכן שיש בו אוקיינוס של מים נוזליים מתחת לפני השטח הקפואים; איו, ירח אחר של צדק, עם הרי געש מתפרצים; טיטאן, ירחו של שבתאי, עם אטמוספירה צפופה, מעורפלת ועשירה בחנקן; וטריטון, ירחו של נפטון, שיש בו פתחים פולטי עשן ואטמוספירה דקה.

פלוטו, שעד לא מזמן סווג כפלנטה התשיעית, הוא אולי רק הגדול מבין גופים בין-פלנטריים רבים באזור הזה. הוא קטן מהירח שלנו, וייחודי בכך שיש לו ירח שגודלו כמחצית מגודלו. החללית ניו הורייזנס הראתה שפלוטו רחוק מלהיות סלע קפוא ומשעמם: יש בו פעילות גיאולוגית, כנראה גם מים מתחת לפני השטח, ופני שטח צעירים המשתנים כל הזמן.

המגוון של העולמות במערכת השמש החיצונית מרתק, אבל הוא עלול גם לבלבל. עם זאת, עקרונות פיזיקליים פשוטים קובעים את התנהגותם, והחשוב שבהם הוא כוח הכבידה. כוח הכבידה קובע את המבנה האנכי של האטמוספירות של הפלנטות הענקיות: בעומק רב הגז נדחס לנוזל, ולבסוף למוצק רך. פעולתו הלא אחידה של כוח הכבידה על גוף גדול מסבירה מדוע לחלק מהירחים יש פני שטח סדוקים ופנים חם. כוח גאות זה מסביר גם מדוע מערכות טבעות נמצאות רק בקרבת הפלנטה. ירחים וחלקיקי טבעות נעים סביב הפלנטות שלהם לפי חוקי קפלר, כמו מערכת שמש בזעיר אנפין, וחוקים אלה הם הרחבה של חוקי התנועה והכבידה של ניוטון. אותם עקרונות יחולו גם על מערכות שמש אחרות שאסטרונומים מגלים בחלקים אחרים של הגלקסיה.

→ הסעיף הקודם: 6.1 מדוע ללמוד על פלנטות?  |  הסעיף הבא: 6.3 פלנטות ארציות ←