השאלה המלאה: מדוע כוכבי הלכת הרחוקים מן השמש הם גזיים ואילו הקרובים מוצקים? זה לא אמור להיות הפוך בשל החום של השמש?
טופי שלום, ותודה על שאלתך,
מי מאתנו לא חלם אי פעם בחייו לבקר בחלל החיצון? אם בעבר הסתפקנו בקניית דונם על הירח, כיום יותר ויותר חברות משווקות טיסות עתידיות לחלל ומציעות לנו (תמורת סכום כסף לא מבוטל) הזדמנות לראות את היקום מהצד השני של האטמוספירה.
כרגע מדובר רק בטיסות קצרות שכוללות שיוט מעל פני כדור הארץ, אך בחברות שמפתחות את הטכנולוגיה מצהירים, "השמיים הם (לא) הגבול". אז למקרה שבעתיד נוכל לנפוש בכוכבי הלכת הקרובים והרחוקים, רצוי לנו לדעת איפה לבקר. בוא נכיר את הכוכבים ששייכים למערכת השמש שלנו, נגלה מה הרכבם ואיך נקבע מקומם.
מערכת השמש מכילה שתי קבוצות של כוכבי לכת: מוצקים )סלעיים( וגזיים (ענקי גזים). ארבעת כוכבי הלכת המוצקים – חמה, נוגה, כדור הארץ ומאדים נמצאים בשכבה הפנימית של מערכת השמש, כלומר בצד הפנימי של חגורת האסטרואידים, והם קרובים יחסית לשמש. כוכבי הלכת הללו קטנים יחסית, קוטרם נע בין 5,000 ק"מ לכמעט 13,000 ק"מ. הם מורכבים בעיקר מיסודות כבדים כמו סיליקון, אלומיניום, סידן, מגנזיום, ברזל וכדומה שיוצרים מינרלים מוצקים וסלעים.
ארבעת כוכבי הלכת המוצקים | תמונה: ויקיפדיה; נוצרה בידי: Lsmpascal
אף על פי שהרכבם דומה, כוכבי הלכת המוצקים שונים זה מזה. לכוכב חמה, למשל, אין בכלל אטמוספירה, לכדור הארץ ולמאדים יש מעט ואילו לנוגה יש מעטה עבה, דחוס ומעונן שמסתיר כמעט לחלוטין את פני הקרקע. הכוכבים שונים גם בקצב הסיבוב שלהם: כדור הארץ ומאדים מסתובבים סביב צירם במשך קרוב ל-24 שעות בעוד כוכב חמה משלים את הסיבוב בחודשיים ונוגה בשמונה חודשים.
כדור הארץ גם מכיל כמויות גדולות של מים, במאדים כמותם הרבה יותר נמוכה והם שמורים בעיקר בצורה של קרח, ובנוגה נמצאו עקבות של מים באטמוספירה. כמו כן, ככל הידוע לנו כדור הארץ הוא כוכב הלכת היחיד במערכת השמש שיש עליו חיים.
רחוק יותר במערכת השמש, מעבר לחגורת האסטרואידים, נמצאים ענקי הגזים: צדק, שבתאי, אורון (אורנוס) ורהב (נפטון). מדובר בכדורים גדולים של גז דחוס עם מעט מאוד חומר סלעי מוצק, או בלי חומר כזה בכלל. ענקי הגזים גם גדולים יחסית לכוכבי הלכת המוצקים והם מורכבים כמעט לחלוטין מאטמוספירה. בצדק ובשבתאי אפשר להבחין ברצועות עננים צבעוניות שמכילות הליום ומימן. את אורנוס ונפטון הרחוקים קשה יותר לחקור והחוקרים סבורים שהם מורכבים בעיקר ממים, אמוניה ומתאן, עם שכבות של קרח מוצק סביב הליבה שלהם.
ארבעת ענקי הגזים במערכת השמש | תמונה: נאס"א
איך אפשר להסביר את מיקומם של כוכבי הלכת הסלעיים והגזיים ביחס לשמש?
מערכת השמש נוצרה כתוצאה מקריסה של ענן ענק של גז ואבק. החום העצום והלחץ שנוצרו במרכז הענן הקורס הציתו את החומר שהיה שם ויצרו את השמש. שאריות הגז והאבק מסביב לשמש התקבצו לכוכבי לכת.
השמש הבוערת פלטה אנרגיה וחלקיקים בצורת רוח סולרית או רוח השמש. הרוח הזו העיפה הרחק את הגזים והקרח שסביב כוכבי הלכת. כתוצאה מכך הכוכבים הקרובים ביותר לשמש נותרו עם אטמוספירה דלילה יחסית והם מורכבים בעיקר מסלעים ואבק. זו למשל הסיבה לכך שלחמה, שהוא כוכב הלכת הקרוב ביותר לשמש, אין כל אטמוספירה. הגזים והקרח שנדחו מהשמש בהשפעת הרוח הסולרית הצטברו בחלקים הרחוקים של מערכת השמש והפכו לכוכבי לכת גזיים.
בנוסף, הכבידה של השמש היא החזקה ביותר במערכת השמש, כך שהשמש מושכת אליה בעוצמה את כל החומר במערכת. כוח המשיכה הגרביטציוני גדול יותר ככל שהיסוד כבד יותר, ולכן יסודות מוצקים כמו ברזל וניקל נמשכו אל השמש בעת היווצרות המערכת יותר מיסודות קלים כמו מימן והליום. כך קרה שמערכת השמש הפנימית ריכזה בתוכה יסודות כבדים שיצרו את כוכבי הלכת המוצקים הקרובים לשמש, ואילו מערכת השמש החיצונית נוצרה מיסודות קלים יותר, בעיקר גזים, שיצרו את ענקי הגזים הרחוקים.
הסבר שלישי נוגע לכך שהטמפרטורה בין השמש למאדים גבוהה מאוד ומתאימה לריכוז חומרים בעלי טמפרטורות התכה גבוהות כמו סלעים ומתכות. בטמפרטורה הגבוהה הזו, חומר גזי לא יכול להתעבות ולהפוך לשבבי קרח ולכן כוכבי הלכת באזור הפנימי של מערכת השמש הם מוצקים. מעבר למאדים הטמפרטורה כבר נמוכה מספיק כדי לאפשר היווצרות של קרח ולמנוע את המסתו. בימי קדם הקרח הזה הצטבר והגדיל את המסה של כוכבי הלכת בשכבה החיצונית של מערכת השמש. כוכבי הלכת האלה משכו אליהם גזי מימן והליום והפכו לענקי גזים.
יש לזכור כי בחקר החלל עדיין רב הנסתר על הגלוי, קל וחומר כשחוקרים את ענקי הגזים הרחוקים שאין לנו אפשרות להגיע אליהם, לאסוף דגימות ולערוך ניסויים. ככל שמתקדמת הטכנולוגיה, תיאוריות ישנות נשללות ומוחלפות באחרות, מדויקות יותר. המחקר מתקדם במרץ, אך קיימים עדיין חלקים חסרים בפאזל.
בומרנג – בחזרה אליך
חוקרים טוענים שענק הגזים צדק מגן על כדור הארץ ממתקפת אסטרואידים בנוסח הסרט "ארמגדון". תוכל לשער כיצד?
בהצלחה,
ד"ר ענת לונדון
המחלקה לנוירוביולוגיה
מכון ויצמן למדע
הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום ואנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה יתקבלו תמיד בברכה.
