جيولوجية الكواكب الفلكية وأقمارها

الكواكب وأقمارها:

يمكن تقسيم الكواكب الثمانية إلى فئتين متميزتين على أساس كثافتها (الكتلة لكل وحدة حجم)، فالكواكب الأربعة الداخلية أو الأرضية (عطارد والزهرة والأرض والمريخ) لها تراكيب صخرية وكثافة أكبر من 3 جرامات لكل سم مكعب.

وعلى النقيض من ذلك فإن الكواكب الخارجية الأربعة، والتي تسمى أيضاً الكواكب المشترية أو الكواكب العملاقة (كوكب المشتري وزحل وأورانوس ونبتون) هي عبارة عن أجسام كبيرة ذات كثافة أقل من 2 جرام لكل منها سم مكعب تتكون بشكل أساسي من الهيدروجين والهيليوم (كوكب المشتري وزحل)، أو من الجليد والصخور والهيدروجين والهيليوم (أورانوس ونبتون)، والكوكب القزم بلوتو فريد من نوعه فهو جسم جليدي منخفض الكثافة أصغر من قمر الأرض يشبه المذنبات أو الأقمار الجليدية الكبيرة للكواكب الخارجية أكثر من أي من الكواكب نفسها، قبول الكواكب كعضو في حزام كويبر يفسر هذه الحالات الشاذة.

أهم المعلومات عن الكواكب الداخلية والخارجية:

الكواكب الداخلية الصغيرة نسبياً لها أسطح صلبة وتفتقر إلى أنظمة الحلقات كما تمتلك على أقمار قليلة أو معدومة، تتكون أجواء كوكب الزهرة والأرض والمريخ من نسبة كبيرة من المركبات المؤكسدة مثل ثاني أكسيد الكربون، ومن بين الكواكب الداخلية تمتلك الأرض فقط مجالاً مغناطيسياً قوياً يحميها من الوسط بين الكواكب، ويحبس المجال المغناطيسي بعض الجسيمات المشحونة كهربائياً للوسط بين الكواكب داخل منطقة حول الأرض تُعرف باسم الغلاف المغناطيسي، كما تحدث تركيزات ثقيلة من هذه الجسيمات عالية الطاقة في أحزمة (Van Allen) في الجزء الداخلي من الغلاف المغناطيسي.

أما الكواكب الخارجية العملاقة الأربعة هي أكبر بكثير من الكواكب الأرضية ولها أغلفة جوية هائلة تتكون أساساً من غاز الهيدروجين وغاز الهيليوم، ومع ذلك ليس لديهم أسطح صلبة وكثافتهم منخفضة جداً لدرجة أن أحدهم (كوكب زحل) سوف يطفو بالفعل في الماء، ويحتوي كل من الكواكب الخارجية على مجال مغناطيسي ونظام حلقات والعديد من الأقمار المعروفة مع احتمال اكتشافها بشكل أكبر، من المهم معرفة أن كوكب بلوتو لا يمتلك على حلقات معروفة وله خمسة أقمار معروفة فقط، إن العديد من أجسام حزام كويبر وبعض الكويكبات لها أقمار خاصة بها.

تتحرك معظم الأقمار المعروفة حول كواكبها في نفس الاتجاه الذي تدور فيه الكواكب حول الشمس، إنها متنوعة للغاية وتمثل مجموعة واسعة من البيئات، ويدور كوكب المشتري حول آيو (وهو جسم دمرته البراكين الشديدة) بينما يُظهر أكبر أقمار زحل الذي يسمى تيتان (وهو جسم أكبر من كوكب عطارد الأرضي) غلافاً جوياً بدائياً أكثر كثافة من كوكب الأرض، يتحرك (Triton) في مدار رجعي حول نبتون (أي عكس اتجاه مدار الكوكب حول الشمس) ويتميز بأعمدة من المواد ترتفع عبر غلافه الجوي الضعيف من سطح درجة حرارته 37 درجة كلفن فقط.

جيولوجية الكويكبات والمذنبات:

الكويكبات والمذنبات هي بقايا عملية بناء الكواكب في النظام الشمسي الداخلي والخارجي على التوالي، يعد حزام الكويكبات موطناً لأجسام صخرية تتراوح في الحجم من أكبر كويكب معروف (وهو سيريس المصنف أيضاً من قبل IAU على أنه كوكب قزم)، ويبلغ قطره حوالي 940 كم (585 ميل) إلى جزيئات الغبار المجهرية المنتشرة في جميع أنحاء الحزام، تسافر بعض الكويكبات في مسارات تعبر مدار الأرض، مما يوفر فرصاً للتصادم مع الكوكب.

ويمكن أن تكون الاصطدامات النادرة للأجسام الكبيرة نسبياً (تلك التي يزيد أقطارها عن كيلومتر واحد) مع الأرض مدمرة، كما هو الحال في حالة اصطدام الكويكب الذي يُعتقد أنه كان مسؤولاً عن الانقراض الهائل للأنواع في نهاية العصر الطباشيري قبل 65 مليون سنة، والأكثر شيوعاً أن الأجسام المؤثرة تكون أصغر بكثير وتصل إلى سطح الأرض على شكل نيازك، كما تشير ملاحظات الكويكبات من الأرض والتي تم تأكيدها من خلال تحليق المركبات الفضائية إلى أن بعض الكويكبات عبارة عن معدن بشكل أساسي (الحديد بشكل أساسي) والبعض الآخر صخري، ولا يزال البعض الآخر غنياً بالمركبات العضوية التي تشبه نيازك الكوندريت الكربونية.

إن الكويكبات التي زارتها المركبات الفضائية هي أجسام غير منتظمة الشكل مثقوبة بالحفر، البعض منهم احتفظ بمواد بدائية للغاية من الأيام الأولى للنظام الشمسي، تختلف الخصائص الفيزيائية لنواة المذنب اختلافاً جوهرياً عن تلك الخاصة بالكويكبات، والجليد هو المكون الرئيسي لها، ولكن يوجد أيضاً ثاني أكسيد الكربون المجمد وأول أكسيد الكربون والميثانول والماء المتجمد وغيرها من الجليديات، وهذه الكرات الجليدية الكونية مغطاة بغبار الصخور ومجموعة متنوعة غنية من المركبات العضوي، والتي يتم جمع الكثير منها في حبيبات صغيرة، قد تحتوي بعض المذنبات على مثل هذه الأوساخ أكثر من الجليد.

آلية تصنيف المذنبات:

يمكن تصنيف المذنبات وفقاً للدورة المدارية لها والوقت الذي تستغرقه لتدور حول الشمس، تسمى المذنبات التي لها فترات مدارية تزيد عن 200 عام (وعادة ما تكون أكبر بكثير) بالمذنبات طويلة المدى، تلك التي تظهر مرة أخرى في وقت أقل هي مذنبات قصيرة المدى، ويبدو أن لكل نوع مصدر مميز خاص به.

تتشكل نواة مذنب طويل الأمد بشكل غير منتظم وعرضها بضعة كيلومترات، يمكن أن يكون لها فترة مدارية من ملايين السنين وتقضي معظم حياتها على مسافات شاسعة من الشمس بقدر خمس المسافة إلى أقرب نجم، (هذا هو عالم سحابة أورت)، إن نوى المذنب في هذه القشرة الكروية بعيدة جداً بحيث لا يمكن رؤيتها من الأرض، يُفترض وجود السحابة من المدارات شديدة الإهليجية (مع انحرافات قريبة من 1)، حيث تُلاحظ المذنبات طويلة الأمد وهي تقترب ثم تتأرجح حول الشمس، (يمكن أن تميل مداراتها في أي اتجاه).

ومن هنا يُستنتج أن سحابة أورت كروية، على النقيض من ذلك فإن معظم المذنبات قصيرة المدى وخاصة تلك التي تبلغ مدتها 20 عاماً أو أقل، تتحرك في مدارات مستديرة ومتقدمة بالقرب من مستوى النظام الشمسي، يُعتقد أن مصدرها هو حزام كايبر الأقرب بكثير، والذي يقع في مستوى النظام الشمسي خارج مدار نبتون، وقد تم تصوير نوى المذنب في حزام كويبر من الأرض باستخدام تلسكوبات كبيرة.

عندما تتعقب نوى المذنب أجزاء مداراتها الأقرب إلى الشمس يتم تسخينها من خلال التسخين الشمسي وتبدأ في إلقاء الغازات والغبار، والتي تشكل الغيبوبة المألوفة ذات المظهر الضبابي وذيول طويلة ناعمة، ثم يتبدد الغاز في الفضاء لكن حبيبات السيليكات والمركبات العضوية تظل تدور حول الشمس على طول مسارات مشابهة جداً للمذنب الأم، وعندما يتقاطع مسار الأرض حول الشمس مع أحد هذه المدارات المأهولة بالغبار يحدث زخة نيزكية.

خلال مثل هذا الحدث قد يرى المراقبون الليليون عشرات إلى مئات مما يسمى بالنجوم في الساعة، حيث تحترق حبيبات الغبار في الغلاف الجوي العلوي للأرض، على الرغم من أنه يمكن ملاحظة العديد من الشهب العشوائية ليلاً إلا أنها تحدث بمعدل أعلى بكثير أثناء زخات الشهب، حتى في متوسط ​​يوم يتم قصف الغلاف الجوي للأرض بأكثر من 80 طن من حبيبات الغبار، إن معظمها كان من حطام كويكب ومذنبات.