12: الخواتم والأقمار وبلوتو

Last updated
Save as PDF

Page ID: 197817

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

«خيالنا دائمًا ما تقصر عن توقع الجمال الذي نجده في الطبيعة.» —عالم الجيولوجيا لورنس سودربلوم، يناقش لقاء فوياجر عام 1989 مع أقمار نبتون

جميع الكواكب الأربعة العملاقة مصحوبة بأقمار تدور حولها مثل الكواكب في نظام شمسي مصغر. يُعرف ما يقرب من 200 قمر في النظام الشمسي الخارجي - عدد كبير جدًا لا يمكن تسميته بشكل فردي أو مناقشته بأي تفاصيل. يتوقع علماء الفلك أن أقمار صغيرة إضافية تنتظر الاكتشاف المستقبلي. لقد اكتشفنا أيضًا مجموعة رائعة من الحلقات حول كل من الكواكب الجوفانية.

قبل مهمات Voyager، حتى أكبر أقمار الكوكب الخارجي كانت مجرد نقاط ضوئية في التلسكوبات الخاصة بنا. ثم، في أقل من عقد، كانت لدينا صور عن قرب، وأصبحت هذه الأقمار عوالم فردية بالنسبة لنا، ولكل منها ميزات وخصائص فريدة. أضافت مهمة غاليليو الكثير إلى معرفتنا بأقمار المشتري، وقد فعلت بعثة كاسيني الشيء نفسه بالنسبة لنظام زحل. في عام 2015، أكملت مركبة ناسا نيو هورايزونز الفضائية الاستكشاف الأولي للكواكب «الكلاسيكية» في المجموعة الشمسية بتحليقها بجانب بلوتو وأقماره. نحن ندرج بلوتو هنا لأنه يشبه في بعض النواحي بعض الأقمار الأكبر في النظام الشمسي الخارجي. كشفت كل مهمة فضائية جديدة عن العديد من المفاجآت، حيث أن الأجسام الموجودة في النظام الشمسي الخارجي أكثر تنوعًا ونشاطًا جيولوجيًا مما توقعه العلماء.

12.1: إدخال أنظمة الرنين والقمر
تصاحب الكواكب الجوفانية الأربعة أنظمة رائعة من الأقمار والحلقات. تم اكتشاف ما يقرب من 200 قمر في النظام الشمسي الخارجي. من بين الأنظمة الحلقية الأربعة، يعد نظام زحل هو الأكبر ويتكون أساسًا من الجليد المائي؛ في المقابل، يحتوي أورانوس ونبتون على حلقات ضيقة من المواد المظلمة، والمشتري يحتوي على حلقة ضعيفة من الغبار.
12.2: أقمار الجليل لكوكب المشتري
أكبر أقمار المشتري هي Ganymede و Callisto، وكلاهما من الأجسام منخفضة الكثافة التي تتكون من أكثر من نصف جليد مائي. تتمتع كاليستو بسطح محفور قديم، بينما يُظهر جانيميد دليلاً على نشاط تكتوني وبركاني واسع النطاق، استمر حتى ربما قبل مليار سنة. كل من آيو ويوروبا أكثر كثافة وأصغر، كل منهما بحجم قمرنا. Io هو الكائن الأكثر نشاطًا بركانيًا في النظام الشمسي.
12.3: تيتان وتريتون
يحتوي قمر زحل تيتان على غلاف جوي أكثر سمكًا من غلاف الأرض. هناك بحيرات وأنهار من الهيدروكربونات السائلة، وأدلة على دورة التبخر والتكثيف والعودة إلى السطح الذي يشبه دورة الماء على الأرض (ولكن مع الميثان السائل والإيثان). انطلق المسبار كاسيني-هويغنز على جزيرة تيتان وأظهر مشهدًا به صخور مصنوعة من الجليد المائي متجمدة أكثر من الصخور. يتميز قمر تريتون البارد لنبتون بغلاف جوي رقيق للغاية وسخانات غاز النيتروجين.
12.4: بلوتو وشارون
كشفت المركبة الفضائية نيو هورايزونز أن بلوتو وشارون هما من أروع الأجسام في النظام الشمسي الخارجي. بلوتو صغير (كوكب قزم) ولكنه أيضًا نشط بشكل مدهش، مع وجود مناطق متناقضة من التضاريس ذات الحفر المظلمة، وأحواض ذات ألوان فاتحة من جليد النيتروجين، وجبالًا من المياه المجمدة التي قد تطفو في جليد النيتروجين. حتى أكبر قمر في بلوتو، Charon، يُظهر دليلًا على النشاط الجيولوجي. تبين أن كل من بلوتو وشارون أكثر ديناميكية بكثير.
12.5: حلقات الكواكب
تتكون الحلقات من أعداد كبيرة من الجسيمات الفردية التي تدور بالقرب من كوكب ما بحيث يمكن لقوى الجاذبية أن تكسر قطعًا أكبر أو تمنع القطع الصغيرة من التجمع معًا. حلقات زحل واسعة ومسطحة ومتواصلة تقريبًا، باستثناء عدد قليل من الفجوات. تتكون الجسيمات في الغالب من الجليد المائي، بأبعاد نموذجية تبلغ بضعة سنتيمترات. يقوم إنسيلادوس اليوم بتفجير ينابيع المياه للحفاظ على الحلقة E الرقيقة، والتي تتكون من بلورات ثلجية صغيرة جدًا.
12E: الخواتم والأقمار وبلوتو (تمارين)

صورة مصغرة: يُظهر هذا المونتاج، الذي تم تجميعه من صور غاليليو وفويجر الفردية، «صورة عائلية» لكوكب المشتري (بقعته الحمراء العملاقة) وأقماره الأربعة الكبيرة. من الأعلى إلى الأسفل، نرى إيو ويوروبا وجانيميد وكاليستو. يتم المبالغة في الألوان من خلال معالجة الصور للتأكيد على التناقضات. (الائتمان: تعديل العمل من قبل وكالة ناسا).