קליסטו-ירח של צדק

צפיפותו של קליסטו היא קטנה מאוד. היא מהווה 33% מצפיפותו של מרקורי. נתון בסיסי זה יכול לתת אינדיקציה ראשונית לגבי הרכבו הפנימי. מבחינת הכיסוי הצילומי הוא צולם על ידי שתי חלליות הוויג'ר, חללית הגליליאו וה- New Horizons שידרה ארצה מספר צילומים שלו בדרכה לפלוטו.

קליסטו. צילום: נאס"א
קליסטו. צילום: נאס"א
מבוא

קליסטו המרוחק מבין ירחי גליליי קוטרו 4840 ק"מ וזהה בגודלו לכוכב הלכת מרקורי, 4878 ק"מ. צפיפותו של זה האחרון 5.44 גרם/סמ"ק לעומת צפיפותו של קליסטו 1.8 גרם/סמ"ק. מרקורי הוא הגוף בעל הצפיפות הגבוהה ביותר מבין הגופים המקיפים את השמש והגרעין שלו מאוד גדול. מסת הגרעין שלו היא 60% ממסת כוכב הלכת ותופס חלק גדול מנפחו. צפיפותו של קליסטו היא קטנה מאוד. היא מהווה 33% מצפיפותו של מרקורי. נתון בסיסי זה יכול לתת אינדיקציה ראשונית לגבי הרכבו הפנימי. הרושם הראשוני המתקבל הוא שגודל הגרעין הוא מאות קילומטרים וכי יש בו אקוויפארים גדולים של מים והוא בעל תכולה גדולה של מינרלים בעלי צפיפות נמוכה. לכן גם חלק מהסלעים גם הם בעלי צפיפות נמוכה. מבחינת הכיסוי הצילומי הוא צולם על ידי שתי חלליות הוויג'ר, חללית הגליליאו וה- New Horizons שידרה ארצה מספר צילומים שלו בדרכה לפלוטו.

אטמוספירה

לקליסטו אטמוספירה דקה של CO2. הלחץ האטמוספרי הוא -1210X7.5 בר והטמפרטורה סמוך לקרקע היא C° 123- .מבחינת הצפיפות מדובר למעשה באקסוספירה כמו האטמוספירה של מרקורי, אם כי בעלת הרכב כימי שונה והבדלי הטמפרטורות הם גדולים מאוד. הועלו מספר אפשרויות להסברתה של אטמוספירה זו. על פי הסבר אחד גז פרץ החוצה מתוך פנימו של הירח ואכן נמצאה עדות לסובלימציה של מפני השטח. השתחררות גדולה של גז בשלבי היווצרותם של חומרים המכילים אותו או על ידי שחלוף חומרים מימיים של תרכובות פחמניות פרימיטיביות. על פי הסבר שני האטמוספירה וה- CO2 מהקרקע מתערבבים על פני השטח ולא ממקור פנימי. אינטראקציה בין קרינה אולטרה סגולית וחלקיקים טעונים יכולים ליצור ולשחרר CO2 מחומרים פנימיים או מחומרים מכילי פחמן הנמצאים על פני השטח. יצור כימי של CO2 וחומרים נדיפים אחרים יכול להתרחש בעקבות התנגשויות של גופים גדולים בקרקע הירח ובעקבות הפצצה של מיקרומטאוריטים. מקור נוסף יכול להיות גדילה ורציפה של ה- CO2 מחומר שביטי (1) .

מכתשים

על פי התצלומים ששודרו ארצה נראה שקליסטו חסר אפיונים גיאולוגיים המוכרים על פני כדור הארץ וגופים אחרים במערכת השמש כמו קניונים, הרי געש, ערוצים וכו'.יכול להיות שבעבר היתה עליו פעילות גיאולוגית אך העדויות לכך לא ברורות. השינויים הגיאולוגיים שהשאירו עליו את חותמם הם מכתשים והם מהווים 70% מפני השטח שלו (2). רוב המכתשים קוטרם קטן מ-100 ק"מ. ההתפלגות של המכתשים של מכתשים שקוטרם גדול מ-100 ק"מ הוא כדלקמן- 32 מכתשים בקוטר 100-200 ק"מ, 3 מכתשים בקוטר 200-300 ק"מ, 2 מכתשים בקוטר 300-400 ק"מ, 1 מכתש בקוטר 410 ק"מ, 1 מכתש בקוטר 660 ק"מ, 1 מכתש בקוטר 980 ק"מ (3).

תצלומי תקריב שנעשו כאשר חללית הגליליאו חלפה במרחק 138 ק"מ ממנו וקלטו מכתשים בקוטר 3 מטר, הגם שמספרם קטן ממה שחשבו. סמוך לאחד המכתשים נמצאו גבעות מחורצות. הן נראות כקרח שנזרק מתוך האדמה כתוצאה מפגיעת גוף גדול שפגע בפני השטח (4). רבים מהמכתשים הם בהירים.מקורה של בהירות זו בחומר שנחפר בקרקע הירח עם היווצרות המכתשים, חומר המכיל כמויות גדולות של מים. התוצאה הסופית היא חומר אבקתי המכסה חלקים נרחבים מפני השטח (5).חלק מהמכתשים הצעירים עומקם הוא 40% מעומק המכתשים של ירח כדור הארץ (2), מה שמעיד על טופוגרפיה נמוכה. גובה התבליט של קליסטו דומה לזה של מרקורי.

לרבים מהמכתשים שקעים במרכזם. כנראה תגובה של קרח לתהליך יוצר הפגיעה. מבנה קרקעיתם של מכתשים צעירים משתנה עם גדול הקוטר שלהם. מכתשים קטנים הם עמוקים וצורתם היא קעורה. מכתשים גדולים הם רדודים וקרקעיתם היא שטוחה יחסית. מכתשים עתיקים קרקעיתם היא כמעט בגובה סביבתם. למרות ההפצצה הכבדה של גופים שיצרו את המכתשים , השפות של רבים מהם נשתמרו (7).

הגדול שבמכתשים הוא מכתש Valhalla. זהו מכתש רב טבעתי, במרכזו אזור בהיר בקוטר 600 ק"מ והוא מוקף בטבעות קונצנטריות בקוטר 3,000-4,000 ק"מ. החומר הבהיר במרכז נוצר כנראה בשל חפירה וזריקת קרח "נקי יותר" שהיה מתחת לקרקע ו"נתחי פגיעה" (Impact Melts) מילאו את המכתש לאחר היווצרותו. הטבעות הקונצנטריות הן סדקים שנוצרו בשל הפגיעה (2,8).

המכתש הגדול השני שגם לו טבעות קונצנטריות הוא מכתש Asgard שקוטרו 370 ק"מ . הטבעות הקונצנטריות מגיעות עד למרחק של 1900 ק"מ ממרכזו. במרכז נמצאים גם כן אזורים בהירים וגבשושיות קרח ומה גרם להיווצרותם לא ברור (9) כמו במכתש Valhalla הטבעות נוצרו בעקבות פגיעה שיצרה אותו הן נוצרו בתהליך טקטוני. על הטבעות רואים מכתשים, מה שאומר שהם נוצרו מאוחר יותר. בחלק הצפוני של אגן Asgard נמצא מכתש Burr שקוטרו 71 ק"מ וממנו יוצאות קרניים המכסות מקטע צפוני וחיצוני של הטבעות הקונצנטריות (10). קונצנטריות זו של הטבעות מוצאים גם באגן קלוריס שעל מרקורי.

שני מכתשים יחודיים הם מכתש Doh שקוטרו 55 ק"מ ובמרכזו תבליט כיפתי (11) ומכתש Harשקוטרו 50 ק"מ וגם במרכזו תבליט כיפתי (12). אין מדובר בגל הלם הבא לאחר היווצרות מכתשים היוצר בליטה במרכזם. נראה שמדובר בתהליך שונה לחלוטין. תצורות אלה מזכירות בועות שנוצרות במים רותחים.יתכן וזרמי קונבקציה שהתפתחו במקומות אלה זמן רב לאחר היווצרות המכתשים. זרמים אלה הרימו את רצפת המכתש. סביר להניח שהיתה במקומות אלה דליפת גזים והצפיפות בהם נמוכה מהצפיפות הגלובלית של הירח. הם עשויים כנראה מחומרים עשירים בקרח מים. שאלה שיכולה להתבקש היא מדוע עם ההתקררות, תצורות אלה לא שקעו? אפשרות אחת היא שתהליכים אלה, התרחשו לפני זמן לא רב (במונחים גיאולוגיים אולי אלפי או עשרות אלפי שנים). אפשרות שניה שהיא שזרמי הקונבקציה עדיין פעילים ומדי פעם דוחפים מלמטה גזים נוספים ומתחזקים את התצורה על מנת שלא תתמוטט.

במספר תצלומים אפשר להבחין במפולות סלעים. אלה סלעים שהתנתקו מהדפנות של מכתשים והידרדרו עד לרצפתם (13,14,15). הסבר שהועלה לתופעה זו הוא מטאוריטים שפגעו בסביבה של מכתשים אלה, יצרו פעילות סייסמית שהביאה להתנתקות הסלעים והידרדרותם. התוצאה, היחשפות חלקים פנימיים של המסלע וקרוב לוודאי שהם נחשפו גם לקרינת השמש וזו פעלה עליהם את פעולתה. בטיסות עתידיות לקליסטו חלליות תצויידנה במצלמות בעלות רזולוציות גדולות יותר ואפשר יהיה לבחון ביתר פירוט מכתשים אלה. בדיקת אלה תהיינה מדוקדקות יותר אם במקומות אלה תונחתנה חלליות.

Palimpsets

מדובר במערכים של שברים קונצנטריים הנראים כשרידים טופוגרפיים מסביב לצורות מעגליות בעלות החזר אור גבוה המעידים על כך שביסודם הם היו מכתשי פגיעה שעברו דפורמציה והם כנראה עתיקים מאוד. מכתשים בעלי "הילה שחורה" מוסברים כמכתשים שחפרו בתוך החומר הבהיר והם מעידים על כך שהחומר הבהיר היוצר את ה- Palimpsets עוביו לכל היותר הוא 1 ק"מ. על קליסטו זוהו לפחות 11 Palimpsets. הם כמעט חסרי בולטות טופוגרפית וקשה למפות אותם במדויק. Palimpsets צעירים יותר בתוך האגנים הרב טבעתיים כמו Valhalla ו- Asgard קלים יותר לזיהוי. צורתם היא בין אליפטית למעגלית (2).

תצורות כפתורים

אחת התופעות המעניינות שנצפו על קליסטו היא תצורות דמויות כפתורים שגובהן 80-100 מטר. הן עשויות מקרח מים ויש בהן גם מעט אבק כהה. כאשר הקרח מתאדה החומר הכהה גולש למטה, נע ומצטבר במישורים נמוכים. במהלך הזמן הקרח כולו יתאדה עד שהוא יעלם לגמרי ממכתשי הפגיעה. בתחתיתו של אחד הצילומים רואים שההתאדות פסקה במישורים המופיעים בו (16).

ארוזיה

בגלל דלילותה של האטמוספירה אין על קליסטו רוחות ובכל זאת במספר תצלומים אפשר להבחין כי חלה על פניו פעילות ארוזיבית. בתצלום 0876PIA לחלק מהמכתשים אין מבנה חד בדפנותיהם. המכתשים הגדולים שנראים בו, אחד מהם בקוטר 60 ק"מ והשני בקוטר 30 ק"מ (17). בתצלום אחר שנלקח ממרחק 138 ק"מ מהקרקע נראה אזור בהיר ודוקרני ובו אבק כהה. רואים כי אזור זה עבר תהליך איטי אך אקטיבי של ארוזיה. ההסבר לכך הוא שחלק מהקרח עבר סובלימציה והשאיר אחריו את האבק שהיה צמוד אליו. ההצטברות של האבק סופגת מספיק חום מהשמש כדי לחמם את הקרח שמסביב ומאפשרת את המשכו של התהליך הסובלימיבי (18).

מבנה פנימי

מדידת כוח המשיכה של קליסטו הראתה שהוא כנראה בעל מבנה פנימי הומוגני.60% ממנו הוא סלע ו-40% קרח מים דחוס. נראה שבתוך קליסטו אין הפרדה פנימית של החומר. הערכה זו תואמת לעובדה שלירח אין שדה מגנטי פנימי, מה שמעיד על כך שהוא לא התנסה בשלב של חימום גבוה החיוני להפרדת הסלע ויסודות מתכתיים מהקרח הקל (19).

אוקיינוס מים

החוקרים שמו לב לכך שבכל פעם שהחללית חלפה ליד אירופה וקליסטו, העוצמה והכיוון של השדה המגנטי של צדק השתנו במקצת. נראה ששני הירחים מחוללים זרמים חשמליים סמוך לפני השטח שלהם, בזמן מעברם דרך השדה המגנטי של צדק, באותה מידה בה מנוע חשמלי יוצר זרם חשמל. על מנת שיהיה זרם חשמלי חייב להיות איזה שהוא מוליך.קרח המים המכסה את אירופה וקליסטו לא יגרום לכך מכיון שאיננו מוליך טוב. לעומת זאת מים מלוחים הם מוליך טוב, מה שהוביל לקו המחשבה כי מתחת לפני השטח של קליסטו ישנו אוקיינוס. אמנם מולקולות מיוננות באטמוספירה הן בהחלט מוליך טוב, אך האטמוספירה של קליסטו היא דלילה מדי בכדי ליצור אפקט זה. ההערכה היא שאוקיינוס המים נמצא 16 ק"מ מתחת לפני הקרקע. השאלה המתבקשת היא מה מחמם מים אלה? תשובה אפשרית היא יסודות רדיואקטיביים בגרעין (20). עדות גיאולוגית היכולה לתמוך בהשערה זו היא אגן Valhalla. שכבה כזו של מים היתה מפזרת את גלי ההלם שנוצרו בעקבות הפגיעה שיצרה אגן זה. חסרונם של גבעות וחריצים בצד השני של קליסטו (Antipode) תואמת אפשרות זו (21). ב- Antipode של מכתשים גדולים על הירח ועל מרקורי מוצאים חריצים (grooves) וגבעות בשם Antipode Terrein והם מיוחסים לגלי הלם שמקורם במכתשים שבצד השני של גופים אלה (22).

פלסמה

מסביב לקליסטו ישנם גלי פלסמה, אם כי בשונה מגנימד אין לו מגנטוספירה או שדה מגנטי פנימי.צפיפות האלקטרונים מסביב לירח זה גבוהה מאשר השדה המגנטי של צדק במרחק זה מכוכב הלכת עצמו, מה שמעיד על כך שקליסטו הוא מקור מובהק של מחולל פלסמה הנוצרת במקום זה. סביר להניח שהאטמוספירה הדקיקה של קליסטו מחוללת פלסמה זו. היא דומה לענן המימן המקיף את גנימד מאחר וצפיפות האלקטרונים בשני הירחים דומה (19).

מקורות

1.Carlson R. W.-“A tenuous Carbon Dioxide atmosphere on Jupiter’s moon Callisto”
Science Vol. 283 pp. 820-821 5.2.1999

2.Schenk P.M- “The geology of Callisto” Journal Of Geophysical Research Vol. 100 No. E9 pp. 19, 023- 19, 040 25.9.1995

3. “Callisto craters by descending diameter (km)
http://www.lpi.usra.edu/htbin/cc/cc.pl?bydiam

4.”Galileo flyby reveals Callisto’s bizarre landscape” 22.8.2001
http://www.jpl.nasa.gov/news/release/press010822.html

5.PIA09258: Capturing Callisto
http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA09258

6.Rogus F.H-The giant planet Jupiter Cambridge University Press 1995 pp. 383-384

7.Strom R.G et al –“Crater population on Ganymede and Callisto” Journal Of Geophysical Research Vol. 86 A10 pp. 8659-8674 30.12.1981

8.PIA091298: Global variation on Callisto
http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA091298

9.PIA01629 : Textured terrain Callisto’s Asgard basin
http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA1629

10.PIA00517: Asgard impact structure on Callisto
http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA00517

11.PIA01648: Impact craters on icy Callisto Doh crater and Asgard
http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA01648

12.PIA01054: Har crater on Callisto
http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA01054

13.PIA00745: Callisto’s equatorial region
http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA00745

14.PIA01095: Landslides on Callisto
http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA01095

15.PIA01222: Mass wasting in craters near the south pole of Callisto
http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA01222

16.”2001 images releases Jupiter’s moon Callisto” 22.8.2001
http://www. jpl.nasa.gov/images/callisto/callisto_terrain_caption.html

17.PIA00876: Craters near the south pole of Callisto
http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA01876

18.”Gallileo flyby reveals Callisto’s bizarre landscape” 22.8.2001
http://www. jpl.nasa.gov/images/release/press010822.html

19. “Galileo spacecraft explores Jupiter’s moon Callisto: 15.5.1997
http://www.xtec.es/ recurssors/astronom/galileo/calisto/nature.htm

20.Keneth C.-A sea on Jupiters CallIsto” 23.10.1998
http://archive.abcnews.go.com/sections/science/DailyNews/callisto98124.html

21.”Opposite side of Callisto from Valhalla impact” 29.11.2001
http://www. jpl.nasa.gov/Galileo/images011129.html

22.”ocean inside Jupiter moon may have cushioned impact” 29.11.2001
http://www.spaceflightnow.com/news/no0111/3Dcalistoocean

שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook

30 תגובות

  1. חזי לא הולך ללמוד בשום מקום, הוא פשוט מצא מקומות חדשים, קלים יותר, להתעקשות חסרת כל בסיס…

  2. חזי,

    מהעדר תגובתך אני מבין כי האזנת לעצתי והחלטת לפנות ללימודי פיזיקה אקדמיים

    ברכותי!

  3. חזי,
    שאלתך הייתה איך אפשר להוכיח כי נוצר עוות של מרחב ושל זמן ולא מדובר בסך הכל על משיכת האור ע"י מסה גדולה.
    נתתי לך תשובה חלקית לשאלה זו – משיכת חלקיקי אור ע"י מסה כבדה כפי שמתקבלת מתורת ניוטון אינה מתאימה לתוצאות התצפיתיות אלא מנבאת סטייה בערך של חצי מהערך האמיתי.
    מעבר לזה, לתת לך הסבר מלא לשאלה כיצד הגיע איינשטיין לרעיון המוזר של עיקום המרחב ע"י מסות גדולות אינני יכול במסגרת של טוקבק, הנושא נלמד בקורס לא קל לתלמידי תואר שני ושלישי בפיזיקה, נמשך על פני סמסטר שלם ודורש הרבה ידע מתמטי מוקדם שאני מניח שאין לך (גיאומטריה דיפרנציאלית, חשבון טנזורי וכיוב').
    אני ולדעתי גם מיכאל, השבנו לך חלקית כבר בעבר ואחזור על זה שוב – קיימות מספר הוכחות תצפיתיות המוכיחות שמדובר בעיקום של המרחב כפי שחוזה תורת איינשטיין ולא רק בעיקום מסלולו של האור בהשפעת כבידה כפי שאפשר לפרש בצורה משונה את תורת ניוטון. שלושת ההסברים ההוכחות הידועות קרויות גם הניסויים הקלאסיים של תורת היחסות ואלו הן:
    1. הפרצסיה של הפריהליון של מרקורי – כוכב מרקורי אמור ע"פ תורת ניוטון לנוע במסלול אליפטי, בפועל הוא נע במסלול קרוב לאליפסה כאשר הפריהליון (הנקודה הקרובה ביותר לשמש במסלול) משתנה מסיבוב לסיבוב בקצת, תורת היחסות חוזה בדיוק את מידת השינוי.
    2. היסט לאדום בנוכחות שדה כבידה – פוטונים הנפלטים מעצם מאסיבי מוסחים לאדום. לזה אין כל הסבר בתורה הניוטונית.
    3. סטיית קרני האור בקרבת עצם מאסיבי כפולה מזו שיחווה עצם הנע במהירות האור ע"פ ניוטון (ע"פ ניוטון כמובן אין בעיה לנוע במהירות הזו כי הוא לא ידע מה שאיינשטיין כן ידע) – הטענה כי האור יכול להיות מוסח היא רק ע"י קירובו למסה קיימת אך אינפינטיסימלית.
    כמו כן, בכל פעם שה-GPS לא טועה בצורה מאד משמעותית, הרי שהדבר מהווה הוכחה נוספת שהמרחב אכן מתעקם.

    אינני חושב שתפקידו של אתר אינטרנט לתת מענה רק לפרופסורים משועממים ונכון שהאתר (ולכן גם הקוראים בו) ייפנו אל כלל האנשים שאינם רואים בפיזיקה מקצוע אך כן רוצים להבין משהו. זו הסיבה שהשבתי לך במקרה זה תשובה מפורטת עד למקסימום שאפשר.
    אני חושב שאם רצונך רק לדעת בגדול, ברמת המדע הפופולרי, מה טוענים הפיסיקאים בנושא, הרי שנתתי לך בסיס ממנו תוכל להמשיך ולקרוא כדי לדעת יותר (תתחיל בוויקפדיה). אם אתה רוצה לדעת יותר בפירוט (ובוודאי שתרצה כיוון שברצונך להעמיד את הקהילה המדעית על טעויותיה), תצטרך להתחיל ללמוד פיזיקה ברמה קצת יותר גבוהה – תתחיל בבגרות, ומשם תעבור לתואר ראשון-שני-שלישי, לאחר מכן יש סיכוי שתבין מספיק בשביל להטיל ספק עם עדיין תחוש שיש בכך צורך.
    לפני כן, הטלת ספק אינה ספקנות בריאה אלא עיקשות חסרת בסיס.

  4. נועם,

    אתה לא מסוגל לקלוט שאני אפילו לא דתי ?

    צבי,
    שאלתי למעלה שאלות, אבל התעלמתה מהן.
    זה שאתה אומר מה שאתה אומר,
    זה לא מדע אלא מריחה…

    חשבתי כבר שאתה אדם רציני…

  5. אני מצטרף לתגובתו של נעם.
    אם זה יספק אותך הרי שעיקום מסלולו של האור אינו כפי שנצפה מחומר עפ"י תורת ניוטון אלא כפול ממנו.
    אם לא, תצטרך ללמוד מעט יותר בטרם תטיל ספק בתורה מוכחת כדוגמת תורת היחסות.

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן