מלכי מערכת השמש – שבתאי

בטאון האגודה הישראלית לאסטרונומיה סוקר את מירב הידע על שבתאי, מעט לפני הגעת קאסיני

מאת: מורן נחשוני

גם שבתאי, אחיו הקטן והיפה של צדק, הוא ענק גזי. הרכבו דומה מאוד לזה של צדק, והוא רק קטן במקצת ממנו. כנראה שבגלל הבדל הגודל, אין בשבתאי חום פנימי כמו בצדק המסוגל לקיים מערכת אטמוספירית ענפה של סופות ועננים. מראהו הצהבהב והשליו מופרע לעיתים ע”י סופה גדולה, אך אלו נעלמות אחרי זמן מה.

כאשר צפה גלילאו בשבתאי, בשנת 1610, הוא ציין את מראהו המוזר אך התבלבל ממנו. התצפיות הראשונות בשבתאי היו בעייתיות, כיוון שבשנים אלו עבר כדור הארץ בדיוק בהמשך למישור טבעותיו, תופעה שמתרחשת כל כמה שנים. תמונה בהפרדה נמוכה, אם כן, של שבתאי באותה תקופה, יכלה להיות מבלבלת מאוד. רק בשנת 1659 הצליח כריסטיאן הויגנס להבין לראשונה את מבנה הטבעות. מאות שנים מאוחר יותר נצפו טבעות גם בשאר כוכבי הלכת הענקיים.

מראהו הפחוס מאוד של שבתאי (קוטר משווני – 120,536 ק”מ, קוטר קוטבי – 108,728) נגרם הודות לסיבובו המהיר סביב צירו וטבעו ה”נוזלי”. הוא כוכב הלכת הקל ביותר, בעל צפיפות של 0.7 , קל אפילו יותר ממים.

אטמוספירה

שבתאי מקרין יותר אור מזה שמגיע אליו מהשמש. הפרש זה נובע כנראה ממכניזם קלוין הלמהולץ כמו בצדק, אך יתכן שגם ממכניזמים אחרים. חגורות העננים של שבתאי חיוורות הרבה יותר מאלו של צדק וגם רחבות יותר. בכלל, לא ניתן להבחין בפרטים של העננים מתוך כדור הארץ, ורק כאשר התקרבה אליו החללית וויאג'ר התגלה אופיו האמיתי. בדומה לצדק, הוא מראה סופות סגלגלות בעלות אורך חיים גדול, ומדי פעם נראות עליו סופות ענקיות, הדומות ל”עין האדומה” של צדק.

טבעות

מתוך כדור הארץ ניתן להבחין ב-3 טבעות – A,B ו-C, כאשר האחרונה חיוורת מאוד. הן נראות כמו דיסק של חומר קשיח, אך למעשה הן עשויות מחלקיקי קרח וסלע שגודלם נע בין ס”מ בודדים לכמה מטרים, הנעים במסלולים עצמאיים. הטבעות דקות מאוד – לעומת 250,000 ק”מ ויותר של הקוטר שלהן, עוביין הוא פחות מק”מ אחד. אם היו מקבצים את כל החומר בטבעות לכדי כדור אחד, הוא לא היה עולה על 100 ק”מ קוטר.

חללית וויאג'ר אישרה את קיומם של תופעות מוזרות בטבעות המכונות “Spokes”, שנצפו לראשונה ע”י אסטרונומים חובבים. ה “Spokes” הן אי אחידויות רדיאליות בטבעות. תופעות אלו נשארו בגדר מסתורין עד היום, אך מאמינים שיש להן קשר לשדה המגנטי של שבתאי. טבעתו החיצונית של שבתאי, טבעת ה-F, עשויה ממבנה של כמה טבעות, אשר ניתן לראות ביניהן קשרים. כנראה שקשרים אלו הם שאריות מהחומר שבנה את הטבעות, או ירחים קטנים.

ירחים

ישנם קשרי תהודה חזקים מאוד בין כמה מירחי שבתאי והטבעות, ועל כן הם נקראים “ירחים רועים”. אטלס, פרומתאוס ופנדורה אחראים, כנראה, לשמירת הסדר בטבעות. מימאס אחראי כנראה להיעדרות של חומר ברווח קאסיני, ופאן ממוקם בתוך רווח אנקה. כל המערכת מורכבת מאוד, אך מובנת מעט. מקורותיה של מערכת הטבעות אינם ידועים. ניתן להניח כי שבתאי נולד עם מערכת כזו, אך כנראה שהיא אינה יציבה ודרוש לה מנגנון כלשהו המחדש אותה, יתכן בשבירתם של ירחים גדולים.

לא לכל הירחים יש זמן סיבוב ידוע, אך כל אלה שזמן סיבובם ידוע ( פרט לשניים: פבה והיפריון ), הם מסונכרנים, כלומר שסיבובם סביב צירם שווה לסיבובם סביב שבתאי, כך שהם תמיד מפנים את אותם פנים אל כוכב הלכת, בדומה לירח של כדור הארץ. חלק מהירחים נמצאים במסלולי תהודה : מימאס–תטיס ואנסלדוס-דיון בתהודה של 1:2, בעוד טיטאן–היפריון נמצאים בתהודה של 3:4.

טיטאן

הירח הגדול ביותר של שבתאי, 5150 ק”מ קוטר, לטיטן טבע מעניין ומסתורי. הוא מכוסה בשכבת אטמוספירה עבה במיוחד, שכמעט ולא מאפשרת תצפית בפניו מכדור הארץ. בגלל האטמוספירה העבה שלו האמינו כי הוא הירח הגדול ביותר במערכת השמש, אך בהפחתת עוביה של האטמוספירה עברה הבכורה לגנימד. כאשר עברה החללית וויאג'ר 1 כ-4000 ק”מ מפניו נלמד עליו רבות, אך מידע זה בהחלט אינו שלם. שכבת הגזים האטומה שלו אינה מאפשרת תצפית באור נראה, והתמונות היחידות של פניו שהושגו היו בקרניים אינפרא-אדומות ע”י טלסקופ החלל האבל. אחת מהמשימות של החללית קאסיני, שעתידה להגיע אליו ב-2004, היא למפות את פני טיטאן בעזרת רדאר, בדומה למיפוי נוגה ע”י החללית מגלאן. בנוסף לכך, החללית כוללת בתוכה את הגשושית “הויגנס”, שעתידה לנחות על פני טיטאן ולשלוח, לראשונה, תמונות של נופיו.

טיטאן מורכב חציו מ קרח מים וחציו השני מסלע. הרכב זה דומה להרכבו של ריאה ושל שאר ירחי שבתאי, אך הוא דחוס יותר בגלל גודלו העצום – כוח המשיכה החזק דוחס את אזוריו הפנימיים.

טיטאן הוא הירח היחיד במערכת השמש שלו אטמוספירה משמעותית. הלחץ האטמוספירי בפני השטח הוא 1.5 באר, 50% יותר מזה שבכדור הארץ. הוא מורכב ברובו מחנקן מולקולרי (כמו בכדור הארץ), עם מעט ארגון (6%) ומתאן. ניתן גם למצוא באטמוספירה של טיטאן נוכחות של לפחות תריסר מולקולות אורגניות (כמו אתאן, פחמן דו חמצני, מימן-ציאניד) ומים. אלו נוצרים כאשר מתאן, הדומיננטי באטמוספירה העליונה מפורק ע”י קרני השמש. התוצאה דומה מאוד לערפיח שרואים מעל ערים גדולות, אך עבה הרבה יותר. תנאים אלו דומים מאוד לאלו ששררו בכדור ארץ בעידן שבו רק החלו החיים להיווצר.

הטמפרטורה בפני השטח היא °K94 ( או° C 179- ). בטמפ' כזו קרח מים אינו יכול להמריא, ולכן ישנם מעט מאוד אדי מים באטמוספירה. אך פעילות כימית רבה מתרחשת בפני טיטאן. מלבד האובך השורר בו, ניתן להבחין בצורות עננים המורכבים כנראה ממתאן, אתאן או חומר אורגאני אחר. ניתן להניח כי עננים אלו מורידים גשם של אתאן על פני השטח, ויוצרים אגמים של תערובת אתאן-מתאן. כימיכלים מורכבים אחרים בכמויות קטנות אחראים כנראה למראה הכתום של טיטאן.

בתצפיות שביצע טלסקופ החלל האבל באינפרא אדום, קרניים בהן האטמוספירה שקופה יותר, ניתן לראות “יבשת” בהירה בהמיספרה הפונה אל כיוון ההתקדמות (טיטאן נע במסלול מסונכרן, ולכן המיספרה אחת תמיד פונה לכיוון ההתקדמות). צילומים אלו אינם מוכיחים כי אגמים או ימים נוזליים קיימים על פניו, אלא רק שעל פני טיטאן ישנם אזורים בהירים יותר וכהים יותר. אתר הנחיתה של גשושית ההויגנס נבחר, בין השאר, על פי נתונים אלו. הוא יהיה בקרבת ה 'חוף ' של ה ' יבשת ' הגדולה.