טריטון, ירחו של נפטון: אטמוספירה, גייזרים ופעילות געשית לפי וויאג'ר 2

הייחוד במסלול תנועתו של טריטון סביב נפטון הוא כיוון תנועתו ההפוך לכיוון תנועתו של נפטון סביב צירו

מבוא

טריטון הוא ירחו הגדול של נפטון. מרחקו מנפטון 354,800 ק"מ והוא מקיף אותו פעם ב-5.8 ימים. קוטרו 2705 ק"מ וצפיפותו 2.1 גרם/סמ"ק. הייחוד במסלול תנועתו של טריטון סביב נפטון הוא כיוון תנועתו ההפוך לכיוון תנועתו של נפטון סביב צירו.

טריטון הוא הגוף האחרון הגדול שהחללית וויאג'ר 2 צילמה במהלך סיורה במערכת השמש. חללית זו חלפה במרחק 40,000 ק"מ מהירח ב-25.8.1989 ושידרה ארצה סדרה של צילומים מפני השטח שלו. צולמו פחות מ-40% ממנו וחלק גדול מהם הוא מהחצי הכדור הדרומי.

אטמוספירה

לטריטון אטמוספירה דקה מאוד העשויה בעיקרה מחנקן (99%), מתאן ועקבות של CO. הלחץ האטמוספרי הוא 1×10^-5 בר. למרות דקותה יכולות לנשוב בה רוחות וסמוך לקרקע נמדדו רוחות במהירות של 18 קמ"ש לכיוון מערב. חללית וויאג'ר צילמה שכבת אובך המתנשאת לגובה של 3-6 ק"מ מעל הקרקע העשויה כנראה מחלקיקים מיקרוסקופיים של חנקן או ערפיח פוטוכימי. על פני השטח הטמפרטורה היא מינוס 236 מעלות צלזיוס, אך בגובה של 600 ק"מ נמדדה טמפרטורה של מינוס 173 מעלות צלזיוס. היה בכך משום הפתעה לחוקרים. לא ברור מה מקורה של התחממות זו(1).

חללית וויאג'ר חלפה ליד טריטון בעונת הקיץ בקוטב הדרומי ובמהלך תצפיות שנעשו ב-1998 התברר שפני הקרקע עלו ב-2 מעלות צלזיוס ונמדדה טמפרטורה של מינוס 234 מעלות צלזיוס(2). בהתחשב באופייה של האטמוספירה מדובר בהתחממות משמעותית. המשמעות היא הפשרה של חלק מהחנקן הקפוא, התאדותו ועלייה בצפיפות האטמוספירה. נטייתו הגדולה של הירח ביחס למישור המילקה היא 50° ויש בה כדי לתרום בהבנת התחממותו של הירח. במהלכה של תקופה זו, חלק גדול מפני השטח של הירח מקבל יותר אור שמש, מה שמביא להתחממות.

האטמוספירה יכולה להעביר ביעילות חום מאזור קו המשווה לקטבים ומאזורי היום לאזורי הלילה. כאשר מולקולה עוברת סובלימציה מהכפור של אור היום, היא מעבירה קצת חום והכפור מתקרר. חום זה שוקע (deposited) באזור המוצל. כאשר המולקולה מתעבה מחדש (recondense), התוצאה הסופית היא שכל כפור הקרקע הוא באותה טמפרטורה. בנוסף לכך שינויים גדולים בלחץ האטמוספרי של פני השטח יכולים להתרחש כאשר חלים שינויים קטנים בטמפרטורה של הקרקע(3).

כפור וקרח

לטריטון סוגי כפור וקרח שונים. יש עליו כפור של מתאן, מים, חנקן, CO2 ו-CO (4), מה שמעיד על נקודות הפשרה שונות של פני השטח בשל שינויי חום שהירח עובר במהלך עונות השנה הארוכות שלו. בל נשכח שנפטון מקיף את השמש פעם ב-165 שנים ארציות ומשכה של כל עונה הוא קצת יותר מ-40 שנה ארציות.

עונות השנה

במהלך הקיץ קרחי החנקן, המתאן וה-CO מפשירים ומתאדים בתהליך סובלימטיבי. צפיפות האטמוספירה עולה, מה שיכול להשפיע על הפרשי חום בגבהי האטמוספירה ועל כיוון ועוצמת הרוחות. לקראת החורף מתרחשים תהליכים הפוכים. אפשר על כן לצפות לשינויים מחזוריים בהתנהגות האטמוספירה. וויאג'ר 2 צילמה את טריטון כאמור כאשר הקיץ שורר בחצי הכדור הדרומי.

לקראת שיגורן של חלליות עתידיות שתחקורנה את נפטון, טבעותיו וירחיו כדאי יהיה לשגרן לקראת הקיץ בחצי הכדור הצפוני ו/או לשגר חללית שתיכנס למסלול סביב הירח לשהייה ארוכת טווח. חקירת הירח לאורך שנה מלאה שלו תחייב שהייה של 165 שנה סביבו (תוכנית עבודה למספר דורות של חוקרים). מבין החוקרים היו כאלה שטענו כי הבחינו בעננים בטרופוספירה של טריטון(5,6). בחורף חלק מהחנקן שבאטמוספירה קופא, מגיע לקרקע ואז צפיפות האטמוספירה כמובן יורדת. האם גם אז ימצאו עננים באטמוספירה? באם כן, האם יהיו בגבהים נמוכים יותר, סמוך לקרקע היכן שהצפיפות גבוהה יותר?

פני השטח

הצבע הוורוד הוא הצבע הדומיננטי בחצי הכדור הדרומי והוא מתאדה לאורך הקצה הצפוני של הקוטב. אזור זה שקיבל את השם Uhlanga Regio עשוי כנראה מקרח של חנקן קפוא ששקע (deposited) כנראה בחורף האחרון. מקור הצבע הוא כנראה בהחלפת חנקן במתאן על ידי הקרינה האולטרה סגולית של השמש ואלקטרונים שנלכדו בשדה המגנטי של נפטון לתוך הידרוקרבונטים כולל תולינים (tholins). תולינים הם מולקולות אורגניות, גדולות ומורכבות המכילות כנראה מרכיבים חיוניים לחיים.

רצועה אדומה, כהה יותר מצויה בגבול של קצה הקוטב וגם היא כנראה תוצר לקרינה הפוגעת בקרח המכסה את הקרקע. שוליים כהים אלה נחצים על ידי שכבה כחולה הרצה גם היא לאורך קצה הקוטב. מקורו של הצבע הכחול הוא מהפצה של אור השמש על ידי גבישים מיקרוסקופיים של מתאן, בדומה לאפקט המפזר של חנקן באטמוספירת כדור הארץ(1). מהשוואה בין צילומי וויאג'ר ותצפיות ארציות מ-1989 התברר שצבע הקרקע של הירח השתנה במרווח זמן של עשור. התצפיות הארציות ומוויאג'ר מעידות על כך שחנקן ומתאן הם היסודות הדומיננטיים באטמוספירה וכי על הקרקע יסודות אלה הם במצב מוצק. הקרח של גזים אלה הוא נייד גם בטווח הטמפרטורות מינוס 236 עד מינוס 238 מעלות צלזיוס(6). גובה התבליט של פני השטח הוא כ-1 ק"מ(6).

מכתשים

מספר המכתשים שנספרו בהתחשב ברזולוציה של חללית וויאג'ר 2 הוא קטן. המכתש הגדול ביותר שנצפה הוא מכתש Mazomba שקוטרו 27 ק"מ(1). מכתשים שקוטרם עד 12 ק"מ הם בעלי שפה חדה ופנימם הוא קעור. מכתשים שקוטרם עד 27 ק"מ הם מורכבים, קרקעיתם ישרה ולחלקם בליטה במרכזים. לאף מכתש אין מסביבו חומר שנזרק החוצה ואין להם קרניים בדומה לאלה שמוצאים על גופים מכותשים אחרים במערכת השמש, אולי בשל שכבת חומרים נדיפים שכיסתה אותם(6). מכתשים בסדר גודל של קילומטרים בודדים מוצאים ב-Set Patera וב-Bubembe Patera המצוי מערבית ל-Tano Sulci (7).

פעילות געשית

נמצאו סוגים שונים של פעילות געשית. נמצאו קווי שבר ברוחב 32 ק"מ ובהם חומרי קרח צמיגים. נמצאו קלדרות ובהן חומרים שונים בשלבי הצפה שונים של לבה דמוית קרח וכנראה גם פתחי יציאה של חנקן בחלקים הפנימיים של הקוטב הדרומי. פתחים בקרקע המצוינים על קווים (streams) בקרקע הם כנראה תוצאה של השתחררות נפיצה של גבישי קרח חנקן וגז החנקן המצויים מתחת לקרקע(8).

גייזרים

וויאג'ר 2 גילתה 2 פלומות (plumes) דמויות גייזרים. מדובר בחלקיקים כהים שהועפו לגובה של 8 ק"מ. החללית גילתה עקבות של חומר כהה באזור בהיר בחצי הכדור הדרומי וההערכה היא שמקורם של אלה בגייזרים שהיו פעילים סמוך להגעתה של החללית לירח. ההערכה היא שמקורם בחנקן תת קרקעי שהיה מצוי בלחץ גבוה ואשר הועף החוצה דרך סדקים בקרקע. הגז בדרכו סוחף איתו חלקיקי קרח מסביבתו. כהותם של החלקיקים נובעת מהפצצתם על ידי חלקיקים מרוח השמש. לאחר שהגיעו לגובהם המקסימלי, הגייזרים הוסטו מערבה 150 ק"מ על ידי הרוחות(9).

פלומות הגייזרים נוצרו כנראה על ידי סוג כלשהו של אפקט חממה הנגרם על ידי אור השמש החודר לקרקע דרך שכבת החנקן השקופה. עם חדירתו לקרקע הוא נספג בשכבה ההידרוקרבונטית שמתחת לקרקע. עם התחממותה של שכבה זו, החנקן מפשיר מיידית, הלחץ בחנקן הנוזלי עולה והחנקן נדחף בעוצמה דרך הסדקים. התמהיל של החנקן הפורץ החוצה הוא 80% קרח ו-20% גז. תערובת נפיצה זו פורצת החוצה במהירות של 540 קמ"ש בתצורה של גייזרים(1). הפלומה הראשונה נצפתה בקו רוחב 50° דרום ובקו אורך 334° מזרח, והפלומה השנייה בקו רוחב 57° דרום ובקו אורך 12° מזרח(6).

תצורת התאים

אחד האזורים המסקרנים ביותר הוא מוגדר כ-cantaloupe terrain (אדמת מלון מתוק בשל דמיונו לקליפתו של המלון) ואשר מצוי ב-Bubembe Regio. אזור זה מחולק למעין תאים אליפטיים הדומים לכליות, ביצים או דמעות המרוכזים באזור ששטחו 240,000 קמ"ר ומקום ריכוזם העיקרי בקו רוחב 22° צפון ובקו אורך 355° מערב. מימדיהם של התאים הסמוכים לקו המשווה הוא 17±3 על 26±5 ק"מ. במקום ריכוזם העיקרי המימדים שלהם הם 22±7 על 38±7 ק"מ. אלה המצויים צפונה לקו הרוחב 25° צפון גדולים יותר.

תאים אלה אינם דומים בשום צורה למכתשי פגיעה או לקלדרות. המבנה והסטרטיגרפיה שלהם דומים לציפוי של cantaloupe, ל-diapir של מלח על כדור הארץ, כמו בקוויר הגדול (Great Kavir) אשר באירן(4). diapir הוא חומר קל הקבור מתחת לשכבת סלע בעלת צפיפות גדולה, אשר בגלל אי יציבות כבידתית יכול לעלות אל פני השטח בסדרה של גושים(10).

מעין קווים מקבילים

תצורה אחרת ובולטת היא תצורה של קווים מקבילים (lineament) המזכירים את הקווים הארוכים שעל גנימד ירחו של צדק. אורכם של קווים אלה מאות קילומטרים ורוחבם 20 ק"מ כל אחד, כדוגמת Slidr Sulci ו-Tano Sulci. נראה שאין מדובר בסדקים בקרקע כמו גרבנים, אלא בטורים ארוכים, שתי סדרות של גבעות המקבילות זו לזו. הגבעות שבכל צד אינן רציפות, אלא קטועות. מקבץ של גבעות, מרווח, מקבץ נוסף של גבעות וכך הלאה. הגבעות כהות ב-20%-25% מסביבתן. Slidr Sulci ו-Tano Sulci חוצים זה את זה. מקורן של הגבעות לא ברור(4).

מים

מצפון לקוטב הדרומי מצויים אזורים אשר נראה כי עברו תהליך של קריאו וולקניזם, התפרצות וקפיאה של מים ושל חומרים נדיפים אחרים כאילו היו לבה. חלקים גדולים מפני השטח של טריטון עשויים מקרח מים מכיוון שבטמפרטורה של מינוס 230 מעלות צלזיוס למים קשיחות (rigidity) חזקה דיה כדי להחזיק את פני השטח, למרות שגובה התבליט הוא רק מאות מטרים. קרח של מתאן וחנקן אינם חזקים דיים להחזיק את הקרקע לאורך תקופות גיאולוגיות. התבליט שעל פני השטח היה קורס ופני הקרקע היו הופכים למישוריים. בטמפרטורות כה נמוכות קרח מים הוא חזק כמו מתכת.

ב-Monad Regio המצוי בחלק המזרחי המשווני של הירח ישנן מספר תצורות של "אגני לבה" שאורכן יותר מ-100 ק"מ וקיבלו את השמות Rauch Planitiae ו-Tuona Regio. תצורות אלה הן מישורים חלקים של קרח ונוצרו בעקבות התפרצות של מים או תערובת של מים ואמוניה לתוך מה שהיו קודם לכן כנראה אגנים של מכתשי פגיעה. התצורות הגליות של הקרקע מסביב לאגנים אלה מעידות על כך שגם בהם היה קריאו וולקניזם(1,7).

טקטוניקה

Monad Regio המצוי בצד המזרחי של קו המשווה נחצה על ידי גרבנים כמו Raz Fossae ו-Jumna Fossae שאורכם מאות קילומטרים ורוחבם עד 10 ק"מ כל אחד, מה שיכול להעיד על פעילות טקטונית שגם היא עיצבה את פני השטח. נראה שמצויים באזור זה תצורות של קלדרות המעידות על פעילות געשית בין שמדובר בלבה מגמתית ובין שמדובר בקריאו-וולקניזם(1).

תצורות כהות

בדרום מזרח Monad Regio מצויות 3 תצורות כהות ומסביבן הילה לבנה. Zin Maculae הגדולה שביניהן קוטרה 320 ק"מ, Akupara Maculae ודרומית מזרחית להן Kikimora Maculae (7). מה מקורן של תצורות אלה לא ברור. יכול להיות שמדובר בחומר בהיר תת-קרקעי שפרץ מתחת לקרום החוצה ולאחר מכן פרץ החוצה חומר כהה ממעמקים גדולים וכיסה חלק מהחומר הבהיר. שאלה מתבקשת היא אם תצורות דומות מצויות בחלקים של הירח שלא צולמו על ידי וויאג'ר 2.

גאות

מסלולו יוצא הדופן של טריטון סביב נפטון העלה את ההשערה שהירח היה במקום אחר במערכת השמש וכי הוא נלכד על ידי כוח המשיכה של כוכב הלכת ונכנס למסלול סביבו. בזמן התקרבותו של טריטון לנפטון ולאחר כניסתו למסלול סביבו, כוח המשיכה החזק של נפטון יצר עליו כוחות גאות חזקים ובשל כך פנימו של הירח התחמם. חום פנימי רציף גבוה מאוד הביא להתחממות פני הקרקע ובעקבות זאת באה פעילות געשית ארוכת זמן. עם התייצבות מסלולו של טריטון, הירח התקרר, מה שהביא לצמצום דרמטי בפעילות הגעשית(11).

מחקרי המשך על האטמוספירה

מחקר שפורסם בפברואר 2024 בכתב העת Astronomy & Astrophysics בראשות ברונו סיקרדי (Sicardy) סיכם תצפיות הסתרת כוכבים על ידי טריטון בשנים 1989–2022. הלחץ שנגזר מהתצפית של 6 באוקטובר 2022 זהה, בגבולות הטעות, ללחץ שנמדד בהסתרה של 5 באוקטובר 2017 (לחץ בפני השטח של כ-14 מיקרובר), ולא אישר את הירידה המתמשכת בלחץ שמודלים מנבאים לשנים 2005–2060. לדברי החוקרים, אינטראקציות מורכבות בין פני השטח לאטמוספירה, כגון היווצרות כפור חנקן מקומי באזורי קו המשווה, יכולות להסביר את הלחץ היציב יחסית בין 2017 ל-2022 (DOI).

הכתבה עודכנה באוקטובר 2026 כדי לשקף מחקר מ-2024 שבדק את שינויי הלחץ באטמוספירה של טריטון ולא אישר את הירידה המתמשכת שחזו מודלים.

שאלות ותשובות

מה מיוחד במסלולו של טריטון סביב נפטון?

טריטון נע סביב נפטון בכיוון הפוך לכיוון סיבובו של נפטון סביב צירו. מסלול יוצא דופן זה העלה את ההשערה שהירח נלכד בכוח המשיכה של נפטון לאחר שהיה במקום אחר במערכת השמש.

ממה עשויה האטמוספירה של טריטון?

האטמוספירה של טריטון דקה מאוד והיא עשויה בעיקר מחנקן (99%), מתאן ועקבות של CO. למרות דקותה נמדדו בה רוחות של 18 קמ"ש לכיוון מערב.

מה גילתה וויאג'ר 2 על הגייזרים בטריטון?

החללית גילתה שתי פלומות דמויות גייזרים, שבהן הועפו חלקיקים כהים לגובה של 8 ק"מ. ההערכה היא שמקורן בחנקן תת קרקעי בלחץ גבוה שחומם באפקט חממה ופרץ דרך סדקים בקרקע.

מדוע טריטון הוא עולם פעיל מבחינה געשית?

לפי ההערכה, כוחות גאות חזקים של נפטון חיממו את פנים הירח לאחר שנלכד, והדבר הביא לפעילות געשית ארוכת זמן. עם התייצבות מסלולו הירח התקרר והפעילות הגעשית פחתה באופן דרמטי.

איך משתנה טריטון עם עונות השנה?

נפטון מקיף את השמש פעם ב-165 שנים ארציות, ולכן כל עונה נמשכת קצת יותר מ-40 שנה. בקיץ קרחי החנקן, המתאן וה-CO מתאדים וצפיפות האטמוספירה עולה, ובחורף מתרחשים תהליכים הפוכים.

מקורות

1. Lancaster M.-“Triton: A world at the frozen edges…” Astronomy Now 9.1976 pp. 46-49

2. Elliot J. L. et al. – “Global warming on Triton” Nature 393, 1998, pp. 765-767 (doi:10.1038/31651)

3. Elliot J. l..-“The warming wisps of Triton” Sky and Telescope 2.1989 pp. 42-47

4. Schenk P. Jackson M.P.A.- “Diapirism on Triton-A record of crustal layring and instability” Geology Vol. 21 4.1993 pp. 299-302

5. Rages K. Pollack J.B. – “Voyager imaging of Triton’s clouds and hazes” Icarus 99 1992 pp. 289-301

6. Smith et al –“Voyager at Neptune: Imaging science results” Science Vol. 246 pp. 1422-1449

7. Pictorial map of Triton map I-2154

8. Smith B. A .- “voyager ends Neptune flyby, yielding historic Triton data” Aviation Week and Space Technology 4.9.1989 pp. 18-21

9. “Voyager spaceprobe discovers geyser on Triton” New Scientist 4.11.1989 p. 34

10. Verhoogen J. et al – The Earth Holt Rinehart and Winston Inc. 1970 748 p.

11. Kerr R. A. –“Triton steals Voyager’s last show” Science Vol. 245 1.9.1989 pp. 928-930

עוד בנושא באתר הידען

• מה הסיפור של טריטון?
• נפטון-רהב – ממצאים מהשנים האחרונות
• מחקר חדש: ייתכן שטריטון הוא שהטה את נפטון-רהב
• האם שעון אטומי ישראלי יטוס לירחו של נפטון-רהב?
• הכתם הכהה של נפטון