מדוע לכדור הארץ אין טבעות? מה היה קורה אם היינו חוצים את טבעות שבתאי בחללית?

פריטי רוג'ום

למה לכדור הארץ אין טבעות כמו של שבתאי?

217
 
איך טבעות היו נראות בשמי כדור הארץ שלנו? | הדמיה: Kevin Gill
איך טבעות היו נראות בשמי כדור הארץ שלנו? | הדמיה: Kevin Gill
 
 
למה באמת? בתחרות מיס יוניברס (ואנחנו מתכוונים ליוניברס באופן מילולי), כדור הארץ שלנו היה ודאי מגיע לגמר, אבל עם רק עוד כמה טבעות מלכותיות שיעטרו אותו הוא גם היה מנצח ללא ספק. הבעיה: טבעות שבתאי מורכבות בעיקר ממי קרח. שבתאי מקיף את השמש ממרחק בטוח של 1.4 מיליארד ק"מ – הרבה מעבר ל"קו הקרח", שהוא גבול מדומיין המסמן את המרחק מהשמש שבו מולקולות כמו מים יכולות לשרוד לאורך זמן במצב קפוא. במערכת השמש שלנו, הקו הזה עומד על 700 מיליון ק"מ – בערך בחגורת האסטרואידים. מה שאומר שאם לכוכב חמה, לנוגה, לכדור הארץ או למאדים היו טבעות כמו של שבתאי, השמש כבר הייתה ממיסה אותן למים וקרינת ה-UV מהשמש הייתה מפרקת את מולקולות המים הללו לאטומים בודדים של מימן וחמצן.
 
לא, זה לא פוטושופ, אלא ליקוי השמש על ידי שבתאי ב-2006. הפיקסל הלבן מצד שמאל, בתוך הטבעת השנייה? זה כדור הארץ | צילום: NASA
לא, זה לא פוטושופ, אלא ליקוי השמש על ידי שבתאי ב-2006. הפיקסל הלבן מצד שמאל, בתוך הטבעת השנייה? זה כדור הארץ | צילום: NASA
 
אוקיי, אבל מה לגבי טבעות שאינן עשויות ממי קרח? הרי אנחנו יודעים שגם לצדק, לאורנוס ולנפטון יש טבעות והן מורכבות בעיקר מאבק וסלעים. אז למה לכדור הארץ לא יכולות להיות טבעות? 
 
מי אמר שלא יכולות להיות לו טבעות? למעשה, ייתכן שהיו לו בעבר.
 
1

האם לכדור הארץ היו טבעות בעבר?

216
 
איך כדור הארץ היה נראה עם טבעות המעטרות אותו?
 
 
ייתכן מאוד שכן. לפי התיאוריות המקובלות כיום, לפני מיליארדי שנים כוכב לכת בשם תֵיאָה התנגש בעצמה בעולמנו הצעיר. וישנן תיאוריות שגורסות שבעצם מדובר היה בהתנגשויות רבות. כך או כך, החומר שהועף לחלל כתוצאה מהצ'פחה השמימית הזאת ככל הנראה יצר טבעת של אבק וסלעים מסביב לכדור הארץ. 
 
מתגעגעים לטבעת שלנו? אתם עדיין יכולים לראות את מה שנשאר ממנה בשמיים – ואתם אפילו לא צריכים טלסקופ בשביל זה. החומר שהקיף את כדור הארץ בצורה של טבעת התגבש ברבות השנים לידי בן הלוויה האפור והנחמד שלנו, הרי הוא הירח. 
 
טבעות האבק הדקות של צדק. הטבעות הללו התגלו רק ב-1979, כשהחללית וויאג'ר 1 ביקרה בצדק בדרכה החוצה ממערכת השמש | צילום: NASA
טבעות האבק הדקות של צדק. הטבעות הללו התגלו רק ב-1979, כשהחללית וויאג'ר 1 ביקרה בצדק בדרכה החוצה ממערכת השמש | צילום: NASA
 
ומה היה קורה אם לכדור הארץ היו טבעות?
 
אילו לכדור הארץ היו טבעות קרח מלכותיות להתהדר בהן כמו של שבתאי (נניח שבדרך קסם הן לא יימסו בשמש), זה וודאי היה נראה יפהפה וצבעוני מאוד. הטבעות היו מתיישרות סביב מישור קו המשווה, מה שאומר שממדינות שונות הנוף היה מרהיב אך שונה למדי. ככל שהיינו מתרחקים מקו המשווה, דרומה או צפונה, היינו נחשפים לשטח רחב יותר מהטבעות, והן היו נראות נמוך יותר בשמים. 
 

כך זה היה נראה ממקומות שונים בעולם:

 

 
 
יפה, נכון? למרבה הצער, טבעות קרח מחזירות המון אור, מה שהיה הורס לנו את האפשרות להביט בכוכבים בלילה. בנוסף, טבעות היו מקשות על שיגור לוויינים למסלול גיאוסטציונרי. במילים אחרות,  זה או טלוויזיה בלוויין או טבעות, חבר'ה. 
 
אבל רגע אחד: למה אנחנו קיבלנו ירח ואילו שבתאי, אורנוס ונפטון קיבלו טבעות?
 
2

איך זה שטבעות שבתאי לא התגבשו מעולם לכדי ירחים?

215
 
Image
דפניס, ירח פנימי בקוטר 8 ק
דפניס, ירח פנימי בקוטר 8 ק
 
 
סביב שבתאי יש 62 ירחים (נכון לספירה המעודכנת ל- 2017), שהתגבשו מגושי סלעים וגזים בתקופה המוקדמת של מערכת השמש. אז איך זה שדווקא רסיסי הקרח והאבק המרכיבים את הטבעות של שבתאי לא התגבשו לכדי ירחים?
 
הירח שלנו נמצא מעבר ל"גבול רוש"– המרחק המינימלי שבו גוף קטן יכול להסתובב סביב גוף גדול יותר מבלי להיקרע על ידי כוחות הכבידה שלו. עבור כדור הארץ והירח, גבול רוש הוא 18,470 ק"מ. בזמן שהירח שלנו שומר נגיעה ומשייט לו בבטחה במרחק 384,400 ק"מ, הטבעות של שבתאי, וכן אלה הפחות מפורסמות של צדק, אורנוס ונפטון, מקיפות את כוכבי הלכת בתוך גבול רוש, כך שהן נשארות בגדר טבעות, ולא מתגבשות לכדי ירחים. 
 
מרחוק הן נראות כמו משטחים צבעוניים חלקים וישרים, אבל מקרוב התמונה שונה לגמרי. מה שגורם לנו לתהות: מה היה קורה אם היינו מנסים לטוס בחללית דרך הטבעות?
 
טבעות שרואים משם לא רואים מכאן: איור המנסה לדמות כיצד נראות הטבעות מקרוב | איור: Judy Schmidt
טבעות שרואים משם לא רואים מכאן: איור המנסה לדמות כיצד נראות הטבעות מקרוב | איור: Judy Schmidt
 
 
3

מה היה קורה אם חללית הייתה טסה דרך טבעות שבתאי?

214
 
אפשר תיאורטית לטוס דרך טבעות, כשם שאפשר לטוס דרך חגורת האסטרואידים. רק צריך ממש, אבל ממש להיזהר | איור: Stefans02
אפשר תיאורטית לטוס דרך טבעות, כשם שאפשר לטוס דרך חגורת האסטרואידים. רק צריך ממש, אבל ממש להיזהר | איור: Stefans02
 
טבעות שבתאי מורכבות בעיקר ממי קרח. זה אולי נשמע תמים, וזה בהחלט יפהפה לצפייה בטלסקופ בזכות האור המוחזר, אבל מדובר במסלול קק"ל למיטיבי לכת. אותם "מי קרח" יכולים להיות פתיתים טחונים בגודל גרגיר חול או קרחוני ענק בגודל החרמון. ובמהירויות של 32,000 עד 85,000 קמ"ש – כל פתית קרח כזה ינקב כל חללית וכל קרחון כזה יטביע כל טיטניק. כמובן, אם החללית שלנו הייתה טסה בכיוון ובמהירות הטבעת סביב שבתאי, הקרחונים היו צפים לצידה בשלווה. 
 
 
Image
לאורך 1,200 ק"מ משולי טבעת B של שבתאי- מבני קרח בגובה 2.5 ק"מ | צילום: NASA
לאורך 1,200 ק"מ משולי טבעת B של שבתאי- מבני קרח בגובה 2.5 ק"מ | צילום: NASA
 
 
אפשרות נוספת היא פשוט לנסות ולקוות לטוב. מכדור הארץ, טבעות שבתאי נראות כמו דיסקיות אחידות, עד כדי כך שאפשר לנחות עליהן, אבל למעשה הטבעות הללו רחבות יותר מכל המרחק בין כדור הארץ לירח! תאורטית, חללית נועזת מספיק יכולה לנסות את מזלה בצליחת הטבעות. אחרי הכל, האן סולו צלח את שדה האסטרואידים  ב"אימפריה מכה שנית".
 
 
4