جولة كوكبية

منذ نحو أربعة بلايين ونصف بليون عام، ولأسباب لم يتفق عليها العلماء حتى الآن، بدأت سحابة مستديرة مسطحة من الغاز والغبار بالانكماش في الفراغ بين الكوكبي لمجرتنا ـ درب التبانة (الطريق اللبنيّ) ـ التي كان عمرها حينذاك خمسة بلايين عام على الأقل. وعندما انهارت هذه السحابة مندفعة نحو مركزها، أخذ معدل تدويمها، الذي كان صغيرا نسبيا في البداية، بالازدياد، وأدى هذا التدويم بدوره إلى قذف الكتل الضخمة من الغبار إلى الخارج، وهذا مكّن هذه الكتل من مقاومة قوة جذب سديم هائل الكتلة عند مركز السحابة.

وفيما كان هذا السديم المركزي العملاق ـ وهو سلف شمسنا ـ ينهار على نفسه، كانت درجة حرارة المركز ترتفع إلى قيم هائلة. وفي نهاية المطاف ـ أصبحت الحرارة والضغط كافيين لإشعال الفرن الحراري النووي الذي جعل الحياة ممكنة، والذي سيستمر غالبا في الاحتراق خمسة بلايين عام أخرى.

وخلال عشرات الملايين من السنين، كونت الكتل الهائلة من الغبار التي تحيط بالشمس الناشئة الكواكب التسعة، والأقمار الثلاثة والستين، والأعداد الهائلة من الكويكبات والمذنبات التي تنتمي إلى نظامنا الشمسي. وأحد الألغاز العديدة حول تكوين النظام الشمسي، والتي لم تحل حتى الآن، يتعلق بترتيب هذه الكواكب ـ وعلى الخصوص، لماذا كانت الأربعة الأولى منها صخرية وأصغر حجما، والأربعة التالية غازية وضخمة. وتفسر إحدى النظريات الرئيسية ذلك بأن التأججات الشمسية الأولية القوية طيّرت العناصر الأخف وأبعدتها عن داخل النظام الشمسي. ولكن اكتشاف عمالقة غازية شبيهة بالكواكب تدور حول نجوم مماثلة للشمس وقريبة جدا منها في درب التبانة، مثَّل تحديا لهذه النظرية.

في الصفحات التالية تنظم مجلة العلوم جولة إرشادية إلى النظام الشمسي. والهدف من هذه الجولة ـ في هذا العدد المخصص لإظهار عظمة الكون وتعقيده ـ هو تأكيد الأمور المذهلة التي توجد في ركننا اللامتناهي الصغر من هذا الكون.
التحرير


فوهة كالوريس Caloris Crater
التي عرضها 1300 كيلو متر (800 ميل) والتي تكونت عندما أصابت قذيفة عملاقة كوكب عطارد منذ 3.6 بليون سنة (في اليسار). انطلقت موجات صدمية خلال الكوكب مسببة تكوين مناطق جبلية وأخرى مخططة في الجانب الآخر (في الأسفل). وفي مركز هذه المنطقة الشواشية، نشأت فوهة پترارك Petrarch Crater عن حدث تم في وقت أحدث من ذلك بكثير، وهو ارتطام عنيف بدرجة تكفي لانصهار الصخر. وجرت المادة المنصهرة خلال قناة طولها 100 كيلومتر ووصلت إلى فوهة مجاورة.
منحدر ديسكڤري Discovery Scarp
(الشق الموضح في الصورة اليسرى) صدع دسري thrust fault طوله 500 كيلومتر، ربما نشأ عندما تجمدت أجزاء من قلب عطارد وانكمشت. وربما تكون رؤية انبلاج الصبح من داخل الصدع مشهدا مثيرا (أسفل اليسار).
حرارة عطارد
تتجاوز نهارا 400 درجة مئوية (750 درجة فرنهايتية)، وتنخفض ليلا إلى زهاء 200 درجة مئوية تحت الصفر. تعوق درجات الحرارة العالية وجود غلاف جوي محسوس؛ لأن جزيئات الغاز تتحرك بسرعة تفوق سرعة إفلات escape velocity الكوكب.

يتميز عطارد، الذي هو أقرب الكواكب إلى الشمس في النظام الشمسي، بأقصى تطرف للصفات التي تميز الكواكب الأرضية terrestrial في ذلك النظام. تصل الحرارة على الكوكب في النهار إلى 427 درجة مئوية (801 درجة فرنهايتية) وهي درجة ينصهر عندها الزنك. ومع ذلك، ففي الليل تنخفض الحرارة بسبب عدم وجود غلاف جوي، إلى 183 درجة مئوية تحت الصفر، وهي برودة تكفي لتجميد غاز الكريپتون.

وعطارد كثيف بدرجة غير عادية، إذ تبلغ كثافته 5.44 غرام لكل سنتيمتر مكعب (0.20 باوند لكل بوصة مكعبة). ويعتقد الفلكيون أن سبب هذه الكثافة العالية هو أن للكوكب قلبا (لُبّا) كبيرا نسبيا وغنيا بالحديد بدرجة غير عادية. ومن المحتمل أنْ يشكل حجم القلب 42% من حجم عطارد، علما بأن النسبة المناظرة في حالة الأرض هي نحو 16% فقط، وفي حالة المريخ قرابة 9%.

وثمة علاقة غريبة بين الزمن الذي يستغرقه الكوكب في الدوران مرة واحدة حول محوره ـ 59 يوما أرضيا ـ وبين الزمن الذي يستغرقه في دورة واحدة حول الشمس -88 يوما أرضيا. ويبدو أن النسبة بين زمني الدوران حول المحور وحول الشمس، التي تساوي2 : 3، تنتج من أن الثقالة بين الشمس وكتلة الكوكب تكون أشد ما يمكن كلما أكمل دورة ونصف دورة حول محوره.



إن غلاف الزهرة الجوي السميك من ثنائي أكسيد الكربون غير نفوذ للإشعاع تحت الأحمر، ومن ثم فهو يتصيد الحرارة عند السطح. وتنتج ثلاث طبقات من السحب من دورة متيورولجية معقدة يدخل الكبريت فيها في سلسلة من التفاعلات ليكوِّن قطرات من حامض الكبريتيك على ارتفاعات من السطح تقدر بسبعين كيلومترا تقريبا.
بعد كشف قناعها،
تمت رؤية الزهرة بالرادار أول مرة في صورة أمكن الحصول عليها باستخدام بيانات الساتل ماجلان أوربيتر Magellan orbiter عام 1991 (في أقصى اليمين). وحديثا استخدمت هيئة المساحة الجيولوجية الأمريكية بيانات ماجلان لإنتاج خرائط طبوغرافية للسطح (أعلى اليمين) الذي يكون عادة محجوبا بالسحب (أعلى اليسار).
في عام 1982 (في الأعلى) تم تصوير سطح الزهرة من الهابط (الجهاز الأرضي) التابع لسفينة الفضاء السوڤييتية ڤينيرا Venera 13. لقد بقي الهابط على سطح الكوكب مدة 127 دقيقة. أضيف اللون البرتقالي الملاحظ في صورة ڤينيرا فيما بعد إلى صور الكوكب الرادارية، مثلما حدث للصورة الكبيرة الموجودة في أقصى اليسار، وللمنظر الطبيعي الموجود في اليمين.
بركان ضخم يُعرف باسم مات مونز Maat Mons صُوِّر من البيانات الرادارية التي جمعها ساتل ماجلان أوربيتر. عولجت البيانات للحصول على هذا الشكل، وهو منظر من بعد يبلغ نحو 550 كيلومترا وارتفاع قدره 1.7 كيلومتر، ويبلغ ارتفاع البركان نفسه نحو ستة كيلومترات.

على الرغم من أن الزهرة أخذت اسم إلهة الحب ڤينوس Venus، فإنها أقرب إلى أن تكون الشقيقة الدميمة للأرض. فالكوكبان تكوّنا من المنطقة نفسها من السديم الشمسي. ويشير ذلك إلى أن تركيبيهما واحد بشكل عام. وللكوكبين نفس الحجم والكتلة والكثافة تقريبا. كما أن متوسط بُعْد الزهرة عن الشمس في مدارها حولها هو 70% من متوسط بُعْد الأرض عن الشمس.

ولكن، في حين أن درجة حرارة الأرض وظروفها تسمح بالحياة، ولها بيئات متنوعة وحقل مغنطيسي قوي، فإن الزهرة جافة وحرارتها كالجحيم (فهي تشبه الفرن ذا الضغط العالي)، وحقلها المغنطيسي ضعيف لدرجة أنه لا يتمكن من منع الريح الشمسية من أن تبدد الغلاف الجوي العلوي للكوكب. ولأن سطح الزهرة يقع تحت سحابات دائمة من حمض الكبريتيك وغلاف جوي سميك من ثنائي أكسيد الكربون، فإن حرارة هذا السطح تصل إلى 450 درجة مئوية (842 درجة فرنهايتية).

وأحد الأمور الغامضة الأساسية حول الزهرة هو الندرة النسبية للفوهات عليها. وتشير هذه الندرة إلى أن عمر سطح الكوكب ربما لم يتجاوز 600 مليون سنة. ولم يتوصل علماء الكواكب بعد إلى تفسير مقنع لذلك، ولكن أغلبهم يتفقون على أن هذا التفسير لابد أن يتضمن البركنة وعمليات التشويه التكتونية.


تشغل المحيطات 71% من المساحة السطحية للكوكب، ولكنها لا تزال غير مستكشفة إلى حد كبير، وخلال الثمانينات وبداية التسعينات من القرن العشرين، كوّن الباحثون من مؤسسة العلوم القومية صورًا للرفِّ القاري الأمريكي U.S.continental ****f، ومنها هذه الصورة لمنطقة خليج مونتريي Monterey Bay في شمال كاليفورنيا (في اليسار).
إن تنوع الحياة على الأرض لم يكتمل اكتشافه بعد. لقد اكتُشفَ ما يقرب من 1.75 مليون نوع وتم تسميتها، يضاف إلى ذلك قرابة 000 10 من الأنواع الجديدة تكتشف كل عام (ونصف جميع الأنواع المعروفة هي حشرات، ومن هذه 40% خنافس.) وتتراوح التقديرات للعدد الكلي لأنواع الحياة على الأرض بين سبعة ملايين وأربعة عشر مليونا؛ ويعتقد علماء الحيوان أن الأنواع التي تعيش الآن على الأرض ربما مثلت واحدا في الألف فقط من الأنواع التي وُجدت فيها على مرّ الزمن.
زار قمرَ الأرض 12 شخصا، والرجل الماثل في الصورة هو <P .E. ألدرين، جونير>، وهو الشخص الثاني الذي وضع قدميه على سطح القمر. يدور القمر حول الأرض على بعد منها متوسطه 000 380 كيلو متر (000 236 ميل)، ويبلغ قطره ربع قطر الأرض تقريبا ـ وهذا يجعله تابعا طبيعيا غير عادي في الكبر.
إن النظم البيئية الرئيسية للأرض متنوعة وتتضمن الجبال والغابات الاستوائية الماطرة والصحاري والمحيطات والمناطق الحضرية التي تضخمت بنمو عدد السكان من دون التقيد بأي نسب هي، من نواح معينة، نظم بيئية معقدة في حد ذاتها.

إن كَوْن الأرض تعجّ بالحياة يجعلها حالة شاذة ثمينة بين الكواكب ـ ولكن العلماء لا يستطيعون الجَزْم بمدى هذا الشذوذ. ومن المؤكد أن الظروف التي سمحت بالحياة قد تأثرت بدرجة حرارة سطح الكوكب، ومن ثم ببعد هذا الكوكب عن الشمس.

كانت وفرة الماء السائل عاملا أساسيا في تطور الكوكب، فقد عدّلت هذه المياه درجات الحرارة، وشكَّلت الصخور بالتآكل، وأذابت المعادن، وساعدت على حدوث التفاعلات الكيميائية المعقدة التي ولّد بعضُها حياة الخلية الواحدة قبل نحو أربعة بلايين سنة. ولم تبدأ الحيوانات الماكروسكوبية (الكبرية، العيانية) بالتكاثر إلا منذ نحو 600 مليون سنة، وهذا بعد أن أدّى البناء الضوئي إلى إغناء الغلاف الجوي بالأكسجين.

ربما تكوّن قمر الأرض الكبير من الحطام المتخلف عن اصطدام الأرض ـ في عصورها الأولى ـ بجسم آخر هائل الكتلة. وكوكبنا هو الوحيد الذي يمكن فيه مشاهدة جمال إكليل الشمس خلال خسوف كلي؛ لأن القمر والشمس يظهران من الأرض بالحجم نفسه.


مناظر طبيعية للمريخ
(في اليسار) صوّرها في الشهر 7/1997 الهابط الباحث عن مسار المريخ، ويظهر بعضها في أسفل هذه الصورة الپانورامية. والنتوءان الموجودان على الأفق، اللذان يسميان القمتين التوأمين، كانا على بعد كيلومتر بين جنوب وجنوب غربي الهابط. وكان على متن الهابط مركبة طوافة صغيرة تدعى «سوجورنر» (في اليمين) قامت بتحليل التربة ومجموعة من الصخور. وفي هذه الپانوراما، يمكن رؤية سوجورنر أمام إحدى الصخور التي سميت يوجي Yogi.
نيزك من المريخ ALH84001
(في الأعلى) وُجد أنه يحتوي على أجسام مقسمة segmented تصل أطوالها إلى نحو 380 نانومترا (في اليسار). وقد ظن بعض الباحثين أن هذه الأجسام هي البقايا المتحجرة لحياة بكتيرية اتصلت بالصخرة منذ أكثر من 1.3 بليون سنة. ولكن الشك راود علماء آخرين، ودللوا على وجهة نظرهم بأن للتشكيلات أصولا غير بيولوجية، وبأن الصخرة لُوثَت كيميائيا بعد سقوطها على الأرض.
قمران مريخيان صغيران هما ديموس Deimos (الأعلى في الشكل السفلي) وفوبوس Phobos (الأدنى في الشكل السفلي)، طولاهما 15 و27 كيلومترا على الترتيب. ولما كان كلا القمرين غنيا بالكربون، فقد استنتج بعض علماء الكواكب أنهما كويكبان أسِرَا من الحزام الكويكبي القريب.

نتيجة لقرب المريخ النسبي من الأرض، وَلِمَا يرتبط به من أساطير، وحتى لونه، صار هذا الكوكب أحب الكواكب إلى الناس في الثقافة الشعبية. بحثَتْ أعداد لا تُحصى من المؤلفات العلمية وأعمال الخيال العلمي احتمال وجود حياة على المريخ. ومع ذلك، فحتى عام 1976، لم يعثر مسبارا مركبة الفضاء الأمريكية ڤايكنگ Viking على أي دليل على وجود حياة في مواضع هبوطهما.

وحديثا، عاد المريخ إلى الإثارة العامة نتيجة لحدثين. ففي عام 1996 فحص فريق علمي من مركز جونسون الفضائي التابع للوكالة ناسا وجامعة ستانفورد نيزكا أتى من المريخ، وأعلنوا أن له صفات غير عادية، وأن أفضل تفسير لهذه الصفات هو أنها تتعلق بآثار حياة بكتيرية قديمة. وفي صيف 1997، قام الهابط الباحث عن مسار المريخ Mars Pathfinder Lander ومركبته الطوافة الصغيرة للغاية سوجورنر Soiourner بتحليل وتصوير تربة المريخ وغلافه الجوي وصخوره. وقد توصل الباحثون إلى أن كثيرا من الصخور ترسَّبت بوساطة فيضان هائل منذ نحو بليوني سنة على الأقل، وإلى أن بعض هذه الصخور يشبه فصيلة من الصخور الأرضية تعرف باسم أندسيت andesites، وكان هذا أمرا غريبا.



نتوءات متموجة تعرف باسم إسكرز eskers تتكون من التربة المترسبة بالانسيابات التي تجري تحت طبقة ثلجية، ويبدو أنها توجد على أرضية حوض أرجير Argyre basin (الشكل العلوي كما يُرى من المدار) على المريخ، وهذا يشير إلى أن أنهارا جليدية منصهرة غطت المنطقة في مرحلة سابقة. والأدلة كثيرة على أن الكوكب كان أكثر دفئا وابتلالا في الماضي، على الرغم من أن العلماء لا يزالون غير قادرين على تحديد كمية الماء التي كانت موجودة وعددِ دورات البلل التي حدثت وطولِ هذه الدورات.
إن أكثر معالم المشتري جلاء هو البقعة الحمراء الكبرى التي استمرت بالظهور في الغلاف الجوي منذ إجراء أول الأرصاد التفصيلية للكوكب. تتسع المنطقة التي تشغلها البقعة لضعف حجم الأرض. ويبدو أن المادة التي تتكون منها البقعة تُتِمُّ دورةً عكس اتجاه دوران عقارب الساعة كل 12 ساعة. وبناء على الصور الفوتوغرافية التي حصلت عليها مركبة الفضاء ڤويجر Voyager، يبدو أن داخل البقعة مستقر نسبيا. ومن ثم فإن البقعة الحمراء الكبرى هي دوامة هائلة سرعة رياحها تقترب من 400 كيلومتر (250 ميلا) في الساعة.
إن الغلاف المغنطيسي الضخم للمشتري أكبر من الشمس، ويمتد ذيل هذا الغلاف إلى خارج فلك زحل، ويعني ذلك أن زحل، يكون في بعض الأوقات داخل الغلاف المغنطيسي للمشتري. وتدفع الرياح الشمسية الحقل، وهذا يسبب اللاتماثل (اللاتناظر) الواضح.
أربع مجموعات متميزة من التوابع تدور حول كوكب المشتري الضخم. ومسارات التوابع الكاليلية ـ نسبة إلى كاليليو ـ (اللون الأخضر) دوائر مضبوطة تقريبا وقريبة من الكوكب. إن الأقمار الصغيرة القريبة (اللون الأصفر) تندفع بسرعة كبيرة حول المشتري، ومنها اثنان يُكْمِلاَن دورتيهما في سبع ساعات فقط. وهناك مجموعة من الأقمار الصغيرة (اللون الأحمر) ربما تكون أُسِرَت عن طريق الثقالة. وأخيرا فإن الأقمار الخارجية (اللون الأزرق) تدور في الاتجاه المضاد في مسارات إهليلجية (قطوع ناقصة) اختلافها المركزي كبير وميلها شديد.
يكشف مقطع عرضي للمشتري طبقات هذا الكوكب. تعلو سحب باردة من الأمونيا والهدروجين والماء طبقة من الهدروجين السائل الساخن. وإذا تعمقنا أكثر في الكوكب، نجد أن الضغط والحرارة يجعلان الهدروجين يسلك سلوك الفلزات السائلة. وأخيرا فإن مركز الكوكب هو كتلة من الصخور المنصهرة.

يمثل المشتري انحرافا عن الكواكب الأربعة الصخرية الصغيرة التي هي أقرب منه إلى الشمس. وهذا الكوكب هو الأول من بين العمالقة الغازية الأربعة التي تبدو الأرض أمامها جسما صغيرا جدا والتي ليس لها سطوح صلبة. وكل ما يتعلق بالمشتري يتسم بمقاييس كبيرة: فهو أكبر من مجموع الكواكب الأخرى، وقمره گانيميد Ganymede أكبر من عطارد.

وكان محتوى المشتري من الهدروجين والهليوم هو السبب في اعتقاد الفلكيين في وقت سابق بأن هذا الكوكب تكوّن من سحابة الغاز نفسها التي وُلِدَتْ منها الشمس. ولكن التحاليل الأحدث لكيمياء المشتري تشير إلى وجود قلب (لب) صلب ـ ربما تبلغ كتلته عشرة أمثال كتلة الأرض ـ تكوّنت حوله سائر الكواكب. ويختلف المشتري عن الكواكب الأرضية أيضا في النوع، إذ إن الطاقة التي يبثها أكبر من تلك التي يتلقاها من الشمس. وفي عام 1994 ضربت قِطَعٌ من المذنب شوميفر- ليڤي Shoemaker-Levy 9 المشتري، وكان هذا حدثا أثار كل من رصده.

أربعة توابع (سواتل) گاليلية تحمل اسم مكتشفها. وأقربها من الكوكب، أي أيو IO، يعاني نشاطا بركانيا شديدا يؤدي إلى تزويد سطح الكوكب بالمادة باستمرار، وقد صورته آلة تصوير ڤويجر (أعلى اليسار). ويبدو أن سطح يوروپا Europa أيضا تتواصل تغطيته بالمواد. واستنادا إلى بيانات الأطياف تحت الحمراء، يبدو أن هذا القمر، وهو أصغر الأقمار الگاليلية، مغطى بالماء المتجمد الذي يأتي من الداخل ويتجمد عند السطح. وهذا المنظر ـ باللون الزائف ـ يوضح وجود ملوثاتٍ في الجليد (اللون الأحمر) وسهول ممتدة متجمدة (اللون الأزرق). إن وجود الماء السائل تحت هذا الغلاف المتجمد، ووجود جزيئات عضوية أيضاً، دفع بعض العلماء إلى التفكير في أن محيط يوروپا قد يحوي بعض المكونات الكيميائية الحيوية الضرورية للحياة. أما أكبر الأقمار الگاليلية، گانيميد Ganymede، فيتكون في الغالب من قلب صخري وسطح أغلبه جليدي. ويوجد على هذا السطح أخاديد يصل عمقها إلى مئات الأمتار، وطولها إلى آلاف الكيلومترات، ومن المحتمل أن تكون نشأت نتيجة لنشاط تكتوني. وينتمي القمر كاليستو Callisto إلى نفس عشيرة بقية الأقمار الگاليلية، ولكنه يختلف في نوعيته عنها، فسطحه لا يبيّن أيّ دليل على تجدده منذ تكونت فوهاته أول مرة عن طريق الارتطامات منذ نحو أربعة ملايين سنة. والجرف المصوّر الذي يسبب الظل (في اليمين) هو جزء من حلقة نشأت عن ارتطام.



في الشهر 10/1997 غادرت سفينةُ الفضاء كاسِّيني كوكب الأرض لمقابلةٍ مع زحل ستتم في أواخر عام 2004. وقد سُميت السفينة باسم <D.J. كاسِّيني> الذي اكتشف عام 1675 الفجوة في الحلقات التي تعرف باسم فاصل كاسيني. وما إن تصل السفينة إلى زحل حتى تطلق مسبار هُويگنز Huygens الذي سيهبط إلى سطح القمر تيتان Titan. وسيأخذ هويگنز عينات كيميائية من الغلاف الجوي السميك للقمر خلال هبوطه نحو السطح. وقد يستمر في العمل مدة تصل إلى ساعة بدءا من لحظة هبوطه على القمر ـ أو قد ينغمر في الهيدروكربونات السائلة. ومن الممكن أن تكون كيمياء تيتان شبيهة بكيمياء الأرض في عصورها الأولى.
إن الغلاف المغنطيسي لزحل منتظم للغاية، وذلك بسبب وقوع القطبين المغنطيسيين على خط واحد مع قطبي الدوران. تضغط الرياحُ الشمسية جانب الحقل المواجه للشمس، وتعمل على بسط الجانب المحجوب عن هذه الرياح. يُسببُ الدوران السريع للكوكب حول محوره تكوين قرص من التيارات في مستوي خط الاستواء، وهذا يؤثر بدوره في الحقل المغنطيسي في أقسام الغلاف المغنطيسي الأكثر بعدا.
يبلغ قطر حلقات زحل نحو 000 270 كيلومتر (000 168 ميل). ومع ذلك فإن الكتلة الكلية للحلقات التي يصل سمكها إلى عدة مئات من الأمتار تكافئ فقط كتلة ميماس، وهو أحد أقمار زحل. ومن الممكن أن تكون الحلقات قد تكوّنت فعلا من حطام قمر متناثر حجمه يماثل حجم ميماس. رُكِّبت هذه الصورة المحسَّنة والملونة من عدة مناظر حصلت عليها ڤويجر 2. إن الاختلافات في اللون قد تمثِّل فروقا في التركيبات الكيميائية.
إن الأقمار الأصغر لزحل (مرتبة طبقا لمساراتها، وأبعدها عن الكوكب في اليمين) تظهر كأقزام بالنسبة إلى تيتان. الأقمار پان Pan وأطلس Atlas وتلستو Telesto وكاليپسو Calypso وهيلين Helene موضحة بتكبير خمس مرات (بالنسبة إلى أقرانها) لتحسين رؤيتها. توضح قياسات الكثافة أن جميع الأقمار غنية بالجليد، وأكثره جليد الماء وربما بعض الأمونيا. وكثير من الأقمار لها ظواهر شاذة. هيپريون Hyperion هو الجرم الوحيد في النظام الشمسي الذي له مدار شواشي. وقد تكون هناك براكين في إنسيلادوس Enceladus. ريا Rhea مملوء بالفوهات، ومع ذلك فإن مناطقه الأكثر سطوعا قد تكون تكوينات جليدية حديثة. وإياپتوس Iapetus له تركيبات جليدية متموجة وجبال أيضا. أما تيثس Tethys فتغمره الفوهات وفيه إثاكا كازما Ithaca Chasma، وهو خندق عرضه مئة كيلومتر وعمقه يتراوح ما بين أربعة وخمسة كيلومترات، ويمتد من القطب إلى القطب تقريبا. ويتميز ميماس Mimas بفوهة هرشل Herschel التي يبلغ عمقها عشرة كيلومترات وقطرها 130 كيلومترا وتشغل ثلث حجم القمر

إن حلقات زحل تجعل منه واحدة من أكثر الصور الفلكية إلفة وإبهارا، وذلك إضافة إلى كثرة وروده في قصص وأفلام الخيال العلمي. وعندما وجه گاليليو مقرابا (تلسكوبا) بدائيا نحو الكوكب أول مرة عام 1610، جعلته الصورة ذات الميز resolution الضعيف في مُعيِّن الرؤية view-finder يعتقد خطأ بأن زحل هو كوكب ثلاثي النظام، يتألف من جسم مركزي كبير وجسم أصغر على كل من الجانبين. وقد تكون الحلقات أحدث بكثير من الكوكب نفسه. لذا قرر بعض كبار الرياضياتيين أن هذه الحلقات تستحق الدراسة. وطبقا لحسابات لاپلاس وجيمس كلارك ماكسويل، فإن حلقات زحل لابد أن تتركب من أجسام عديدة أصغر. وعلى الرغم من أن زحل يقارب المشتري في الحجم، فإن كتلته تساوي ثلث كتلة المشتري فقط، وهذا يجعل زحل أقل أجسام النظام الشمسي كثافة.

ولما كان كوكب زحل عملاقا غازيا، فإن الزمن الذي يستغرقه في الدوران حول محوره ليس ثابتا، وإنما يتوقف على خط العرض. تتحرك سُحُب الغلاف الجوي العلوي حول خط الاستواء في عشر ساعات وعشر دقائق، وهو زمن قليل. أما السحب في خطوط العرض العليا فقد تستغرق زمنا يزيد بنصف ساعة على ذلك في مرورها عبر الكوكب. واستنادا إلى بيانات حقل الثقالة، فإنه يبدو أن لزحل قلبا صلبا كتلته أكبر من كتلة الأرض عشرين مرة. ولما كان زحل أكثر الكواكب تسطحا عند القطبين، فإن قوة الثقالة عند خط استوائه أقل من ثلاثة أرباع قيمتها عند القطبين.


لون حقيقي وزائف
إن الوجه الهادئ الأزرق لأورانوس، نتيجة لوجود الميثان، لا يثير الاهتمام وذلك مقارنة بالمناظر المتغيرة والمضطربة التي لدينا لكوكبي المشتري وزحل. لكن سفينة الفضاء ڤويجر 2 التقطت صورا للكوكب باستخدام مرشحات فوق بنفسجية وبنفسجية وزرقاء وخضراء وبرتقالية. وقد كشفت هذه المرشحات عن المزيد من التفاصيل، مثل السديم (الضباب الرقيق) الذي يغطي القطب الجنوبي، والذي يظهر هنا باللون البرتقالي.
أقمار الرعاة
تتهادى في حلقة إپسيلون نتيجة لتأثير الثقالة من كلٍّ من الجانبين. تم التقاط صور لقمري الرعاة أوفيليا Ophelia (1986 U8) وكورديليا Cordelia (1987 U7) في حالتهما هذه بوساطة آلة تصوير ڤويجر (في اليسار). إن حلقة إپسيلون هي أعرض الحلقات التسع وأشدها سطوعا، وجميع الحلقات تظهر بوضوح في الصورة (في الأسفل) التي حصلت عليها ڤويجر من مسافة تزيد على مليون كيلومتر من الكوكب.
الغلاف المغنطيسي لأورانوس
يميل بمقدار 59 درجة على محور الدوران. إضافة إلى ذلك، فإن المجال منحرف، وربما يكون سبب ذلك أن منطقة مُوَلّدِه dynamo بعيدة عن المركز. وعلى العموم لم يتم تفسير أي من المولدات الكوكبية، بما فيها مولِّد الأرض تفسيرا مقنعا.
خمسة أقمار رئيسية
هي خليط من الصخر والجليد. تبين كثافات أرييل Ariel وأمبرييل Umbriel وتيتانيا Titania وأوبيرون Oberon أن هذه الأقمار تتركب من نحو ثلاثة أجزاء من الجليد مقابل جزأين من الصخر. أما القمر الأصغر، ميراندا، وأيضا العشرة أقمار الصغيرة الأخرى، فمن المحتمل أن تشتمل على نسبة أكبر من الجليد. وتغطي الفوهات سطحي أوبيرون وأمبرييل بغزارة. ويتماثل تيتانيا وأرييل مع أوبيرون وأمبرييل في كثافة الفوهات الصغيرة على سطوحها، ولكن الفوهات الأكبرالتي تقع أقطارها في المدى ما بين 50 و100 كيلومتر (31- 62 ميلا) قليلة للغاية. وهذه الفوهات الأكبر هي في الغالب أقدم، وهذا جعل الفلكيين يعتقدون بأن تيتانيا وأرييل لهما سطحان أحدث من سطحي أوبيرون وأمبرييل، ولكن لا تزال أسباب ذلك غير واضحة. ولجميع الأقمار وديان عميقة ضيقة، ويبدو أنها تكشف عن امتدادات وتشققات قديمة لسطوحها سببها تمددات بنسبة تتراوح مابين واحد واثنين في المئة، فيما عدا ميراندا الذي يحتمل أن يكون قد تمدد أكثر من ستة في المئة. وقد تكون التمددات بسبب تجمد ما كان أصلا ماء سائلا، غير أن حقيقة وجود الماء السائل في أي وقت على هذه الأقمار مازالت بحاجة إلى تفسير. وأدى تمدد ميراندا إلى تشويه سطحه بشبكات ممتدة من الثلم والأغوار (في الأعلى)، ومن الوديان العميقة الضيقة يصل عرضها إلى ثمانين كيلومترا وعمقها إلى عشرين كيلومترا. وتشير الخنادق الكبيرة الموجودة على تيتانيا (في الأعلى مباشرة) إلى أن القمر مر بفترة واحدة على الأقل من النشاط التكتوني العنيف.
خمسة عشر قمرا من أقمار أورانوس
تدور في دوائر تكاد تكون كاملة. وعلى الرغم من أن الكوكب اكتُشف عام 1781 فقد مر أكثر من قرنين قبل أن تعثر سفينة الفضاء ڤويجر على أقماره العشرة الأصغر. وفي خريف عام 1997، وجد الفلكيون قمرين إضافيين صغيرين (غير مبيّنين) يدوران في مسارين اختلافهما المركزي كبير نسبيا. وعلى العموم، فإن مدارات الحلقات هي الأقرب من الكوكب تتلوها مدارات الأقمار الأصغر، في حين أن مدارات الأقمار الكبيرة هي الأبعد. وأقرب الأقمار إلى الكوكب هو كورديليا، ومع ذلك فإن مداره يقع إلى الداخل من الحلقتين الأكثر بعدا.

أورانوس كوكب غريب حتى بمقاييس البقاع النائية في النظام الشمسي، فهو خال من المعالم تقريبا، يجمع في اللون بين الأزرق والأخضر، ويتميز بأنه أُصيب بصدمة في جانبه. ومحور دوران هذا الكوكب يميل بزاوية قدرها 98 درجة على محور مساره. ويكاد يكون من المؤكد أن السبب في هذا الميل الفريد هو ارتطام هائل حدث عندما كان الكوكب في طور التكوين. ويُضاف إلى شذوذ هذا الكوكب أن حقله المغنطيسي يميل أيضا على محور دورانه بزاوية قدرها 59 درجة. وأخيرا، فإن الكوكب يدور في عكس اتجاه دوران الأرض. وعلى الرغم من أن الصورة المحسنة للغاية التي حصلنا عليها من زيارة ڤويجر 2 عام 1986، كشفت عن أحزمة تشبه تلك الموجودة على زحل والمشتري، فإن هذا الكوكب يبدو أكثر هدوءا من زملائه العمالقة الغازية الثائرة. ومع ذلك، فإن أورانوس يحافظ على خاصية مشتركة معها وهي رفقة الحلقات والعدد الكبير من التوابع له.

في عام 1986 تم اكتشاف عشرة أقمار صغيرة عن طريق سفينة الفضاء ڤويجر. وقبل ذلك، في عام 1977، وجِدت تسع حلقات خلال الاحتجابات النجمية كما اكتُشفت اثنتان أخريان بعد ذلك.



بقعة داكنة كبيرة وطبقات من السُّحُب تُرى بوضوح في هذه الصورة من صور ڤويجر. إن البقعة الداكنة (في اليسار) هي في الغالب منظومة عواصف هائلة تدور بعكس اتجاه دوران عقارب الساعة. والأشكال التي تُرى في السحب البيضاء المصاحبة للبقعة الداكنة تتغير تغيرا كبيرا بين كل دورانين متعاقبين للبقعة. وتنتشر أشرطة طولية من السحب (في اليمين) بحيث تكاد تنطبق على خطوط العرض.
حلقات نپتون الباهتة
(في اليسار) تكون خافية في العادة نتيجة لسطوع الكوكب، لكن هذه الصورة المقسومة تخفي نپتون تفاديا لتعريض الفيلم لضوء الكوكب المفرط. وفي صور ڤويجر هذه، نرى بوضوح حلقتين محددتين تماما. وتوجد حلقة ثالثة منتشرة وأقرب إلى الكوكب. إن ظهور جزء من الحلقة الخارجية على شكل ضفيرة (في اليمين) ربما يكون سببه تجمع المادة في الحلقة الأصلية عندما بدأت تتحرك في مسارها. وأيضا، ربما أسهمت حركة ڤويجر، التي أدت إلى تشويه بسيط للصورة، في الحصول على هذا المنظر غير العادي.
تريتون المخالف
هو القمر الكبير الوحيد المعروف أنه يتحرك في مداره في الاتجاه المضاد لاتجاه دوران كوكبه حول محوره. ويزيد من غرابته أن مستوي دورانه يميل على مستوي دوران نپتون 157 درجة. من المرجح أن تريتون كان جسما مستقلا وأُسِرَ بعد ذلك بثقالة نپتون. وقد حسنت أرصاد ڤويجر كثيرا من فهمنا لهذا القمر. وفي الغالب فإن داخله صخري يحيط به الجليد. وقد يكون سبب اللون الأحمر الوردي (في الأعلى) هو بخر طبقة سطحية من جليد النيتروجين. إن الشرائط المعتمة عبر الطاقية القطبية الجنوبية (في الأسفل) قد تكون ناشئة عن فورات براكين جليدية، وهي نوع من الحِمَام المتجمد frigid geysers. وفي الغالب فإن المقذوفات هي نيتروجين سائل أو غبار أو ميثان. وتبدو الحقول الممتدة المتجمدة مثل البحيرات (في اليمين)، وهذا يقود إلى الاعتقاد بأن مناطق من السطح كانت مائعة في وقت ما.

بحث الفلكيون عن كوكب ثامن عندما اختلف مدار أورانوس المشاهَد عن المدار الذي يُحصل عليه حسابيا، الأمر الذي ولّد شكوكا بوجود جسم كبير يؤثر في قوى تثاقلية. وفي عام 1846 تأكد الفلكيون من وجود نپتون، وهو كوكب يبعد كثيرا عن الشمس لدرجة أنه يتطلب 13 عاما أخرى قبل أن يتمّ أول مدار كامل له منذ اكتشافه. وكوكب نپتون هو الثامن بين الكواكب من ناحية متوسط بعده عن الشمس، لكن مرحلة كونه أبعد الكواكب عن الشمس، التي دامت عشرين عاما، انتهت في عام 1999 عندما تحرك الكوكب پلوتو مرة أخرى إلى الخارج ليصبح أبعد من نپتون عن الشمس. إن الغلاف الجوي لنپتون ذي اللون الأزرق الداكن يتقلب بوساطة الرياح التي تتحرك بسرعة تصل إلى 700 متر (2300 قدم) في الثانية، وهي أعلى سرعة توجد على سطح أي من الكواكب. وكثافة نپتون أكبر من كثافة زملائه من العمالقة الغازية. ومن المحتمل أن يكون في داخله جليد وصخر منصهر، وذلك على الرغم من أن البيانات عن دورانه تشير إلى أن هذه المواد الثقيلة موزعة على حيز الكوكب كله بدلا من تجمعها في قلبه.

ولنپتون، كما لأورانوس، حقل مغنطيسي مائل على محور دورانه بنسبة 47 في المئة. ويبدو أن منبع الحقل بعيد عن مركز الكوكب. وربما تكوّنت حلقاته بعد تكوّن الكوكب نفسه بوقت طويل. كما أن التنوع الغريب لحجوم الجسيمات التي تُكَوِّن حلقته الخارجية قد يكون نتيجة لتفكك تابع كوكبي منذ بضعة آلاف سنة. وتتضمن أقمار نپتون الجانحة كلا من القمر نيريد Nereid ـ الذي اختلافه المركزي أكبر من الاختلاف المركزي لأي تابع كوكبي آخر، إذ تبلغ النسبة بين أكبر وأصغر بعدين له عن مركز مساره 1:7 ـ والقمر تريتون Triton الذي يسبح في مداره بعكس اتجاه دوران نپتون ويميل 157 درجة على مستوي خط استواء الكوكب.



صور پلوتو
ليس لها عادة ميز أعلى من ميز هذه الصور التي تبين نصفي كرة متقابلين، والتي أُنتجت بمعالجة بيانات تم الحصول عليها من مقراب هبل الفضائي. وتشير البيانات إلى أن وجه پلوتو يحوي تباينات على نطاق واسع أكثر من أي كوكب آخر، ربما باستثناء الأرض. استُخدمت هذه الحقيقة والمعلومات الأخرى حول الكوكب لتوليد مفهوم الفنان عن پلوتو في الصورة الموجودة في أقصى اليمين.
حزام كوپير
يتكوّن من مذنبات أولية وأجسام صغيرة بدرجة يتعذر معها اعتبارها كواكب. ويقدّر الفلكيون أن الكتلة الكلية لجميع مكوِّنات الحزام تتراوح بين ربع كتلة الأرض ونصفها. وفيما عدا پلوتو، فإن عرض أكبر الأجسام في الحزام لا يزيد على بضع مئات الكيلومترات
ضوء نجمي متلألئ
يوضح أن لپلوتو غلافا جويا. راقب فلكيون من ثمانية مواقع پلوتو أثناء مروره أمام نجم بعيد في 9/6/1988. خَفَتَ النجم تدريجيا عندما أخذ ضوؤه بالدخول في الغلاف الجوي. وأوضح انخفاض حاد في منحني الضوء (b وf) وجود طبقة انتقالية في غلاف پلوتو الجوي، وقد تكون هذه الطبقة سديما (ضبابا رقيقا) أو منطقة تغير سريع في درجة الحرارة.
پانوراما پلوتونية
يمكن أن تتضمن سماء ساطعة ذات نجوم ومنظرا لكارون فوق أرضية خشنة، أدت الكيمياءُ الضوئية المعقدة إلى صبغها بلون وردي أحمر خفيف، وفيها رقع متجمدة من الميثان وأحادي أكسيد الكربون والنيتروجين. والغلاف الجوي للكوكب رقيق لدرجة أن السماء ربما تظهر سوداء حتى خلال النهار.


هل پلوتو كوكب حقا؟ قبل نحو ستة أعوام كان هذا السؤال يعتبر سخيفا. لكن الفلكيين وجدوا في أوائل عام 1990 منطقة لأجسام تدور في أفلاك وراء نپتون مباشرة. وهذه المنطقة التي سميت حزام كويپر Kuiper belt، أغلب قاطنيها أجسام صغيرة ـ أصغر من أن تسمى كواكب، وإلى جانب مذنبات أزمنة دورانها صغيرة نسبيا ـ وهذا يعني أنها تقترب من الشمس مرة واحدة على الأقل كل قرنين.

لا يزال أغلب الفلكيين يعتبرون پلوتو كوكبا. وعلى الرغم من أن كتلته هي جزء من 400 فقط من كتلة الأرض، فهو أكبر أجسام حزام كويپر. وأيضا، يبدو أن پلوتو يملك انعكاسية أكبر من الأجسام الأخرى في حزام كويپر. وقد تكون السوابق وطول الممارسة مسؤولة جزئيا عن اعتباره كوكبا، فقد سميِ پلوتو كوكبا منذ أن اكتشفه <C. تومبو> عام 1930.

لم يتم تصوير پلوتو بميز عال إطلاقا، وأفضل الصور الموجودة تم الحصول عليها من مقراب هبل الفضائي (في أعلى اليمين). ولاحظ <W.J. كريستي> [وهو فلكي يعمل في مرصد السلاح البحري الأمريكي] حين كان يفحص صورا أقل وضوحا عام 1978، وجود نتوء في قرص پلوتو. وقد تبيّن أن النتوء هو تابع أُطلق عليه اسم كارون Charon، وذلك نسبة إلى المُجَدِّف الأسطوري الذي كان ينقل الركاب بقاربه عبر نهر ستيكس Styx إلى عالَم پلوتو.


أَيْدا Ida
الذي اكتَشفته عام 1993 سفينة الفضاء گاليليو، كان أول كوكب يُعرف بأن له قمرًا صغيرًا سُمِّيَ داكتيل Dactyl. (في عام 1997 وجد الفلكيون أن الكويكب ديونيسس Dionysus قد يكون له قمر أيضا.) ويبلغ طول أَيْدا 52 كيلومترا (32 ميلا)، ويبدو أن له حقلا مغنطيسيا خاصا به. وتشير فوهاته إلى أن عمره يبلغ نحو بليون عام.
گاسپرا Gaspra
هو أول كويكب يصوَّر عن قرب عندما مرت سفينة الفضاء گاليليو بجانبه وهي في طريقها نحو المشتري.
المذنب شوميكر-ليڤي Shoemaker-Levy 9 (في اليمين) اصطدم بالمشتري في الشهر 7/1994، وكان ذلك أكبر تصادم شاهدته البشرية. وقد انقسم المذنب إلى أكثر من عشرين شظية تتحرك بسرعة ستين كيلومترا في الثانية. وقد ولّدت أكبر القطع طاقة تعادل ملايين الرؤوس الحربية النووية التي طاقة كل منها تعادل ميگاطن.
مذنب عام 1680 الكبير Great Comet
حدد إسحق نيوتن أن مساره هو قطع مكافئ تقريبا. وفي عام 1995، اكتشف مقراب هبل الفضائي حزاما ربما يحوي 200 مليون مذنب تدور حول النظام الشمسي
إن الكويكبات الكبيرة للغاية
التي تزيد أطوال أقطارها على عشرة كيلومترات يندر وجودها. يوضح الرسم البياني الأعداد النسبية للكويكبات الأصغر مقارنة بأعداد الكويكبات الأخرى الأكبر.
نيزك پيكسكيل Peekskill
(في الأسفل) حطم هذه السيارة (ماليبو) في 9/10/1992. وقد شاهد آلاف الناس الذين كانوا موجودين في ضواحي نيويورك كرة نارية، وقد سجلها بعض المواطنين بالڤيديو وهي تندفع مخترقة سماء الليل. وباستخدام هذه الشرائط، حسب الفلكيون مسار النيزك ومداره الأصلي. ويرى البعض أن مدار النيزك وتركيبه يشيران إلى أنه نشأ كجزء من الكويكب 6 هيبي Hebe
هيل ـ بوپ Hale-Bopp
هو أكثر المذنبات سطوعا منذ عام 1811، وقد أمكن رؤيته بوضوح بالعين المجردة، حتى في المدن الكبيرة المغمورة بالأضواء الصنعية. وقد ظهر له ثلاثة ذيول منفصلة من الغبار والغاز المتأين وذرات الصوديوم
مذنب هالي Halley's Comet
يقوم بزيارات على فترات منتظمة تبلغ كل منها 75 عاما تقريبا. ونتيجة للاضطرابات التي يُحدثها فيه كوكبا المشتري وزحل، فإن مسار مذنب هالي والفترة بين زيارتين متتاليتين له يتغيران تغيرات طفيفة. وفي القرن السابع عشر حلل <E. هالي> الأرصاد المعروفة عن المذنبات واكتشف الزائر الذي تتكرر زياراته، والذي يحمل الآن اسم هذا العالِم.

تسبح آلالاف من الأجسام التي يطلق عليها الفلكيون عادة اسم «الكواكب الصغيرة» أو الكويكبات، مُتمركزة بين فلكَيْ المريخ والمشتري. وكان من الممكن لهذه الأجسام أن تندمج وتكوِّن كوكبا صغيرا لو لم تقع تحت التأثير الهائل لثقالة المشتري التي أدت إلى تسارعها. ويمكن لتصادمات الأجسام الصغيرة والمنخفضة السرعة أن تبني كوكبا، لكن الأجسام التي تتحرك بسرعة خمسة كيلومترات في الثانية، وهي السرعة المتوسطة للكويكبات، تصطدم بعنف. وهذه التصادمات يمكنها أن تُخْرِج الكويكبات من مداراتها النموذجية بين المريخ والمشتري. وتتخذ بعض الشظايا مسارات مستقرة يذهب بعضها بهذه الشظايا إلى مواضع أقرب من الأرض، وفي حالات أخرى تصل إلى سطح كوكبنا كنيازك. ومن المنتظر أن تزيد معلوماتنا عن الكويكبات زيادة ملحوظة عام 1999، وذلك عندما يقترب مسبار يسمى مقابلة الكويكب بالقرب من الأرض Near Earth Asteroid Rendezvous إلى نحو 48 كيلومترا من الكويكب إيروس Eros.

تعني كلمة «مذنّب» comet في اللغة اليونانية «ذو الشعر الطويل»، وهو وصف مناسب لما قد يظهر على أنه شيء ضبابي أو لطخة في السماء. تتركب المذنّبات، وهي زوّار من أقاصي النظام الشمسي، من نواة صلبة ومن الغبار والجليد، وهذا أدّى إلى تسميتها «كرات الجليد القذرة» dirty snowballs. وتُنتج التآثرات مع الشمس ذؤابة المذنب الغائمة وواحدا أو أكثر من الذيول التي تحجب المذنب أمام الشمس. والأمر الأكثر احتمالا، أن الجسم الذي صدم الأرض منذ 65 مليون سنة كان مذنبا (على الرغم من أنه لا يزال هناك احتمال بأن يكون هذا الجسم كويكبا). وقد سبب ذلك الانقراضَ الحيوانيَ الذي قَتَلَ الدينوصورات ومهَّد الطريق إلى نشوئنا نحن.

إن الحسابات، التي أجراها الفلكي الهولندي <H.J. أورت> في الخمسينات من القرن العشرين، بيّنت أنه لابد من وجود أعداد هائلة من المذنبات يتراوح بعدها عن الشمس ما بين 000 40 و000 50 مِثْلٍ لبعد الأرض عنها، وقد سُميت هذه المذنبات سحابة (غمامة) أورت Oort Cloud.