(1) اللب

تتميز الكواكب الأرضية عن غيرها بامتلاكها أجزاءً خارجية صخرية تتكون في أغلبها من معادن السليكات. لكن كثافاتها كبيرة جدًّا بحيث لا تسمح لها بأن تكون صخرية بالكامل، ويُعتقد أن كلا منها يحتوي على لب غني بالحديد في مركزه. ولا يمكن رؤية لب أي كوكب أو أخذ عينة مباشرة منه، لكن يوجد العديد من الأدلة المستقلة. والكثافة أحد هذه الأدلة؛ إذ تشير إلى أن الجزء الداخلي لا بد أن يكون أكثر كثافة من الصخر بما يسمح حتى بانضغاط داخلي في ظروف الضغط المرتفع. وتشير تحليلات مسارات مركبات الفضاء التي تدور حول تلك الكواكب إلى أن الكثافة تزداد باتساق حول مركز كل كوكب. وتشير النماذج الكيميائية المتعلقة بما يحدث - على الأرجح - داخل الكواكب الصخرية إلى أن هناك قدرًا غير كافٍ من الأكسجين بحيث يمكن لكل الحديد الموجود أن يتأكسد ويتَّحد مكوّناً معادن السليكات؛ لذا لو أن الجزء الداخلي من الكوكب قد انصهر، فإن هذا كان من شأنه أن يسمح للحديد المعدني الذي هو أكثر كثافة من الصخر، أن يغوص نحو المركز. وهذا مثال على عملية يُطلق عليها: التمايز الكوكبي.



والأجزاء الخارجية من اللب الغني بالحديد لكل من الأرض وعطارد لابد أنها منصهرة اليوم؛ لأن كلا هذين الكوكبين لديهما مجال مغناطيسي قوي، تولد - على الأرجح - من حركة ديناميكية في مائع موصل للكهرباء. وبالنسبة لكوكب صغير مثل عطارد، فإن كثافته عالية جدًّا، ومن ثم فإنه لا بد أن يكون لله ضخمًا على نحو استثنائي، يشغل نحو 40% من حجمه، ويمثل نحو 75% من كتلته. ولا تتولد مجالات مغناطيسية داخل كوكبي الزهرة والمريخ والقمر الأرضي؛ ومن ثم فمن المرجح أن يكون لب كل من هذه الأجرام الثلاثة صلبا بأكمله.

في حالة كوكب الأرض، حصلنا على المزيد من الأدلة المتعلقة باللب من دراسة الكيفية التي تنتقل بها الموجات الزلزالية. وهي اهتزازات تطلقها الزلازل أو اختبارات نووية تتم تحت الأرض!) - في أرجاء الكوكب. وهذا يؤكد وجود لب داخلي صلب يبلغ نصف قطره 1215 كيلومترًا، ولب خارجي مائع يبلغ نصف قطره 3470 كيلومترا. ويبدو أن كليهما في الأساس عبارة عن حديد ممزوج بنيكل بنسبة تتراوح بين 5% و10%، لكن افتراضات الكثافة تتطلب شيئًا أقل كثافة من الحديد أيضًا، يشكل من 6% إلى 10% من اللب الخارجي، ومن 2% إلى 5%و10% من اللب الداخلي. وأكثر التفسيرات ترجيحا هو مزيج من نوع ما من الأكسجين والسليكون والكبريت.

إجمالا، يشغل لب كوكب الأرض نحو 16% من حجم الكوكب. وبالنسبة لكوكبي الزهرة، والمريخ فإن اللب يشغل نحو 12% و9% على الترتيب، وهذه التقديرات تعتمد في الأساس على متوسط كثافتهما. وهناك بعض البيانات الزلزالية المحدودة جدًّا التي أتت من القمر (من بعثة «أبوللو»)، والتي تلمح إلى وجود لب صغير نسبيا يتراوح نصف قطره بين نحو 220 و450 كيلومترًا أقل من 4% من الحجم الكلي للقمر). ويتكون نحو 1 في كل 20 نيزكا من مزيج من الحديد، ونسبة تتراوح بين 4.5% و18% من النيكل، وهو ما يتوافق مع ألباب الكواكب المصغرة التي تنتمي لحزام الكويكبات، والتي تباينت داخليًا قبل أن تفتتها التصادمات.

(2) الدثار والقشرة

يُطلق على الجزء السليكي الذي يحيط بلب الكواكب الأرضية اسم الدثار، وهو يشكل أغلب الحجم الإجمالي لكل كوكب أرضي، ومعظم كتلته باستثناء كوكب عطارد. والقشرة هي وحدة ثانوية نسبيًّا تعلو الدثار، وهي أيضًا مكونة من السليكات بالرغم من أنها تختلف اختلافا طفيفا في تكوينها عن الدثار

وقد تطور الدثار الحالي للكواكب من الصخر المنصهر الذي من المحتمل أن يكون قد غطى هذه الكواكب بعد آخر عملية تصادم ضمن الاصطدام العملاق، والمعروف للجيولوجيين باسم «محيط الماجما». وبينما يبرد محيط الماجما، فإن سطحه ينشر الحرارة في الفضاء، وتتكون مِن ثَمَّ قشرة صلبة. ومع ذلك، فإن هذه القشرة تتكسر وتتقلقل باستمرار بفعل الاضطراب الحادث تحتها والتصادمات من فوقها. وتستمر درجات حرارة محيط الماجما في الانخفاض، لكن على العكس من تجمد كرة من الماء، ليس هناك درجة حرارة محددة يصبح عندها المحيط بأكمله صلبًا؛ فطبيعة المادة السليكية المنصهرة تتّسم بأن ما فيها من معادن ذات تراكيب متنوعة تتبلور في درجات حرارة وضغوط مختلفة. وعلماء الكواكب لا يعلمون على سبيل اليقين إلى أي مدى تبلورت محيطات الماجما لتشكل طبقات، أو ما إذا كانت المعادن الأكثر كثافة من المعادن المنصهرة قادرة على الهبوط لأسفل، في حين أن تلك الأقل كثافة منها كانت قادرة على أن ترتفع لأعلى، وأن تلتصق معًا لتكوين جبال صخرية» ضخمة تستطيع أن تشق طريقها بقوة لأعلى بمزيد من الفاعلية.

وتجمعات هذه المادة العائمة التي تختلف كيميائيا عن محيط الماجما تحتها قد شكلت أول قشرة حقيقية على سطح القمر، وهي لا تزال باقية إلى يومنا هذا هناك، وتعرف باسم «مرتفعات القمر» (المناطق التي تظهر في لون فاتح على وجه القمر). وعلى سطح الكواكب الأرضية الأكبر حجمًا، لم تتحدد طبيعة أقدم قشرة فيها بعد، ويرجع ذلك في جانب منه إلى أن هذه القشرة في الأساس حلت محلها (أو على الأقل غطّتها) أنواع لاحقة من القشرة. ولمعرفة الطريقة التي ربما حدث بها ذلك، يتعين علينا أن نتحول إلى الدثار مرة أخرى. فبينما يبرد كوكب ناشئ، يصبح دثاره في نهاية المطاف صلبًا تمامًا. وهنا تبرز أهمية خاصيتين للمواد السليكية. أما الخاصية الأولى، فتتمثل في أن المواد الصلبة الساخنة بقدر كافٍ لا تكون ساكنة تمامًا ولا ثابتة في شكلها تماما فالصخر الساخن في الجزء الداخلي من الكوكب لديه القدرة على التدفق بسرعات تبلغ بضعة سنتيمترات في كل عام (وهو المعدل الذي تنمو به أظافرك)، بطريقة تشبه كثيرًا الطريقة التي يتغير بها شكل كتلة من القار بمرور الوقت. وفي داخل الدثار الصلب، سوف تحدث الحركة بمعدل بطيء لكنه مؤثر من الناحية الجيولوجية إذا كانت هناك قوى قادرة على دفعه. وبداخل الكوكب، تمثل الحرارة القوة الدافعة المطلوبة والدثار الأكثر سخونة الذي يأتي من العمق يكون أقل كثافة على نحو طفيف من الدثار الأبرد فوقه؛ ومن ثم فإن هناك احتمالًا كبيرًا لتبادل الأماكن فيما بينهما. ويُطلق على الحركة من هذا النوع اسم الحمل الحراري، وهو ما يمكن أن نلاحظه في طبق من الحساء يتم تسخينه على شعلة موقد، غير أن «الحمل الحراري في الحالة الصلبة داخل الكوكب يكون أبطأ كثيرًا.

تخيل أن عمودًا من الدثار الساخن يتدفق لأعلى مزيحًا الدثار الأبرد لأسفل. وبينما يقترب من السطح، يقل الضغط الواقع تحته، وهنا تبرز أهمية الخاصية الثانية؛ فبينما يهبط الضغط، تبدأ السليكات في الانصهار. ويُطلق على هذه العملية اسم «الانصهار الجزئي»؛ لأن جزءًا فقط من المادة الصلبة ينصهر، والماجما التي تتشكل تكون أغنى بالسليكا بقدر طفيف من المادة الصلبة التي استخرجت منها. وتكون الماجما الناتجة أقل كثافة أيضًا من المادة الصلبة؛ ومن ثم فإن قوى الطفو سوف تسحبها لأعلى نحو السطح، خصوصًا إذا كانت هناك مسارات يكون فيها الصخر الذي يعلوها تحت ضغط أو متفتنا. وما لم تستقر الماجما في العمق كاسترساب، فإنها تثور من خلال البراكين. والصخر الذي يتكون بهذه الطريقة يوصف بأنه صخر ناري، ويمكن أن تحل القشرة الناتجة عن نشاط الصخر الناري محل القشرة الأصلية للكوكب عن طريق التسريب أو الطمر والبقع الداكنة على سطح القمر، المعروفة باسم «بحار القمر»، هي مناطق منخفضة طمرت فيها القشرة الأولية الأشحب لونا بواسطة تدفقات الحمم البركانية التي أُنتجت بهذه الطريقة. ونتجت القشرة الحالية لكوكب الأرض من الانصهار الجزئي للدثار من أجل تشكيل قشرة محيطية، ومن انصهار وإعادة تدوير أجيال عدة من القشرة المحيطية من أجل تشكيل قشرة قارية والقشرة المحيطية لكوكب الأرض تبلغ سمكا يتراوح بين 6 و11 كيلومترًا، في حين أن القشرة القارية تتباين بدءًا من نحو 25 كيلومترًا في المناطق الرقيقة المنبسطة إلى 90 كيلومترًا تحت سلاسل الجبال الكبرى. وإجمالا، تشغل القشرة نحو 1% فقط من إجمالي حجم الأرض. ويبلغ متوسط سمك قشرة القمر الأرضي نحو 70 كيلومترًا (أي 13% من حجم القمر)، ويتراوح هذا السمك بين أقل من 100 كيلومتر في بعض المناطق المرتفعة وأكثر من 20 كيلومترًا تحت بعض الأحواض الصدمية الكبرى.

وإيجازا، ترتبط القشرة كيميائيا بالدثار الواقع تحتها، لكنها تختلف بناءً على الكيفية التي استخرجت بها منه؛ فالقشرة أقل في الكثافة، ويكون تركيبها - في المعتاد -  أغنى بالسليكا من الدثار. وتتنوع القشرة أكثر من تنوع الدثار، وهي تشمل الصخر الذي تفاعل كيميائيا مع أي غلاف جوي أو ماء سائل، والذي تفتّت أو ذاب أو نقل (بفعل الجاذبية أو الريح أو الماء أو الجليد) وترسب في مكان آخر. وتُشكل مثل هذه الرواسب صخرًا رسوبيًا. ويمكن أن يؤدي الطمر والتشويه والتسخين إلى إعادة بلورة الصخر الرسوبي أو الناري وفي كلتا الحالتين يُعرف بالصخر المتحول.