המשטחים הארציים מעוצבים על ידי שלושה גורמים בסיסיים: פגיעות אסטרואידים ושביטים, שחיקה בשל זרימת נוזלים (מים על כדור הארץ) ורוח, ותהליכים גיאולוגיים. בעוד שאירועים של פגיעת אסטרואידים הם אולי הדרמטיים ביותר, הרי שהשפעת תהליכים גיאולוגיים האיטיים היא המשמעותית ביותר בעיצוב המאפיינים בקנה מידה גדול של ירחים או פלנטות. הכוחות המניעים את כל התהליכים הללו, כולל התפרצויות וולקניות וטקטונית הלוחות, הם כוח הכבידה והאנרגיה המשתחררים מהדעיכה של יסודות רדיואקטיביים (ובמידה פחותה, האנרגיה שנותרה בצורת חום מאז היווצרות הפלנטה). חום זורם מן האזורים חמים יותר לאזורים קרירים יותר. האנרגיה של ליבת הפלנטה חייבת לנוע החוצה ולבסוף לצאת אל החלל. חלק ממעברי החום מתבצע על ידי הולכה בתוך סלע מוצק. עם זאת, כמות חום שיש להעביר גדולה מכדי שתתבצע רק על ידי הולכה. הסעה גם מעבירה חום מהפנים הארץ כלפי שטח הפנים הקריר. צורה זו של העברה חום הדרך שבה עולים מים חמים מקרקעית סיר אל פניו. בשל הסעה, מסות ענקיות של סלעים חמים במצב מותך או פלסטי, נעות במהירות איטית כלפי מעלה עד שהם פוגעים בתחתית ליתוספירה. אז הם מתפשטים לרוחב הקרום, מקרינים את החום שלהם לליתוספירה, ולבסוף שוקעים שוב. במעטפת הצמיגית של כדור הארץ, מחזור שכזה מתרחש לאורך כ -200 מיליון שנה.
באדיבות Teach Astronomy
התנועה בשכבות חצי נוזליות מתחת הליתוספירה יוצרת לחץ עצום על שכבות הסלע השברירי של ליתוספירה. בהתאם לאופי של לחצים, הליתוספירה עשויה להידחס, או שהיא עשויה לפתח מתחים גבוהים. אם הלחץ יוצר דחיסה, קיפול או עיוות של הליתוספירה עשויים להיווצר רכסיי הרים, כמו הרי הרוקי או ההימלאיה. נוסע באזורים אלה יכול לראות את הקפלים המעוקלים הענקיים בשכבות הסלע. אם הלחצים מותחים את ליתוספירה, היא עשויה להיות דקה כמו גומי מתוח או אפילו להיקרע בסדרה של שברים הנקראים העתקים. דוגמה לכך מתרחשת לאורך באחה קליפורניה וחוף קליפורניה, שם כוחות מתיחה משכו את באחה קליפורניה מחוץ ליבשת בשנים האחרונות. בדומה לכך, סעודיה מתרחקת מאפריקה. המתיחות גורמת גם שם לשברים כמו העתק של סן אנדריאס בקליפורניה והעתק האלפים בניו זילנד.
אם הלחץ או מתיחות גדולים מדי, הליתוספירה תתעוות מעבר לגבול שלה, כמו גומיה או מרק נמשכו חזק מדי. ואז ייווצרו שברים בליתוספירה, גורמים ליצירת גל סייסמי הנע דרך הקרום והמעטפת. זוהי התופעה שאנו קולטים כרעידת אדמה. המתחים הם בדרך כלל מתחת לאדמה, אבל לפעמים הם נראים על פני השטח. ברגע שרעידת אדמה מתרחשת, ניתן להרגיש או לזהות אותה בקלות, אבל אם הזרמים הסוערים ממשיכים לנוע באיטיות, הם עלולים ליצור מחדש מתחים שיובילו לרעידות אדמה. זו הסיבה שקו השבר נתון יכול להמשיך לייצר רעידות אדמה באופן אקראי לאורך מאות שנים.
באדיבות Teach Astronomy
בתנאים מסוימים, כגון לאורך לוחות שונים, שברים עשויים לאפשר ללבה מותכת לנוע אל פני השטח. התוצאה היא התפרצות געשית, כולל מעיינות חמים וגייזרים, כגון אלה נמצאים בילוסטון בארה"ב, ואפילו התפרצות של לבה מותכת אל פני השטח. (בדרך כלל, חומר כזה נקרא מגמה בזמן שהוא תת קרקעי ולבה כאשר הוא מגיע אל פני השטח.) עובדה זו מסבירה מדוע הרי געש מרוכזים לעתים קרובות באזורים של שברים ורעידות אדמה, שם הליתוספירה מתעוותת במהירות רבה על ידי זרמים במעטפת הבסיסית. לחלופין, התפרצויות הרי געש יכולות להתרחש כאשר הליתוספרה דקה ומגמה יכול לחדור דרך סדקים הנוצרים בה. הרי הגעש של שרשרת איי ההוואי ושרשרת האיים האינדונזית נוצרו כאשר לוחות ליתוספירה הדקות עברו סמוך לנקודה חמה במעטפת, והמגמה זרמה דרך סדרה של חורים שנוצרו בקרום הדק. הרי הגעש על איו, הירח של יופיטר, והרי הגעש הרדומים על מאדים הם הרי געש חמים.
תהליכים גיאולוגיים מתרחשים בכל רחבי כדור הארץ. לכל היבשות יש רכסיי הרים, וניתן לחוש רעידות אדמה מתונות גם במקומות בלתי צפויים כמו אנגליה וקנזס. עם זאת, התמונה הגדולה של הפעילות הגיאולוגית במפגשים בין תריסר לוחות בליתוספירה, רוכסי הרים נמצאים במקום שבו לוחות מתנגשים (לדוגמה, האנדים וההימלאיה) או נפרדים (השבר באמצע האטלנטי). למרבה הצער, כמעט מיליארד בני אדם חיים ליד "טבעת האש", אשר עוקבת לאורך גבולות הלוחות שעל שפת האוקיינוס השקט. באמצעות רדיו אסטרונומיה ניתן למדוד ישירות את תנועת היבשות. אירופה וצפון אמריקה נפרדות זו מזו בקצב של כ -5 ס"מ בשנה. לפני כ- 150-200 מיליון שנים הן היו יחד, וכל היבשות יצרו את היבשת הקדומה שנקראה פאנגה.
כל התהליכים השולטים בגיאולוגיה של כדור הארץ – כוח הכבידה, חימום פנימי, וולקניזם – נמצאים גם בפלנטות אחרות. חוקים אלה מסדירים את ההתנהלות בעולמות סלעיים, חלים בכל מקום ביקום. כדור הארץ הוא רק אחד העולמות שאנו יכולים למצוא בחלל. בעולמות אחרים קיימת גיאולוגיה עשירה ונופים מרתקים שניתן לחקור. אך לכוח הכבידה והאנרגיה היוצרים תהליכים גיאולוגיים יש מגבלות. גובה ההרים מוגבל על ידי כוח הכבידה, ההרים הגדולים במאדים, מתנשאים לגובה רב מפני שכוח הכבידה שם חלש ממה שאנו מוצאים כאן על פני כדור הארץ. כמו כן, אנו מוצאים הרי געש פעילים נוספים על בירח איו.
פני כדור הארץ נמצאים בתהליך של התחדשות מתמדת. כל התהליכים הגיאולוגיים העיקריים – נדידת יבשות, פגיעות במעטפת, יצירה ושחיקת הרים – מתרחשים בסקלות זמן של 100 עד 200 מיליון שנה. והם משפיעים רק על אחוזים בודדים מפני כדור הארץ. קשה למצוא אזורים על פני השטח של כדור הארץ שגילם עולה על 800 מיליון שנה. זו הסיבה שהחיפוש אחר הסלעים העתיקים ביותר על פני כדור הארץ היווה משימה מאתגרת למדענים. לפניהם ניצבה מטרה לחקור את התנאים ששררו בראשית מערכת השמש. לכן, יש למצוא סלעים שלא ניזוקו והגיעו לכאן מהחלל – כמו אסטרואידים שהופכים למטאוריטים – ומצליחים לשרוד את המסע אל כדור הארץ.
Author: Chris Impey