ללא תהליכי דיפרנציאציה, כל הסלעים על פני כדור הארץ, הירח ועולמות סלעיים אחרים היו עשויים חומר אחיד. במקום זאת, הבידול מייצר את שלוש השכבות האופייניות לכוכבי לכת יבשתיים: ליבה מתכתי צפופה מאוד של ברזל וניקל במרכז, מוקפת במעטפת של סלע צפוף וקרום סלעי דק וקל יותר. כוח הכבידה הוא הכוח שהפריד בין החומרים הללו.
באדיבות NASA
דיפרנציאציה החלה כאשר החומרים המרכיבים את מערכת השמש החלו להצטבר בסביבה אלימה. מערכת השמש הייתה מלאה פסולת סלעית. כאשר גושים אלה פגעו בכדור הארץ, האנרגיה הקינטית שלהם הפכה לאנרגיה תרמית. אנרגיה זו בשילוב עם חימום פנימי בשל התפרקותם של יסודות רדיואקטיביים כמות חום מספקת שהמיסה את הפלטנה הצעירה, או לפחות הפכה אותה לתווך מוצק ורך מאוד, שיכול לזרום כמרק. החומרים הצפופים כמו מתכות נטו לשקוע למרכז הגוף שטרם התמצק, בעוד שמינרלים צפופים פחות צפו על פני המרק הלוט ויצרו את הקרום החיצוני. תהליך זה של הפרדת חומרים לפי צפיפותם נקרא הפרדה (differentiation).
באדיבות Teach Astronomy
ניתן לצפות בדוגמה יומיומית של דיפרנציאציה, ערבבו היטב צנצנת המכילה שמן ומים ואז השאירו אותה במנוחה. השמן נפרד מן המים הצפופים וצף על פניהם. ניסוי זה עובד היטב כאשר משתמשים בשמן בעל צבע, כמו שמן זית. תהליך דומה מתרחש במוצקים. ממלאים צנצנת עם תערובת של אורז כדורי ברזל קטנים. כאשר מערבבים את התוכן של הצנצנת, ולאחר מכן משאירים אותה במנוחה כדורי המתכת מתכנסים בתחתית, והאורז הצפוף פחות "צף" מעליהם.
ההתכה של מתכת מסוגים שונים מייצרת שכבות דומות. אם נבחן תערובת של סלעים ומתכות ניתן לראות תהליך הפרדה דומה כאשר המתכות נודדות לתחתית הכלי בעוד חומרים בעלי צפיפות נמוכה נעים כלפי מעלה. על פני הפלטנה הצטברה שכבה דקה של סלע, סלע בעל צפיפות נמוכה שיצר את הקרום. בכדור הארץ, כאשר סלע שהכיל ברזל, למשל, נמס בנסיבות מסוימות, ואז המתכת נעה אל הליבה של כדור הארץ. סלעים בעלי צפיפות נמוכה נעו כלפי מעלה תופסים את מקומן של המתכות השוקעות, יצרו את המעטפת. על פני השטח צף חומר קל שיצר את הקרום החיצוני. ניתן לדמיין פלנטות כמכלי התכה ענקיים. הבהרה: קיימות מתכות מסוימות הקשורות בצורה כימית למינרלים בצפיפות נמוכה בקרום כדור הארץ, לכן הן נטו להישאר עם המינרלים האלה בזמן ההפרדה. תופעה המסבירה מדוע אנו מוצאים ברזל ועפרות מתכתיות בקרום, למרות שרוב הברזל בכדור הארץ נמצא בליבה.
עדות לסוג זה של הפרדה נמצאו במינרלים של רבים מהעולמות הסלעיים במערכת השמש. אחד המינרלים בעלי צפיפות נמוכה ביותר הנפוצים בגופים אלה הוא סוג של מגמה שהתמצקה ונקראת פלדספאר. פלדספאר הוא מינרל סיליקט בהיר, המכיל אלומיניום ומעט תערובת של נתרן, אשלגן וסידן. פלדספאר נוצר מלבה מותכת וצף אל פני השטח. פני שטח של כדור הארץ ושל הירח עשירים בפלדספאר, הנמצא בריכוזים גבוהים של סלעי בזלת. בזלת היא סלע בצבע כהה, הנפוץ ביותר בלבה הפורצת מהרי געש שמקורה בקרום ובמעטפת העליונה של הפלנטה. קרקעית הים של כדור הארץ עשויה מבזלת. אנו מוצאים גם בזלת על פני הירח. הכתמים הכהים המרכיבים את "האיש על הירח" הם למעשה מישורים ענקיים של לבה בזלתית כהה, שהתפרצה לפני כ- 3.5 מיליארד שנה. הרמה הבהירה של הירח הם סלע הנקרא אנורטוזיט, אשר כמעט כולו עשוי גבישים פלדספאר.
באדיבות NASA
כאשר מחזיקים חתיכת סלע ביד, בדרך כלל לא חושבים שזהו חומר קל. כדי להתשכנע שסלעי כדור הארץ הם קלים, נסנו להחזיק מטאוריט עשוי ברזל. הסלעים הנפוצים ביותר על פני כדור הארץ הם בעלי צפיפות נמוכה אף יותר מאשר סלע פלדספאר הטהור. גרניט הוא סלע סיליקון עשיר בקוורץ, הנוצר בדרך כלל מחומרים מותכים בקרום היבשתי של כדור הארץ. החדרה והתכה של לוחות טקטוניים גורמות לעלית הריכוז של הקוורץ וליצירת סלעים עשירים במינרלים בעלי צפיפות נמוכה על פני כדור הארץ. בנוכחות מים, מינרלים אלה נמסים מחדש ויוצרים את סלעי הגרניט. היבשות הן כמו שכבה בעלת צפיפות נמוכה הצפה על פנים שכבת סלעים צפופה יותר של הקרום התחתון הבזלתי של המעטפת העליונה, בדומה לקרחונים הצפים בים. לירח אין גרניט כי הוא חסר מים ולא מתרחשת בו טקטונית לוחות, שגורמת להופעת חומרים עשירים בסיליקה.
כדי שגוף יעבוד הפרדה בין החומרים המרכיבים אותו, חייבת להיות בתוכו כמות מסוימת של חום פנימי, שתגרום להמסה של כמות מסוימת של חומר, וכוח כבידה שיפריד את מרכיבי החומר. ניתן להסיק מהו הגודל של הגוף פלנטרי לפי הקריטריון הבא: האם התרחשה בגוף הפרדה?. כוכבי הלכת המוכרים היו גדולים דיים כדי שתתרחש בהם הפרדה, וכך גם מרבית הירחים הגדולים. אבל רוב המטאוריטים קטנים מכדי שיעברו תהליך הפרדה – היחסים בין יסודות בחומרים המרכיבים אותם שווים ליחסים של המסה במערכת השמש (למעט היסודות הגזיים שאבדו). מטאוריטים אלה ודאי נוצרו בגופים קטנים שלא נמסו לחלוטין. מאידך, כמה אסטרואידים אכן הגיעו לגודל מספיק ועברו תהליכי הפרדה. אחד מהם הוא האסטרואיד וסטה, בעל כיסוי בזלתי על שטח פניו.
Author: Chris Impey