قمر ذو كتلة كوكبية

القمر ذو الكتلة الكوكبية هو جرم سماوي ذو كتلة كوكبية ، وهو قمر طبيعي لجرم سماوي آخر غير نجمي . وبسبب كتلتها ، تكون هذه الأقمار كبيرة وبيضوية الشكل (وأحيانًا كروية ) نتيجة للتوازن الهيدروستاتيكي الناجم عن الانصهار الجزئي الداخلي والتمايز ، و /أو عن التسخين المدّي أو الإشعاعي ، وفي بعض الحالات تتشكل محيطات تحت سطحها .

يُطلق بعض علماء الكواكب، مثل آلان ستيرن ، على الأقمار ذات الكتلة الكوكبية اسم "الكواكب التابعة" ، إذ يهتمون أكثر بدراسة ما إذا كان للجرم السماوي جيولوجيا كوكبية (أي ما إذا كان جرمًا كوكبيًا) من اهتمامهم بمداره الشمسي أو غير الشمسي ( ديناميكيات الكواكب ). ^{[ 1 ]} ولذلك، يعتبرون الأقمار ذات الكتلة الكوكبية فئة فرعية من الكواكب . إلا أن هذا التصنيف للكواكب إلى ثلاث فئات ( الكواكب الكلاسيكية ، والكواكب القزمة، والكواكب التابعة) لم يتبنَّه الاتحاد الفلكي الدولي .

يوجد قمران في المجموعة الشمسية ، غانيميد وتيتان ، أكبر من كوكب عطارد ، بينما كاليستو أصغر منه بقليل، مع أن كتلة الأقمار الثلاثة أقل من كتلة عطارد. إضافةً إلى ذلك، هناك سبعة أقمار - غانيميد، تيتان، كاليستو، آيو ، لونا ( قمر الأرض)، أوروبا ، وتريتون - أكبر حجماً وأكثر كتلة من أكبر وأضخم كوكبين قزمين ، بلوتو وإيريس .

لم يُعترف بالفرق بين القمر والكوكب التقليدي إلا بعد وضع النموذج الشمسي المركزي للنظام الشمسي. فعندما اكتشف غاليليو عام 1610 أول أقمار لكوكب آخر ( أقمار غاليليو الأربعة لكوكب المشتري)، وصفها بأنها "أربعة كواكب تدور حول نجم المشتري بفواصل زمنية غير متساوية وبسرعة مذهلة". ^{[ 2 ]} وبالمثل، استخدم كريستيان هويغنز ، عند اكتشافه تيتان ، أكبر أقمار زحل، عام 1655، مصطلحات "كوكب" و"نجمة" و"قمر"، بالإضافة إلى المصطلح الحديث "قمر تابع" لوصفه. ^{[ 3 ]} أما جيوفاني كاسيني ، عند إعلانه اكتشافه قمري زحل إيابيتوس وريا عامي 1671 و1672، فقد وصفهما بأنهما "كواكب جديدة حول زحل". ^{[ 4 ]} مع ذلك، عندما نشرت مجلة دي سكافانز تقريرًا عن اكتشاف كاسيني لقمرين جديدين لزحل ( تيثيس وديون ) عام 1686، أشارت إليهما تحديدًا باسم "الأقمار الصناعية"، وإن كانت تشير أحيانًا إلى زحل باعتباره "الكوكب الرئيسي". [ ^{5 ] عندما} أعلن ويليام هيرشل اكتشافه لجسمين يدوران حول أورانوس ( تيتانيا وأوبرون ) عام 1787، أشار إليهما باسم "الأقمار الصناعية" و"الكواكب الثانوية". ^{[ 6 ]} استخدمت جميع التقارير اللاحقة لاكتشاف الأقمار الطبيعية مصطلح "القمر الصناعي" حصريًا، ^{[ 7 ]} على الرغم من أن كتاب سميث المصور لعلم الفلك الصادر عام 1868 أشار إلى الأقمار الصناعية باسم "الكواكب الثانوية". ^{[ 8 ]}

يصنف آلان ستيرن الكواكب التابعة ضمن ثلاث فئات من الكواكب، إلى جانب الكواكب القزمة والكواكب الكلاسيكية. ^{[ 9 ]} ويشمل مصطلح "الكوكب" ( planemo ) جميع هذه الفئات الثلاث. ^{[ 10 ]} ويعتمد تعريف ستيرن والاتحاد الفلكي الدولي للكوكب على التوازن الهيدروستاتيكي ، أي على أن تكون كتلة الجسم كافية لجعله مرنًا، بحيث يتخذ شكلًا بيضاويًا تحت تأثير جاذبيته الذاتية. ويحدد تعريف الاتحاد الفلكي الدولي أن الكتلة كبيرة بما يكفي للتغلب على قوى الجسم الصلب، ولا يتناول الأجسام التي قد تكون في حالة توازن هيدروستاتيكي نتيجة وجود محيط جوفي أو (كما في حالة قمر آيو) نتيجة وجود صهارة ناتجة عن التسخين المدّي. وقد تحتوي العديد من الأقمار الجليدية الكبيرة على محيطات جوفية. ^{[ 11 ]}

أكبر سبعة أقمار في الكون أكبر من كوكب بلوتو القزم ، المعروف بتوازنه الهيدروستاتيكي (كما أنها أكبر من إيريس ، وهو كوكب قزم أكبر من بلوتو). هذه الأقمار السبعة هي قمر الأرض ، وأقمار جاليليو الأربعة التابعة لكوكب المشتري ( آيو ، أوروبا ، غانيميد ، وكاليستو )، وأكبر قمرين تابعين لكوكب زحل ( تيتان ) ونبتون ( تريتون ). غانيميد وتيتان أكبر من كوكب عطارد، وكاليستو يكاد يكون بنفس حجمه. جميع هذه الأقمار بيضاوية الشكل. مع ذلك، فإن القمرين الأكبر من عطارد يمتلكان أقل من نصف كتلته، والكتلة، إلى جانب التركيب ودرجة الحرارة الداخلية، هي التي تحدد ما إذا كان الجسم مرنًا بما يكفي ليكون في حالة توازن هيدروستاتيكي. يُعتقد عمومًا أن إيو، ويوروبا، وجانيميد، وتيتان، وتريتون في حالة توازن هيدروستاتيكي، ولكن من المعروف أن قمر الأرض ليس في حالة توازن هيدروستاتيكي، والوضع بالنسبة لكاليستو غير واضح.

هناك اثنا عشر قمراً آخر بيضاوية الشكل أيضاً، مما يشير إلى أنها وصلت إلى حالة توازن في مرحلة ما من تاريخها. ومع ذلك، فقد تبين أن بعض هذه الأقمار لم تعد في حالة توازن، وذلك بسبب ازدياد صلابتها مع مرور الوقت نتيجة انخفاض درجة حرارتها.

يُذكر قمر بروتيوس ، ثاني أكبر أقمار نبتون (نبتون الثامن)، أحيانًا من قبل مؤلفين يناقشون أو يدافعون عن مفاهيم جيوفيزيائية عن "الكوكب". ^{[ 12 ] [ 13 ]} وهو أكبر من ميمس، لكنه بعيد كل البعد عن الشكل الكروي.

إن تحديد ما إذا كان القمر في حالة توازن هيدروستاتيكي حاليًا يتطلب مراقبة دقيقة، ومن الأسهل دحض ذلك من إثباته.

تحوّل قمر الأرض الصخري بالكامل إلى حالة تجمد خارج حالة التوازن قبل مليارات السنين، ^{[ 14 ]} ولكن يُفترض أن معظم الأقمار الستة الأخرى الأكبر من بلوتو، والتي يتكون أربعة منها في الغالب من الجليد، لا تزال في حالة توازن. (يتمتع الجليد بقوة شد أقل من الصخور، ويتشوه عند ضغوط ودرجات حرارة أقل من الصخور). ولعلّ أقوى الأدلة على ذلك تخص غانيميد ، الذي يمتلك مجالًا مغناطيسيًا يشير إلى حركة سائلة لمادة موصلة للكهرباء في باطنه، على الرغم من أن ما إذا كان هذا السائل عبارة عن لب معدني أو محيط تحت سطحه لا يزال مجهولًا. ^{[ 15 ]} قد يكون أحد أقمار زحل متوسطة الحجم ( ريا ) في حالة توازن أيضًا، ^{[ 16 ] [ 11 ]} وكذلك اثنان من أقمار أورانوس ( تيتانيا وأوبرون ) . ^{[ 11 ]} مع ذلك، فإن الأقمار الإهليلجية الأخرى لكوكب زحل ( ميماس ، وإنسيلادوس ، وتيثيس ، وديون ، وإيابيتوس ) لم تعد في حالة توازن. ^{[ 16 ]} إضافةً إلى عدم توازنها، يتميز ميماس وتيثيس بكثافة منخفضة للغاية، وقد اقتُرح أنهما قد يمتلكان مسامية داخلية ملحوظة، ^{[ 17 ] [ 18 ]} وفي هذه الحالة لن يكونا كواكب تابعة. أما وضع الأقمار الإهليلجية الثلاثة الأصغر لكوكب أورانوس ( أومبريل ، وأرييل، وميراندا ) فهو غير واضح، وكذلك وضع قمر بلوتو، شارون . ^{[ 14 ]}

تُعدّ أقمار ما وراء نبتون، إيريس ديسنوميا ، وأوركوس فانث ، وربما فاردا إلماري ، بحجم ميمس على الأقل، وهو أصغر قمر إهليلجي لكوكب زحل. مع ذلك، يبدو أن الأجرام ما وراء نبتون تتحول إلى أجسام صلبة عند أحجام أكبر (  قطرها حوالي 900-1000 كيلومتر) من أقمار زحل وأورانوس (  قطرها حوالي 400 كيلومتر). ديسنوميا وفانث أجسام معتمة أصغر من 900-1000  كيلومتر، ومن المعروف أن ديسنوميا منخفض الكثافة، مما يشير إلى أنه لا يمكن أن يكون جسماً صلباً. ونتيجة لذلك، تم استبعاد هذه الأجرام. ^{[ 19 ]}

قائمة

– يُعتقد أنها في حالة توازن

– تم التأكد من عدم وجود حالة توازن

– أدلة غير مؤكدة

أقمار الكواكب
أقمار الأرض​	أقمار كوكب المشتري	أقمار أورانوس​
أقمار زحل​	أقمار نبتون​
أقمار الكواكب القزمة المتفق عليها عموماً
أقمار بلوتو​

قائمة الأقمار الإهليلجية ^{[ 20 ]}

قمر		صورة	نصف القطر		كتلة		كثافة	الجاذبية السطحية	عام الاكتشاف	هل هو توازن هيدروستاتيكي ؟
اسم	تعيين		( كم )	( R ☾ )	( 10 21  كجم)	( M ☾ )	(جم/ سم³ )	( ز )
غانيميد	جوبيتر الثالث		2634.1 ± 0.3​​	156.4%	148.2	201.8%	1.942 ± 0.005	0.146	1610
تيتان	زحل السادس		2574.7 ± 0.1​​	148.2%	134.5	183.2%	1.88 ± 0.001	0.138	1655	[ 21 ]
كاليستو	كوكب المشتري الرابع		2410.3 ± 1.5​​	138.8%	107.6	146.6%	1.834 ± 0.003	0.126	1610	[ 22 ]
Io	جوبيتر الأول		1821.6 ± 0.5​​	104.9%	89.3	121.7%	3.528 ± 0.006	0.183	1610
القمر (لونا)	الأرض الأولى		1737.05​​	100%	73.4	100%	3.344 ± 0.005	0.165	عصور ما قبل التاريخ	[ 23 ]
أوروبا	جوبيتر الثاني		1560.8 ± 0.5​​	89.9%	48.0	65.4%	3.013 ± 0.005	0.134	1610
تريتون	نبتون الأول		1353.4 ± 0.9​​	79.9%	21.4	29.1%	2.059 ± 0.005	0.080	1846
تيتانيا	أورانوس الثالث		788.9 ± 1.8	45.4%	3.4550 ± 0.0509 [ 24 ]	4.6%	1.683	0.040	1787	[ 11 ]
ريا	زحل 5		764.3 ± 1.0	44.0%	2.31	3.1%	1.237 ± 0.005	0.027	1672	[ 16 ]
أوبرون	أورانوس الرابع		761.4 ± 2.6	43.8%	3.1104 ± 0.0749 [ 24 ]	4.2%	1.682	0.036	1787	[ 11 ]
إيابيتوس	زحل الثامن		735.6 ± 1.5	42.3%	1.81	2.5%	1.089 ± 0.007	0.022	1671	[ 16 ]
شارون	بلوتو 1		606 ± 0.5	34.7%	1.58	2.1%	1.705 ± 0.006	0.029	1978	[ 14 ]
أمبرييل	أورانوس الثاني		584.7 ± 2.8	33.7%	1.29 ± 0.03	1.7%	1.538	0.023	1851
أرييل	أورانوس الأول		578.9 ± 0.6	33.3%	1.23 ± 0.02	1.7%	1.517	0.028	1851
ديون	زحل الرابع		561.4 ± 0.4	32.3%	1.095	1.5%	1.476 ± 0.004	0.024	1684	[ 16 ]
تيثيس	زحل الثالث		533.0 ± 0.7	30.7%	0.617	0.84%	0.984 ± 0.004	0.015	1684	[ 16 ]
إنسيلادوس	زحل الثاني		252.1 ± 0.2	14.5%	0.108	0.15%	1.608 ± 0.003	0.011	1789	[ 16 ]
ميراندا	أورانوس الخامس		235.8 ± 0.7	13.6%	0.063	0.09%	1.21 ± 0.11	0.008	1948
ميماس	زحل الأول		198.2 ± 0.4	11.4%	0.0375	0.05%	1.150 ± 0.004	0.006	1789	[ 16 ]

ميثون ، وبالين ، وإيجيون بدرجة أقل من اليقين، في حالة توازن هيدروستاتيكي. ^{[ 25 ]} ومع ذلك، ولأنها ليست أجرامًا ذات كتلة كوكبية، فإنها لا تُدرج ضمن الأقمار ذات الكتلة الكوكبية.

• قائمة الأجسام الكروية بفعل الجاذبية في النظام الشمسي
• قائمة بأجرام النظام الشمسي حسب الحجم

• الأقمار كواكب: الفائدة العلمية مقابل الغائية الثقافية في تصنيف علوم الكواكب ، فيليب ت. ميتزجر ، ويليام م. غروندي، مارك سايكس، إس. آلان ستيرن، جيمس ف. بيل الثالث، شارلين إي. ديتيليش، كيربي د. رونيون، مايكل سامرز، 22 أكتوبر 2021