פלוטו ומעבר לו / מייקל ד’ למוניק

לראשונה יצליחו חלליות להביט מקרוב בשביטים, באסטרואידים ובכוכבי לכת ננסיים המצויים בחגורת קויפר. החלליות האלה אמורות לחשוף כיצד נולדה מערכת השמש

20 בינואר 2014 היה יום הרה גורל לאנשים ולנשים שעבדו על החללית הרובוטית רוֹזֶטָה. החללית, שמשקלה 3,000 קילוגרם, שוגרה על ידי סוכנות החלל האירופית כמעט 10 שנים לפני כן והייתה בדרכה להיפגש באוגוסט עם שביט אלמוני הנושא את השם המסורבל 67P/צ’וריומוב-גרסימנקו (או בקיצור, 67P). לאחרונה, ב-12 בנובמבר, ביצעה רוזטה דבר חסר תקדים: היא נכנסה בתמרון לולאה למסלול הדוק סביב השביט והנחיתה על פניו נחתת בשם פיליי (Philae). רוזטה עתידה להמשיך ללוות כצל את הגוף השמימי הקפוא במסלולו כשחום השמש יעורר אותו לפעילות.

(ראו כיסוי מקיף של משימת רוזטה/פילאה באתר הידען)

אך כדי שלפחות אחד הדברים האלה יוכל להתרחש רוזטה הייתה צריכה קודם כול להתעורר. היא הוכנסה ל”מצב שינה” משמר אנרגיה יותר משנתיים לפני כן. השעון המעורר הפנימי שלה היה אמור לצלצל ב-20 בינואר בשעה 11 בבוקר לפי שעון מרכז אירופה. המדענים והמהנדסים הממתינים בחדר מצב במרכז המבצעים של סוכנות החלל האירופית (ESOC) בעיר דרמשטט שבגרמניה, היו סמוכים ובטוחים שהחללית תדווח כמתוכנן. ואולם, הם זכרו גם את החללית מארס אובזרבר שקשר הרדיו עמה נותק ללא עקבות ב-1993. דקות מספר נראה שדבר דומה עלול לקרות שוב.
“ראיתי המון פרצופים חיוורים בחדר,” נזכר הולגר זירקס ממכון מקס פלנק לחקר מערכת השמש בגטינגן שבגרמניה, שהיה אחראי למצלמות האופטיות והאינפרה-אדומות של החללית. הזמן שחלף נראה כמו נצח, אף שבפועל עברו כ-15 דקות בלבד, אבל לבסוף הגיע לדרמשטט צפצוף אלקטרוני מן המרחבים שמעבר לכוכב הלכת צדק. “היא אמרה ‘הנה אני שוב,'” אומר זירקס, “וזו הייתה הקלה אדירה.”
בשבועות שחלפו מאז התברר שרוזטה לא רק התעוררה אלא גם מתפקדת ללא רבב ומוכנה להשיב על שאלות גורליות בדבר המבנה, ההרכב, ההתנהגות והמקור של שביטים: גופים שמימיים קרחוניים שלא השתנו כמעט מאז נוצרה מערכת השמש, לפני כ-4.6 מיליארד שנה. כאמור, ב-12 בנובמבר שחררה רוזטה את הנחתת שלה. עקב תקלות, היא ביצעה סדרת נחיתות ודילוגים בלתי מבוקרים לפני שנתקעה בצילו של צוק. במשך כ-60 שעות, עד שהסוללה שלה התרוקנה, ערכה מדידות כדי לחלץ מן השביט את עצם ההיסטוריה של מערכת השמש.
רוזטה אינה לבדה בחלל הרחוק. ביולי 2015, לאחר מסע של תשע שנים משלה, תבצע החללית ניו הורייזונז (New Horizons) של נאס”א משימה חסרת תקדים נוספת: מטס קרוב מעל פלוטו וחמשת הירחים הידועים שלו. “החללית במצב טוב להפליא,” מדווח החוקר הראשי אלן סטרן מן המשרד של מכון המחקר סאות’ווסט בבולדר שבקולורדו. ואף ששתי המשימות אינן תלויות זו בזו, אי אפשר לומר שאין קשר ביניהן. האסטרונומים מבינים כעת שפלוטו ו-67P שייכים לחגורת קויפר, נחיל עצום, רובו אינו ממופה, של מיליארדי גופים שמימיים השוכנים מעבר לנפטון שגודלם בין מטרים מעטים לקוטר של 2,000 קילומטר.
המפגשים האלה יהיו גולת הכותרת של סדרת תגליות מעשרים השנים האחרונות, שאם ננקוט את לשונו של סטרן, “האכילו אותנו אבק וְשִׁכְתְּבוּ, פשוטו כמשמעו, את כל מה שחשבנו שאנחנו יודעים על הארכיטקטורה של מערכת השמש.” למעשה, לפני קצת יותר מעשרים שנה איש אפילו לא ידע שחגורת קויפר קיימת. בשנים האלה גילו מדענים פלנטריים חופן של עולמות קפואים שגודלם מתקרב לגודלו של פלוטו ואף משתווה לו. הם מצאו ראיות לפעילות אלימה שערבלה לפני זמן רב את המסלולים של צדק, שבתאי, אורנוס ונפטון, ואולי אפילו לקיומו של כוכב לכת ענק חמישי שאבד. הם ניתחו את הגדלים ואת המסלולים של כ-1,500 העצמים המוכרים לנו בחגורת קויפר KBOs)) כדי ללמוד על האופן שבו התעצבה החגורה עצמה. החוקרים גם שאלו את עצמם אם גושי קרח שהתרסקו בעת היווצרותה של חגורת קויפר הם שסיפקו, בזמנים קדמוניים, מים לאוקיינוסים בכדור הארץ הצעיר והיבש.
כל אחת מן התצפיות האלה פתחה צוהר קטן למקורה ולהתפתחותה של חגורת קויפר. אבל כמו באגדה העממית על האנשים העיוורים והפיל, הן החלו לצייר תמונה מקיפה יותר של המבנה שלה, הרכבה והתפתחותה. ובזכות שני המפגשים האלה, המפגש של רוזטה עם השביט והמפגש העתידי של ניו הורייזונז עם פלוטו, שהם המפגשים הראשונים מאז ומעולם עם שני עצמים שונים מאוד שמקורם בחגורת קויפר, התמונה הזאת עתידה להתבהר לאין שיעור.
גילוי מחדש
ב-1930, כשאסטרונום צעיר ושמו קלייד טוֹמבּאוּ גילה גוף חדש מעבר לנפטון, לא היה לו ולשאר קהילת האסטרונומים ספק שהוא גילה את “כוכב הלכת X”, כוכב הלכת התשיעי של מערכת השמש, שזה זמן רב חשדו שהוא קיים. בהתחלה הראו החישובים שלעצם החדש, שכונה פלוטו על פי הצעתה של וינישיה בארני, תלמידת בית ספר בריטית בת 11, יש מסה דומה למסתו של כדור הארץ. אבל בשנות ה-70 של המאה העשרים כבר היה ברור שפלוטו קטן מן הירח של כדור הארץ ופחות מסיבי. הדבר שטומבאו בעצם גילה היה העצם הזוהר ביותר בחגורת קויפר.
ואולם, עד שנות ה-80 איש לא הבין שחגורת קויפר קיימת בכלל, אפילו לא חרארד קויפר, האסטרונום ההולנדי-אמריקני שאת שמו היא נושאת. בשנות ה-50 העלה קויפר את האפשרות שהאזור שממש מעבר לנפטון היה מלא פעם בגופים קרחוניים. אבל הוא סבר שהכבידה של פלוטו ה”מסיבי” פיזרה אותם לעבר החלל העמוק. החלק הזה של מערכת השמש, הוא כתב, אמור להיות בעיקר ריק. “זאת הייתה בעצם אנטי-תחזית,” אומר האסטרונום דייוויד ק’ ג’ואיט מאוניברסיטת קליפורניה שבלוס אנג’לס, אחד החלוצים של התצפיות במערכת השמש החיצונית.
בערך באותו הזמן העלה בן ארצו של קויפר, יאן אוּרט, השערה שהעצמים המפוזרים במרחק רב זה מזה עשויים ליצור ענן כדורי של קדם-שביטים הנעים במסלול שקוטרו עד שנת אור מן השמש. מדי פעם בפעם, הוא הציע, אחד מהם יפלס את דרכו החוצה מן הענן וייפול לתוך מערכת השמש הפנימית, ובה הוא יתעורר לחיים כשביט. התרחיש הזה סיפק הסבר נאה לקיומם של שביטים ארוכי מחזור, שנופלים לתוך מערכת השמש מכל הכיוונים ונדרשות להם לפחות 200 שנה להשלים הקפה אחת.
אבל ההשערה הזאת לא הצליחה להסביר את השביטים קצרי המחזור, הנוטים לטוס פנימה על פני המישור השטוח יחסית שבו שוכנים כוכבי הלכת. אוּרט חשב שהם היו פשוט שביטים ארוכי מחזור שהוסטו למסלולים קצרים יותר בעקבות מפגשים קרובים עם כוכבי הלכת הענקיים, ולאיש לא היה רעיון טוב מזה. (או בעצם, כמעט לאיש; בשנות ה-40 העלה האסטרונום האירי קנת אדג’וורת’ את האפשרות שהשביטים קצרי המחזור הגיעו מתוך נחיל של גופים קטנים ששכן הרבה יותר קרוב פנימה. אך הוא העלה את ההצעה הזאת באופן כללי ורק כבדרך אגב. “אם אתם סבורים שזאת נחשבת תחזית, בסדר,” אומר מייקל א’ בראון, האסטרונום מן המכון הטכנולוגי של קליפורניה שגילה ב-2005 את אֵריס, עצם גדול אחר בחגורת קויפר שבעקבות גילויו הורד פלוטו לדרגת “כוכב לכת ננסי” כעבור שנה. בראון אינו סבור שאפשר לראות בכך תחזית, ומכל מקום איש לא ייחד תשומת לב לרעיון של אדג’וורת’ בזמנו.)
מרבית המדענים הפלנטריים מסכימים כיום כי התחזית הלגיטימית הראשונה ששיערה את קיומה של חגורת קויפר נזקפת לזכותו של האסטרונום חוליו פרננדז מאורוגוואי. במאמרו מ-1980, “על קיומה של חגורת שביטים מעבר לנפטון”, הוא טען את הטיעון שהציג אדג’וורת’ אבל בפירוט מדוקדק הרבה יותר. ב-1988 הראו סקוט טרמיין, שפעל אז באוניברסיטת טורונטו, ועמיתיו מרטין דנקן ותומס קווין שנחיל הגופים שחזה פרננדז יוכל להסביר את תדירותם של השביטים קצרי המחזור ואת מסלוליהם. הם היו הראשונים שהשתמשו במונח “חגורת קויפר,” אף שלדברי טרמיין, שפועל כעת במכון למחקר מתקדם בפרינסטון שבניו ג’רזי, “זה כנראה לא המונח הראוי. האמת היא שפרננדז הוא האיש שאת שמו היינו צריכים להעניק לה.”
בזמן שטרמיין, דנקן וקווין עמלו ללטש את הטיעון בדבר קיומה של חגורת קויפר, התחילו ג’ואיט וג’יין “איקס” לוּ, שהייתה אז סטודנטית שלו במכון הטכנולוגי של מסצ’וסטס [והוסיפה את האות X כשם אמצעי בעקבות הצעתו של ג’ואיט], לחפש ראיות בשטח. לא התחזיות הניעו אותם להתחיל לחפש: ג’ואיט ולוּ לא שמעו על המאמר של פרננדז, והם התחילו בחיפושים ב-1986, שנתיים לפני שטרמיין ועמיתיו פרסמו את התוצאות שלהם. “מה שעודד אותנו והניע אותנו,” אומר ג’ואיט, “היה הרעיון הפשוט שזה בסך הכול די מוזר שמערכת השמש החיצונית תהיה ריקה.”
וכמובן, התברר שהיא אינה ריקה. באוגוסט 1992, במהלך החיפוש שהם כינו “סקר העצמים האטיים”, שערכו באמצעות טלסקופ בקוטר 2.2 מטרים שהוצב על פסגת הר הגעש הכבוי מאונה קיאה שבהוואי, גילו ג’ואיט ולו את העצם הראשון בחגורת קויפר, שקיבל את הכינוי 1992 QB1. כעבור חצי שנה הם מצאו את העצם השני, ואף שבימים ההם ג’ואיט ולו היו האסטרונומים היחידים שחיפשו, “קהילת האסטרונומים נכנסה מהר לעניינים,” אומר ג’ואיט. עד היום כבר זיהו האסטרונומים כ-1,500 עצמים כאלה; על יסוד המספר הזה, הם מעריכים שחגורת קויפר היא משכנם של 100,000 עצמים שקוטרם גדול מ-100 קילומטרים ושל עד 10 מיליארד עצמים שקוטרם גדול משני קילומטרים. “על כל אסטרואיד שבחגורת האסטרואידים העיקרית,” אומר ג’ואיט, “יש 1,000 עצמים בחגורת קויפר. זו עובדה מטלטלת בעבורי.”
ואולם, אסטרונומים רבים משתאים יותר לנוכח מה שאין בחגורת קויפר. על פי המודלים הטובים ביותר שלהם להיווצרות כוכבי לכת, היא אמורה להתהדר בעצמים גדולים ככדור הארץ ואף יותר. אבל בעוד שהצטרפו לפלוטו עצמים המתחרים בו בגודלם, עולמות כמו מָאקֵה-מָאקֵה, האוּמֵיָה, קוָוה-וָואר ואֵריס, טרם התגלה דבר שאפילו מתקרב לגודלו של אחד מכוכבי הלכת. “יש שם מספר עצום של גופים,” אומר ג’ואיט, “אבל הכול כולל הכול מסתכם בעשירית מן המסה של כדור הארץ. זה באמת די עלוב.”
מן הסתם קרה משהו מוקדם בתולדות מערכת השמש שחיסל את תושביה הגדולים ביותר של חגורת קויפר. האסטרונומים חוקרי כוכבי הלכת מתווכחים כבר שנים מה היה עשוי להתרחש. רוזטה וניו הורייזונז אמורות סוף-סוף להתחיל לספק תשובות כלשהן.
מודל פליטה
בזמן שחגורת קויפר התגלתה, כבר הייתה לפיזיקאים תיאוריה מסודרת בדבר אופן היווצרותה של מערכת השמש. היא התחילה בענן בין-כוכבי עצום של גז ואבק, שקרס ויצר דסקה מסתחררת. הכבידה משכה את ליבת הדסקה ויצרה מצבור חומר כה דחוס וחם עד שהוא נדלק באש תרמו-גרעינית ויצר כך את השמש.
החום והקרינה של השמש הניסו החוצה את מרבית הגזים ומקצת האבק; סמוך יותר למרכז התגבש האבק לאבנים קטנות, ואז לסלעים, ואז לגופים דמויי אסטרואידים המכונים פלנטיסימלים [מלשון פלנטה]. ההשערה היא שלבסוף, בשלבים האחרונים של היווצרות כוכבי הלכת, מאות עצמים בגודל מאדים התעופפו כה וכה, התרסקו לחתיכות, התנגשו אלו באלו ונדבקו מחדש ולבסוף יצרו את שמונת כוכבי הלכת שאנחנו רואים היום – לא רק את כוכבי הלכת הסלעיים הפנימיים אלא גם את צדק, שבתאי, אורנוס ונפטון, שהם בעיקרו של דבר גושי סלע שמפעילים כבידה חזקה דיה לשאוב כמויות אדירות מן הגז הסובב.
מעבר לנפטון ה”אבק” יהיה מן הסתם בעיקר חלקיקי קרח, שהיו אמורים להיווצר על עצמים בגודל כוכב לכת בתהליך דומה. יש שתי בעיות בתרחיש הזה. האחת, אסטרונומים פשוט אינם רואים עצמים בגודל כזה (אם כי, אומר בראון, ככל הידוע לנו, ייתכן שיש כמה עצמים גדולים כמו מאדים אי שם בענן אוּרט המרוחק, שבו אי אפשר לזהות אותם בעזרת הטכנולוגיה העכשווית).
הבעיה השנייה היא שאין בחגורת קויפר די חומר שיוכל להסביר את קיומו של כל עצם, בכל גודל. אם כל החומר שבכל העצמים המצויים בחגורה התחיל בתור ענן בראשיתי של אבק קרחוני, הענן הזה היה מפוזר מכדי שאי פעם יוכל להיווצר ממנו משהו.
נראה אפוא שעצם קיומה של חגורת קויפר אינו עולה בקנה אחד עם האופן שבו תיאורטיקנים מתארים את היווצרותה. “הפתרון שכולם תמימי דעים לגביו,” אומר ג’ואיט, “הוא שבהתחלה היה בחגורת קויפר הרבה יותר חומר, פי 30, 40 או אפילו 50 ממסת כדור הארץ”. החומר הזה אמנם היה לנחיל ענק של עצמים, אבל הנחיל הזה הידלדל באופן כלשהו.
המנגנון המתקבל ביותר על הדעת לאותו “אופן כלשהו”, שהציעה לראשונה רֶנוּ מלהוטרה, פיזיקאית מאוניברסיטת אריזונה, הוא שארבעת כוכבי הלכת הענקיים של מערכת השמש, צדק, שבתאי, אורנוס ונפטון, היו פעם קרובים אלו לאלו הרבה יותר מכפי שהם היום.
מלהוטרה וכמה מעמיתיה טענו שהאינטראקציות הכבידתיות בין כוכבי הלכת האלה, המקובצים בצפיפות, ובין ההמולה הבראשיתית של העצמים בחגורת קויפר דחפה את שבתאי, אורנוס ונפטון כלפי חוץ. בה בעת צדק, שהגיב גם על העצמים האלה וגם על אסטרואידים, נע פנימה.
לפי ההשערה הזאת, המפגשים הכבידתיים האלה היו אמורים לא רק לערבב את כוכבי הלכת אלא גם להשליך הרבה עצמים רחוקים החוצה, אל שוליה הרחוקים של ההשפעה הכבידתית של השמש, וליצור את ענן אוּרט המרוחק, וכן לזרוק הרבה אסטרואידים פנימה, לכיוון מערכת השמש הפנימית. יתר על כן, צדק ושבתאי היו חייבים למצוא את עצמם לפרק זמן מסוים בַּהגירה שלהם במצב של תהודה זה עם זה, כלומר במצב שבו שבתאי ביצע בדיוק הקפה אחת בזמן שצדק ביצע שתי הקפות.
המהלומה הכבידתית שנוצרה כששני כוכבי הלכת ניצבו במדויק כל כך לאורך קו ישר, פיזרה במרץ רב מאוד את עצמי חגורת קויפר, עד שיותר מ-99% מהם נסחפן הלאה משם. כמה מהם מצאן את עצמם לבסוף בענן אוּרט. אחרים התרסקו על כוכבי הלכת הפנימיים בקטסטרופה המכונה ההפצצה הכבדה המאוחרת (LHB). “מערכת השמש חטפה מן הסתם הצלפה פראית,” אומר ג’ואיט.
פיזיקאי אחד לפחות, דייוויד נסבורני ממכון המחקר סאות’ווסט, מקדם את הרעיון הזה צעד נוסף. הוא טוען כי ייתכן שמערכת השמש התהדרה בעבר בכוכב לכת ענק גזי חמישי, שנזרק לחלל הבין-כוכבי בערבוב האלים הזה.
אם הערבוב של כוכבי הלכת הענקיים אכן התרחש, הוא יוכל להסביר מדוע אין בחגורת קויפר עצמים גדולים באמת: החומר שבנה אותם נסחף משם בטרם עת. יתרה מזאת, העצמים שנוצרו היו מן הסתם דומים מאוד לפלנטיסימלים: קדם-פלנטות קטנות שלימים התמזגו ויצרו כוכבי לכת. מנקודת המבט הזאת, חגורת קויפר היא כמו תצלום קפוא בזמן של מערכת השמש הפנימית הסלעית מיליונים מעטים של שנים לאחר שתהליך יצירתם של כוכבי הלכת יצא לדרך.
“האי-ודאות הגדולה ביותר בשאלה כיצד נוצרו כוכבי הלכת הקיימים,” אומרת חוקרת כוכבי הלכת מ-MIT הילקה שליכטינג, “היא היווצרותם של הפלנטיסימלים: כיצד הם באו לעולם ועד כמה גדולים הם היו.” המידע הזה כבר מזמן איננו מצוי במערכת השמש הפנימית, אבל בעזרת שילוב של תצפיות ומודלים היא ועמיתיה הראו שאפשר להסביר את התפלגות הגדלים של עצמי חגורת קויפר אם הפלנטיסימלים הקרחוניים שמהם הם נוצרו התאפיינו בקוטר של כקילומטר, תובנה שאולי אפשר ליישם גם לגבי כוכבי הלכת הפנימיים. “אנחנו מתחילים ללמוד,” הוא אומרת, “אחרי עשרות שנים של השערות, על תנאי ההתחלה של היווצרות כוכבי הלכת.”
פלוטו – מבט מקרוב
מודלים ותצפיות מרחוק סיפקו למדענים פלנטריים מידע עצום על המבנה של חגורת קויפר ועל ההיסטוריה שככל הנראה הייתה לה. אבל אלו אינם יכולים להחליף תצפית מקרוב, כפי שכבר למדנו מעשרות חלליות שנשלחו לכל כוכבי הלכת ולעשרות ירחים ואסטרואידים. “תמונה של פלוטו, שצילם טלסקופ החלל הָאבֶּל, זה מגניב,” אומר סטרן, “אבל היא בסך הכול ברוחב של כמה פיקסלים.” ביוני 2015 “פלוטו ירוץ לקראתנו, בתור עולם של ממש.”
העולם הזה היה עדיין כוכב לכת בינואר 2006, כשניו הורייזונז שוגרה; הורדתו בדרגה לכוכב לכת ננסי התרחשה רק בקיץ שאחרי כן. אבל איך שלא תקראו לו, סטרן ושותפיו למחקר ינסו ללמוד כמה שיוכלו כשהחללית תאיץ לקראת פלוטו וירחו כארון, תחלוף על פניהם במהירות של כמעט 40,000 קמ”ש ותגיע לגובה של לא יותר מ-10,000 קילומטר מעל פני השטח הקפואים שלו.
אחת המטרות תהיה לספור את המכתשים שקרוב לוודאי מצלקים את פני השטח הקפואים של פלוטו ולציין הן את מספרם הכולל והן כמה מהם יש בכל גודל נתון. המידע הזה יספק לאסטרונומים מדידה בלתי תלויה של גודלי העצמים בחגורת קויפר, מפני שמן הסתם הם התרסקו על פלוטו בהתאם למספרם היחסי בחגורה.
“אבל זה אפילו יותר טוב מזה,” אומר סטרן. עם הזמן המכתשים של פלוטו נשחקו בעקבות התהליכים היוצרים את האטמוספרה הקלושה שלו: ההתחממות וההתקררות החוזרות ונשנות של פני הקרקע שלו, שמתרחשות כשכוכב הלכת הננסי נע במסלולו המוארך. אבל לכארון אין שום אטמוספרה, ומשמעות הדבר היא שכל ההתנגשויות שאירעו על פניו השתמרו. “אפשר להשוות את השניים האלה,” אומר סטרן, “ולגלות כיצד השתנתה היסטוריית ההתנגשויות, מהו טווח הגדלים של אבני הקלע האלה היום לעומת מה שהיה בחגורת קויפר הקדומה.”
ניו הורייזונז תחפש גם סימנים לאוקיינוס תת-קרקעי. מדענים פלנטריים כבר מצאו אוקיינוסים חבויים כאלה תחת מעטי הקרחונים העבים של כמה מן הירחים של צדק ושבתאי: אירופה, גנימד, אנקלדוס וטיטאן. אם יש לפלוטו גייזרים של קרח או הרי געש, ייתכן שהדבר מרמז שבפנים הוא חמים ומימי, אולי בשל התפרקויות רדיואקטיביות בליבה סלעית. ואפילו אם אין שם סימנים חיצוניים לחום, המצלמות באינפרא-אדום של החללית יכולות לזהות נקודות חמות על פני השטח. הרעיון שיכולים להתקיים חיים בתוככי פלוטו הוא השערה בעלמא, אבל מאחר שמים נוזלים נחשבים מרכיב הכרחי לביולוגיה, כפי שאנו מכירים אותה, הרי גילוי מים כאלה יהפוך השערה כזאת ללגיטימית, לכל הפחות.
החללית תעשה כל זאת ועוד במשך חמישה חודשים בלבד, וההתבוננות החודרת ביותר תיעשה במהלך היממה, פחות או יותר, שבמהלכה היא תחלוף על פני כוכב הלכת הננסי. אבל יעברו בערך 16 חודשים עד שהנתונים יעברו, ביט אחר ביט, לאורך כמעט חמישה מיליארד קילומטרים בחזרה לכדור הארץ.
לרקוד עם שביט
רוזטה תבלה זמן דומה במסלול קרוב ל-67P. בניגוד לניו הורייזונז, שיחלוף מעל פלוטו במהירות רבה, רוזטה תימצא מעל המטרה שלה במשך 15 חודשים, שיאפשרו לה לענות על כל מיני שאלות לגבי הרכבו הכימי המדויק של 67P ולגבי מבנהו הפנימי, רמזים רבי ערך להבנת טבעם של הגז והאבק שבנו בהתחלה את חגורת קויפר ולהבנת האופן שבו הורכבו העצמים בה. ההבנה הנוכחית של המדענים היא בסיסית כל כך עד שאין שום ראיה מכריעה שתוכל לאשש במידה מתקבלת על הדעת תיאוריה אחת ולהביא קץ לתחרות. הממצאים העתידיים של רוזטה יוכלו לעזור לחוקרים להרכיב לראשונה תיאוריה משכנעת.
כמו כן המסע יעניק לרוזטה ולנחתת שלה פיליי (אם תתעורר מן התרדמה, שנכפתה עליה בשל הצל התמידי שמטיל עליה הצוק שלצדו נתקעה), מושב בשורה הראשונה כשהשביט ייעור לפעילות עם התקרבותו לשמש. “אנחנו נהיה לצדו של השביט לכל אורכו של קיץ 2015, שבו הפעילות תהיה בשיאה והגרעין יפלוט 1,000 קילוגרם חומר בדקה,” אומר מאט טיילור מסוכנות החלל האירופית, שהוא החוקר הראשי של המשימה בכללותה. החוקרים עדיין אינם יודעים אם החומר הזה יגיע מכל רחבי פני השביט או אם הוא ירוסס מנקודות פעילות קטנות. בעוד שנה תזכה השאלה למענה שיעזור למדענים הפלנטריים להבין כיצד ומדוע השביטים מאבדים בסופו של דבר את הקרח שלהם וכבים.
רוזטה אמורה להצליח לטפל בשאלות הנוגעות לנו, ובייחוד בשאלה מנין הגיעו המים של כדור הארץ. מדענים פלנטריים רבים סבורים כי סופת שביטים בשחר ימיה של מערכת השמש היא שהעבירה לראשונה מים לכדור הארץ. כדי לבחון השערה זו תבדוק רוזטה אם מולקולות ה-H2O הלכודות בקרח של 67P זהות מבחינה כימית למולקולות ה-H2O שעל כדור הארץ. ממצפה החלל הרשל כבר התקבלו ראיות לכך שלפחות על גבי כמה שביטים יש מים שהיחס בין שיעור המימן שלהם לשיעור האיזוטופ הכבד יותר שלו, דאוטריום, זהה ליחס שאפשר למצוא באוקיינוסים של כדור הארץ. ואולם בזכות המכשירים של רוזטה נוכל להתבונן מקרוב יותר וביסודיות רבה יותר במים של השביט ובמרכיבים אחרים שלו, בהם תרכובות אורגניות עשירות בפחמן, שייתכן שמילאו תפקיד ביצירת החיים. [בעת הכנת המאמר לדפוס בעברית, התקבלו תוצאות ראשונות המורות על כך שיחס האיזוטופים של מימן באדי המים הנפלטים מ-67P שונה מן היחס המצוי באוקיינוסים של כדור הארץ – העורכים.]
כמו כן פיליי ורוזטה יעבדו יחדיו כדי להשיב על השאלה אם שביטים הם פשוט חתיכות של קרח מלוכלך, או שהם קבוצות של חתיכות קטנות יותר המודבקות זו לזו באופן רופף יחסית על ידי הכבידה שלהן עצמן. כשהמקפת רוזטה ורכב הנחיתה פיליי היו בצדדים מנוגדים של השביט, שידרה רוזטה אות רדיו שחלף דרך גופו של השביט אל פיליי והוחזר ממנה. ההליך הזה דומה למה שמתבצע בסריקת סי-טי, והוא יראה למדענים לראשונה את המבנה הפנימי של שביט. [הניסוי בוצע, אבל תוצאות מלאות שלו אינן בידינו – העורכים.]
למרבה הצער של רובנו, לעולם לא יתאפשר לראות את 67P בעין בלתי מזוינת. ממש כמו לגבי פלוטו ורובם המכריע של העצמים בחגורת קויפר, תזדקקו להגדלה מלאכותית אפילו כדי לדעת שהשביט מצוי שם. לא פלא אפוא שרק לאחרונה באו האסטרונומים לידי מסקנה כי חגורת קויפר קיימת וכי ייתכן שמילאה תפקיד מכריע בהיסטוריה ובארכיטקטורה של מערכת השמש.
בזכות שתי חלליות שיצאו לדרכן לפני כמעט עשר שנים, לקראת סוף 2015 נבין יותר את ההיסטוריה של מערכת השמש – הרבה יותר.

בקיצור
חגורת קויפר שמעבר לכוכב הלכת נפטון היא רצועה של מיליארדי אסטרואידים קרחוניים המשמשים כדוגמאות כמעט בתוליות למרכיביה של מערכת השמש.
שתי חלליות מצויות בעיצומן של משימות שמטרתן לפשפש בסודותיה של החגורה. אחת מהן, רוזטה, מקיפה שביט שנולד בחגורת קויפר. האחרת, ניו הורייזונז, עושה את דרכה אל פלוטו, התושב הגדול ביותר באזור.
המשימות האלה עשויות להביא לידי מציאת המפתח למקורותיה של מערכת השמש.

מסלולים – שתי משימות ליעד אחד: חגורת קויפר
צמד חלליות, ניו הורייזונז ורוזטה, נוקטות גישות שונות כדי לבחון את הטבעת העצומה של אסטרואידים קרחוניים הקרויה “חגורת קויפר”. מיליארדי הגופים הקטנים שעל פי הסברה רוחשים שם, מעבר למסלולו של נפטון, הם שיירים מהיווצרות מערכת השמש ויוכלו ללמד אותנו כיצד הופיעו כוכבי הלכת שלנו. ניו הורייזונז נוסעת היישר לחגורת קויפר כדי לחקור את פלוטו, התושב הגדול ביותר שלה. רוזטה, לעומת זאת, נכנסה למסלול סביב שביט שמקורו שם.
אנחנו הולכים לחגורת קויפר: משימת ניו הורייזונז
החללית ניו הורייזונז של נאס”א שוגרה ב-2006 ומאז היא במסע, שעדיין בעיצומו, אל פלוטו. החללית חצתה את המסלול של נפטון באוגוסט 2014, והיא עתידה לחלוף על פני פלוטו ביולי 2015. במהלך המפגש הקרוב הזה תנתח ניו הורייזונז את ההרכב של פני השטח של כוכב הלכת הננסי הניחנים בהחזרת אור גבוהה ותחקור כיצד האטמוספרה הדלילה שלו נמלטת ממנו כל הזמן. תהליך המילוט עשוי להסביר כיצד איבדה אטמוספרת כדור הארץ כמות ניכרת מן המימן שלה כשכוכב הלכת היה עדיין צעיר. החללית תחפש על פני פלוטו גם תרכובות אורגניות, כגון מתאן קפוא. ייתכן שעצמי חגורת קויפר שיקעו תרכובות כאלה, שהן החומרים הנדרשים ליצירת חיים, על פני כדור הארץ לפני זמן רב, כשתעו לתוך מערכת השמש הפנימית.

חגורת קויפר מגיעה אלינו: רוזטה מתבוננת בשביט 67P
באוגוסט 2014, לאחר טיסה שארכה עשר שנים, הגיעה החללית רוזטה של סוכנות החלל האירופית לשביט 67P/צ’וריומוב-גרסימנקו. הסברה היא כי מקורו של 67P, כמרבית השביטים באזורו, בחגורת קויפר. ייתכן שהתנגשות שאירעה לפני זמן רב, או משיכה כבידתית מגוף אחר, בעטו אותו לתוך מערכת השמש הפנימית. רוזטה תקיף את 67P בעת שיגיע לנקודה הקרובה ביותר שלו לשמש, ופני השטח הקפואים שלו יפשירו וייצרו זנב זוהר. ב-12 בנובמבר 2014 שחררה רוזטה את הנחתת שלה פיליי, וזו נחתה נחיתת חתחתים על השביט ושלחה לכדור הארץ תמונות ונתונים של ניתוח פני הקרקע עד שהתרוקנו הסוללות שלה.
עוד בנושא
Discovery of a Planetary-Sized Object in the Scattered Kuiper Belt. M. E. Brown et al. in Astrophysical Journal Letters, Vol. 635, No. 1, pages L97-L100; December 10, 2005.
The Pluto Files: The Rise and Fall of America’s Favorite Planet. Neil deGrasse Tyson. W. W. Norton, 2009.

על המחבר
מייקל ד’ למוניק (Lemonick) הוא כתב ב-Climate Central, אתר חדשות ללא מטרת רווח, ומחבר הספר “מראה לכדור הארץ: החיפוש אחר כוכב לכת תאום” (הוצאת ווקר, 2012). הוא היה כתב מדעי בכתב העת “טיים” במשך 21 שנה.