ידענים: חלל ואסטרונומיה | מאדים

מאת 14 ביוני 2017 5 תגובות

צילום חדש שפרסמה נאס"א חושף בורות ושקעים רבים בשכבת קרח העשויה מפחמן דו-חמצני בקוטב הדרומי של כוכב הלכת. כיצד נוצרים הבורות הללו, שצורתם המיוחדת העניקה להם את הכינוי "תוואי גבינה שווייצרית"?

חורי "הגבינה השוויצרית" בקוטב הדרומי של מאדים. החומר הלבן בתמונה הוא קרח יבש - העשוי מפחמן דו-חמצני. השקעים בשכבת הקרח היבש מגיעים לעומק של עד 10 מטר בלבד. הם נוצרים בעונת הקיץ המאדימית, אז קרני השמש פוגעות בזווית נמוכה באזור הקטבים, ומגיעות בעיקר לקירות התלולים של השקעים - מה שמעודד התפתחות לרוחב ולא לעומק. לצילום, ברזולוציה המלאה שלו, יש רזולוציה של 50 סנטימטר לפיקסל. צולם ב-25 במרץ 2017 על ידי הגשושית MRO של נאס"א, הנמצאת במסלול סביב מאדים. מקור: NASA/JPL-Caltech/Univ. of Arizona.

חורי "הגבינה השווייצרית" בקוטב הדרומי של מאדים. החומר הבהיר בתמונה הוא קרח יבש – פחמן דו-חמצני מוצק. השקעים בשכבת הקרח היבש מגיעים לעומק של עד 10 מטר בלבד. הם נוצרים בעונת הקיץ, אז קרני השמש פוגעות בזווית נמוכה באזור הקטבים, ומגיעות בעיקר לקירות התלולים של השקעים – מה שמעודד התפתחות לצדדים. לצילום, ברזולוציה המלאה שלו, יש רזולוציה של 50 סנטימטר לפיקסל. צולם ב-25 במרץ 2017 על ידי הגשושית MRO של נאס"א, הנמצאת במסלול סביב מאדים. מקור: NASA/JPL-Caltech/Univ. of Arizona.

בצילום חדש ויפייפה, שסוכנות החלל האמריקאית פרסמה בתחילת החודש, נראים תוואי "גבינה שווייצרית", כינוי שניתן לשקעים ובורות המצלקים שכבה של קרח פחמן דו-חמצני (CO2), המוכר גם כ"קרח יבש", שנמצאת בקוטב הדרומי של כוכב הלכת האדום.

בצילום נראה גם בור עמוק וגדול יותר בצד הימני העליון של התמונה. חוקרי נאס"א לא בטוחים לגבי מקורו – ייתכן שנוצר מפגיעת אסטרואיד, או מהתמוטטות כתוצאה מסובלימציה (המראה) של קרח פחמן דו-חמצני – תהליך של מעבר ישיר ממוצק לגז (ניתן לראות שאריות של קרח פחמן דו-חמצני בתחתית הבור).

התמונה צולמה ב-25 במרץ 2017 על ידי "המקפת לסקר מאדים" (MRO, קיצור של Mars Reconnaissance Orbiter), חללית של נאס"א הנמצאת במסלול סביב מאדים מאז 2006. לצילום רזולוציה של 50 סנטימטר לפיקסל, והוא בוצע על ידי המצלמה הטלסקופית של החללית, המכונה HiRISE (קיצור של High Resolution Imaging Science Experiment).

הקוטב הדרומי של מאדים בעומת הקיץ. רוב הקרח עשוי ממים, אך שכבה דקה שמגיעה לגובה של 10 מטר בלבד עשויה מפחמן דו-חמצני, ומתאפשרת הודות לקור העז באזור זה, שמגיע למתחת ל-מינוס 150 מעלות צלזיוס. צולם בשנת 2000 על ידי הגשושית גלובל מארס סרווייר, שפעלה בין השנים 1996 ו-2007. מקור: NASA/JPL/MSSS

כיפת הקרח בקוטב הדרומי של מאדים, בעונת הקיץ. רוב הקרח עשוי ממים, אך שכבה דקה, שעומקה כ-10 מטר בלבד, עשויה מפחמן דו-חמצני. קיומה מתאפשר הודות לקור העז באזור זה, שמגיע לפחות ממינוס 150 מעלות צלזיוס. צולם בשנת 2000 על ידי הגשושית גלובל מארס סרווייר, שפעלה בין השנים 1996 ו-2006. מקור: NASA/JPL/MSSS.

כדי להבין כיצד נוצרים אותם "חורי גבינה שווייצרית" בקרח היבש, עלינו להבין קודם כיצד מתנהגים הקטבים של מאדים, ובמיוחד הקוטב הדרומי, שרק בו נראים אותם בורות מוזרים.

למאדים, כמו לכדור הארץ, יש כיפות קרח בקטבים שלו. הקרח מורכב משכבה מרכזית של קרח מים, אך בחורף מכסה אותה שכבה דקה של קרח פחמן דו-חמצני – קרח יבש (למאדים עונות שנה דומות לכדור הארץ, מכיוון שנטיית ציר הסיבוב שלו היא 25 מעלות, מעט יותר מזו של כדור הארץ). המקור לקרח היבש העונתי היא האטמוספירה הדלילה של מאדים, העשויה מ-95% פחמן דו-חמצני. בחורף, הטמפרטורות בקטבים צונחות אל מתחת למינוס 125 מעלות צלזיוס – טמפרטורה בה CO2 קופא ושוקע ארצה, במעטה כפור שעומקו כמטר אחד. עם בוא האביב, הפחמן הדו-חמצני הופך לגז ונעלם בחזרה לאטמוספירה.

תופעה זו של קרח יבש עונתי מתרחשת בשני הקטבים, אך בקוטב הדרומי מתווספת אליה תופעה נוספת של שכבת קרח פחמן דו-חמצני קבועה, שנשארת בכל עונות השנה המאדימית. היא מכסה את שכבת קרח המים, ועומקה מגיע לעד כ-10 מטר. קיומה מתאפשר הודות לעובדה שהקוטב הדרומי של מאדים קר יותר מהקוטב הצפוני, וגם בקיץ הטמפרטורות מספיק נמוכות בשביל שפחמן דו-חמצני יישאר במצב מוצק.

התמונה המלאה של הצילום החדש שפרסמה נאס"א. האזור בתמונה החתוכה נראה במרכז התמונה הזו. מקור: NASA/JPL/University of Arizona.

תמונת קונטקסט מלאה, שמתוכה נחתכה התמונה שפרסמה נאס"א החודש (במעלה הידיעה). האזור בתמונה החתוכה נראה במרכז התמונה הזו (ניתן לראות במרכז את הבור הגדול שבתמונה החתוכה נמצא בצד ימין למעלה). מקור: NASA/JPL/University of Arizona.

חורי "הגבינה השווייצרית", לפי הערכת החוקרים, נוצרים כתוצאה מסובלימציה של שכבת הקרח היבש הקבועה – פחמן דו-חמצני מוצק שהופך ישירות לגז. השקעים מגיעים לעומק של עד כ-10 מטר, כלומר עד שכבת קרח המים שמתחת לשכבת הקרח היבש, וגודלם נע בין עשרות למאות מטרים.

הבורות והשקעים מתפתחים אט אט, בתקופת הקיץ, בעקבות התחממות מקרינת השמש. בקיץ, השמש נראית נמוך מאד בשמיים באזור הקטבים, וקרניה פוגעות בהם בזווית אלכסונית. באופן זה, האזורים שמקבלים את עיקר הקרינה הם הקירות התלולים של הבורות, כך שהם מתפתחים בעיקר לצדדים, ופחות לעומק.

הכינוי "גבינה שווייצרית" מתאים אולי היטב לבורות העגולים בתמונה החדשה, אך השקעים מופיעים בצורות רבות ומגוונות – חלקם עגולים כמעט לגמרי, לחלק צורות אסימטריות כמו לב, וחלקם פתלתלים וצרים כמו נחשים.

צורות שונות של שקעים ובורות בשכבת קרח הפחמן הדו-חמצני בקוטב הדרומי. מקור: Buhler et al., How the martian residual south polar cap develops quasi-circular and heart-shaped pits, troughs, and moats, Icarus 2017.

צורות שונות של שקעים ובורות בשכבת קרח הפחמן הדו-חמצני בקוטב הדרומי. מקור: Buhler et al., How the martian residual south polar cap develops quasi-circular and heart-shaped pits, troughs, and moats, Icarus 2017.

תצפיות רב-שנתיות של הגשושית MRO והגשושית הראשונה שגילתה וחקרה אותם, מארס גלובל סורווייר (פעלה בין השנים 1996 – 2006), אפשרו לחוקרים לזהות התפתחות שנתית בשקעים. הם מעריכים שהשקעים והבורות מתרחבים בקצב ממוצע של כ-3 מטר בשנה, ובחלקים מסוימים הקצב מסוגל לעלות ל-8 מטר בשנה.

קצב זה נשמע אולי איטי למדי, אך משמעותו היא שבמשך זמן גאולוגי, שכבת הקרח הקבועה של הפחמן הדו-חמצני הייתה אמורה להיעלם לחלוטין. עם זאת, קיומם של אזורים חלקים ולא מצולקים בבורות, מעיד על תהליך הפוך של חידוש שכבת הקרח היבש, והפיכתה לתופעה יציבה.

מודלים אקלימיים קיימים של מאדים לא מצליחים להסביר את היווצרותה של שכבת קרח קבועה של CO2 בקוטב הדרומי. החוקרים מקווים שהתצפיות הממושכות של הגשושית MRO יאפשרו להם להבין לא רק את הדינמיקה שבה מתפתחים השקעים והבורות, אלא גם את התהליכים האטמוספריים שבהם פחמן דו-חמצני נכלא ומשתחרר מהקרח הקוטבי, ואת ההיסטוריה וההתפתחות של האקלים במאדים.

להודעה של נאס"א

5 תגובות ל “מדוע חלק מהקוטב הדרומי של מאדים נראה כמו גבינה שווייצרית?”

  1. אבי

    בכל מקרה זה אומר שמים נוזליים לא היו יכולים להיות שם גם בעברהרחוק מאד וגם חיים לא יכלו להיות שם- כי אם היו מים וצמחים היה נוצר חמצן ואז היה עוד יותר קר שם , אם היום כבר מינוס מאה מעלות, אז מה מחפשים שם בכלל חיים ?
    יש שם סימני שחיקה בסלעים שמיחסים למים נוזליים אבל אולי מה שזרם שם זה חנקן נוזלי או חמצן נוזלי או אמוניה ולא מים.

  2. אבי

    אז אם בעתיד בני אדם יישבו את מאדים, (אולי במערות כמו בסרט זיכרון גורלי), ויתחילו לפלוט שם חמצן לאטמוספרה , יהיה שם אפקט ממזג (הפוך מאפקט חממה) .

  3. אליסף קוסמן

    יש במאדים אפקט חממה, אך האטמוספירה שלו דלילה מאד – הלחץ האטמוספרי הינו פחות מאחוז אחד מזה של כדור הארץ, ולכן ההשפעה של הפחמן הדו-חמצני שם חלשה מאד.

    ראה הרחבה פה: http://sciencing.com/mars-greenhouse-effect-1914.html

    וכתבה שכתבתי לפני זמן מה בנושא קשור: http://www.hayadan.org.il/curiosity-rover-add-to-a-mystery-that-concerns-mars-researchers-for-years

  4. אבי

    אם האטמוספרה שלהם שם עשויה מ 95% פחמן דו חמצני – איך זה שאין שם אפקט חממה ?

  5. עברית שפה יפה

    "הצילום בוצע ב-25 במרץ 2017 … והוא נלקח על ידי המצלמה הטלסקופית"
    הצילום לא "נלקח". הוא בוצע, ועדיף צולם
    בעברית לא "לוקחים" צילומים

הוספת תגובה

  • (will not be published)