מודלים תלת־ממדיים מצביעים כי לפני כ־3.7 מיליארד שנה פעל בכוכב חמה דינמו חזק בהרבה מזה של היום. הממצא מצמצם את ההסברים האפשריים למקור השדה הקדום ומעיד על הסעה עזה בליבת כוכב הלכת
כוכב חמה הוא הקטן בכוכבי הלכת במערכת השמש והקרוב ביותר לשמש, אך בתוכו פועל גם כיום מנגנון דינמו היוצר שדה מגנטי גלובלי. מחקר חדש מראה כי בעבר הרחוק היה השדה הזה חזק בהרבה: ככל הנראה פי 50–100 מעוצמתו הנוכחית.
לצד כדור הארץ, כוכב חמה הוא כוכב הלכת הסלעי היחיד במערכת השמש שבו פועל כיום דינמו פנימי. השדה הנוכחי שלו חלש מאוד – כ־200 ננו־טסלה באזור קו המשווה – אך מדידותיה של החללית מסנג'ר גילו כי חלקים עתיקים מקרום כוכב הלכת נושאים מגנטיזציה שיורית חזקה.
הקרום הממוגנט נוצר לפני כ־3.9–3.7 מיליארד שנה. האות המגנטי שנמדד מעליו מגיע לכעשרה ננו־טסלה גם בגובה של כ־30 קילומטרים, עדות לכך שבזמן היווצרותו פעל בכוכב חמה שדה גלובלי משמעותי.
שחזור שדה שאי אפשר למדוד ישירות
אייזק נארט, בנג'מין וייס, שרה סטיל וג'ון בירסטקר ביקשו לחשב איזו עוצמת שדה קדומה נדרשה כדי להשאיר בקרום את המגנטיזציה הנצפית כיום.
החוקרים שילבו הדמיות מגנטו־הידרודינמיות תלת־ממדיות של האינטראקציה בין רוח השמש לבין השדה הפלנטרי עם מודלים המתארים את התקררות הקרום ואת רכישת המגנטיזציה בידי הסלעים.
התוצאה היא טווח ולא מספר יחיד. לפי המחקר, עוצמת השדה על פני כוכב חמה הייתה לפחות כ־2,000 ננו־טסלה – פי עשרה מהשדה הנוכחי. אולם התרחישים הסבירים יותר מצביעים על יותר מ־10,000 ננו־טסלה, כלומר שדה חזק פי 50–100 מזה הפועל כיום.
דינמו חזק בליבה
שדה מגנטי פלנטרי נוצר כאשר חומר נוזלי ומוליך חשמל נע בתוך ליבת כוכב הלכת. התנועה יוצרת זרמים חשמליים, ואלה מחוללים את השדה המגנטי בתהליך המכונה דינמו.
העוצמות שהתקבלו במחקר מקשות להסביר את הדינמו העתיק באמצעות משוב מרוח השמש או באמצעות זרמים תרמו־חשמליים בלבד. לדברי החוקרים, התרחיש המתאים יותר הוא שבאותה תקופה זרימת אנרגיה מוגברת הניעה הסעה חזקה בליבה המתכתית.
המסקנה משנה את התמונה של כוכב חמה הצעיר. השדה החלש שאנו רואים כיום אינו בהכרח מאפיין קבוע של כוכב הלכת, אלא תוצאה מאוחרת של התפתחותו התרמית ושל היחלשות התנועות בתוך הליבה.
עדיין מדובר בשחזור
החוקרים אינם מודדים ישירות שדה שפעל לפני מיליארדי שנים. השחזור תלוי בהנחות בדבר עובי השכבה הממוגנטת, המינרלים הנושאים את האות, קצב התקררות הקרום ועוצמת רוח השמש הקדומה. משום כך הם מדגישים טווח אפשרי ולא ערך מדויק.
למרות המגבלות, התוצאה מספקת אילוץ חדש למודלים של פנים כוכב חמה. היא גם מעניקה בסיס להשוואה עם מחקרים עתידיים ועם המדידות של משימת בפי־קולומבו.
שאלות ותשובות
מהו דינמו פלנטרי? מנגנון שבו תנועה של חומר נוזלי ומוליך חשמל בליבת כוכב לכת יוצרת זרמים חשמליים ושדה מגנטי.
כיצד יודעים שלכוכב חמה היה שדה מגנטי עתיק? סלעים בקרום בן כ־3.9–3.7 מיליארד שנה שמרו מגנטיזציה שיורית, שאותה מדדה החללית מסנג'ר מעל פני השטח.
כמה חזק היה השדה הקדום? לפי המודלים, לפחות פי עשרה מהשדה הנוכחי, וככל הנראה פי 50–100.
האם זו מדידה ישירה? לא. זהו שחזור המבוסס על המדידות מהחללית, על גיל הקרום ועל מודלים של התקררות, מגנטיזציה ואינטראקציה עם רוח השמש.
למאמר המדעי: המחקר ב־PNAS
