2017 בחלל – סיומה של משימת קאסיני לשבתאי

סקירה של מסע התגליות ההיסטורי אל כוכב הלכת מוקף הטבעות, שהיה חסר תקדים מבחינת היקף ומראות מרהיבים

החללית קאסיני בסביבת שבתאי וטבעותיו. איור: NASA/JPL.
החללית קאסיני בסביבת שבתאי וטבעותיו. איור: NASA/JPL.
מאת קרולין פורקו, הכתבה מתפרסמת באישור סיינטיפיק אמריקן ישראל ורשת אורט ישראל 02.11.2017
  • לאחר 13 שנים במסלול סביב שבתאי, סיימה החללית קסיני את משימתה בספטמבר 2017 בצלילה מתוכננת אל תוך האטמוספרה של כוכב הלכת.
  • במשך שנות מסעה סקרה קסיני את האטמוספרה של שבתאי, את טבעותיו וירחיו בפירוט חסר תקדים. ב-2005 היא גם שיגרה את רכב הנחיתה הויגנס אל פני השטח של טיטן, הירח הגדול ביותר של שבתאי.
  • בין שלל תגליותיה, מצאה קסיני אגמים של מתאן נוזלי על פני טיטן ואוקיינוס קבור של מים נוזליים מתחת לפני השטח של הירח אנקלדוס שמימיו מתפרצים לחלל בגייזרים. מדענים משערים שהים התת־קרקעי הזה מסוגל לתמוך בקיום חיים חוצניים.
  • קסיני גם חשפה תוואים מפתיעים בטבעות שבתאי, כמו הרים ו"ירחונים" ואפקט שצובע בכחול את האטמוספרה שלו בחורף.

באחד מן הערבים בעתיד, שבהם כוכב הלכת שבתאי יהיה תלוי גבוה בשמיים, והלילה יהיה בהיר וחשוך, התבוננו בו מבעד לטלסקופ ביתי. לאחר שנפשכם תתמלא ביופיו של כוכב הלכת, חפשו באינטרנט תמונות ששלחה החללית קסיני, ששוגרה בידי סוכנות החלל האמריקנית, נאס"א. החללית הקיפה את הפלא עטור הטבעות הזה במשך 13 השנים האחרונות. אין ספק שהתמונות יעוררו מחשבות: כמה רחוק הגענו במסעותינו, עד כמה נעשינו מיומנים במסעות בין כוכבי הלכת ועד כמה יוצא דופן הוא ההישג שאִפשר לנו להכיר עולם רחוק כל כך כמו עולמו של שבתאי באופן קרוב כל כך.

ב-15 בספטמבר 2017, לאחר שהמאמר הזה נכתב, שוגרה הפקודה ששילחה את החללית המקיפה את שבתאי בצלילה אל תוך האטמוספרה שלו. כך הגיעה משימתה אל סופה. החללית נשרפה בכדור אש שאיש לא ראה. הדבר נועד למנוע ממנה להתרסק בטעות באחד מן הירחים המקיפים את שבתאי, שהתנאים השוררים בהם עשויים להתאים לקיום חיים, ולזהם אותם.

התחלתי לעבוד בפרויקט קסיני בסוף 1990, כראש צוות הצילום של המשימה, עם עמיתים משני צדדיו של האוקיינוס האטלנטי. המשימה הייתה אז לא יותר מרעיון, חזון מחשבתי. ליוויתי את תהליך התכנון והבנייה, צפיתי במו עיני בשיגור מקייפ קנוורל שבפלורידה ב-15 באוקטובר 1997, חיכיתי בסבלנות במשך שבע שנות המסע אל שבתאי וזכיתי במושב בשורה הראשונה כשהחללית הגיעה אל יעדה הסופי ב-2004. מאז חוללה קסיני מהפכה בהשקפת העולם שלנו לגבי שבתאי וסביבתו.

אף משימה אחרת לא חקרה מערכת פלנטרית עשירה כמו זו של שבתאי, בעומק כזה ובמשך זמן רב כל כך. על פני הירח שלו, טיטן, מצאנו ימים ואגמים של פחמימנים ותנאי סביבה שהמורכבות שלה מתחרה בזו של כדור הארץ. צפינו במטאורולוגיה של האטמוספרה השבתאית וחזינו בלידתן, בהתפתחותן ובהתפוגגותן של סופות ענק. גילינו תופעות חדשות בטבעות המקיפות את שבתאי שהעידו על התהליכים שהתקיימו בשלבים הראשונים של היווצרות מערכת השמש, ובכלל זה של כדור הארץ. כמו מסרטטי המפות הקדומים של כדור הארץ, מיפינו את הירחים של שבתאי לשימושם של המגלים העתידיים. גילינו ירחים חדשים, ובהם משפחה חדשה של עצמים קטנים המשולבים בטבעות עצמן. ואז גילינו את התגלית שבעיני היא החשובה ביותר במשימה: בקוטב הדרומי של הירח אֶנקֶלַדוּס, נתקלנו בגייזרים הנובעים מאוקיינוס תת־קרקעי שאולי משמש בית ליצורים חוצניים. במרחבים הרחוקים של מערכת השמש חייתה החללית קסיני חיים מתגמלים במידה יוצאת מן הכלל. וכעת הגיעו חייה והמסע המדעי המרהיב שלה אל סופם.

כוכב הלכת שבתאי מטיל צל על טבעותיו. (באדיבות נאס"א, JPL והמכון למדע החלל)
כוכב הלכת שבתאי מטיל צל על טבעותיו. (באדיבות נאס"א, JPL והמכון למדע החלל)

מבט אינטימי

הצורך בבחינה מפורטת ונרחבת של המערכת השבתאית התבררה בראשית שנות ה-80 לאחר ששתי החלליות שלתכנית ווייג'ר חלפו על פני כוכב הלכת. שני האירועים המפורסמים האלה היו המערכה הפותחת במסע החקר האנושי אל שבתאי. הם העניקו לכוכב הלכת ממדים ואישיות, אבל גם הותירו בעקבותיהם שאלות שדרשו תשובות. חלליות ווייג'ר גילו כוכב לכת שהאזורים הפנימיים, האטמוספרה והמגנטוספרה שלו מורכבים. בטבעות שלו, דִסקה זוהרת ורחבת ידיים של חצץ קרחוני, תיעדו החלליות סימנים למנגנונים פיזיקליים זהים לאלה שהיו חיוניים לעיצוב מערכת השמש הראשונית ודסקות חומר דומות סביב כוכבים אחרים. המעברים של חלליות ווייג'ר דרך החלקים הפנימיים של המערכת השבתאית חשפו עולם של ירחים מגוונים המושפעים ממערכת דינאמית של כוחות. על אף שפני השטח של טיטן, הירח הגדול ביותר של שבתאי, נותרו מוסתרים מאחורי שכבת האובך הסמיך העוטפת אותם בכל מקום, הוא עורר את סקרנותם של הצופים בו ברמזים לקיומו האפשרי של אוקיינוס פחמימנים נוזלי על פניו. בכללותה, היה נראה שמערכת שבתאי היא יעד מושלם למחקר מעמיק על תהליכים שעל פי ההשערה היו חשובים בהיווצרותן ובהתפתחותן של מערכות שמש – בין אם שלנו או סביב שמשות אחרות – ובדינמיקות המשפיעות עליהן גם היום. וייתכן שהתהליכים האלה חשובים אפילו להבנת מקור החיים.

קסיני הייתה משימה בין־לאומית, בהובלה של נאס"א ושל סוכנות החלל האירופית, והיא תוכננה להיות משופרת לאין שיעור ממשימות ווייג'ר בכל מובן אפשרי. החללית שגודלה כגודל אוטובוס תלמידים, הייתה גדולה מחלליות ווייג'ר ונשאה עליה את הציוד המדעי המתוחכם ביותר שנשלח עד אז אל מערכת השמש החיצונית. קסיני גם הובילה את הויגנס, רכב נחיתה בקוטר ארבעה מטרים ובעל צורה אווירודינמית, שנשא שישה מכשירי מדידה, צנח אל פני השטח של טיטן ונחת עליהם.

לאחר שהחללית חצתה את מערכת השמש, היא נכנסה ללא תקלות למסלול סביב שבתאי ב-1 ביולי 2004. המסלול שלה סביב שבתאי, היה מסובך ומדויק כאחד. ההקפות נפרשו סביב שבתאי במהלך 13 שנות הסיור כעלי כותרת של פרח. המסלול אִפשר תצפית מקרוב על כל דבר במערכת הפנימית של שבתאי, וכל הקפה הייתה ייחודית בהיקף, בזווית ובכיוון. הייתה לנו גם הנוחות לשנות את המסלולים כדי לצלול שוב למבט נוסף, ובמקרים מסוימים למבטים רבים נוספים, בדברים שגילינו קודם לכן.

טיטן, הירח הגדול ביותר של שבתאי, זוהר באינפרה־אדום. (באדיבות נאס"א, JPL אוניברסיטת אריזונה ואוניברסיטת איידהו)
טיטן, הירח הגדול ביותר של שבתאי, זוהר באינפרה־אדום. (באדיבות נאס"א, JPL אוניברסיטת אריזונה ואוניברסיטת איידהו)

משך השהייה הארוך של קסיני סביב שבתאי היה חלק חיוני בהצלחתנו. ניטור ממושך הוא הדרך היחידה לאתר תהליכים בלתי צפויים, כמו למשל פגיעות של מטאורידים בטבעות של שבתאי. יותר מכך, הנדידה האטית והקבועה של מסלולי הירחים והשינוי באטמוספרה כתוצאה מן השינויים העונתיים הגדולים בתאורת השמש, דורשים איסוף תצפיות במשך פרקי זמן ארוכים ככל האפשר. המשימה הרשמית של קסיני הייתה מתוכננת להימשך ארבע שנים והייתה אמורה להסתיים ב-30 ביוני 2008. אבל הניצחונות המהדהדים שנחלה החללית במהלך התקופה הזאת, וההיגיון הצרוף שבשמירה על נכס מניב תוצאות כזה עזרו לנו לשכנע בהארכת המשימה. הטיעונים המוצלחים שלנו העניקו לנו כמה הארכות, ואפשרו לנו, למשל, לחזות בתנאי התאורה המיוחדים בעת השוויון בין היום והלילה בשבתאי, באוגוסט 2009. קרני השמש באותה עת האירו את הטבעות מן הצד. כל הפרעה שהציצה מעל למישור הטבעות או מתחתיו הטילה אפוא צל ארוך וברור לעין שהסגיר את קיומה.

בסופו של דבר, הסתיימו כל פעולות ההקפה של קסיני לאחר כמעט חצי שנת שבתאי (או, 13 שנים, חודשיים וחצי במונחים של כדור הארץ). הגענו מעט לאחר שיא הקיץ הדרומי של כוכב הלכת ואנו מסיימים בשיא הקיץ הצפוני. מסגרת הזמן הזאת אפשרה לנו לצפות במחזור עונתי כמעט מלא: ראינו כיצד המחציות הדרומיות של שבתאי ושל טיטן עוברות מקיץ לחורף וכיצד המחציות הצפוניות עוברות מחורף לקיץ. יש בזה כעין תרמית קוסמית, אבל היא פעלה.

הירחים

לפני עידן החלל, מדענים סברו שהירחים במערכת השמש החיצונית הם גושי קרח מתים מבחינה גאולוגית ונעדרי מאפיינים. חלליות ווייג'ר הפריכו את ההשערה הזאת. משימתה של קסיני הייתה לסקור את עדר הלוויינים של שבתאי ולנסות להבין את תולדותיהם. בכמה מן המקרים, סיפורי התולדות האלה התבררו כראויות לציון.

קחו לדוגמה את יאפֶּטוּס. חצי מפני השטח של הירח הזה לבנים כשלג ואילו פני החצי השני שחורים מאוד – והסיבה לכך הייתה תעלומה רבת שנים. התמונות ברזולוציה גבוהה, שצילמה קסיני, לימדו אותנו שגם בקני מידה קטנים יותר הירח מנומר בחברבורות כהות ובהירות. שילוב נתונים מן המצלמה ומן המכשיר התרמי של החללית אִפשר לנו להבין מדוע. הפרשי הצבע בין שתי המחציות וגם הכתמים המנומרים נבעו מתהליך של פליטה תרמית המתקיים רק בירח הזה המסתובב באטיות סביב צירו. מלכתחילה, האזורים הכהים יותר התחממו והגיעו לטמפרטורה שבה המריא הקרח שכיסה אותם והפך לגז. כך נעשו האזורים האלה כהים וחמים אף יותר. לעומתם, האזורים הבהירים יותר היו גם קרים יותר, ולכן שמשו כמלכודות לאדי הקרח, שחזרו והתגבשו על פניהם. במשך הזמן, נעלם כל הקרח מן האזורים הכהים והצטבר באזורים הבהירים. אבל כיצד התרחש התהליך על פני מחצית שלמה של הירח? קסיני מצאה שבמסלולו של יאפטוס סביב שבתאי, הוא חולף דרך ענן של חומר כהה ודק גרגרים שמקורו בפיבי, אחד הירחים החיצוניים והחריגים בצורתם של שבתאי. הענן הזה צובע את כל המחצית המובילה של יאפטוס בצבע כהה ושומר עליו חם וחופשי מקרח. התעלומה נפתרה.

הירח יאפטוס. מקור: NASA / JPL-Caltech / Space Science Institute / Cassini Orbiter.
הירח יאפטוס. מקור: NASA / JPL-Caltech / Space Science Institute / Cassini Orbiter.

ירח יוצא דופן אחר הוא טיטן. המצלמות בתחומי האור־הנראה והאינפרה־אדום־הקרוב צוידו מראש באמצעים שיחדרו את מעטה האובך של טיטן, ומכשיר המכ"ם של החללית הותאם בצורה מיטבית לחצות את האטמוספרה ללא הנחתה כלשהי. וכמובן, הצניחה של הויגנס בראשית 2005 דרך האטמוספרה של טיטן במשך שעתיים וחצי, שבמהלכה נאספו תצלומים פנורמיים, מדידות של הרכב האטמוספרה, שקיפותה, נתוני רוח וטמפרטורה לפני שהחללית נחתה על פני הירח, סיפקה מידע רב. באופן כללי, קסיני מצאה בטיטן עולם הנראה כלקוּח מסיפור מדע בדיוני, שבו צורות הנוף ומאפייני האוויר דומים למוכר לנו אבל עשויים מחומרים בלתי צפויים, מקום שבו המראות מוכרים אבל ההרגשה שונה.

בטיטן גילינו אגמים וימות שאינם מלאים במים אלא במתאן נוזלי. בקוטב הדרומי של הירח, גילתה המצלמה ברזולוציה גבוהה של קסיני גוף נוזלי שגודלו קרוב לזה של אגם אונטריו (ולכן נקרא בשם אונטריו לקוס) בלב אזור שהכיל מאגרי נוזל דומים אך קטנים יותר. מכשירים אחרים של קסיני אישרו לאחר מכן שאונטריו לקוס אכן מלא במתאן נוזלי. מאז גילינו אגמי מתאן נוזלי רבים נוספים בגדלים שונים. מסיבה כלשהי הם מרוכזים בעיקר בקווי הרוחב הצפוניים הגבוהים. תצפיות מכ"ם גילו קווי חוף מסולעים ומפורצים הדומים לחוף הים של מדינת מיין בארה"ב. בניגוד לכך, המישורים באזור קו המשווה, עליהם צנח רכב הנחיתה הויגנס, יבשים ומכוסים בדיונות הנמתחות למרחקים בכל היקף הירח, כשמדי פעם קוטעת אותם קרקע גבוהה יותר.

האגמים והימות המלאים חומר אורגני על פני השטח של טיטן, עוררו מן הסתם השערות לגבי האפשרות שהם מכילים חיים. אבל טמפרטורת פני השטח של טיטן נמוכה מאוד: מינוס 180 מעלות צלזיוס. נופתע מאוד למצוא תגובות כימיות, הדומות לאלו שאנו סבורים שהן הכרחיות לקיומה של ביוכימיה מבוססת מים, המתקיימות בטמפרטורות האלה. אבל אם נגלה אי פעם ביוכימיה "חוצנית" אמתית, המתבססת על מתאן, זאת תהיה תגלית היסטורית יוצאת דופן.

אבל לדעתי, אין ספק שהתגלית החשובה ביותר של קסיני היא אנקלדוס, ירח הקרח הקטן פי עשרה מטיטן. משימת ווייג'ר גילתה שם רצועות רחבות ידיים של מישורים חלקים במידה מפתיעה. המישורים האלה העידו על עבר שהתאפיין בפעילות גאולוגית פנימית עזה, ואולי אפילו על קיומה של שכבת מים נוזליים הקבורה מתחת למעטה הקרח – וכל זאת בירח שלמראית עין ממדיו קטנים מכדי לקיים תהליכים כאלה.

הירח אנקלדוס וטבעות שבתאי על רקע טיטן העמום (באדיבות נאס"א, JPL-קלטק והמכון למדע החלל)
הירח אנקלדוס וטבעות שבתאי על רקע טיטן העמום (באדיבות נאס"א, JPL-קלטק והמכון למדע החלל)

הרמז הראשון שקסיני קלטה לכך שמתרחשת פעילות כלשהי באנקלדוס הגיע כבר בראשית המשימה, בינואר 2005, אז ראינו תִמרות של חלקיקי קרח הנפלטות מן הקוטב הדרומי של הירח. מכיוון שהתמונות שלנו מתפרסמות באופן מיידי לציבור, המעריצים של קסיני באינטרנט הגיבו בהתרגשות. זמן קצר לאחר מכן אישרו מכשירים אחרים של קסיני, שהתמרות אכן אמיתיות. המפעילים של קסיני הגיבו במהירות ושינו את המסלול שלה כדי לאפשר מבט קרוב יותר. מה שגילינו על אנקלדוס באותו פרק זמן מוקדם של המשימה הדהים אותנו לגמרי. אבל רק לאחר שנאס"א אישרה לנו ב-2008 להאריך את המשימה, יכולנו להקדיש זמן ומשאבים ראויים לבחינת המקום המרתק הזה.

ניתוח הנתונים שהתקבלו הראה שכוחות הגאוּת ששבתאי מפעיל על אנקלדוס מעוותים ללא הרף את צורתו. אנרגיית הגאות הזאת מייצרת חום פנימי שדי בו כדי ליצור אוקיינוס גלובלי בעומק של עד 45 קילומטרים, קבור מתחת לשכבת הקרח החיצונית שעובייה כמה קילומטרים בלבד. יותר מ-100 גייזרים מתפרצים לאורך ארבעה סדקים ראשיים בקרח של הקוטב הדרומי, והם היוצאים את תמרות חלקיקי הקרח הקטנים ואדי המים המיתמרות לגובה של מאות קילומטרים מעל פני השטח. רוב המזה המוצקה של התמרות האלה נופלת בחזרה אל פני השטח, אבל חלק קטן ממנה ממשיך הלאה ויוצר את טבעת E של שבתאי, הגדולה והדלילה.

קסיני הצליחה לעבור דרך התמרות האלה תריסר פעמים ולנתח את החומרים המרכיבים אותן. מצאנו שהחלקיקים שאנו רואים בתמונות, שלא יותר מיום אחד קודם לכן עדיין היו טיפות מים באוקיינוס, נשאו ראיות למולקולות אורגניות גדולות ולתרכובות נוספות המורות על פעילות הידרו־תרמית הדומה לזו המתרחשת במעשנות שבמעמקי האוקיינוסים בכדור הארץ. הם גם העידו על כך שהמליחות של האוקיינוס דומה לזו של האוקיינוסים שלנו. הגזים שליוו את החלקיקים המוצקים היו בעיקר אדי מים אבל הם כללו גם כמויות זעירות של תרכובות אורגניות פשוטות, כמו גם פחמן דו־חמצני ואמוניה – כולן מרכיבים חשובים לקיום חיים ואולי אף למקורם.

סילוני המים הפורצים לחלל מקוטבו הדרומי של אנסלדוס, בצילום של קאסיני. מקור: NASA/JPL/SSI; Mosaic: Emily Lakdawalla.
סילוני המים הפורצים לחלל מקוטבו הדרומי של אנקלדוס, בצילום של קאסיני. מקור: NASA/JPL/SSI; Mosaic: Emily Lakdawalla.

התוצאות שהתקבלו מקסיני מראות בבירור שהסביבה התת־קרקעית של אנקלדוס יכולה לקיים פעילות ביולוגית. עלינו להתמודד כעת עם כמה שאלות מצמררות שיער: האם הירח הקרחוני הקטן הזה מכיל בתוכו בראשית נוספת לחיים במערכת השמש? האם יכולים להימצא סימני חיים בתמרות שלו? האם מיקרובים צונחים כשלג על פני השטח שלו? באף גוף חללי אחר לא נמצאו כל הסימנים שלדעתנו הכרחיים לקיום חיים. כיום זהו המקום המבטיח ביותר והנגיש ביותר במערכת השמש לחיפוש אחר חיים. כמה מאתנו מוקסמים כל כך מן האפשרות הזאת, עד שאנו עוסקים באופן פעיל בתכנון משימות חלל שיחזרו לאנקלדוס וימצאו את התשובות.

הטבעות

הטבעות הן ללא ספק הדבר שמעניק לשבתאי את המראה המרהיב שלו, והבנת התהליכים המסובכים הפועלים בהן הייתה אחת המטרות הראשיות של קסיני. הן המצב הסופי הטבעי של ענן שברים שהסתובב סביב שבתאי, ולכן הן הדבר הקרוב ביותר לדיסקת השברים שלפי השערותינו סיפקה את חומרי הגלם למערכת השמש שלנו. הן משמשות גם דגם לדסקות קדם־כוכביות שמהן נולדות מערכות שמש חדשות ואפילו למיליארדי שבשבות האבק שאנו מכניםגלקסיות לולייניות. מכל הדברים שרצינו לחקור סביב שבתאי, הטבעות ייצגו את המטרה המדעית רחבת ההיקף ביותר, החל מן השכונה שלנו בחלל ועד לקצוות היקום.

באמצעות המכשור של קסיני, למדנו להבין את רוב הגורמים שהשפיעו על צורת הטבעות של שבתאי. במקומות מסוימים, מצאנו שההשפעה הכבידתית של כמה ירחים מרוחקים שבשה את מסלולם של החלקיקים המרכיבים את הטבעות ויצרה קצוות חדים או עוררה הפרעות גליות שהתקדמו החוצה בתבנית לוליינית. במקומות אחרים, שבהם ירחים משובצים בתוך הטבעות, כוח הכבידה סידר את חלקיקי הטבעות במבנים יפיפיים. הירח פן, למשל, שקוטרו כ-30 קילומטרים והוא שוכן ברווח בין הטבעות הקרוי פער אנקה, עשה זאת לחלקיקים שבסביבתו. בתורם, חומרים מן הטבעות שנפלו על פן עיצבו מחדש את צורתו וגרמו לו להיראות כאילו הוא לובש חצאית.

קסיני מצאה שהטבעות של שבתאי מורכבות ממיליארדי גרגרי קרח ושמפרידים ביניהן פערים הנגרמים בהשפעת המשיכה הכבידתית של ירחים. (באדיבות נאס"א, JPL והמכון למדע החלל)
קסיני מצאה שהטבעות של שבתאי מורכבות ממיליארדי גרגרי קרח ושמפרידים ביניהן פערים הנגרמים בהשפעת המשיכה הכבידתית של ירחים. (באדיבות נאס"א, JPL והמכון למדע החלל)

באזורי טבעת שבהם החלקיקים צפופים במיוחד, גילינו התארגנות עצמית של גלים, באורכי גל שבין 100 מטרים לבין מאות קילומטרים, המתקדמים דרך הדסקה. הגלים האלה שיקפו אי רציפויות חדות בריכוזי החלקיקים. הגלים גם הגיבו זה עם זה ועם עצמם ויצרו תבניות התאבכות שעיצבו נופים בעלי מראה כאוטי. ההבנה שרכשנו על מבנה הטבעות כוללת גם אישוש מענג לתחזית שהעלנו, מארק מארלי, החוקר כיום במרכז החקר על שם איימס של נאס"א, ואני ב-1993: התנודות האקוסטיות המתרחשות בתוך גוף כוכב הלכת שבתאי עשויות ליצור גם תוואים בטבעות. באופן הזה, הטבעות של שבתאי פועלות למעשה כמו סייסמוגרף.

קסיני גילתה את ההפתעות המדהימות ביותר שלה בתקופה הסמוכה לשוויון באוגוסט 2009. לאורך השפה החיצונית החדה של הטבעת הגדולה ביותר של שבתאי (טבעת B) מצאנו שרשרת מתמשכת ומדהימה באורך של 20,000 קילומטרים של צלליות מחודדות שהסגירו את קיומם של "הרי טבעת": גלי חלקיקים המיתמרים לגובה של שלושה קילומטרים מעל למישור הטבעת. ייתכן שהתצורות האלה נוצרו מדחיסה קיצונית של חומרי טבעת סביב "ירחונים" קטנים שנלכדו במצב תהודה בשפת הטבעת כמו גלי מים המתנפצים מול צוק גבוה בחוף.

בתגלית אחרת, ראינו תבנית עדינה מאוד של סליל דחוס המתמשכת ללא הפרעה למרחק של 19,000 קילומטרים לרוחב הטבעות הפנימיות C ו-D. עבודת בילוש דקדקנית שערכו מאט הדמן, כיום באוניברסיטת איידהו, ועמיתיו, חשפו שפגיעה של שברי שביט בטבעות הפנימיות ב-1983 דחפה כנראה את כל חלקיקי הטבעת באזור הפגיעה למסלולים נטויים. החלקיקים הפנימיים נקפו, כלומר התנודדו כסביבונים, מהר יותר מן החלקיקים החיצוניים. מאז הלכה התופעה הזאת ונכרכה באופן הדוק יותר ויותר עד שהִטביעה בטבעת תבנית קימוט לוליינית בגובה של שלושה מטרים. המבנה הזה בכלל לא היה קיים בימים שבהם חלפו חלליות ווייג'ר. למדנו שמערכת השמש היא פלא דינמי, והטבעות של שבתאי, על צורותיהן המגוונות והזורמות משמשות שיעור לדוגמה לאוניברסליות של כוח הכבידה, לקני המידה המגוונים שבהן הוא פועל ולמורכבותו האין סופית. אף אמן לא היה מצליח טוב יותר.

האטמוספרה

קסיני גם חקרה בפירוט רב את הרכב האטמוספרה של שבתאי ואת התנהגותה וחשפה כמה מאפיינים ותהליכים בלתי צפויים. המכשירים שלה יכלו לחקור את האטמוספרה הזאת במגוון רחב של גבהים ולחשוף את תבניות הזרימה הגלובליות שלה, את הרכבה ואת המבנה האנכי שלה. מצאנו שהאטמוספרה מחולקת לרצועות רחבות, באותו אופן שבה מחולקת גם האטמוספרה של צדק, אף על פי שבניגוד לצדק, הן פחות ברורות לעין המתבוננת בהן מבחוץ בשל שכבת אובך עבה השוכנת מעל שכבת העננים העליונה, המורכבים מאמוניה. כשקסיני ערכה מדידות מתחת לשכבת האובך בתוך הטרופוספרה, היא חשפה שרוחב הרצועות משתנה עם קו הרוחב: הרצועות הצרות יותר הן גם כהות יותר והן חופפות לזרמי סילון מהירים, והרחבות יותר נוטות להיות בהירות יותר, והן תואמות לזרמי סילון אטיים יותר ואולי אף עומדים במקומם ביחס לסיבוב כוכב הלכת סביב צירו. באופן כללי, נראה שהאטמוספרה של שבתאי יציבה באופן יחסי לאורך זמן. קסיני הראתה שאפילו המשושה המפתיע של זרמי סילון מעל לקוטב הצפוני של שבתאי נותר ללא שינוי ניכר מאז שחלליות ווייג'ר ראו אותו לראשונה. אנו נוכחים לדעת שיציבות היא תכונה נפוצה במערכות אטמוספריות בקנה המידה הגדול של כוכבי הלכת הענקיים: כשאין משטח מוצק מתחת לגז, אין חיכוך שמפריע לתנועת האטמוספרה. כשזרמים מתחילים, הם מתמידים.

אבל שמחנו לגלות שהאטמוספרה של שבתאי אינה אדישה לגמרי לחילופי העונות. מעל ענני החורף במחצית הצפונית, הציג שבתאי הצגה בלתי צפויה כשקסיני הגיעה לראשונה: הוא היה כחול! שני המעברים של חלליות ווייג'ר התרחשו בעונת שוויון ולכן לא התקבלו מהן תמונות של חורף, ולכן הצבע העז הפתיע אותנו. המדידות של קסיני הראו ששתי תופעות המתרחשות בחורף, שטף נמוך יותר של קרינה אולטרה־סגולה וצל שמטילות הטבעות החוסמות את אור השמש, מקטינות את קצב יצירת האובך החיצוני. אטמוספרה צלולה יותר מגבירה את פיזור ריילי, התהליך שגורם גם לשמיים שלנו להיראות כחולים, ואת בליעת האור האדום המגיע מן השמש בידי מולקולות המתאן המצויות באטמוספרה של שבתאי. שבבי התכלת הנהדרים המעטרים את צילומי החורף שלנו משבתאי, נראים כאילו שמישהו העתיק חלק מן האטמוספרה של נפטון אל שבתאי. מי היה יכול להעלות זאת על דעתו?

תכונה מאפיינת של שבתאי, הידועה כבר מאה שנים, היא הנטייה שלו בטווחי זמן של עשרות שנים, להתפרצויות של סופות אדירות. ולכן התרגשנו משמחה לקדם את פניה של סופה כזאת שהלכה והתפתחה בסוף 2010. צילום: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute.
תכונה מאפיינת של שבתאי, הידועה כבר מאה שנים, היא הנטייה שלו בטווחי זמן של עשרות שנים, להתפרצויות של סופות אדירות. ולכן התרגשנו משמחה לקדם את פניה של סופה כזאת שהלכה והתפתחה בסוף 2010. צילום: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute.

תכונה מאפיינת של שבתאי, הידועה כבר מאה שנים, היא הנטייה שלו בטווחי זמן של עשרות שנים, להתפרצויות של סופות אדירות. ולכן התרגשנו משמחה לקדם את פניה של סופה כזאת שהלכה והתפתחה בסוף 2010. במשך 270 יום, צפינו במפלצת עצומה ושולחת ברקים, שנולדה כהפרעה קטנה במחצית הצפונית, ואז גדלה, התפשטה בבירור סביב כוכב הלכת עד שזנבה נבלע בראשה, ושבסופו של דבר דעכה. זאת הייתה עוד תופעה שאף חללית לא צפתה בדומה לה מעולם. אנו משערים שענני מים, המרכיב העיקרי בשכבת העננים העמוקה ביותר של שבתאי, מצליחים לדכא במשך עשרות שנים את השאיפה של אטמוספרת המימן הקלה יותר לצוף ולעלות כלפי מעלה. ואז, בסופו של דבר העילוי גובר ופרץ גדול של זרימה מתפרץ.

סוקרת העולמות

מאז שנהגתה לראשונה ב-1990 ועד לסיומה הדרמטי בספטמבר 2017, הייתה משימת קסיני מרכיב עיקרי, מוצלח באופן יוצא דופן, במסע התגליות בן שישים השנים של המין האנושי אל מחוץ לכוכב הלכת המשמש לנו בית. המסע ההיסטורי סביב שבתאי לימד אותנו על דרכי הפעולה המסובכות של מערכת פלנטרית מסקרנת וזרה להפליא. הוא הרחיב את ההבנה שלנו את הכוחות שעצבו את שבתאי ואת סביבתו, את מערכת השמש שלנו, ובהשלכה גם את צורתן הנוכחית של מערכות שמש ומערכות פלנטריות אחרות ברחבי היקום.

ספק בלבי אם נראה משימה בעלת יכולות כמו אלה של קסיני שתחזור בקרוב לשבתאי. השירות שלי במשימת קסיני הייתה משימת חיים תובענית אך גם מתגמלת מאוד של סוקרת עולמות, מגלת ארצות של העידן הזה. אנו תולים כעת את מדינו, אסירי תודה על כך שהמין האנושי ימשיך לקרוא את סיפורה של החללית קסיני עוד זמן רב.

על הכותבים

קרולין פורקו – מדענית החוקרת מערכות פלנטריות במכון למדע החלל בבולדר שבקולורדו ומנהלת צוות הצילום במשימת קסיני. עבודתה נתמכת במענק נדיב מקרן משפחתית אנונימית מקליפורניה.

לקריאה נוספת

שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook

2 תגובות

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן