ירחים נופלים: כאשר כדור הארץ הקדמוני פגש את יוצריו

מחשבי על גרמנים וישראלים הקדישו 100 שבועות לחישוב מספרים אסטרונומיים בסימולציה שדימתה את התהליכים שיצרו את הירח וגילו גם למה יש לכדור הארץ רק ירח אחד כיום

הדמיית ההתנגשות של גוף בגודלו של הירח בכוכב לכת בגודלו של כדור הארץ. איור: נאס"א
הדמיית ההתנגשות של גוף בגודלו של הירח בכוכב לכת בגודלו של כדור הארץ. איור: נאס"א


הירח הוא הלוויין הטבעי היחיד של כדור הארץ
היווצרותו מעלה שאלות רבות במחקר האסטרופיזיקה – ייתכן שהירח לא היה לבדו בשמי כדור הארץ הקדמונימחקרים שנערכו לאחרונה מצביעים כי היו מספר ירחים קטנים – המכונים ירחונים – אבל איננו יודעים מה קרה להם.

מחקר משותף, של ד"ר אורי מלמוד ופרופחגי פרץ מהפקולטה לפיזיקה בטכניון, ד"ר כריסטוף שפר מאוניברסיטת טיבינגן וכריסטוף בורגר מאוניברסיטת וינה, נועד לחקור מה קרה לירחונים של כדור הארץהסימולציות המורכבות של החוקרים העלו כי ייתכן שהם נפלו לכדור הארץ בהתנגשויות ששינו את הרכב מעטפת כדור הארץמחקרם פורסם בגיליון האחרון של כתב העת Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

 

על פי התאוריה המקובלת כיוםהירח נוצר לפני כ4.5 מיליארד שנים בהתנגשות בין כדור הארץ הקדמוני לבין כוכב לכת אחר בגודל של מאדיםאסטרופיזיקאים מכנים כוכב לכת זה בשם תיאה (Theia). אירוע זה הוביל להיווצרות דסקה סביב כדור הארץ, המורכבת מחומר שנפלט מתוך שני הגופים בשל ההתנגשותהחומר בדסקה הצטבר בסופו של דבר לירח שאנו מכירים היוםאולם מחקר שנערך לאחרונה מצביע כי כדור הארץ לא עבר רק התנגשות אחתאלא מספר התנגשויות גדולותוכי גופים קטנים יותר פגעו בכדור הארץ לעיתים תכופות אף יותרתהליכים אלו הובילו להיווצרות מספר ירחוניםשהחוקרים מניחים כי המסה של כל אחד מהם הייתה בין שישית למחצית ממסת הירח.

 

"ישנן שלוש אפשרויותייתכן שחלק מהגופים התמזגו בשל כוח הכבידה ויצרו אובייקטים גדולים יותר (ובסופו של התהליך את הירח הנוכחי) חלקם הוצאו מהשפעת הכבידה של כדור הארץ בשל אינטראקציות הדדיות, וחלקם נפלו לכדור הארץ והתנגשו בו," מסביר האסטרופיזיקאי ד"ר כריסטוף שפר. "האפשרות האחרונה היא זו בה אנו מתמקדים בעיקר במחקר הנוכחי".

לביצוע סימולציה של התנגשויות הירחונים עם כדור הארץהשתמשו החוקרים בתוכנת מחשב שפותחהבהנחייתו של ד"ר כריסטוף שפרעל ידי קבוצת העבודה של פרופוילהלם קליי במכון טיבינגן לאסטרונומיה ואסטרופיזיקההחישובים עצמם נערכו באשכול המחשבים טיבינגן BinAC ובאשכול תמנון בישראלהתוכנה של הפיזיקאים מטיבינגן עשתה שימוש בסימולציות הידרודינמיות כדי ליצור מודל של התהליכיםוביחידות עיבוד גרפי כדי להאיץ את תהליכי החישוב המורכביםכריסטוף בורגר מהמכון לאסטרונומיה ואסטרופיזיקה באוניברסיטת וינה כתב את הקוד לתנאים המורכבים והראשוניים עבור הסימולציות.

זמן חישוב של 100 שבועות

האסטרופיזיקאים הניחו מודל מפושט של כדור הארץ הקדמוני וירחון נופל – שבו לשניהם הייתה ליבת ברזל ומעטפת סיליקט, לפי יחס מסות הדומה לזה שקיים כיוםהקבוצה ביצעה יותר מ70 סימולציות של התנגשות ירחון עם כדור הארץעם משתנים שונים כגון זווית הפגיעהגודל הירחון ומהירות סיבוב כדור הארץ. "בסך הכולהחישובים דרשו זמן חישוב של יותר מ100 שבועות," אומר ד"ר אורי מלמוד.

ד"ר אורי מלמוד מהטכניון ניתח את תוצאות הסימולציותהוא קבע אילו רסיסים מהגופים היו יכולים לצאת מהמערכתאלו רסיסים היו יכולים להיכנס למסלול הסובב סביב כדור הארץואלו נותרו לאחר שפגעו בכדור הארץהוא חישב גם את השינוי בזמן סיבוב כדור הארץ שנגרם מההתנגשות. "התוצאות שלנו מראות כי כאשר ירחון פוגע בכדור הארץהחומר שמתווסף למערכת אינו מתפזר באופן הומוגניסוג זה של התנגשות עשוי, על כן, להוביל לחוסר סימטריות וחוסר הומוגניות בהרכב מעטפת כדור הארץ," אומר ד"ר מלמודמחקר משותף זה נותן לנו תמונה שלמה יותר כיצד נוצר הירח ומציב אותו בהקשר נרחב יותר של היווצרות כוכבי הלכת במערכת השמש.


למאמר המלא ב– Monthly Notices of the Royal Astronomical Society  

עוד בנושא באתר הידען:

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

7 תגובות

  1. יהודה
    בפלנטות קטנות – היווצרות ירח הוא מעשה נדיר. שים לב משהו: בפלנטות הפנימיות מספר הירחים תלוי בקירוב במרחק מהשמש: חמה – 0, נוגה – 0, ארץ – 1, מאדים – 2. אחרי זה יש יותר ירחים – אפילו לפלוטו יש 5. אז – אין שום דבר חריג בזה שלנוגה היום אין ירח.

    אמרתי מקודם – צריך סיבה מאד מאד רצינית להגיד שמשהו פגום בהנחות של מומחים בתחום – אני לא רואה שיש לך סיבה כזו.

    אני לא חושב שכהטייס מחליט לא להמריא במז"א מסויים – תגיד שהנחותיו פגומות (גם אני לא, למרות שיש לי אלפי שעות טיסה). אני גם לא חושב שתתווכח עם המנתח כמה חומר הרדמה להזריק לך. וגם לא תתווכח עם משרד הבריאות איזה חיסונים לתת לילד (אני מקווה!).

    האם אתה יכול הגיד מה פגום בהנחות של החוקירם, ולהסביר למה זה פגום?

    מבחינה פילוסופית – אני בכלל לא מבין איך אפשר לשאול "למה לנוגה אין ירח?". אין סיבה אחת שלפלנטה יש ירחים. כדי לענות על השאלה שלך – צריך לדעת (א) את כל הסיבות להיווצרות ירחים ו-(ב) למה אף אחת מהסיבות האלה לא התקיימה עבור נוגה.

    הירח שלנו מתרחק מאיתנו – אז אולי לנוגה היה ירח שהתרחק ואנחנו לא מזהים אותו כירח של נוגה?
    אולי לנו היו שני ירחים ואחד התרחק?

    אז למה דווקא אתה שואל את השאלה שלך? ואיך היא קשורה לנושא המאמר?

  2. לניסים
    שוב, כי נוגה מאוד דומה לכדור הארץ ולכן הסיבות שגרמו לכדור הארץ לקבל מתנה ירח היו צריכות לאפשר ירח גם לנוגה ואם זה לא קרה אז משהו פגום בהנחות הרשומות במאמר
    זאת דעתי
    שבוע טוב
    יהודה

  3. יהודה
    כוכב חמה אין ירחים
    נוגה אין ירחים
    ארץ ירח אחד
    מאדים 2
    צדק 67
    שבתאי 62
    אורנוס 27
    נפטון 14

    פלוטו 5
    אריס 1
    הומיאה 2
    אורקוס 1
    ק'ואור 1

    עכשיו תסביר לי – למה אתה שואל דווקא על נוגה? האם נוגה שונה משאר הפלנטות בצורה חריגה?

    יהודה – אף אחד לא יודע מה קרה לפני 200 שנה. מה שכן, יש לנו סבירות מאד גבוהה שארועים מסויימים היו בעבר.
    נראה שיש קשר ישיר בין גודל הארוע לבטחון בידיעה, ויחס הפוך בין הזמן (ו/או המרחק) לבטחון בידיעה.

    כשחוקרים אומרים שלדעתם קרה משהו, צריך סיבה ממש טובה לא לקבל את דעתם. הרגשה זה לא מספיק.

  4. ניסים
    אז מה אם נוגה מסתובב בצורה מוזרה, בגלל זה לא מגיע לו ירח??, אפילו לאורנוס שמסתובב על צידו יש לו 27 ירחים ועוד 11 טבעות, לנוגה כלום, נאדה?
    לכן ההסבר לגבי הירח שלנו יש בו המון אי וודאות.
    אין סיבה מוצדקת שלנוגה לא יהיו ירחים.
    אז שבת שלום ומבורך
    ולא לשכוח להתפלל את בירכת הלבנה היקרה שלנו
    ותושבי נוגה שימותו מקינאה!
    יהודה

  5. יהודה
    אתה שואל שאלה מוזרה. למה לנוגה אין ירח? נוגה מסתובבת הפוך ויש לה יום ארוך מאד – כחצי שנה! אז נוגה חריגה מאד, כך שזה שאין לה ירח לא צריך להיות מפתיע.

  6. אשכולות המחשבים הללו לפעמים ארכאיים. מאיץ גרפי אחד בעלות 4500 שח מייצר כוח חישוב של 8000 מעבדים רגילים. ישנם שרצים שכוללים הרחבה עד 20 כרטיסים. כלומר שווה ערך ל 160000 מעבדים. הנה אשכול בשרת אחד

  7. נניח שזה היה בדיוק סיפורו של הירח שלנו, נישאלת השאלה:- הרי לכדור הארץ יש שכן , נוגה, שהוא באותו גודל כמעט כמו של כדור הארץ , למה לנוגה אין ירח??
    יש לי הרגשה שהאי וודאות במחקר הנ"ל היא גדולה ואחרי כארבעה מיליארד שנים יכולים להיות הרבה אפשרויות להיווצרות ואף אחד לא באמת יכול לדעת מה באמת קרה.
    נא להגיב בעדינות
    יום טוב
    יהודה

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

דילוג לתוכן