הירח מתרחק מאיתנו, אבל מסתבר שלא תמיד באותו קצב. לגיאות יש השפעה על כך
מאת מאטיאס גרין, מומחה לאוקיאנוגרפיה פיזיקלית, אוניברסיטת בנגור, ודייויד וולטהאם פרופ' לגיאופיזיקה במכון רויאל הולווי (Royal Holloway )
כמעט 50 שנה חלפו מאז הלך האדם הראשון על הירח, והנה שוב ממשיך המין האנושי לנסות ולנחות על הלוויין של כדור הארץ. רק בשנה החולפת, סין הנחיתה חללית רובוטית בצד הרחוק של הירח, בעוד הודו קרובה להנחית רכב שטח ירחי, וישראל ממשיכה את משימתה לנחות על פני השטח, למרות ההתרסקות של המיזם האחרון שלה. נאס"א הודיעה בינתיים כי היא רוצה לשלוח אסטרונאוטים לקוטב הדרומי של הירח עד שנת 2024.
אבל בעוד משימות אלה מבקשות לקדם את הידע שלנו על הירח, אנחנו עדיין מחפשים תשובות לשאלה הבסיסית: כיצד הגיע הירח למסלולו הנוכחי?
ב-21 ביולי 1969 התקין צוות אפולו 11 את המערך הראשון של מראות שישקפו קרני לייזר ממוקדות שנשלחות מכדור הארץ. הניסויים הבאים שבוצעו באמצעות מערך זה איפשר למדענים לחשב את המרחק בין כדור הארץ לירח במשך 50 השנים האחרונות. עכשיו אנו יודעים כי מסלול הירח גדל ב-3.8 סנטימטרים לשנה, כלומר הוא הולך ומתרחק מכדור הארץ.
התרחקות זו, וחקר סלעי הירח הביאו למסקנה כי הירח נוצר לפני 4.51 מיליארד שנים בהתנגשות ענקית (התיאוריה לפיה הירח נוצר מקריסה של חומר במהלך התנגשות מוקדמת בהיסטוריה של כדור הארץ עם כוכב לכת בגודלו של מאדים). אבל אם נניח כי קצב ההתרחקות היה קבוע – 3.8 סנטימטרים לשנה, נגיע לזמן שבו כדור הארץ והירח היו קרובים כדי לגרום לירח להיווצר, לפני 13 מיליארד שנים. זה אמנם לפני הרבה זמן, אך חוסר ההתאמה יכול להיות מוסבר על ידי היווצרות היבשות העתיקות בכדור הארץ והיערכותן במרחב.
גאות ושפל
המרחק לירח עשוי להיות קשור להיסטוריה של תצורות היבשה של כדור הארץ. איבוד אנרגיית הגאות (בשל החיכוך בין האוקיינוס הנע לקרקעית הים) מאט את הסחרור של כוכב הלכת ומאלץ את הירח להתרחק ממנו. הגאות נשלטת במידה רבה על ידי הצורה והגודל של אגני הים של כדור הארץ. כאשר הלוחות הטקטוניים של כדור הארץ מסתובבים, משתנה הגיאומטריה של האוקיינוסים, וכך גם הגאות. תהליך זה גורם לנסיגת הירח שנראה קטן יותר בשמים. משמעות הדבר היא שאם אנו יודעים כיצד השתנו הלוחות הטקטוניים של כדור הארץ, אנו יכולים להבין היכן היה הירח ביחס לכוכב הלכת שלנו בנקודה מסוימת בזמן.
אנו יודעים כי כוחה של הגאות, ולכן שיעור המיתון, תלוי גם במרחק בין כדור הארץ לירח. אז אנחנו יכולים להניח כי הגאות והשפל היו חזקים יותר כשהירח היה צעיר וקרוב יותר לכוכב הלכת. ככל שהירח נסוג, הגאות והשפל הפכו להיות חלשים יותר וקצב ההתרחקות הואט.
המתמטיקה המפורטת המתארת את האבולוציה הזאת פותחה לראשונה על ידי ג'ורג' דרווין, בנו של צ'רלס דרווין, בשנת 1880. אבל הנוסחה שלו מייצרת את הבעיה ההפוכה כאשר אנו מכניסים את הידע העדכני שלנו. הוא חזה כי כדור הארץ והירח היו קרובים זה לזה רק לפני 1.5 מיליארד שנה. הנוסחה של דרווין יכולה להתקיים רק בהינתן האומדנים המודרניים של גיל הירח והמרחק, אם קצב המיתון האחרון מצטמצם לכדי סנטימטר אחד בשנה.
המשמעות היא שהשפל של היום חייב להיות גדול באופן חריג, מה שגורם להאטת ההתרחקות. הסיבה לגאות הגדולה הזו היא שהאוקיינוס הצפון אטלנטי הנוכחי הוא ברוחב והעומק הנכונים "להדהד" את הגאות, ולכן המשכה הטבעי של ההתרחקות קרובה לזו של הגאות, ומאפשרת להם להגיע לגודל גדול מאוד. זה כמו שילד היושב על נדנדה מגיע לגובה רב יותר אם הדחיפה היתה בעיתוי הנכון.
ואולם אם נחזור בזמן, רק בכמה מיליוני שנים, צפון האוקיאנוס האטלנטי היה די שונה ותהודה זו נעלמה ולכן האטת הסיבוב של כדור הארץ והתרחקות הירח היו קטנים יותר. כאשר עקב טקטוניקת הלוחות נעו היבשות למקומן הנוכחי וככל שהאטת הסיבוב של כדור הארץ שינתה את אורך הימים ואת מחזור הגאות והשפל, כוכב הלכת חווה מצבים דומים. אבל אנחנו לא יודעים את הפרטים אודות הגאות לאורך תקופות זמן ארוכות, וכתוצאה מכך, אנחנו לא יכולים לומר איפה הירח היה בעבר הרחוק.
פתרון המשקעים
גישה אחת מבטיחה לפתרון זה היא לנסות לאתר מחזורים של מילנקוביץ' משינויים פיזיים וכימיים במשקעים עתיקים. מחזורים אלה נגרמו בגלל שינויים בכיוון ציר כדור הארץ. אלה הפיקו מחזורי אקלים, כגון עידן הקרח של מיליוני השנים האחרונות.
רוב מחזורי מילנקוביץ' אינם משנים את משכם על פני כדור הארץ, אך חלקם מושפעים משיעור הסחרור של כדור הארץ והמרחק לירח. אם נוכל לזהות ולכמת תקופות מסוימות אלה, אנו יכולים להשתמש בהן כדי להעריך את אורך היום ואת המרחק בין כדור הארץ לירח בזמן שהמשקעים הללו שקעו. עד כה הצלחנו לזהות רק תקופה אחת - משקעים מסין מעידים כי לפני 1.4 מיליארד שנים המרחק בין כדור הארץ לירח היה 341,000 ק"מ (כעשרה אחוזים קרוב יותר לעומת המרחק הנוכחי 384,000 ק"מ).
עכשיו אנחנו שואפים לחזור על חישובים אלה עבור משקעים ממאות אתרים על פני כדור הארץ מתקופות זמן שונות שיתנו לנו הערכה טובה יותר כיצד השתנתה הגיאות בעבר. מחקרים אלה יחברו תמונה עקבית של האופן שבו מערכת כדור הארץ-ירח התפתחה לאורך זמן.
עוד בנושא באתר הידען: