נתונים שנאספו ממטאוריטים הראו כי בתחילת מערכת השמש נוצרו למשך כ-2 מיליון שנה שני איזורים נפרדים. לדברי חוקרים משווייץ, מי שאשם בכך הוא כוכב הלכת צדק, שבאותן שני מיליון השנה צמח באיטיות מ-20 ל-50 מסות כדור הארץ
עם קוטר של כ-143 אלף ק”מ, צדק הוא כוכב הלכת הגדול ביותר במערכת השמש, בעל מסה של פי 300 לערך מזו של כדור הארץ. מנגנון ההיווצרות של כוכבי לכת ענקים כמו צדק משמש כבר נושא לדיון לוהט במשך כמה עשורים. כעת גילו חוקרים פלנטריים במרכז המחקר הלאומי של שווייץ ובאוניברסיטאות ברן, ציריך ו – ETH Zürich כמה מהתהליכים שהתרחשו על צדק בעת היווצרותו בתוספת מדידות חדשות.
“הצלחנו להראות שצדק גדל בשלבים שונים ומובחנים”, מסבירה ג’וליה ונטוריני, פוסט-דוקטורטית באוניברסיטת ציריך. ונטוריני והמחבר הראשי של המאמר יאן אלברט, קצין המדע של PlanetS החליטו על הקמת צוות מחקר לאחר ששמעו בכינוס מדעי על עדויות בהרכבי מטאוריטים למה שהתרחש במערכת השמש המוקדמת. הצוות כלל חוקרים משלוש אוניברסיטאות ומומחים בתחומים שונים כגון אסטרופיזיקה, קוסמו-כימיה והידרודינמיקה. הקבוצה נפגשה בברן תחת המסגרת של NCCR המאפשרת חיבור בין מדענים מתחומים שונים.
“בתחילה עובר כוכב הלכת שממנו התפתח צדק מיהר לצרף ולהדביק לתוכו חלוקי אבן קטנים בגודל של סנטימטר וכך נבנתה במהירות ליבת כוכב הלכת במהלך מיליון השנים הראשונות. שני מיליון השנים הבאות התאפיינו בסלעים גדולים יותר בצפיפות נמוכה יותר. הם פגעו בכוכב הלכת ושחררו חום. ”
בשלב העובר הפלנטרי מיהר לצרף חלוקי אבן קטנים בגודל סנטימטר, ובנו במהירות ליבה במהלך מיליון השנים הראשונות. שני מיליוני השנים הבאות נשלטו על ידי פלנטריאליסטים (או קדם כוכבי לכת), סלעים בגודל קילומטר. הם פגעו בכוכב הלכת ההולך וגדל עוצמה גבוהה ושחררו חום. “בשלב הראשון הביאו חלוקי האבן את המסה”, אומר אלברט. “בשלב השני, הפלנטריאליסטים גם הוסיפו מעט מסה, אבל מה שחשוב יותר, הם הביאו אנרגיה”. לאחר שלושה מיליון שנה, צדק גדל לגוף בעל מסה של חמישים כדורי ארץ, ובשלב השלישי החל להצטבר הגז שהפך את צדק לענק הגז של היום, בעל מסה של למעלה מ-300 מסות כדור הארץ.
המודל החדש ללידת צדק תואם את נתוני המטאוריטים שהוצגו בכנס שנערך בארה”ב בשנה שעברה. מדידות הרכב המטאוריטים הראו שבתקופות הראשוניות של מערכת השמש חולקה הערפילית שמממנה נוצרו כוכבי הלכת לשני אזורים למשך שני מיליוני שנים. לכן ניתן להסיק כי צדק שימש מעין מכשול כאשר הוא צמח מ-20 לחמישים מסות כדור הארץ. בתקופה זו כוכב הלכת המתהווה הפריע לדיסקת האבק, ויצר צפיפות עודפת מכיוון שלכד את חלוקי האבן שנקלעו למסלולו. לכן החומר מן האיזורים החיצוניים לא יכול היה להתערבב עם זה של החומרים הפנימיים עד שלצדק היתה מספיק מסה ואז הפסיק לגדול וכך התאפשר את פיזור הסלעים ממערכת השמש החיצונית פנימה.
“מדוע לקח לצדק שני מיליון שנה לגדול מ-20 לחמישים מסות כדור הארץ? שאלה ונטוריני. “זה נראה כמו זמן ארוך מדי”, היא מסבירה. “זו היתה השאלה שהניע את המחקר שלנו”.
הסבר על הצמיחה המאוחרת
חישובי החוקרים הראו כי הזמן שבו כוכב הלכת הצעיר בילה בטווח המסה של 50-15 מסות כדור הארץ אכן היה ארוך ממה שחשו בעבר. בשלב זה של ההתהוות ההתנגשויות עם סלעים בגודל קילומטר סיפקו מספיק אנרגיה כדי לחמם את אטמוספירת הגז של צדק הצעיר ומנעו קירור מהיר, התכווצות וצריכת גז נוספת מהחלל. “חלוקי האבן היו חשובים בשלב הראשון כדי לבנות ליבה במהירות אבל החום המסופק על ידי הסלעים הגדולים גרם לעיכוב הצטברות הגז. הדבר תואם את לוח הזמנים שמספקים המטאוריטים.” מסכמים השניים. הם משוכנעים כי ממצאיהם יסייעו גם לבחון כיצד נוצרו כוכבי הלכת הגזיים הנוספים – ובעיקר אורנוס-אורן ונפטון-רהב.
עוד בנושא באתר הידען:
