ניתוח מדויק של איזוטופי ברזל בסלעים מכדור הארץ ומהירח מגלה שתיאה – הגוף שפגיעתו יצרה את הירח – נולד ככל הנראה בחלק הפנימי של מערכת השמש, קרוב אפילו יותר לשמש מכדור הארץ, והכניס חומר "חסר" שלא מופיע במטאוריטים המוכרים
לפני כ־4.5 מיליארד שנה פגע בכדור הארץ הצעיר פרוטו־כוכב לכת ענקי, הידוע בשם תיאה. זו הייתה אולי ההתנגשות המשמעותית ביותר בתולדות כוכב הלכת שלנו. הרצף המדויק של האירוע ושל מה שקרה אחריו עדיין אינו ברור, אך המדענים מסכימים על השלכותיו: ההתנגשות שינתה את גודלו, את מבנהו הפנימי ואת מסלולו של כדור הארץ, והובילה גם להיווצרות הירח – בן הלוויה הקבוע של כדור הארץ מאז ועד היום.
מכאן עולות שאלות מדעיות פתוחות: איזה עולם היה תיאה לפני ההתנגשות? מה היה גודלו, מאילו חומרים היה מורכב, ומאיזה אזור במערכת השמש הגיע? תיאה עצמו הושמד לחלוטין, אך טביעות האצבע הכימיות שלו נשמרו גם בכדור הארץ וגם בירח. מחקר חדש שפורסם ב־20 בנובמבר 2025 ב־Science, שנערך במכון מקס פלנק לחקר מערכת השמש (MPS) ובאוניברסיטת שיקגו, משתמש ברמזים שנותרו כדי לשחזר את הרכבו הסביר של תיאה ולזהות היכן נוצר.
"הרכבו של גוף שומר בארכיון את כל תולדות ההיווצרות שלו, כולל מקום המוצא," מסביר תורסטן קליינה, מנהל ב־MPS ומחבר שותף של המחקר החדש.
האיזוטופים כעקבות להיווצרות כוכבי לכת
ההתפלגות של איזוטופי מתכות בתוך גוף פלנטרי יכולה לגלות רבות על עברו. איזוטופים הם צורות שונות של אותו יסוד, השונות זו מזו במספר הנויטרונים בגרעין האטום – ולכן גם במסתן. במערכת השמש המוקדמת האיזוטופים של אותו יסוד לא היו מחולקים באופן אחיד. חומרים שנוצרו הרחק מן השמש פיתחו לעיתים קרובות יחסי איזוטופים מעט שונים מאלה שנוצרו קרוב יותר אליה. משום כך, החתימה האיזוטופית הנשמרת בסלעיו של גוף פלנטרי מכילה מידע על מקורם של אבני הבניין שהרכיבו אותו.
במחקר החדש מדדו החוקרים בדיוק חסר תקדים את יחסי האיזוטופים של ברזל בדגימות מכדור הארץ ומן הירח. בסיס הנתונים שלהם כלל 15 סלעים מכדור הארץ ושישה מדגימות ירח שנאספו במהלך משימות אפולו. התוצאות תאמו ממצאים קודמים לגבי איזוטופים של כרום, סידן, טיטניום וזירקוניום: לכדור הארץ ולירח יש למעשה יחסי איזוטופים זהים.
הדמיון הזה, עם זאת, אינו חושף מיידית את פרטיו של תיאה. מגוון מודלים של התנגשות יכולים להוביל לאותה תוצאה. חלק מהתרחישים מציעים שהירח נוצר בעיקר מחומר שהגיע מתיאה, אחרים מציעיםשהירח מורכב בעיקר מחומר ממעטפתו הקדומה של כדור הארץ, ויש גם תרחישים שבהם חומרי שני הגופים התערבבו כל כך יסודית עד שחתימותיהם התמזגו.
שחזור תיאה בשיטת "הנדסה לאחור" פלנטרית
כדי לקבל תובנות חדשות על תיאה ניגש צוות המחקר לבעיה כמו אתגר של הנדסה לאחור. הם התחילו מן העובדה שכיום לכדור הארץ ולירח חתימות איזוטופיות כמעט זהות, וחישבו אילו שילובים של גודלו והרכבו של תיאה ושל מצבו המוקדם של כדור הארץ יכולים להוביל לדמיון כזה בסוף התהליך.
הניתוח שלהם כלל כמה יסודות – לא רק ברזל אלא גם כרום, מוליבדן וזירקוניום. כל אחד מהם משקף שלב אחר בתהליך היווצרותם של כוכבי לכת. זמן רב לפני ההתנגשות עבר כדור הארץ עצמו כבר דיפרנציאציה פנימית. כאשר נוצר גרעין הברזל של כדור הארץ, יסודות כמו ברזל ומוליבדן שקעו פנימה והתרכזו בו. לכן הברזל שנמצא כיום במעטפת כדור הארץ חייב היה להגיע מאוחר יותר, למשל דרך תיאה. יסודות דוגמת זירקוניום, שנותרו במעטפת, מתעדים את כל ציר הזמן של היווצרות כדור הארץ.
נתוני מטאוריטים והחיפוש אחר מקום הולדתו של תיאה
החישובים אפשרו לחוקרים לפסול כמה צירופים אפשריים של הרכב כדור הארץ ותיאה כבלתי סבירים.
"התרחיש המשכנע ביותר הוא שרוב אבני הבניין של כדור הארץ ושל תיאה נוצרו באזור הפנימי של מערכת השמש. סביר שכדור הארץ ותיאה היו שכנים," אומר טימו הופ, חוקר ב־MPS והמחבר המוביל של המחקר.
בעוד שאת הרכבו של כדור הארץ הקדום ניתן לדמות במידה רבה כתערובת של קבוצות מטאוריטים ידועות, תיאה אינו דומה מקרוב לשום סוג יחיד כזה. מטאוריטים מספקים נקודות ייחוס חשובות, משום שהם נוצרו באזורים מוגדרים במערכת השמש ושמרו את הכימיה האופיינית להם. עם זאת, נראה כי תיאה הכיל גם חומר שאינו מיוצג באוספי המטאוריטים שברשותנו כיום. על סמך התוצאות האיזוטופיות מסיקים החוקרים שחומר זה נוצר, ככל הנראה, אף קרוב יותר לשמש מאשר כדור הארץ עצמו. החישובים שלהם מצביעים על כך שתיאה נולד באזור הפנימי של מערכת השמש, לפני שהתנגש בסופו של דבר בכוכב הלכת שלנו.
עוד בנושא באתר הידען:
