מנקודת L1, שתי מצלמות על-סגול יתעדו את הגאו-קורונה (אקסוספירה) ויסייעו בחיזוי מזג אוויר בחלל ובהבנת תהליך בריחת מימן מכוכבי לכת
משימה חדשה של נאס"א, מצפה הגאו-קורונה קרות'רס (Carruthers Geocorona Observatory), נועדה לתעד תופעה שבדרך כלל אינה נראית לעין: זוהר קלוש של מימן המקיף את כדור הארץ ומסמן את גבולה החיצוני של האטמוספירה – האקסוספירה (Exosphere).
תיעוד רציף של אזור דינמי זה, המשנה את צורתו בתגובה לפעילות השמש, חיוני להבנת מזג האוויר בחלל, תהליכי "בריחה" אטמוספירית ויכולתם של כוכבי לכת לקיים חיים. הבנת התנהגותה של שכבה זו חיונית לחיזוי תנאים מסוכנים במרחב הקרוב לכדור הארץ, והיא מהווה חוליה חשובה בהגנה על אסטרונאוטים בתוכנית ארטמיס (Artemis) בדרכם לירח, ובעתיד גם למאדים.
המצפה שוגר ממרכז החלל קנדי בפלורידה ב-24 בספטמבר 2025, על גבי טיל פלקון 9 של SpaceX.
לראות את הקצה הבלתי נראה של האטמוספירה
בראשית שנות ה-70, המידע שהיה בידי המדענים על גבולותיה החיצוניים של אטמוספירת כדור הארץ היה מועט. אי-הוודאות התמקדה באקסוספירה, השכבה העליונה ביותר, המתחילה בגובה של כ-480 ק"מ. חוקרים שיערו שהיא מורכבת בעיקר מאטומי מימן – היסוד הקל ביותר – שנסחפו לגובה שבו הם יכולים להימלט בהדרגה מכוח המשיכה של כדור הארץ.
את האקסוספירה, המכונה גם גאו-קורונה (Geocorona), ניתן לזהות באמצעות זוהר על-סגול קלוש מאוד. כדי לצפות בה ישירות, המדען והמהנדס ד"ר ג'ורג' קרות'רס פיתח מצלמות ייעודיות לתחום העל-סגול. לאחר שבחן גרסאות מוקדמות על גבי טילי מחקר, הוא פיתח מכשיר שהותאם לפעולה בחלל.
באפריל 1972, אסטרונאוטים ממשימת אפולו 16 הציבו את המצלמה של קרות'רס על פני הירח, באזור רמות דקארט. משם, היא סיפקה את התמונות הראשונות אי פעם של הגאו-קורונה. התוצאות היו מפתיעות, לא רק בזכות מה שחשפו, אלא בעיקר בגלל מה שהתברר כגדול מהמשוער.
"אפילו מהירח, המצלמה לא הייתה רחוקה מספיק כדי ללכוד את שדה הראייה המלא", אמרה לארה וולדרופ, החוקרת הראשית של משימת קרות'רס מאוניברסיטת אילינוי באורבנה-שמפיין, שבה למד קרות'רס. "היה מפתיע לגלות שענן המימן הדליל הזה סביב כדור הארץ נמתח כל כך רחוק".
כיום, מדענים מעריכים שהאקסוספירה של כדור הארץ מגיעה למרחק של לפחות מחצית הדרך אל הירח. אך חשיבותה של שכבה זו חורגת הרבה מעבר לגודלה העצום.
הקשר למזג האוויר בחלל ולאספקת המים של כדור הארץ
האקסוספירה היא קו ההגנה הראשון של כדור הארץ מפני התפרצויות שמש. המפגש בין הקרינה והחלקיקים מהשמש לבין שכבה זו יכול לעורר שרשרת תהליכים פיזיקליים, המתפתחים לעיתים לאירועי מזג אוויר חלל מסוכנים. הבנת תגובת האקסוספירה להפרעות סולאריות תאפשר לשפר את התחזיות ולהפחית סיכונים לחלליות ולאסטרונautים.
בנוסף, אזור זה קשור לתהליך אובדן המימן האטמוספירי לחלל – תהליך בעל משמעות אדירה. מימן הוא מרכיב חיוני במים (H₂O), ומעקב אחר "בריחתו" מכדור הארץ יכול להסביר כיצד כוכב הלכת שלנו שמר על האוקיינוסים שלו, בעוד שכוכבי לכת אחרים, כמו מאדים, איבדו את המים שהיו להם. הדבר עשוי לספק רמזים חיוניים בחיפוש אחר כוכבי לכת חוץ-שמשיים שעשויים להתאים לחיים.
מצפה קרות'רס, הנקרא על שם החלוץ המדעי, יפיק לראשונה סרטים רציפים של האקסוספירה, אשר ימחישו את ממדיה המלאים ואת הדינמיקה הפנימית שלה.
"מעולם לא הייתה לנו משימה שהוקדשה כולה לחקר האקסוספירה", אמר אלכס גלוסר, מדען המשימה במרכז טיסות החלל גודארד של נאס"א. "מרגש מאוד שאנחנו עומדים לקבל את המדידות הללו בפעם הראשונה".
המסע ל-L1 וצילום הגאו-קורונה
חללית קרות'רס, שמשקלה כ-241 ק"ג וגודלה כשל ספה דו-מושבית קטנה, שוגרה יחד עם שתי משימות נוספות: IMAP (Interstellar Mapping and Acceleration Probe) של נאס"א ולוויין מזג האוויר בחלל SWFO-L1 של סוכנות NOAA.
לאחר השיגור החלו שלוש החלליות במסע שיוט של ארבעה חודשים לעבר נקודת לגראנז' 1 (L1), הממוקמת כ-1.6 מיליון ק"מ קרוב יותר לשמש מאשר כדור הארץ. לאחר חודש של בדיקות והפעלה, שלב המדע של המשימה, שאורכו שנתיים, צפוי להתחיל במרץ 2026.
מנקודת תצפית זו, המרוחקת פי ארבעה מהירח, קרות'רס יספק מבט מקיף על האקסוספירה באמצעות שתי מצלמות על-סגול: מצלמה לשדה קרוב (near-field) ומצלמה לשדה רחב (wide-field).
"מצלמת השדה הקרוב מאפשרת לנו להתמקד ולבחון כיצד האקסוספירה משתנה בקרבת כדור הארץ", הסביר גלוסר. "מצלמת השדה הרחב, לעומתה, מאפשרת לראות את מלוא היקפה וכיצד היא מגיבה במרחק גדול מפני השטח".
שתי המצלמות יחדיו ימפו את תנועת אטומי המימן בתוך האקסוספירה ובסופו של דבר את בריחתם לחלל. לתובנות שיופקו ממחקר הבריחה האטמוספירית של כדור הארץ יש רלוונtiות החורגת הרבה מעבר לכוכב הלכת שלנו.
"הבנת התהליכים בכדור הארץ תשפיע באופן ישיר על הבנתנו לגבי כוכבי לכת חוץ-שמשיים וקצב איבוד האטמוספירה שלהם", סיכמה וולדרופ.
באמצעות חקר הפיזיקה של כדור הארץ – כוכב הלכת היחיד שידוע לנו שתומך בחיים – מצפה הגאו-קורונה קרות'רס יסייע לנו להבין טוב יותר מה לחפש במקומות אחרים ביקום.
החללית קרות'רס תוכננה ונבנתה על ידי BAE Systems. חטיבת משימות Explorers ו-Heliophysics Projects במרכז גודארד של נאס"א מנהלת את המשימה עבור חטיבת ההליופיזיקה במטה הסוכנות בוושינגטון.
עוד בנושא באתר הידען:
