מערכת השמש הייתה קטנה יותר בעבר. לפי תיאוריה חדשה, נפטון היגר לפני זמן רב הרחק מהשמש ולקח שדה עצום של סלעים עמו
שדה חידתי של גושי קרח הידוע כחגורת קויפר הגיע לאכלס את האזורים החיצוניים של מערכת השמש הודות לדחיפה כבידתית של נפטון הצעיר לפני מיליארדי שנים. כך עולה ממחקר.
חגורת קויפר היא איזור דמוי דיסקה הנע מאחורי מסלולו של נפטון ומאוכלס על ידי גופים קרחיים, שלפי כמה מתאוריות כוללות גם את פלוטו, שהסטטוס שלו ככוכב לכת מוטל בספק, ועשויים להיות המקור של כמה סוגים של שביטים.
ואולם החגורה העלתה שאלות מאז נתגלתה בשנות החמישים בידי האסטרונום האמריקני-הולנדי גרארד קויפר ואמר כי זו השארית שנשארה מאבני הבניה של מערכת השמש. אחת הסיבות לכך היא שבחגורה יש מעט מדי מסה יחסית למרחק הגדול שלה. או שהיא איבדה מסה במהלך הזמן, או שהיא נוצרה קרוב יותר לשמש והועברה למקומה.
במאמר שפורסם ביום חמישי האחרון בכתב העת הבריטי נייצ'ר, הארולד לויזון ממרכז המחקר דרום מערב בבולדר קולורדו, ואלסנדרו מורבידלי ממצפה קוט ד'אזור בניס חזרו בעבודתם לימים הראשונים של מערכת השמש.
בשלב הראשוני שלה, מערכת השמש הכילה את השמש ואת כוכבי הלכת העובריים – תערובת של גז ואבק המתגבשים למסות גדולות יותר. כוכבי הלכת המתגבשים הוקפו בטבעות ענק של גופים בגודל של אסטרואידים הקרויים פלנטיסימלים (planetesimals) המקיפים את השמש במרחקים של עד 5 מיליארד קילומטרים מהשמש, לפי התאוריה. הדחיפה הכבידתית של טבעת ענק זו היתה כזו שכוכבי הלכת הצעירים למעט צדק הוסטו הרחק מהשמש.
ככל שהמסלולים שלהם התרחבו אספו כוכבי הלכת מסה נוספת המאבק והסלעים המקיפים אותם, ואז הכוח הכבידתי שלהם בתורו השפיע על מסלול הפלנטיסימלים. בסופו של דבר, שארית הפלנטיסמילים נדחפה החוצה בידי נפטון – שבינתיים הפך כבר לענק גזי – וכך הגיעה החגורה למקומה הנוכחי – כ-7 מיליארד קילומטרים מהשמש.
חגורת קויפר המקורית יכלה להיות כמעט ריקה ולשמור רק על מסה קטנה. אומר רודני גומז, מהאוניברסיטה הפדרלית של ריו דה ז'נרו, ברזיל, בהודעה.
מערכת השמש שבנה נפטון
רוברט רוי בריט , space.com (תרגום: דיקלה אורן)
מערכת השמש הייתה קטנה יותר בעבר. לפי תיאוריה חדשה, נפטון היגר לפני זמן רב הרחק מהשמש ולקח שדה עצום של סלעים עמו.
הרעיון של מיזם הבנייה הגדול של נפטון מבוסס על הדמייה ממוחשבת, שמנסה לפתור תעלומה, שמטרידה אסטרונומים בשנים האחרונות. ב-1992 חוקרים גילו את העצם הראשון שנמצא מעבר לנפטון מלבד פלוטו (פלוטו לעיתים נמצא בתוך מסלולו של נפטון ולעיתים מחוצה לו).
כיום ידוע האזור כחגורת קויפר (Kuiper Belt), ונמצאו כ-1000 עצמי חגורת קויפר (KBOs – Kuiper Belt Objects). גודל חלקם הוא כמעט מחצית גודלו של פלוטו. מדענים מעריכים, כי יש עוד לפחות מיליארד עצמים כאלה, גדולים כקטנים.
אך לא כולם אמורים להימצא שם.
התיאוריה המובילה על היווצרות מערכת השמש טוענת ש-KBOs כגון אסטרואידים, שביטים וכוכבי לכת סלעיים נוצרו זמן קצר לאחר הולדת השמש לפני כ-4.6 מיליארד שנה. שאריות גז ואבק, שנקראות דיסקה קודמת לכוכב לכת (דיסקה פרוטופלנטרית), התנגשו ונותרו יחדיו.
כדי שתרחיש הפגע והיצמד יתרחש בחגורת קויפר של היום, יהיה על האזור להכיל כמות חומר גדולה פי עשרה מכמות החומר בכדור הארץ. יש צורך בכזאת כמות חומר כדי לאפשר את הסיכוי להתנגשויות, שיוצרות עצמים גדולים.
תצפיות עד כה הציעו, כי חגורת קויפר מכילה רק כעשירית מהמסה על כדור הארץ.
חוקרים ניסו להבין לאן נעלם החומר החסר. ייתכן שהתנגשויות בין עצמי חגורת קויפר הפכו את מרבית החומר לאבק, וזה הועף אל מחוץ למערכת השמש. אך ההסבר הזה אינו מקובל על כולם. התיאוריה החדשה פשוט מסיקה, שהחומר הזה לא היה מלכתחילה.
“האמת היא שלא פתרנו את בעיית מחסור המסה,” אומר הרולד לויסון ממכון המחקר סוותווסט. “הערמנו עליה.”
לויסון ועמיתו, אלסנדרו מורבידלי, הסיקו, כי הגבול החיצוני של חגורת קויפר היה בעבר במקום בו נמצא נפטון כעת, בערך במרחק 30 יחידות אסטרונומיות (AU). יחידה אסטרונומית אחת היא המרחק בין כדור הארץ והשמש.
בחלל היה מספיק חומר להתפתחות עצמי חגורת קויפר KBOs. לאחר מכן הכבידה של נפטון, שגם הוא היה אז רך בשנים, הייתה דוחפת חלק מעצמים אלה כלפי חוץ, שם היו מתמקמים במסלולים יציבים פחות או יותר מסביב לשמש עד למחק של כ-48 יחידות אסטרונומיות.
מודל המחשב החדש מסביר מוזרות נוספת. אסטרונומים חושדים מזה 20 שנה, כי נפטון נע החוצה ממקום הולדתו, בהתבסס על ההשפעה האפשרית של עצמים קטנים עליו.
עם זאת, תהו התיאורטיקנים מדוע הפסיק נפטון את תזוזתו. “נפטון היגר עד שנתקל בקצה הדיסקה הפרוטופלנטרית, בה עצר לפתע,” אמר מורבידלי, ממצפה דה לקוטה דה אזור בצרפת.
פירוט העבודה נמצא בגיליון של כתב העת נייצ'ר (Nature) מהעשרים ושבעה בנובמבר.
רודני גומז מהמצפה הלאומי בברזיל סיפק ניתוח של הרעיון החדש לנייצ'ר. בראיון דרך הדואר האלקטרוני אמר גומז ל-space.com, ש”לויסון ומורבידלי מעלים טענות חזקות, שהתרחיש שלהם נכון” .
גומד לא לקח חלק בעבודה על ההדמייה החדשה. עם זאת, במאמר נפרד, שהוגש לכתב העת “איקרוס” (Icarus) , גומז שיתף פעולה עם לויסון ומורבידלי כדי להראות, שהאזור, שמאוכלס כעת ע”י חגורת קויפר, היה שומם בעבר, שאם לא כן נפטון היה עשוי להגר רחוק מכפי שעשה.
גומז אמר, שיש צורך בהדמיות מחשב עדינות יותר כדי לקבוע, האם ההשפעה של נפטון מובנת כהלכה, אך גם אם תעלומת חגורת קויפר תיפתר, עדיין יש עוד להבין.
בתרחישים קודמים של תולדות מערכת השמש היא מתחילה בדיסקה פרוטופלנטרית קטנה וקטומה, כשם שמתואר בהדמייה החדשה. עם זאת, תצפיות מוגבלות של טבעות דומות של גז ואבק בסיבות כוכבים צעירים מצביעות, שהן רחבות יותר, אמר גומז.
“אם כך, האם מערכת השמש היא מקרה נדיר?” הוא תוהה. “זה, אני מאמין, יהיה נושא מרכזי במדעי כוכבי הלכת בשנים הקרובות.”
