השביט 67P אותו חקרה החללית רוזטה: סיכום ממצאים

גלעין השביט 67P היה הראשון שנחקר מקרוב על ידי חללית שהקיפה אותו, התקרבה יחד איתו אל השמש והנחיתה על פניו נחתת, במשימה ששדרגה את הידע שלנו על השביטים

השביט 67P. צולם על ידי הגשושית רוזטה ב-7 ביולי 2015 ממרחק של 154 ק"מ. מקור: ESA/Rosetta/NAVCAM.
השביט 67P. צולם על ידי הגשושית רוזטה ב-7 ביולי 2015 ממרחק של 154 ק"מ. מקור: ESA/Rosetta/NAVCAM.

ב- 4.8.2004 סוכנות החלל האירופית שיגרה את החללית רוזטה לעבר השביט 67P או כפי שהוא נקרא על שם מגליו הרוסיים Churyumov – Gerosinnenko (צ'וריומוב-גרסימנקו), שם מסובך ביותר וקשה להיגוי. לחללית הוצמדה גם נחתת שקיבלה את השם Philae. החללית תוכננה להיכנס למסלול סביבו ולהנחית עליו נחתת. זהו ניסיון ראשון מסוגו ומסובך ביותר. שביט כמו רבים מהאסטרואידים הוא למעשה הר מעופף וגודלו קילומטרים ספורים. על גופים גדולים כמו ירחים וכוכבי לכת אם מחטיאים את מקום הנחיתה אפשר לנחות במקום אחר – קוטרם של הגופים הגדולים מאות ואלפי קילומטרים. אולם בשביטים ההחטאה הקטנה ביותר משמעותה החטאת המטרה בכללותה.

לאחר טיסה של 10 שנים ב- 6.8.2014 החללית נכנסה למסלול סביב השביט וב- 12.11.2014 הנחתת שוחררה לקראת הנחיתה. הנחיתה לא היתה לגמרי מוצלחת אם כי הנחתת הצליחה לשדר ארצה מספר צילומים ולבצע מספר מדידות . ב- 30.9.2016 החללית סיימה את תפקיד והיא רוסקה על פניו.

השביט מקיף את השמש פעם ב- 6.4 שנים. האפיהליון שלו הוא 850.15 מיליון ק"מ והפריהליון 186 מיליון ק"מ והוא מסתובב סביב עצמו פעם ב -12.7 שעות. הצילומים הראו שהשביט עשוי משני חלקים ולא ברור איך הם נצמדו אחד לשני. החלק הקטן ממדיו הם 1.8 על 2.3 על 2.6 ק"מ והחלק הגדול ממדיו הם 1.8 על 3.3 על 4.1 ק"מ. הנפח של השביט 21.4 ק"מ מעוקב וצפיפותו 0.53 גרם/סמ"ק. ההערכה היא שגילו של השביט 4.5 מיליארד שנה (1). הצוואר של השביט, המקום בו שני חלקי השביט מחוברים זה לזה בהיר יותר משאר פני השטח שלו. יכול להיות שהסיבה לכך היא שונות בחומרים או בגודל הגרגרים (2).

הדמייה של הגשושית רוזטה והנחתת פילה לקראת נחיתתה על השביט. מקור: ESA–C. Carreau/ATG medialab.
הדמייה של הגשושית רוזטה והנחתת פילאה לקראת נחיתתה על השביט. מקור: ESA–C. Carreau/ATG medialab.

הצילומים אששו תצפיות ארציות שנעשו קודם לשיגורה של החללית שעל פיהן השביט אינו מחזיר מספיק מאור השמש. החזר מלא של אור השמש יכול להתקיים רק כאשר פני השטח כולם מכוסים בקרח (3). בתצלומים אפשר להבחין בסלעים, במכתשים ובמורדות של סלעים תלולים. צילומים שנעשו בין מאי ליולי 2015 מגלים תצורות מעוגלות באונה הגדולה של השביט באזור שקיבל את השם Imhotep הסמוך לקו המשווה. באזור זה מצויים סלעים גדולים ומישורים חלקים המכוסים כנראה במשקעים גרגריים. תצפיות של אזור זה הן מאוגוסט 2014 ועד למאי 2015. לא נצפו שינויים עד לסדר גודל של 10 ס"מ ובאחד הימים החוקרים הבחינו במשהו חדש. פני השטח של Imhotep התחילו להשתנות באופן דרמטי והם נמשכו זמן מה. בגוף כה קטן שינוי מסדר גודל זה הוא משמעותי (4).

במקום בו נחתה Philae הקרקע היא קשיחה כמו קרח (5). סך הכול זוהו 19 אזורים מובחנים על קרקע השביט. ניתן לחלקם ל – 5 קבוצות. אזורים מכוסי אבק, אזורים פריכים מלאים בבורות ומבנים מעגליים, שקעים ארוכים, אזורים חלקים, ואזורים סלעיים. עובי שכבת האבק הוא כנראה מספר מטרים ונראה שאזורים אלה ממלאים תפקיד חשוב בבידוד פנימו של השביט ומגנים על הקרח. אפשר להבחין במקומות שונים בכתמי קרח קטנים בסדר גודל של 25 – 15 מטר , חלקים מהקירות של הסלעים החשופים מכוסים באופן אקראי בסדקים ומקורם קשור לשינויי הטמפרטורה המהירים בשל קצב הסיבוב של השביט סביב עצמו. סדק בולט ומעורר סקרנות הוא חריץ המקביל לצוואר השביט ואורכו 500 מטר, אם כי סיבת היווצרותו עדיין איננה ברורה לגמרי. ישנם אזורים מתלולים מאוד שאורכם 3 מטר. שקיבלו את השם goosebumps (עור אווז, גבשושיות). גם מקורם לא ברור (6).

באשר לגרגרים הובחנו שני סוגים. סוג אחד, קוטרם של הגרגרים עשרות מיקרומטרים והסוג השני קוטרם 2 מ"מ. אלה שונים מאוד. הגרגרים הקטנים למאוד מיקרומטרים ספורים המצויים באזור Hapi בצוואר של השביט. גדלים שונים מעידים על דרכי היווצרות שונות וטווחי זמן שונים הדרושים לכך. באזור Hapi הגרגרים הקטנים קשורים לשכבת "כפור" דקה בעצם כחלק ממחזור הקרח היומי לשכבות הגרגרים הגדולות ב – Imhotep היסטוריה מורכבת יותר. נראה שהיווצרותם היתה איטית יותר וקשורה רק לארוזיה (7).

תוואי פני השטח של השביט, בצילום של רוזטה במרחק של 10 ק"מ. מקור: ESA/NAVCAM.
תוואי פני השטח של השביט, בצילום של רוזטה במרחק של 10 ק"מ. מקור: ESA/NAVCAM.

החוקרים הגיעו למסקנה שהשביט הוא נקבובי מאוד, מה שמחליש את הקשרים של גושי הקרח והאבק ויוצר חללים קטנים ביניהם. קרוב לוודאי שיש לכך קשר לסדקים שנראים על פני השטח _ השערת הכותב – חיים מזר). הסדקים מופיעים בסדר אקראי ובכיוונים שונים וקשורים למחזורי החימום והקירור של פני השטח של השביט הן בשל סיבובו סביב עצמו והן בשל מסלול תנועתו סביב השמש. קרוב לוודאי שתופעה זו נפוצה גם בשביטים אחרים (השערת הכותב – חיים מזר) (6). בפער הזמן שבין 2014 בו נראה סדק גדול בצוואר עד לאוגוסט 2015 , המועד בו השביט היה בפריהליון שלו הסדק שנצפה בצוואר התארך במאות מטרים ונצפו סדקים נוספים (8).

במהלך תצפיותיה של החללית נראו זרמי סילון רבים מהשביט. בזרמי סילון אלה מצויים גזים ואבק. במבט ראשון אפשר להבחין בסוגים שונים של זרמי סילון. ישנם זרמי סילון בודדים, ישנם זרמי סילון היוצאים מנקודות שונות, אלה מול אלה וחוצים אחד את השני (9) וישנם כאלה שהם רחבים (10). הסילונים נצפו בצוואר וראו אותם פורצים החוצה גם מבורות. לגזים הפורצים החוצה תפקיד חשוב בהעברת אבק לאורך פני השטח. הם יוצרים גלונים ( ripples ) דמויי דיונות וסלעים עם "זנב רוח". הסלעים פועלים כמכשולים טבעיים לכיוון תנועתו של הגז (6).

במהלך התצפיות שנעשו בין יולי לספטמבר 2014 מדדו לראשונה את היחס הכמותי שבין האבק לגז של השביט ונמצא שכמות האבק גדולה פי 4 מזו של הגז בשעות היום של השביט. ההערכה היתה שיחס זה ישתנה עם התקרבותו של השביט לשמש. אז יורמו כלפי מעלה יותר גרגרי קרח מאשר גרגרי אבק. דבר נוסף שנמדד הוא תנועת גרגרי האבק מסביב לשביט. הובחנו קבוצות של גרגרי אבק. קבוצה אחת זורמת החוצה מהקרקע והיא קרובה לחללית והשנייה מקיפה את השביט במרחק של לא פחות מ – 130 ק"מ ממנו. ההערכה היא שככול שיחס הגז אבק גדל, האינטראקציה עם חלקיקים טעונים מרוח השמש והקרינה האולטרה סגולה שלה מביאים להעמקת היונוספרה של השביט ולבסוף גם למגנטוספירה (6).

זרמי סילון שנצפו על ידי רוזטה בשביט P67. מקור: ESA/Rosetta/MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA.
זרמי סילון שנצפו על ידי רוזטה בשביט P67. מקור: ESA/Rosetta/MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA.

במהלך התקרבותה של החללית בין ה – 21.7.2014 – 13.7.2015 נמדדו טמפרטורות של השביט. נמצא שהטמפרטורה הממוצעת היא 68 מעלות צלזיוס מתחת לאפס, טמפרטורה הרבה יותר גבוהה ממה שציפו אם השביט היה מכוסה כולו בקרח. (3).

המים שנמצאו על השביט שונים מאלה שמוכרים על כדור הארץ ויחס הדיאוטריום (איזוטופ של מימן) שונה מזה שמוכר בעולמנו – הוא גדול יותר מפי 3. עד היום נמצא רק שביט אחד עם יחס זהה לזה של כדור הארץ (11). היקף ייצוק כמות אדי המים עלה מ- 0.3 ליטר לשניה בתחילת יוני 2014 ל – 1.2 ליטר בשניה בסוף אוגוסט 2014. החלק הגדול של מים אלה הוא מהצוואר של השביט (6).

עם התקרבותה של החללית לשביט התגלו יותר מ- 100 כתמים של קרח בגודל של מספר מטרים כל אחד. מכיון שהשביט נע בזמן זה לעבר השמש ברור היה שקרח זה, עם ההתקרבות לעבר השמש, מתאדה ותוך כדי סחיפת גרגרים וביחד יוצרים את העטרה של השביט (coma) ואת הזנב. למרות זאת חלק מהאבק נשאר על הקרקע במהלך האידוי או נופל חזרה לקרקע במקום אחר ויוצר שכבה דקה ושל חומר אבקתי ומשאיר מעט קרח חשוף על פני הקרקע. זה מסביר למה שביט זה ואחרים נראים כהים כאשר חלליות עברו בקרבתם.

צילומים שנעשו בספטמבר 2014 זיהו 120 מקומות הבהירים פי 10 מהבהירות הממוצעת של פני השטח. חלק מאזורים בהירים אלה מופיעים כמצבורי סלעים ואחרים מבודדים. האשכולות הבהירים הם בגודל עשרות מטרים וממוקמים ברדיוסים של עשרות מטרים. הם נוצרו כנראה בעקבות ארוזיה או מפולות סלעים החושפים חומר המצוי מתחת לשכבת הקרח. בניגוד לאשכולות אלה חלק מהגופים הבודדים מצויים באזורים שאין להם שום קשר לסביבתם. כנראה שמדובר בעצמים שהובאו ממקום אחר על השביט במהלך פעילות של השביט, אך ללא המהירות הדרושה לברוח מכוח המשיכה שלו. בכל מקרה האזורים הבהירים שקיבלו מעט אנרגיה מהשמש כמו אזורים מוצלים של סלע ולא הובחנו בהם שום שינויים במהלך החודש בו נצפו. באור הנראה הם נראים כחולים בהשוואה לרקע האדום המצוי במרכיבים אחרים של הקרח. ההסבר הטוב ביותר לכך הוא מים. במהלכה של תצפית זו, השביט היה רחוק מהשמש, כך שקצב התאדות הקרח היה פחות מ – 1 מ"מ לשעה (12).

שילוב של כל המדידות מכול מכשירי החללית מעיד על עליה בייצור מים מעשרות אלפי טונות ביום כאשר היא התקרבה לראשונה לשביט באוגוסט 2014 עד ל- 100 מיליון טונות בפריהליון של השביט באוגוסט 2015. בחודשים שלאחר הפריהליון ייצור המים ירד בצורה חדה (13).

השביט 67P. צולם על ידי הגשושית רוזטה ב-22 באוגוסט 2014. מקור: ESA/Rosetta/NAVCAM.
השביט 67P. צולם על ידי הגשושית רוזטה ב-22 באוגוסט 2014. מקור: ESA/Rosetta/NAVCAM.

בניגוד למה שחשבו ב"אטמוספירה" של השביט נמצא חמצן מולקולרי (O2). מכיוון שחמצן נוטה להתרכב עם יסודות אחרים המחשבה הייתה שכול החמצן מראשית היווצרותה של מערכת השמש התרכב עם המימן והביא להיווצרותם של המים. על פי מודלים שונים החמצן לא אמור היה להישאר במצב המולקולרי לאורך זמן. התברר שהחמצן הוא היסוד הרביעי הנפוץ ביותר בעטרה של השביט לאחר המים, ה – CO וה – CO2 . חמצן מולקולרי יכול להיווצר בחלל באמצעות רדיוליזה (radiolysis). תהליך זה מתרחש כאשר חלקיקים אנרגטיים מהשמש שוברים קשרים של קרח מים. ניסויים הראו שמימן יכול לעבור דיפוזיה תוך השארת חמצן ללא שום מולקולות. שיצרו אתו ריאקציות. מהלך זה יכול להתרחש על שביטים לכול היותר עד לעומק של מספר מטרים מתחת לקרקע. התברר שיחס המים לחמצן ה" אטמוספרי" של השביט נשאר אותו במהלך תצפיותיה של החללית לאור הניסויים בהם נעשו התצפיות מהחללית המסקנה אליה הגיעו היא שהחמצן המולקולרי קיים בשביט מאז היווצרותו . השאלות המתבקשות הן שתיים. שאלה ראשונה היא מה הם התנאים החיוניים לחמצן מולקולרי כדי כדי שיווצרו גבישי הקרח בשביטים כמו שביט זה. השאלה השנייה היא כיצד נשאר החמצן כה טהור לאורך זמן (14).

על פני השביט התגלו תרכובות אורגניות הדומות לחומצות קרבוקסלין (Carboxylic) הדומות לחומצות אמיניות המתחברות זו לזו ליצירת פרוטואינים. הממצאים מעידים על נוכחות מולקולות אורגניות בחומרים היוצרים את גלעין השביט. יצירת תרכובות אלה מחייבת נוכחות מולקולות נדיפות כמו מתאנול, מתאן ו – CO הקופאות רק בטמפרטורות נמוכות מאוד.המסקנה היא שמולקולות אלה נוצרו רחוק מאוד מהשמש בימים הראשונים להיווצרותה של מערכת השמש (15).

ראו עוד בנושא באתר הידען:

מקורות
1. Stephen Clark – “Rosetta sees surprising shape to spinning comet” 17.7.2014
2. “Surface impression of Rosetta’s comet” 29.7.2914
3. Stephen Clark – “Rosetta Targest comet too warm to be an icy world” 2.8.2014
4. Stephen Clark – “The surface of Rosetta’s comet is changing” 19.9.2015
5. Stephen Clark – “Philae finds comet harbors organisc” 18.11.2014
6. “Getting to know Rosetta’s comet” 23.1.2015
7. “Exposed ice on Rosseta’s comet confirmed on water” 14.1.2014
8. Christopher Crockkett – “Comet 67P cracking under pressure” 18.10.2016
9. PIA18886 : Rosetta comet spreads its jets
10. “Comet activity on August 2014”
11. Stephen Clark – “Rosetta raises questions on how water got to Earth” 11.12.2014
12. “Exposed water ice detected on comet’s surface” 24.6.2015
13. “Rosetta measures production of water at comet over two years” 30.9.2016
14. Debora Debared Netburn – “Oxygen found on comet Rosetta mission’ most surprising discovery…so far” 27.10.2015
15. Stephen Clark-“discoveries from Rosetta put comet 67p in focus” 26.1.2015

שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן