מים משביט או מאסטרואיד?

רוזטה שופכת אור חדש על תולדות המים בכדוה"א

רק תחילתה של הדרך להכרת מערכת השמש. החללית רוזטה ליד השביט. הדמייה: סוכנות החלל האירופית, ESA
רק תחילתה של הדרך להכרת מערכת השמש. החללית רוזטה ליד השביט. הדמייה: סוכנות החלל האירופית, ESA

לפני חודש חגג עולם המדע את הנחיתה הראשונה בהיסטוריה על שביט. ואולם, התגליות המדעיות של המשימה המוצלחת רק מתחילות להתפרסם כעת. החללית רוזטה, ששיגרה את הנחתת אל השביט צ'וריומוב גרסימנקו, הגיעה אל קרבת השביט כבר בחודש מאי אשתקד, ובאוגוסט נכנסה למסלול סביבו. כבר אז התחילה רוזטה לאסוף במכשיריה נתונים רבים על השביט, ולדגום את הגזים והאבק הנפלטים ממנו ככל שהוא מתקרב אל השמש ומתחמם. אחד הממצאים הראשונים מהדגימות האלה, נוגע ישירות למקור המים על כדור הארץ.

כבדים וקלים

שביטים עשויים בעיקר מקרח, ולכן הסברה המקובלת היתה כי שביטים שהתנגשו עם כדור הארץ הקדום היו המקור העיקרי למי האוקיינוסים. את הסברה הזו אפשר לבדוק בקלות יחסית, כאשר יש לך גישה טובה לשביט. הסיבה היא שהשביטים לא השתנו כמעט מאז ראשית ימיה של מערכת השמש, וההרכב הכימי שלהם נותר זהה. לכן, אם שביטים היו המקור העיקרי למים על כדוה"א, הרכב המים שלהם צריך להיות דומה למי הים אצלנו. מה הכוונה בהרכב דומה? מים מורכבים כידוע מחמצן ומימן. אטומי המימן קיימים בכמה צורות, הנבדלות במשקל האטומי שלהם, אך לא בשום תכונה כימית. גרעין של אטום מימן "רגיל", מכיל רק פרוטון. צורה נדירה יותר של מימן, מכילה גם נייטרון אחד בגרעין, ולכן משקלו כפול, ואטום כזה מכונה דאוטריום (deuterium). על כדור הארץ, בערך אחד מכל 6,400 אטומי מימן הוא אטום דאוטריום. צורה נדירה עוד יותר היא הטריטיום (tritium) – אטום מימן שגרעינו מכיל פרוטון ושני נייטרונים – שאינו קיים כמעט באופן טבעי. מכיוון שמולקולה אחת של מים מורכבת מאטום אחד של חמצן ושני אטומי מימן, רק אחת מכל 41 מיליון (6,400*6,400) מולקולות מים תכלול שני אטומי דאוטריום. מולקולה כזו כבדה בערך ב-10% ממים רגילים, לכן היא מכונה "מים כבדים". עכשיו אפשר לחזור לשביט: אם שכיחות המים הכבדים בקרח השביטי דומה לשכיחותם על כדוה"א, אפשר להניח שרוב המים הגיעו משביטים. לעומת זה, אם היחס אינו מתאים, צריך לחפש מקור אחר למים שלנו.

סלעי קיומנו

אחד המכשירים בחללית רוזטה הוא ספקטרומטר בשם "רוזינה" (Rosina), המסוגל למדוד מרחוק את המסה של חומרים שונים, ובכלל זה של אדי המים הנפלטים מהשביט. הממצאים, המתפרסמים היום בכתב העת Science, העלו כי בקרח של השביט "צ'וריומוב גרסימנקו" ריכוז המים הכבדים גבוה פי שלושה בערך מריכוזם במי האוקיינוסים שלנו, וגם גבוה במידה ניכרת מזה שנמצא על שביטים אחרים. "הכמות הגדולה יחסית של מים כבדים לעומת מים קלים אומרת כי השביטים הם כנראה לא אלו שהביאו את רוב המים לכדוה"א אחרי שהוא נוצר", מסביר פרופ' עקיבא בר-נון מאוניברסיטת ת"א, אחד מיוזמי תכנית רוזטה, השותף למחקרים שנעשים באמצעותה. "המים שלנו נתרמו ככל הנראה על-ידי גושי הסלע שתרמו לכדור הארץ גם את המסה שלו, כלומר אסטרואידים שפגעו בכדוה"א הקדום". אסטרואידים כאלה הכילו גם קרח וגם מולקולות מים אצורות בתוך הסלעים שלהם. ניתוח הרכב המים של מטאוריטים, שהם שברי אסטרואידים המגיעים לכדוה"א, תומך בתיאוריה הזו, מסביר בר-נון.

ראשית הדרך

מקור המים באוקיינוסים? אדים נפלטים מהשביט צוריומוב גרסימנקו בצילום של רוזטה. צילום: סוכנות החלל האירופית, ESA
תעלומת מקור המים על כדוה"א עדיין רחוקה מפתרון מוחלט. הממצאים של רוזטה מצביעים על שונות גבוהה בהרכב המים של שביטים מסוגים שונים, הנובעים ככל הנראה מכך שהם נוצרו באזורים שונים של מערכת השמש. זה כמובן מסבך יותר את התמונה, משום שאפשר שסוגים שונים של שביטים ואסטרואידים תרמו את חלקם ביחסים שונים להרכב המים הסופי שהתגבש כאן. אין לשלול גם את האפשרות שתהליכים שעברו על כדור הארץ, כמו חשיפה לקרינה בעקבות פגיעת אסטרואידים, לא שינו בהדרגה את הרכב המים. ואולם, בחינה של הרכב המים הוא רק חלק זעיר מהכמות העצומה של נתונים מדעיים הנאספים מרוזטה, וכן מהנחתת שלה, פילאי. עוד ועוד מאמרים צפויים להתפרסם בחודשים הקרובים, ועוד נתונים ייאספו ככל שהשביט יתקרב לשמש ויפלוט יותר גזים ואבק. כל אלה מצטרפים כמובן למשימות נוספות שאמורות לחקור אסטרואידים, כמו "היאבוסה" היפנית ששוגרה בשבוע שעבר. הנתונים צפויים לתרום רבות לידע שלנו על מערכת השמש, שגם כיום, אחרי כמעט ששה עשורים של טיסות חלל, אנו רק מתחילים להכיר אותה.

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

5 תגובות

  1. קיימים ששה סוגי מולקולות של מים:
    1: מים רגילים: בכל אטום מימן פרוטון 1 בלבד
    2: מים ? : אטום מימן אחד מכיל בנוסף ניוטרון 1 (דאוטריום)
    3: מים כבדים: שני אטומי המימן מכילים ניוטרון 1 כל אחד (טריטיום)
    4. מים ??: אטום מימן אחד מכיל פרוטון בלבד והשני (טריטיום)
    5. מים ???: אטום חמצן +דאוטריום+טריטיום
    6. מים ????: אטום חמצן + טריטיום+טריטיום
    שאלה
    המסה של (מולקולה של מים רגילים + מולקולה מים כבדים) שווה למסה של (2 מולקולות המכילות דאוטריום). אם כך כיצד ניתן היה לקבוע את ריכוז המים הכבדים?

  2. כשהקרח על השביט מפשיר, הוא מתפזר בחלל (זה הזנב של השביט). אין לו הזדמנות שנייה לקפוא.

  3. מסכים עם הספקן, ובנוסף, שאלה מעניינת אחרת – הרי השביט טס בחלל בואקום מוחלט, והמים שנמדדו הם מהקרח במעטפת שלו. מי אמר שמים אלה לא מופצצים במשך מיליארדי שנים בקרינה קוסמית שמבצעת תהליכים גרעיניים בקרח זה? איך ניתן בכלל להשוות קרח שטס בחלל ללא שדה מגנטי וללא הגנה כלל מקרינה קוסמית שחזקה בכמה סדרי גודל מכל מה שהמאיצים שלנו מסוגלים לייצר, במשך מיליארדי שנים, במקומות שונים ומשונים במערכת השמש שלנו (גם הרבה יותר קרוב לשמש, וגם בקצה מערכת השמש), למים שנלכדו בכדור הארץ לפני 4 מיליארד שנים וככל הנראה מוגנים כבר מיליארדי שנים תחת לאטמוספירה ולשדה המגנטי של כדור הארץ.
    סתם דוגמה – יכול להיות שמערכת השמש שלנו עברה לפני מיליארד שנה דרך ערפילית עם ריכוז גבוה של דיאוטריום (מימן כבד). באותה העת השביט הנ"ל עבר מספר סבבים בתוך מערכת השמש שלנו, הקרח בו הפשיר והתמצק מחדש, התנדף לקיטור ואדים וחזר והתגבש, ובזמן הזה הופצץ ביונים של דיאוטריום של הערפילים הנ"ל.
    מן הסתם, המים בכדור הארץ, תחת מעטה של אטמוספירה מלאה ושדה מגנטי, מן הסתם, לא יספגו לתוכם את הדיאוטריום הנ"ל.

    לדעתי, ניתוח מעמיק צריך לבצע ממש בעומק השביט – אולי אפילו בגרעינו – דבר שאני לא יודע אם אפשרי מבחינת המכשור על הגשושית הנ"ל. כמו כן, צריך לבדוק מספר שביטים – לא רק אחד.

  4. מסכים עם ספקן.
    יש עוד הרבה סימני שאלה לספקולציה המוצגת?
    מה כמות השביטים שהיו צריכים להתנגש בארץ כדי לכסות אותה במים? האם זו כמות ריאלית?
    מדוע דווקא הארץ מכוסה מים ולא פלנטות אחרות? שביטים עשוים להתנגש גם בפלנטות אחרות.
    מהיכן הגיעו המים לשביטים עצמם?

  5. ספקולציה בשקל. שביט אחד לא מדגם מייצג.

    ובכלל, מי ערב לכך שחלק מהמים הכבדים לא עוברים תהליכים גרעיניים כבר כאשר הם נמצאים על כדור הארץ או בשלבי ההתמצקות של כדור הארץ (תהליך גרעיני שאינו דווקא היתוך מימני רגיל ).

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן