בניית טלסקופים על הירח יכולה לשנות את פני האסטרונומיה – והיא הופכת למטרה בת השגה

לירח יש עדיין הרבה מה לספר לנו על מקורה והתפתחותה של מערכת השמש. יש לו גם ערך מדעי כפלטפורמה לאסטרונומיה תצפיתית

מאת איאן קרופורד, פרופסור למדעים פלנטריים ואסטרוביולוגיה, בירקבק, אוניברסיטת לונדון, פרופסור חבר לשם כבוד, UCL

חקר הירח עובר רנסנס. עשרות משימות, המאורגנות על ידי סוכנויות חלל רבות – ויותר ויותר גם על ידי חברות מסחריות – מתוכננות להגיע לירח עד סוף העשור הנוכחי. רובן יכללו חלליות רובוטיות קטנות, אך תוכנית ארטמיס השאפתנית של נאס"א שואפת להחזיר בני אדם אל פני הירח עד אמצע העשור וגם לסינים יש תוכנית שאפתנית דומה.

ישנן סיבות שונות לכל פעילות זו, כולל תחרויות גיאופוליטיות וחיפוש אחר משאבי ירח, כגון מי-קרח בקטבים הירחיים, שניתן לחלץ ולהפוך לדלק מימן וחמצן עבור רקטות. עם זאת, המדע צריך להיות המוטב העיקרי.

לירח יש עדיין הרבה מה לספר לנו על מקורה והתפתחותה של מערכת השמש. יש לו גם ערך מדעי כפלטפורמה לאסטרונומיה תצפיתית.

התפקיד הפוטנציאלי של הלוויין הטבעי של כדור הארץ כפלטפורמה להצבת טלסקופים נדון בפגישה של החברה המלכותית מוקדם יותר השנה. הפגישה עצמה התקיימה, בחלקה, בזכות הגישה המשופרת לפני הירח הצפוייה כעת.

יתרונות צדדיים רחוקים

כמה תחומים של האסטרונומיה ירוויחו. התחום הבולט ביותר הוא אסטרונומיית רדיו, שיכולה להתבצע מצד הירח שתמיד פונה הרחק מכדור הארץ.

הצד הרחוק של הירח מוגן לצמיתות מפני אותות הרדיו הנוצרים על ידי בני אדם על כדור הארץ, ובמהלך הלילה הירחי הוא מוגן גם מפני השמש. מאפיינים אלה הופכים אותו כנראה למקום ה"שקט ביותר ברדיו" בכל מערכת השמש, שכן לאף כוכב לכת או ירח אחר אין צד שמוסתר באופן קבוע מכדור הארץ. לכן הוא מתאים באופן אידיאלי לאסטרונומיית רדיו.

גלי רדיו הם סוג של אנרגיה אלקטרומגנטית – כמו, למשל, גלי אינפרא אדום, אולטרה סגול ואור נראה. כל סוגי הקרינה האלה מוגדרים על ידי אורכי גל שונים בספקטרום האלקטרומגנטי.

גלי רדיו שאורכי הגל שלהם ארוכים מכ-15 מטרים נחסמים על ידי היונוספירה של כדור הארץ. אבל גלי רדיו באורכי גל אלה מגיעים לפני השטח של הירח ללא הפרעה. עבור האסטרונומים, זהו האזור האחרון שלא נחקר בספקטרום האלקטרומגנטי, והוא יכול להחקר בצורה הטובה ביותר מהצד הנסתר של הירח.

תצפיות על היקום באורכי גל אלה נכנסות תחת המטריה של "אסטרונומיית רדיו בתדר נמוך". אורכי גל אלה מסוגלים באופן ייחודי לחקור את מבנה היקום המוקדם, במיוחד את "ימי הביניים" הקוסמיים – עידן שהתרחש לפני היווצרות הגלקסיות הראשונות.

באותו עידן רוב החומר ביקום, למעט החומר האפל המסתורי, היה בצורה של אטומי מימן ניטרליים. אטומים אלה פולטים ובולעים קרינה באורך גל אופייני של 21 ס"מ. אסטרונומים בתחום הרדיו משתמשים בתכונה זו כדי לחקור ענני מימן בגלקסיה שלנו – שביל החלב – מאז שנות החמישים.

מכיוון שהיקום מתפשט כל הזמן, האות באורך גל 21 ס"מ שנוצר על ידי מימן ביקום המוקדם הוסט לאורכי גל ארוכים בהרבה. כתוצאה מכך, מימן מ"ימי הביניים" הקוסמיים יופיע בפנינו באורכי גל גדולים מ-10 מטר. הצד הרחוק של הירח עשוי להיות המקום היחיד שבו אנו יכולים לחקור זאת.

האסטרונום ג'ק ברנס סיפק סיכום טוב של הרקע המדעי הרלוונטי בפגישה האחרונה של החברה המלכותית, וכינה את הצד הרחוק של הירח "פלטפורמה בתולית ושקטה לביצוע תצפיות בתדרי רדיו נמוכים של ימי הביניים החשוכים של היקום המוקדם, כמו גם מזג אוויר בחלל ומגנטוספירות הקשורות לכוכבי לכת מחוץ למערכת השמש הניתנים ליישוב".

אותות מכוכבים אחרים

כפי שאומר ברנס, יישום פוטנציאלי נוסף של אסטרונומיית רדיו בצד הרחוק הוא ניסיון לאתר גלי רדיו מחלקיקים טעונים הלכודים בשדות מגנטיים – מגנטוספירות – של כוכבי לכת המקיפים כוכבים אחרים.

זה יעזור להעריך עד כמה כוכבי לכת אלה מסוגלים לארח חיים. גלי רדיו ממגנטוספירות של כוכבי לכת מחוץ למערכת השמש יהיו ככל הנראה בעלי אורכי גל גדולים מ-100 מטר, ולכן הם יזדקקו לסביבה שקטה של רדיו בחלל. שוב, הצד הרחוק של הירח יהיה המיקום הטוב ביותר.

טיעון דומה ניתן להעלות לגבי ניסיונות לזהות אותות מחייזרים אינטליגנטיים. ועל ידי פתיחת חלק שלא נחקר של ספקטרום הרדיו, קיימת גם האפשרות לגלות תגליות אקראיות של תופעות חדשות.

אנחנו צריכים לקבל אינדיקציה לגבי הפוטנציאל של התצפיות האלה כאשר משימת LuSEE-Night של נאס"א תנחת בצד הרחוק של הירח בשנת 2025 או 2026.

עומק המכתש

הירח מציע גם הזדמנויות לסוגים אחרים של אסטרונומיה. לאסטרונומים יש ניסיון רב עם טלסקופים אופטיים ואינפרא אדומים הפועלים בחלל החופשי, כגון טלסקופ האבל ו– ווב. עם זאת, יציבות פני הירח עשויה להעניק יתרונות למכשירים מסוג זה.

יתר על כן, ישנם מכתשים בקטבים הירחיים שאינם מקבלים אור שמש. טלסקופים הצופים ביקום באורכי גל אינפרא אדום רגישים מאוד לחום ולכן צריכים לפעול בטמפרטורות נמוכות. ג'יימס ווב , למשל, זקוק למגן שמש ענק שמגן עליו מפני קרני השמש. על הירח, שפת מכתש טבעית יכולה לספק את המיגון הזה בחינם.

הכבידה הנמוכה של הירח עשויה גם לאפשר בניית טלסקופים גדולים בהרבה ממה שאפשרי בלוויינים. שיקולים אלה הובילו את האסטרונום ז'אן-פייר מילאר להציע כי הירח עשוי להיות העתיד של אסטרונומיית האינפרא אדום.

לסביבה הקרה והיציבה של מכתשים מוצלים באופן קבוע עשויים להיות גם יתרונות עבור הדור הבא של מכשירים לגילוי גלי כבידה – "אדוות" במרחב-זמן הנגרמות על ידי תהליכים כגון כוכבים מתפוצצים וחורים שחורים מתנגשים.

יתר על כן, במשך מיליארדי שנים הירח הופצץ על ידי חלקיקים טעונים מהשמש – רוח השמש – וקרניים קוסמיות גלקטיות. פני הירח עשויים להכיל תיעוד עשיר של תהליכים אלה. חקירתם עשויה להניב תובנות על האבולוציה של השמש ושביל החלב.

מכל הסיבות הללו, האסטרונומיה עומדת להרוויח מהרנסנס הנוכחי בחקר הירח. בפרט, האסטרונומיה עשויה להפיק תועלת מהתשתית שתיבנה על הירח ככל שחקר הירח יתקדם. זה יכלול הן תשתיות תחבורה – רקטות, נחתות וכלי רכב אחרים – כדי לגשת לפני השטח, כמו גם בני אדם ורובוטים באתר כדי לבנות ולתחזק מכשירים אסטרונומיים.

אבל יש כאן גם מתח: פעילות אנושית בצד הרחוק של הירח עלולה ליצור הפרעות רדיו לא רצויות, ותוכניות לחלץ קרח-מים ממכתשים מוצלים עלולות להקשות על אותם מכתשים לשמש לאסטרונומיה. כפי שעמיתיי ואני טענו לאחרונה, נצטרך להבטיח שאתרי ירח בעלי ערך ייחודי לאסטרונומיה יהיו מוגנים בעידן החדש הזה של חקר הירח.

למאמר ב-The Conversation

עוד בנושא באתר הידען:

• אסטרונומים לוחצים להקים מצפה על הירח
• נאס”א תבנה רדיו-טלסקופ על הירח; האם גם בריטניה תצטרף לתכנית הירחית של נאסא?