הירח נולד בהתנגשות של גוף בגודל מאדים וכדור הארץ הקדום, אך מעבר לכך, הרבה על העולם שאנחנו רואים בשמינו בכל לילה הוא עדיין תעלומה. לאחר 61 משימות, כולל שישה ביקורי אסטרונאוטים שאספו דגימות של סלעי ירח, נותרו שאלות רבות, כולל כמה מהירח נוצר מהשאריות של כוכב הלכת האבוד, וכמה נגנב מכדור הארץ? מענה על שאלות אלה עשוי להציע תובנות חדשות על התפתחותם של שני גופי השמימי.
תוכן קשור
- כוכב מת גרוס גוף סלעי מציע תצוגה מקדימה של גורל כדור הארץ
- כדור הארץ הופך את הירח לחם ורך מבפנים
כעת, מדענים בצרפת וישראל מצאו ראיות לכך שהגוף הקטן יותר שנפץ לכוכב האדמה היה ככל הנראה עשוי מחומרים דומים לעולמנו הביתי. כמו כן, על פי דגמי המחשב שלהם, ההרכב הנוכחי של חומר ירחי מוסבר בצורה הטובה ביותר אם כל מה שפגע בכדור הארץ הקדום נוצר בקרבת מקום. שני מחקרים נוספים מצביעים על כך ששני הגופים בנו אז פורניר מחומר נוסף שכן פרוטופלאטים קטנים יותר המשיכו להפציץ את המערכת הצעירה, אך כדור הארץ הרים הרבה יותר מציפוי מאוחר זה.
על פי "השערת ההשפעה הענקית", הירח נוצר לפני כ -4.5 מיליארד שנה, כאשר עצם דמוי כוכב לכת כעשירית מהמסה הנוכחית של כדור הארץ טרק לכוכב הלכת שלנו. הדמיות ומחקרים אחרונים על סלעי ירח מראים כי יש לייצר בעיקר את הירח משרידי ההשפעה, המכונה Theia. זה יכול להסביר מדוע נראה שהירח עשוי מחומר הדומה למעטפת כדור הארץ, כפי שניתן לראות בדגימות סלע ובמפות מינרלים.
הבעיה היא שכוכבי לכת נוטים להיות בעלי קומפוזיציות מובחנות. למאדים, מרקורי ואסטרואידים גדולים כמו וסטה כולם יחסים שונים במקצת של אלמנטים שונים. אם תיאיה נוצרה במקום אחר במערכת השמש, איפורו היה צריך להיות שונה למדי מזה של כדור הארץ, והרכב הירח של הירח לא אמור להיראות דומה כל כך למעטפת כדור הארץ.
בכדי לנסות ולפתור את המחלה, אלסנדרה מסטרבונו-בטיסטי וחגי פרץ במכון הטכנולוגי לישראל ניתחו נתונים מהדמיות של 40 מערכות סולאריות מלאכותיות, תוך שימוש בכוח מחשב רב יותר ממה שהיה בשימוש בעבודה קודמת. המודל גידל את כוכבי הלכת הידועים ומספר היפותטי של פלנטימלים ואז שיחרר אותם במשחק של ביליארד קוסמי.
ההדמיות מניחות כי כוכבי לכת שנולדו רחוק יותר מהשמש נוטים לשפע יחסית יחסית של איזוטופי חמצן, על בסיס התערובת הכימית שנצפתה בכדור הארץ, הירח ומאדים. משמעות הדבר היא שלכל פלנטימלים שהתחלפו קרוב לכדור הארץ צריכים להיות עקבות כימיים דומים. "אם הם גרים באותה שכונה, הם יהיו עשויים מאותו חומר בערך", אומר פרץ.
הצוות מצא כי הרבה זמן - 20 עד 40 אחוז - השפעות גדולות היו מעורבות בהתנגשויות בין גופות שנוצרו במרחקים דומים מהשמש וכך היה איפור דומה. העבודה המתוארת השבוע ב"טבע ", מגבה את הרעיון האינטואיטיבי כי סביר להניח שמשהו יפליג פנימה ויפגע בך מרחוק, והיא עוברת דרך ארוכה לקראת הסבר על ההרכב הגדול של הירח.
עד כה כל כך טוב, אבל זה לא מסביר הכל. יש עדיין חידה מתמשכת הקשורה לשפע של האלמנט טונגסטן. אלמנט סידרופילי, או אוהב ברזל, אמור לשקוע לאורך ליבות כוכבי הלכת לאורך זמן, ולהפוך את השפע שלו למשתנה הרבה יותר בגופים שונים גם אם הם נוצרו קרוב זה לזה. הסיבה לכך היא שגופים בגדלים שונים יהוו ליבות בקצב שונה. אמנם יש מעט ערבוב מההשפעה, אך רוב חומר המעטפת העשיר בטונגסטן של תיאיה היה נזרק למסלול ומשולב בירח, כך שכמות הטונגסטן בכדור הארץ וירח צריכה להיות שונה מאוד.
בשני מחקרים עצמאיים שהופיעו גם בטבע, תומאס קרויאר באוניברסיטת מינסטר בגרמניה ומתיו טובול באוניברסיטת ליון בצרפת בדקו את היחס בין שני איזוטופים של טונגסטן - טונגסטן -184 וטונגסטן -182 - בסלעי ירח וכדור הארץ כשלם. על סלעי הירח יש מעט יותר טונגסטן -182 מכדור הארץ, כך מדווחים הקבוצות.
זה מסקרן, מכיוון שהאיזוטופ הספציפי של טונגסטן נובע מהתפרקות רדיואקטיבית של איזוטופ של היסוד הפניום. מחצית החיים שלו קצרה, רק כ -9 מיליון שנה. אז בעוד טונגסטן חובב ברזל נוטה לשקוע לעבר הליבה, האיזוטופ של הפניום נשאר קרוב יותר לפני השטח, ועם הזמן הופך לטונגסטן -182. זה משאיר עודף של טונגסטן -182 במעטפת הכוכב לעומת כמות הטונגסטן -184 ואיזוטופים טבעיים אחרים.
ההבדל בין כדור הארץ לירח קטן יחסית: שני המחקרים מוצאים אותו ברמה של 20 עד 27 חלקים למיליון. אבל אפילו המשמרת הזעירה ההיא תדרוש הרבה כוונון עדין כימי, אומר קרוייר, מה שהופך את זה לא סביר שזה פשוט היה סיכוי. "לשינוי הטונגסטן באחוזים בלבד יש השפעה דרמטית", הוא אומר. "הפיתרון היחיד הוא אם למעטפת פרוטו-כדור הארץ היה תכולה דומה של טונגסטן -182 לתיאיה, וגרעין ההשפעה התמזג ישירות עם כדור הארץ."
עם זאת לא סביר. בעוד שחלק גדול מהליבה של תיאיה, כשהיא כבדה יותר ממעטפתה, תישאר כחלק מכדור הארץ, המעטפת תתערבב עם כדור הארץ כשהיא תוטל למסלול. ערבוב נוסף קורה ככל שהירח מסתבך. החלק של חומר הליבה והמעטפת של תיאיה שהופך לירח הוא סיכוי אקראי, אבל היה צריך להיות לפחות חומר ליבה, אומר קרויאר. צוותו של טובול הגיע למסקנה דומה: אם ההבדלים בשפע הטונגסטן היו נובעים מתערובת אקראית שכן הפנימיות של תיאיה התפתלו עם כדור הארץ, על הפלנטה והירח להיות שונים עוד יותר מכפי שהם.
הפיתרון הפשוט ביותר, טוענים המחברים, נראה כי ההשערה "פורניר מאוחר", מה שמרמז שכדור הארץ והפרוטו-ירח התחילו ביחס איזוטופי טונגסטן דומה. כדור הארץ, בהיותו גדול ומסיבי יותר, ימשיך למשוך אליו יותר פלנטימלים לאחר הפגיעה, ויוסיף חומר חדש למעטפת. פורניר מאותם פלנטימיים היה יכול לקבל יותר טונגסטן -184 ביחס לטונגסטן -182, ואילו הירח היה שומר על היחס המתוארך מההשפעה.
"זה נראה כמו נתונים מוצקים", אומר פרדריק מוניאר, קוסמוכמיסט ואסטרופיזיקאי במכון דה פיזיקה דו גלוב דה פריז, באמצעות דוא"ל. "זה תואם את התיאוריה הנוכחית של פורניר מאוחר, שפשוט מבוססת על השפע האלמנטרי של יסודות הסידרופילים (ביניהם טונגסטן): יש פשוט יותר מדי אלמנטים סיידופילים במעטפת כדור הארץ הנוכחית (כולם צריכים להיות בליבה) ולכן הם כנראה הובאו לכדור הארץ לאחר היווצרות ליבה באמצעות השפעות מטאוריט. "
תעלומה אחת נותרה: כדי שהפרוטו-ירח יתאים ליחס הטונגסטן של כדור הארץ, כנראה שתיה וכדור הארץ החלו בשפע טונגסטן דומה מאוד. פיתרון הפאזל הזה יהיה עבודתם של מחקרים פלנטריים עתידיים, אך לפחות לעת עתה, סיפור המוצא הירחי מתחיל להיראות מעט ברור יותר.
