הירח ונקודותיו הכהות. אשראי תמונה: נאס"א. לחץ להגדלה.
אנשים מכל תרבות הוקסמו מה"כתמים "האפלים בירח, שנראים כמרכיבים את דמותו של ארנב, צפרדעים או פנים של ליצן. עם משימות אפולו, מדענים גילו כי תכונות אלה הן למעשה אגני השפעה עצומים שהוצפו בלבה שהתמצקה כעת. הפתעה אחת הייתה שאגנים אלו נוצרו בשלהי יחסית בהיסטוריה של מערכת השמש המוקדמת - בערך 700 מיליון שנה לאחר היווצרות כדור הארץ והירח. מדענים רבים מאמינים כעת כי אגני ההשפעה הירחיים מעידים על קצב עצום בשיעור ההפצצות של כוכבי הלכת - המכונה ההפצצה הכבדה המאוחרת (LHB). אולם הגורם להפצצה כה אינטנסיבית נחשב בעיני רבים לאחד התעלומות השמורות ביותר בתולדות מערכת השמש.
בסדרה של שלושה מאמרים שפורסמו בגיליון השבוע של כתב העת Nature, צוות בינלאומי של מדעני פלנטה, רודני גומס (המצפה הלאומי בברזיל), הרולד לויסון (מכון המחקר הדרום-מערבי, ארצות הברית), אלסנדרו מורבידלי (Observatoire de la C) ? te d'Azur, צרפת) ו Kleomenis Tsiganis (OCA ואוניברסיטת סלוניקי, יוון) - שהפגישו תוכנית מבקרים שהתארחה במצפה דה לה סי? ד'אזור בניס - הציעו מודל שלא רק פותר באופן טבעי תעלומת מקורו של ה- LHB, אך מסבירה גם רבים מהמאפיינים הנצפים של המערכת הפלנטרית החיצונית.
מודל חדש זה צופה כי ארבעת כוכבי הלכת הענקיים, יופיטר, סטורן, אורנוס ונפטון, נוצרו בתצורה מסלולית מאוד קומפקטית, שהוקפה בדיסק של חפצים קטנים העשויים קרח וסלע (המכונה "פלנטסימלים"). הדמיות נומריות של צוות ניס מראים שחלק מהפנטמלים הפלנטריים הללו לאט לאט דלפו מהדיסק בגלל השפעות הכבידה של כוכבי הלכת. כוכבי הלכת פיזרו חפצים קטנים יותר ברחבי מערכת השמש, לפעמים כלפי חוץ ולפעמים כלפי פנים.
"כפי שלימד אותנו אייזק ניוטון, לכל פעולה יש תגובה שווה והפוכה," אומר ציגניס. "אם כוכב לכת זורק פלנטסימל ממערכת השמש, הכוכב נע לעבר השמש, רק מעט, בתמורה. אם לעומת זאת, כוכב הלכת מפזר את הכוכב הפנימי כלפי פנים, הכוכב קופץ מעט יותר רחוק מהשמש. "
הדמיות נומריות מראות שבממוצע צדק נע פנימה ואילו כוכבי הלכת הענקיים האחרים נעו החוצה.
בתחילה, זה היה תהליך איטי מאוד, שלקח מיליוני שנים עד שהכוכבים עברו כמות קטנה. ואז, על פי המודל החדש הזה, אחרי 700 מיליון שנה, המצב פתאום השתנה. באותה תקופה, סטורן עברה לנקודה שבה תקופת מסלולו הייתה בדיוק כפליים מזו של צדק. תצורת מסלול מיוחדת זו גרמה לפתע לפתח מסלוליהם של צדק ושבתאי.
"זה גרם למסלוליהם של אורנוס ונפטון להשתגע", אומר גומס. "מסלוליהם הפכו מאוד אקסצנטריים והם התחילו להתפזר זה מזה בכבידה - וגם לסטורן."
צוות ניס טוען כי התפתחות זו של מסלוליו של אורנוס ונפטון גרמה ל- LHB על הירח. הדמיות המחשבים שלהם מראות כי כוכבי לכת אלה חדרו במהירות רבה לדיסק הפלנטסימלי, ופיזרו עצמים ברחבי המערכת הפלנטרית. רבים מהאובייקטים הללו נכנסו למערכת השמש הפנימית שם הם פילסו את כדור הארץ ואת הירח בהשפעות. בנוסף, כל התהליך יצער את יציבותם של מסלולי האסטרואידים, שהיו אז גם תורמים ל- LHB. לבסוף, ההשפעות הכבידתיות של הדיסק הפלנטסימלי גרמו לאורנוס ונפטון להתפתח למסלוליהם הנוכחיים.
"זה מאוד משכנע", אומר לויסון. "עשינו כמה עשרות הדמיות של התהליך הזה, וסטטיסטית כוכבי הלכת הסתיימו במסלולי מסלול דומים מאוד לאלה שאנחנו רואים, עם ההפרדות הנכונות, האקסצנטריות והנטיות. כך, בנוסף ל- LHB, אנו יכולים גם להסביר את מסלולי כוכבי הלכת הענקיים. אף מודל אחר לא הצליח מעולם לשום דבר אחר. "
עם זאת, הייתה עוד מכשול אחד להתגבר עליו. מערכת השמש מכילה כיום אוכלוסיה של אסטרואידים שעוקבים בעיקרם אחר מסלול זהה לזה של צדק, אך מובילים או עוקבים אחר כוכב הלכת זה במרחק זוויתי של בערך 60 מעלות. הדמיות ממוחשבות מראות כי גופות אלה, המכונות "אסטרואידים טרויאנים", היו הולכות לאבדן כאשר מסלולי כוכבי הלכת הענקיים השתנו.
"ישבנו חודשים ארוכים ודאגנו מהבעיה הזו, שנראתה כאילו היא פוסלת את המודל שלנו," אומר מורבידלי, "עד שהבנו שאם ציפור יכולה לברוח מכלוב פתוח, עוד אחד יכול לבוא ולקנן בו."
צוות ניס מצא כי כמה מעצמים שהניעו את ההתפתחות הפלנטרית וגרמו ל- LHB היו נלכדים גם למסלולי אסטרואידים טרויאניים. בהדמיות, הטרויאנים הלכודים התבררו כמי שמשחזרים את התפלגות המסלול של הטרויאנים שנצפו, דבר שלא היה מוסבר עד כה. המסה החזויה הכוללת של העצמים הלכודים התיישבה גם היא עם האוכלוסייה שנצפתה.
בסך הכל, המודל החדש של צוות ניס מסביר באופן טבעי את מסלולי כוכבי הלכת הענקיים, אסטרואידים טרויאניים ו- LHB לדיוק חסר תקדים. "המודל שלנו מסביר כל כך הרבה דברים שאנחנו מאמינים שהוא חייב להיות נכון בעיקרון", אומר מורדיבלי. "מבנה מערכת השמש החיצונית מראה כי כוכבי הלכת ככל הנראה עברו טלטול גם לאחר סיום תהליך היווצרות הכוכב."
המקור המקורי: מהדורת חדשות SWRI
