עוד תגלית לטלסקופ החלל ג'יימס ווב: לראשונה, נמצאו עדויות חותכות לקיום של קרח-מים על דיסקת שברים המקיפה כוכב מחוץ למערכת השמש שלנו. מחקר שנערך באוניברסיטת ג'ונס הופקינס בארה"ב ופורסם ב-14 במאי בכתב העת Nature, דיווח על זיהוי ישיר של קרח מים גבישי (crystalline water ice) בדיסקת שברים המקיפה את הכוכב HD 181327, כוכב צעיר הנמצא במרחק של כ-155 שנות אור מכדור הארץ.
מים הם מהמולקולות הנפוצות ביותר ביקום. היקום שופע במים, שאותם אנחנו יכולים לגלות ממרחקים אדירים. כבר ב-2011 התגלה מאגר של גז-מים במרחק 12 מיליארד שנות אור, מאגר שמכיל פי 140,000 טריליון מכמות המים בכדור הארץ. גילוי המאגר, שהתקיים כאשר היקום היה בן כ-1.6 מיליארד שנה בלבד, מצביע על כך שמים נוצרו כבר בשלבים מוקדמים יחסית של ההיסטוריה הקוסמית. ועדיין, אלה כאמור מולקולות גז פזורות בחלל. מה שהרבה יותר נדיר לראות, זה מים מקובצים כקרח או נוזל.
במערכת השמש שלנו מים אמנם מצוים בשפע, אם כי על פני השטח הם תמיד במצב קפוא, חוץ מאשר בכדור הארץ. יש קרח מים על מאדים, על הירח שלנו וירחים נוספים. טלסקופים זיהו קרח גם על כוכבי לכת ננסיים ובשפע השביטים שבחגורת קויפר בקצה מערכת השמש שלנו. עד השבוע שעבר טרם ראינו קרח מים במצב גבישי במערכת שמש אחרת.
מאגרי המים ממשיכים להתחדש
הכוכב HD 181327 הוא כוכב צעיר, בן כעשרים מיליון שנה בסך הכל - ממש תינוק לעומת השמש שלנו, שגילה כ-4.6 מיליארד שנה. דיסקת השברים שלו – אזור עשיר באבק, שביטים וחלקי חומר שונים – מקיפה אותו כמו שחגורת קויפר מקיפה את מערכת השמש שלנו. שם גילה ווב את החתימה המובהקת של קרח-מים. גודל הגבישים שנמצאו דומה בגודלו לחלקיקי הקרח בטבעות של שבתאי.
חשיבות הגילוי כפולה. כאמור, זו הפעם הראשונה בה מזוהה קרח-מים בדיסקת שברים סביב כוכב אחר - ועוד במערכת פלנטרית צעירה כל כך. לכן הגילוי יעזור לחקור את הדרך בה מתפתחים פלנטות חדשות. שכן לקרח-מים תפקיד מהותי בהתפתחות פלנטות: הקרח מאפשר לחלקיקי אבק להיצמד זה לזה וליצור גרעינים סלעיים שבהמשך יהפכו לליבת הפלנטה.
למעשה, היכולת של טלסקופ ווב לזהות לא רק מולקולות באטמוספירה אלא גם קרח מים בדיסקות שברים פותחת אפשרויות חדשות להשוואה בין מערכות שמש שונות. ההקבלה בין חגורת קויפר שלנו לבין הדיסקה של HD 181327, מאפשרת לחוקרים ללמוד על שלבי ההתפתחות של מערכות פלנטריות אחרות, וללמוד יותר על הסיכוי להיווצרות כוכבי לכת דמויי ארץ.
בנוסף, מאגרי מים כאלה עשויים לשמש מקור מים עבור הפלנטות המתהוות. הגילוי של גבישי קרח מים בדיסקת שברים סביב כוכב צעיר מהווה עדות לכך שחומרי הבניין הדרושים ליצירת כוכבי לכת, ובסופו של דבר גם ליצירת חיים, קיימים כבר בשלבים המוקדמים של התפתחות מערכת שמש. כך, סבורים חוקרים, קרה גם בכדור הארץ הצעיר שקיבל מים גם משביטים ואסטרואידים עשירים בקרח. התגלית עשויה להיות צעד משמעותי במילוי הפערים בהבנתנו כיצד התפתחו כוכבי הלכת, במערכת השמש שלנו ובכלל. סביב הכוכב הצעיר, חשוב לציין, לא נצפו פלנטות.
לפי התצפיות של ווב אפשר ללמוד גם, שלמרות שקרינת האולטרה-סגול של הכוכב מאדה חלק מהמים שבדיסקה, מאגרי המים ממשיכים להתחדש, ככל הנראה מהתנגשויות בדיסקה של כוכבי לכת ננסיים, שביטים, ושאר מטאורידים. מהעובדה שמדובר בקרח מים בתצורה גבישית (כלומר, מסודרת ולא אמורפית), לומדים החוקרים שהקרח עבר תהליך חימום לפני שהתגבש מחדש, תכונה המעידה על תהליכים דינמיים במערכת.
הגביע הקדוש: מים נוזליים
שאלה מעניינת יותר אינה האם מים קיימים – אלא האם הם יכולים להישאר לאורך זמן. מים נוטים להתאדות ולהתפזר בחלל. כדי שמים יתקיימו לאורך זמן – ובמיוחד במצב נוזלי – נדרשים תנאים ייחודיים: טמפרטורה מסוימת, לחץ אטמוספרי מתאים, הגנה מפני קרינה ועוד. לכן, גילוי מים (או קרח) אינו מעיד בהכרח על סביבה מתאימה לחיים – אך הוא תנאי מקדים הכרחי.
וכיוון שמים הם המקור לחיים כפי שאנחנו מכירים אותם, הגביע הקדוש ממשיך להיות איתור מים נוזליים על פני השטח של כוכבי לכת. כאלה עוד לא נמצאו באופן ישיר ובינתיים חוקרים מנסים לאתר עולמות שבהם התנאים עשויים לאפשר לזאת.
מחקר נוסף שפורסם בתחילת מאי, למשל, מראה כי מערכת של שבעה כוכבי לכת, הממוקמת במרחק של כ-40 שנות אור מכדור הארץ, עשויה להכיל שפע של מים. המערכת מקיפה את הננס האדום TRAPPIST-1 ומאז גילויה ב-2017, משכה תשומת לב בשל האפשרות לקיום מים ואף חיים.
כוכב הלכת TRAPPIST-1c נחשב עד לאחרונה לכוכב לכת דמוי נוגה, גיהנום בעל אטמוספירה דחוסה של פחמן דו-חמצני. הממצאים האחרונים מפריכים זאת אך זה לא כל מה שדרוש על מנת להחזיר לשולחן את אופציית המים. כוכבי לכת סמוכים לשמשות מסוג ננסים אדומים פגיעים יותר ונוטים לאבד את האטמוספרה שלהם בעקבות התפרצויות שמש, אך המודל של החוקרים מראה אפשרות נוספת: אטמופירת כוכב הלכת עשויה לשמר מים לאורך זמן בהינתן מקור מים מתחדש, כמו באמצעות התפרצויות הרי געש. המחקר מציג מודלים המאפשרים זאת אך חשוב להדגיש כי אין עדות ישירה שתנאים אלה אכן מתקיימים.
