איך טבעות היו נראות בשמי כדור הארץ שלנו? | הדמיה: Kevin Gill
למה באמת? בתחרות מיס יוניברס (ואנחנו מתכוונים ליוניברס באופן מילולי), כדור הארץ שלנו היה ודאי מגיע לגמר, אבל עם רק עוד כמה טבעות מלכותיות שיעטרו אותו הוא גם היה מנצח ללא ספק. הבעיה: טבעות שבתאי מורכבות בעיקר ממי קרח. שבתאי מקיף את השמש ממרחק בטוח של 1.4 מיליארד ק"מ – הרבה מעבר ל"קו הקרח", שהוא גבול מדומיין המסמן את המרחק מהשמש שבו מולקולות כמו מים יכולות לשרוד לאורך זמן במצב קפוא. במערכת השמש שלנו, הקו הזה עומד על 700 מיליון ק"מ – בערך בחגורת האסטרואידים. מה שאומר שאם לכוכב חמה, לנוגה, לכדור הארץ או למאדים היו טבעות כמו של שבתאי, השמש כבר הייתה ממיסה אותן למים וקרינת ה-UV מהשמש הייתה מפרקת את מולקולות המים הללו לאטומים בודדים של מימן וחמצן.
לא, זה לא פוטושופ, אלא ליקוי השמש על ידי שבתאי ב-2006. הפיקסל הלבן מצד שמאל, בתוך הטבעת השנייה? זה כדור הארץ | צילום: NASA
אוקיי, אבל מה לגבי טבעות שאינן עשויות ממי קרח? הרי אנחנו יודעים שגם לצדק, לאורנוס ולנפטון יש טבעות והן מורכבות בעיקר מאבק וסלעים. אז למה לכדור הארץ לא יכולות להיות טבעות?
מי אמר שלא יכולות להיות לו טבעות? למעשה, ייתכן שהיו לו בעבר.
ייתכן מאוד שכן. לפי התיאוריות המקובלות כיום, לפני מיליארדי שנים כוכב לכת בשם תֵיאָה התנגש בעצמה בעולמנו הצעיר. וישנן תיאוריות שגורסות שבעצם מדובר היה בהתנגשויות רבות. כך או כך, החומר שהועף לחלל כתוצאה מהצ'פחה השמימית הזאת ככל הנראה יצר טבעת של אבק וסלעים מסביב לכדור הארץ.
מתגעגעים לטבעת שלנו? אתם עדיין יכולים לראות את מה שנשאר ממנה בשמיים – ואתם אפילו לא צריכים טלסקופ בשביל זה. החומר שהקיף את כדור הארץ בצורה של טבעת התגבש ברבות השנים לידי בן הלוויה האפור והנחמד שלנו, הרי הוא הירח.
טבעות האבק הדקות של צדק. הטבעות הללו התגלו רק ב-1979, כשהחללית וויאג'ר 1 ביקרה בצדק בדרכה החוצה ממערכת השמש | צילום: NASA
ומה היה קורה אם לכדור הארץ היו טבעות?
אילו לכדור הארץ היו טבעות קרח מלכותיות להתהדר בהן כמו של שבתאי (נניח שבדרך קסם הן לא יימסו בשמש), זה וודאי היה נראה יפהפה וצבעוני מאוד. הטבעות היו מתיישרות סביב מישור קו המשווה, מה שאומר שממדינות שונות הנוף היה מרהיב אך שונה למדי. ככל שהיינו מתרחקים מקו המשווה, דרומה או צפונה, היינו נחשפים לשטח רחב יותר מהטבעות, והן היו נראות נמוך יותר בשמים.
כך זה היה נראה ממקומות שונים בעולם:
יפה, נכון? למרבה הצער, טבעות קרח מחזירות המון אור, מה שהיה הורס לנו את האפשרות להביט בכוכבים בלילה. בנוסף, טבעות היו מקשות על שיגור לוויינים למסלול גיאוסטציונרי. במילים אחרות, זה או טלוויזיה בלוויין או טבעות, חבר'ה.
אבל רגע אחד: למה אנחנו קיבלנו ירח ואילו שבתאי, אורנוס ונפטון קיבלו טבעות?
סביב שבתאי יש 62 ירחים (נכון לספירה המעודכנת ל- 2017), שהתגבשו מגושי סלעים וגזים בתקופה המוקדמת של מערכת השמש. אז איך זה שדווקא רסיסי הקרח והאבק המרכיבים את הטבעות של שבתאי לא התגבשו לכדי ירחים?
הירח שלנו נמצא מעבר ל"גבול רוש"– המרחק המינימלי שבו גוף קטן יכול להסתובב סביב גוף גדול יותר מבלי להיקרע על ידי כוחות הכבידה שלו. עבור כדור הארץ והירח, גבול רוש הוא 18,470 ק"מ. בזמן שהירח שלנו שומר נגיעה ומשייט לו בבטחה במרחק 384,400 ק"מ, הטבעות של שבתאי, וכן אלה הפחות מפורסמות של צדק, אורנוס ונפטון, מקיפות את כוכבי הלכת בתוך גבול רוש, כך שהן נשארות בגדר טבעות, ולא מתגבשות לכדי ירחים.
מרחוק הן נראות כמו משטחים צבעוניים חלקים וישרים, אבל מקרוב התמונה שונה לגמרי. מה שגורם לנו לתהות: מה היה קורה אם היינו מנסים לטוס בחללית דרך הטבעות?
טבעות שרואים משם לא רואים מכאן: איור המנסה לדמות כיצד נראות הטבעות מקרוב | איור: Judy Schmidt
אפשר תיאורטית לטוס דרך טבעות, כשם שאפשר לטוס דרך חגורת האסטרואידים. רק צריך ממש, אבל ממש להיזהר | איור: Stefans02
טבעות שבתאי מורכבות בעיקר ממי קרח. זה אולי נשמע תמים, וזה בהחלט יפהפה לצפייה בטלסקופ בזכות האור המוחזר, אבל מדובר במסלול קק"ל למיטיבי לכת. אותם "מי קרח" יכולים להיות פתיתים טחונים בגודל גרגיר חול או קרחוני ענק בגודל החרמון. ובמהירויות של 32,000 עד 85,000 קמ"ש – כל פתית קרח כזה ינקב כל חללית וכל קרחון כזה יטביע כל טיטניק. כמובן, אם החללית שלנו הייתה טסה בכיוון ובמהירות הטבעת סביב שבתאי, הקרחונים היו צפים לצידה בשלווה.
Image
לאורך 1,200 ק"מ משולי טבעת B של שבתאי- מבני קרח בגובה 2.5 ק"מ | צילום: NASA
אפשרות נוספת היא פשוט לנסות ולקוות לטוב. מכדור הארץ, טבעות שבתאי נראות כמו דיסקיות אחידות, עד כדי כך שאפשר לנחות עליהן, אבל למעשה הטבעות הללו רחבות יותר מכל המרחק בין כדור הארץ לירח! תאורטית, חללית נועזת מספיק יכולה לנסות את מזלה בצליחת הטבעות. אחרי הכל, האן סולו צלח את שדה האסטרואידים ב"אימפריה מכה שנית".
ליקוי החמה הנדיר שנצפה אתמול מארצות הברית הסעיר מיליונים שחוו לילה באמצע היום. אך איש לא יכול היה לראות כיצד המאורע נראה מהחלל. נאס"א השתמשה ב- EPIC, המצלמה הפוליכרומטית המצלמת את כדור הארץ מדי יום, כדי להראות כיצד זה נראה ממרחק של 1.5 קילומטרים מכדור הארץ.
אחת מתופעות הטבע המרהיבות ביותר, ליקוי חמה מלא, תיראה מארה"ב ביום שני, 21 באוגוסט. בעת הליקוי, הירח יחלוף בין כדור הארץ לשמש ויסתיר את אורה ממיליוני זוגות עיניים שיישאו מעלה תושבי ארה"ב ותיירים שהגיעו אליה במיוחד לרגל המאורע. אם הם יהיו במדינת אילינוי, הם יצפו במשך הליקוי המרבי- שעתיים ו-41 דקות. כל כך הרבה תושבים צפויים לעצור את מה שהם עושים כדי להתפעל מהשמים, עד שמומחים מעריכים כי זה יעלה למשק האמריקאי כ-700 מיליון דולר.
גם אלה שיודעים על התופעה הזו כל מה שניתן לדעת והתכוננו לקראתה היטב, וודאי יחושו בבלבול והשתאות שחשו בני אדם משחר האנושות: הטמפרטורות שצונחות לפתע, כוכבים מבליחים באמצע היום, צרצרים מתחילים לנסר את האוויר, והילה דקה של אור בשמים שבוערת קלושות סביב צל עמוק... אין פלא שבתקופות קדומות יותר בני אדם תהו אם עוד שניה העולם ישתגע כליל ותחל האפוקליפסה. בתרבויות רבות אף הרגישו צורך לפעול נגד התופעה. הסינים, לדוגמה, נהגו להכות בגונג ולשגר זיקוקים כדי שהכלב שבלע את השמש ירפה ממנה. (צפו בסרטון תלת-ממד מרהיב ב- 360 מעלות, הממחיש כיצד תרבויות שונות לאורך ההיסטוריה התייחסו לליקוי החמה).
שיא הליקוי יתרחש בשעה 23:25 לפי שעון ישראל, מה שאומר שאנחנו נשמע אולי את הצרצרים ונראה את הכוכבים, אבל רק בגלל שזה לילה רגיל. מצד שני, תוכלו לצפות בליקוי החמה באמצעות מציאות מדומה בעקבות יוזמה של CNN וחברת וולבו. דרך האפליקציה של הסמית'סוניאן אפשר גם לעקוב אחר השידור הישיר של נאס"א.
הפעם האחרונה שהתרחש ליקוי חמה מלא בארה"ב היה לפני 40 שנה וגם אז רק ברצועת החוף המזרחי. בנוסף, את הליקוי המלא ניתן יהיה לראות אך ורק מארצות הברית, וזה לא קרה מעולם, מאז היווסדה בשנת 1776. ליקוי החמה הבא שייראה מעל ישראל יופיע רק ב-21 ביוני 2020 וגם הוא, יהיה חלקי בלבד. כדי לצפות בליקוי המלא הבא הסמוך לישראל, נצטרך לנסוע לאילת ולהמתין שם עד נובמבר שנת 2180. כל זה יוצר את הרושם שליקויי חמה מלאים הם תופעה נדירה במיוחד. האם זה באמת כך?
ליקוי חמה טבעתי מעל שמי ארה
עד כמה ליקוי חמה הוא אירוע נדיר?
על מנת שהירח יסתיר כולו את השמש, עליו לעבור כמעט במדויק מולנו ומולה, על או מאוד סמוך לאותו מישור הנקרא מישור המילקה (מלשון "ליקוי"). רוב כוכבי הלכת חגים סביב השמש במסלולים שכמעט משיקים למישור המילקה- זוהי דיסקה אדירה שרובה חלל ריק. מישור מסלול הירח סביב כדור הארץ, למשל, מוטה ב-5.2 מעלות ביחס למישור המילקה. כיוון שמסלול הירח משתנה באופן מחזורי, לעיתים נוצר מצב שבו כדור הארץ, הירח והשמש מצויים כמעט על מישור המילקה, אז עשוי להתרחש ליקוי חמה חלקי והשמש תיראה כסהר בוהק. לפעמים, כאשר הירח מצוי בדיוק על מישור המילקה, יחול ליקוי חמה מלא, כמו שיקרה ביום שני, ב- 21 באוגוסט.
כיצד מצליח שכננו הקטן להסתיר את השמש הגדולה ממנו פי 400 בערך? התשובה היא, שבצירוף מיקרים קוסמי, מרחקה של השמש מאתנו גדול גם הוא פי 400 בערך ממרחקו של הירח. כך יוצא שכאשר הירח עומד בינינו לבין השמש, גודלם נראה לנו שווה. אלא שמרחקו של הירח מכדור הארץ משתנה מעת לעת. על כן, לא די שהירח יעבור על פני המישור בינינו לבין השמש, אלא עליו להיות קרוב אלינו דיו. אם הוא יהיה רחוק מדי, הוא ייראה קטן מדי כדי להסתיר את כל השמש וטבעת אור עבה תזהר סביבו (בליקוי שיקרא ליקוי טבעתי).
לכאורה, צירוף התנאים המיוחדים האלה לא ממש מאפשרים לתופעת ליקוי החמה המלא להיות שכיחה כל כך. יחד עם זאת, באופן מפתיע, היא גם לא כל כך נדירה כפי שנדמה לנו. מדי שנה יש לנו לפחות 2 ליקויי חמה. ליקוי חמה מלא חל כמעט מדי שנה - שנתיים, ויש שנים בהם יש 2 ליקויי חמה. מדוע אם כן אנחנו לא שומעים על כך?
התשובה היא, שלא תמיד ישנם עדים לליקויים הרבים. התקשורת המערבית חוגגת כאשר הליקוי מתרחש מעל למדינות המערב, קל וחומר כשמדובר בארה"ב. כשהליקוי מתרחש מעל אוקיינוסים (המהווים כשני שליש משטח הפנים של כדור הארץ!) או מעל אזורים יבשתיים שוממים יחסית, אז זה קצת כמו בחידה על העץ הנופל ביער ריק: האם הוא משמיע רעש? לעורכי החדשות תשובה די ברורה לשאלה זו והם אינם טורחים לספר לנו גם על רוב ליקויי החמה. בנוסף, יש לזכור גם שבליקוי לבנה צופים כל מי שחל אצלו לילה, בעוד שצפיה בליקוי חמה אפשרית באזור ספציפי יותר, התחום שעליו מוטל צל הירח.
משגר וגה הנושא את לוויין ונוס ולוויין OPTSAT 3000, שניהם תוצרת כחול לבן | צילום: ESA/CNES/ARIANESPACE/Optique Video du CSG-OV
כשהאמריקאים שיגרו לחלל בשנות ה–60 את לוויין הניווט הראשון בטכנולוגיית GPS, הם רק רצו לדעת את המיקום של החיילים ושל ספינות הצי שלהם. הם בוודאי לא תיארו לעצמם את ההשפעה האדירה שתהיה לטכנולוגיה שפיתחו על חיינו האזרחיים, ועל הכלכלה העולמית כולה.
בארה"ב לבדה, מעריכים כי תרומת מערכת הניווט הגלובלית לכלכלה היא 60 מיליארד דולר, באמצעות העלאת היעילות במשק, חיסכון בזמן, שיפור באיכות הסביבה וירידה במקרי מוות בתאונות דרכים — בעקבות צמצום זמן התגובה של כוחות החירום.
המהפכה השנייה באמצעות לוויינים מתרחשת עכשיו. לווייני חיזוי מזג אוויר נהפכו לחלק מחיינו. חקלאים מסתמכים עליהם לתכנון גידולים, מגדלי הפיקוח — לתנועת המטוסים והספינות, הורים — כדי להחליט מה הילדים ילבשו בבוקר, ואפילו גולשי הגלים מקבלים היום את המידע אם לצאת לים ישירות מהלוויין שנמצא מאות קילומטרים מעל החוף.
חשיבותם של לווייני התקשורת ברורה לכל צופה טלוויזיה, אך לא רק בכך מסתכמת השפעתן על הכלכלה — נתחים גדולים מתעבורת האינטרנט מתקיימים כיום באמצעות לווייני תקשורת. באחרונה שיגרה סוכנות החלל הישראלית במשרד המדע את לוויין ונוס, שילוב של לוויין צילום עם לוויין מחקר סביבה. ונוס הוא הראשון מסוגו שעוקב אחר אזורי קרקע באופן קבוע, באמצעות מצלמה משוכללת. המידע שיפיק יהיה יקר ערך לחקלאים, חוקרים וגופי תכנון ציבוריים.
אבי בלסברגר, מנהל סוכנות החלל הישראלית במשרד המדע והטכנולוגיה
תחום עתיר סיכון עם עלויות ייצור גבוהות
התרומה של לוויינים כאלה לכלכלה לא נעלמה מעיניהם של קברניטי המשק במדינות רבות. אם בסוף 2015 היו 130 לווייני תצפית, ב–2021 צפויים לרחף בחלל לא פחות מ–300 לוויינים כאלה. גם מדינות קטנות כמו בורמה, מלזיה או פקיסטן משקיעות כיום סכומי עתק בפיתוח לוויינים מסוג זה.
ואולם, תחום החלל אינו יכול להתקיים ללא השקעה ממשלתית. זהו תחום עתיר סיכון, ועלויות הייצור בו גבוהות. בישראל, למרות השקעה של 80 מיליון שקל בשנה בתחום החלל האזרחי מ–2011, עדיין התקציב אינו מספיק כדי להניע פרויקטים גדולים ולשמור על קו ייצור שוטף של לוויינים אזרחיים. ההשקעה בתחום לא הולכת לריק: לפי דו"ח של OECD, השקעה בתעשיית החלל מניבה מכפיל כלכלי של 1.9–4.9, כשההכנסות מתחום החלל מוערכות ביותר מ–300 מיליארד דולר בשנה.
לישראל יתרונות רבים בתחום: מזעור רכיבים טכנולוגיים, פיתוח לוויינים קטנים, חדשנות בטכנולוגיות הנעה חשמלית ותשתית מתקדמת לייצור לווייני תקשורת וסביבה. מינוף של היתרונות הללו יתרום להגדלת הכנסות המדינה, פיתוח מקומות עבודה ועוד.
אנחנו קמים בבוקר לתחזית שמגיעה מהחלל, נוהגים לעבודה עם לוויינים שיודעים את המיקום המדויק שלנו, ומגיעים למסעדה בערב בעזרת לוויין. עם זאת, אנחנו רק בתחילתו של עידן תעשיית החלל. כבר היום חברות סטארט־אפ ישראליות בתחום מציעות אפשרויות של ייצור תרופות בחלל, טיפול בלוויינים תקולים ופיתוח שבבים עמידים לתנאי החלל. השקעה משמעותית וממושכת לאורך זמן בתעשיית החלל, תהיה הצעד הראשון כדי להבטיח שישראל תוביל בתחום גם בעתיד.
המטרה הראשית של המשימה היא לזהות קרינה ממיזוגים של כוכבים | איור: NASA
חוקרים מהטכניון ייקחו חלק בפרויקט מחקר חדש וראשון מסוגו שאותו בחרה נאס"א לקיים על גבי תחנת החלל הבינלאומית – כך הודיעה נאס"א בסוף השבוע. המחקר הישראלי, הנתמך על ידי סוכנות החלל הישראלית במשרד המדע, עוסק בפיתוח גלאים שיזהו התפרצויות אנרגטיות בחלל.
חוקרי הטכניון בראשות פרופ' אהוד בכר ופרופ׳ שלומית טרם מהפקולטה לפיסיקה וממכון אשר לחקר החלל, פיתחו גלאי קרני גמא, הקרינה האלקטרו-מגנטית האנרגטית ביותר. הגלאי יעבוד בצמוד לטלסקופ רנטגן בתצורת עין של לובסטר בעל שדה ראיה רחב במיוחד שיבנה ע״י נאס"א לצורך המשימה. המשימה האמריקאית-ישראלית, בהובלת ד״ר ג׳ורדן קאמפ ממרכז גודארד לטיסות חלל של נאס״א, תעבור בדיקת היתכנות ראשונית ואמורה להיות משוגרת לתחנת החלל הבינלאומית בשנת 2022. ההצעה היא חלק משש הצעות בתחום חקר הגלקסיות שנבחרו על ידי נאס"א בסוף השבוע ושיזכו בשלב הבא למימון של עשרות עד מאות מיליוני דולרים. ההצעות נבחרו מתוך מאות הצעות שהוגשו מכל העולם, על בסיס הפוטנציאל המדעי ועל בסיס כדאיות תכניות הפיתוח שלהן. סוכנות החלל הישראלית במשרד המדע, שסייעה גם בהגשת ההצעה לנאס"א, תשקיע מיליוני שקלים בפיתוח הגלאי ובהכנתו לחלל.
לדברי שר המדע והטכנולוגיה אופיר אקוניס, "הבחירה במחקר ישראלי כחלק ממחקר בין-לאומי מהווה ביטוי נוסף ליכולותיה הגבוהות של ישראל בתחומי המדע. שיתוף הפעולה עם גרומים בין-לאומיים רבים, בהם נאס"א, הולך וגובר. בכל העולם מעוניינים וסומכים על הטכנולוגיות הישראליות. זוהי בשורה משמחת נוספת בתחום החלל לאחר השיגור המוצלח של הלוויין ונוס באחרונה".
במסגרת המשימה, הטלסקופ והגלאים הישראלים יזהו אירועים חולפים באנרגיות גבוהות ממקורות אסטרופיסיקלים. המטרה הראשית של המשימה היא לזהות קרינה ממיזוגים של כוכבים קומפקטים, כגון חורים שחורים וכוכבי ניוטרונים, המהווים גם מקורות של גלי כבידה. עד היום זוהו מספר קטן של מקורות גלי כבידה, אך מאף אחד מהם לא התגלתה קרינה אלקטרומגנטית (אור). שדה הראיה הרחב ויכולת המיקום הטובה של הטלסקופ ושל הגלאים יאפשרו בפעם הראשונה לזהות קרינה ממקורות אלו.
מקורן של התפרצויות קרינת גמא הנמשכות שניות ספורות הוא בפיצוצים אדירים בגלקסיות רחוקות. חוקרים רבים סבורים כי רוב התפרצויות קרינת גמא קצרות מגיעות ממיזוג של שני כוכבי נייטרונים, שמייצרים גם גלי כבידה, אך עד היום לא היתה לכך כל הוכחה. המשימה של נאס״א והטכניון תוכל לאמת או להפריך סברה זו. גלי כבידה הם עיקום מחזורי של המרחב והזמן, תופעה שניתן היה לשער על קיומה מתוך תורת היחסות הכללית של איינשטיין, ואשר התגלתה לראשונה על פני כדור הארץ ב- 2015.
הגלאי שפותח על ידי הטכניון מבוסס על גביש הבולע את חלקיקי קרינת הגמא ויוצר אור נראה, שנקלט על מכפיל אור, והופך לאות אלקטרוני. מן האות שיתקבל יהיה ניתן לזהות את האנרגיה של החלקיק ואת הזמן המדויק שבו הגיע. "תיוג הזמן חשוב כדי לחקור את אופי ההתפרצות וכדי לקשור אותה לאירועים אחרים כגון גלי הכבידה" מסביר פרופ' בכר.
פרופ' סוניה טיקו מאוניברסיטת ראטגרס בוחנת דוגמית מהסלע הירחי | צילום: Nick Romanenko/Rutgers University
חוקרים מאוניברסיטאות ראטגרס ו-MIT מדדו שדה מגנטי בסלע ירחי צעיר יחסית שהובא לכדור הארץ על ידי צוות אפולו 15 ומצאו כי ייתכן שהירח שמר על שדה מגנטי במשך 1 עד 2.5 מיליארד שנה יותר מכפי שהעריכו בעבר.
אם מסקנות החוקרים נכונות, יש לכך חשיבות באשר לכל מה שידוע לנו על היכולת של עולמות קטנים לקיים שדה מגנטי, תנאי בסיסי לקיומם של חיים בכדור הארץ, וייתכן גם שלקיומם של חיים בכוכבי לכת אחרים. הגשושית הישראלית SpaceIL, שצפויה לנחות על הירח ב-2018, עתידה להעמיק את ההבנה שלנו בנושא זה.
שדה מגנטי של גופים במערכת השמש היה נותר חידה מדעית שבה רב הנסתר על הגלוי. אלברט איינשטיין הגדיר את הבנת מקור השדה המגנטי של כדור הארץ כאחת התעלומות החשובות ביותר בפיזיקה. הוא חשוב ומעניין מיוחד גם לאור העובדה שהשדה המגנטי שלנו מגן עלינו מפני הקרינה הקוסמית ומפני רוח השמש, הוא משמש בעלי חיים רבים לניווט ומשפיע ישירות על תהליכים רבים נוספים בטבע. לפי התאוריה המקובלת כיום, כדור הארץ פועל בדומה לדינמו. בגלעין החיצוני של הכדור, בעומק 3,000 ק"מ, ישנו ברזל נוזלי בטמפרטורה של כ-4,000 מעלות. התנועה של הברזל הנוזלי, שהוא חומר מוליך חשמלי, מושפעת מסיבוב כדור הארץ סביב צירו ומייצרת את השדה.
כשהאסטרונאוטים של תכנית אפולו הביאו לכדור הארץ סלעים מהירח, הקהילה המדעית הופתעה לגלות שחלקם היו ממוגנטים – כלומר לסלעים היה קוטב צפוני ודרומי קבוע. תופעה זו מתרחשת בכדור הארץ כאשר מינרלים בתוך הסלעים מסתדרים בהתאם לשדה המגנטי בזמן שהסלעים מתקררים. אולם הירח נחשב לקטן מדי בשביל לייצר שדה מגנטי כיום, מאחר שליבת הברזל שלו קפאה זמן קצר לאחר היווצרותו – כך שלא מתקיים בליבתו אפקט הדינמו הנדרש לייצור של שדה מגנטי.
תעלומת השדה המגנטי של הירח גוברת
החוקרים מאוניברסיטאות ראטגרס ו-MIT מדדו שדה מגנטי בסלע ירחי צעיר יחסית שהובא לכדור הארץ על ידי צוות אפולו 15 ב-1 באוגוסט 1971. לאחר שחיממו את הסלע ל-780 מעלות צלזיוס, החוקרים הצליחו למדוד את מחיקת המגנטיות של הסלע בזמן החימום – ולקבוע שהאבן הירחית "הקליטה" את השדה המגנטי 1 עד 2.5 מיליארד שנה מאוחר יותר מהסלעים הקודמים שנמדדו.
לפי החוקרים, בזמן היווצרות הסלע, השדה המגנטי של הירח דעך כבר בכ-90% מאז שיא עצמתו לפני 3.56 מיליארד שנה. לצורך השוואה, הסלע הצעיר שנמדד במחקר היה ממוגנט בשדה בעוצמה של 5 מיקרוטסלה, יחידת המידה של מגנטיות. אך באותה תקופה מוקדמת של הירח לפני 3.56 מיליארד שנה, מוערך שהשדה המגנטי שלו היה בעוצמה דומה לשדה המגנטי של כדור הארץ כיום – ממוצע של כ-50 מיקרוטסלה. כיום גלעין הירח אינו מייצר עוד שדה מגנטי כלל, אך מדענים אינם יודעים לומר מתי חלֿ השינוי.
ככלל, גופים שמימיים קטנים ככל הנראה אינם מסוגלים לייצר שדות מגנטיים לאורך זמן, מאחר שליבותיהם מתקררות וקופאות בשלב מוקדם של היווצרותם – ובכך עוצרות את אפקט הדינמו. לשאלת שרידותם של שדות מגנטיים בעולמות קטנים יש חשיבות לשאלות כמו היתכנותם של חיים במאדים הקדום – ולשאלת היתכנותם של חיים בכוכבי לכת קטנים מחוץ למערכת השמש.
משימת אפולו 15, הנחיתה הרביעית על הירח. קרדיט: נאס
"לסלעים הוותיקים יותר שהובאו ממשימות אפולו, ממאות מיליוני השנים הראשונות לקיומו של הירח, יש שדה מגנטי עצמתי", אומר פרופ' עודד אהרונסון, ראש המרכז למדעים פלנטריים במכון ויצמן למדע. "המדידה החדשה מראה שסלע צעיר יותר המשיך 'להקליט' שדה מגנטי, גם אם בעוצמה פחותה. הממצאים החדשים מגבירים את התעלומה המדעית: כיצד הצליח הירח לשמור על השדה המגנטי שלו לאורך זמן?".
המגנטומטר של SpaceIL, המשימה הישראלית לירח
לפי תיאוריה אחת, המגנטיות המאוחרת של דוגמיות הירח, מקורה אינו בעומק אדמתו, אלא תוצאה של פגיעות אסטרואידים – כלומר חומר ממוגנט שהובא לירח ממקור חיצוני או לחילופין, חומר שהתמגנט בעת הפגיעה, כתוצאה מגלי ההדף. וישנה אפשרות שלישית: שהסלעים מוגנטו בעקבות החום הרב בעת התפרצויות געשיות שהתרחשו על פני הירח.
לכן השאלה שמעניינת את פרופ' אהרונסון ועמיתיו היא אילו אזורים בדיוק ממוגנטים על פני הירח. אם יימצא שמדובר בעיקר באזורים געשיים לשעבר או במכתשים שנוצרו כתוצאה מפגיעות אסטרואידים – יש חוקרים הסבורים שדי בכך להסביר את המגנטיות של הסלעים, גם בלי להניח שדה מגנטי עצמאי.
משימה ישראלית לירח צפויה לחקור בדיוק את השאלות הללו. גשושית SpaceIL, פרויקט הנתמך על ידי סוכנות החלל הישראלית, צפויה להגיע לירח ב-2018 במסגרת תחרות Google Lunar X prize. אהרונסון, שעומד בראש הצוות המדעי של הפרויקט, אומר כי "בעזרת מגנטומטר, חיישן מגנטיות, הגשושית תמפה את המגנטיות של אזורים שונים בירח בעודה במסלול ובזמן הנחיתה. אנחנו מקווים שההשוואה בין העצמה המגנטית של אזורים שונים בירח לפעילות הוולקנית ולפגיעות האסטרואידים באותם אזורים תעזור לנו לפתור את תעלומת השדה המגנטי האבוד, ולהבין טוב יותר מה גרם לסלעים צעירים יחסית שהובאו מהירח, כמו הסלע במחקר החדש, להתמגנט".
משימה מדעית של אוניברסיטת בן גוריון בנגב נישאת על גבי לוויין שגודלו - 10*10* 30 ס"מ, כגודלו של קרטון חלב - ומשקלו 5 ק"ג בלבד. קטן ככל שיהיה, מדובר בלוויין שמצויד במצלמות המזהות תופעות אקלימיות שונות ובמערכת בקרה שתאפשר בחירה של אזורי הצילום והמחקר. תחנת קרקע ייעודית לקליטת התמונות הוקמה באוניברסיטת בן גוריון כדי לאפשר לסטודנטים ולחוקרים לקבל ולנתח את הנתונים. הלוויין שוגר ב-15.2.17 על גבי משגר PSLV מבסיס שיגור בהודו.
ב- BGUSAT (ראשי תיבות של "לוויין אוניברסיטת בן גוריון") מחשב שמיוחד פותח על ידי מהנדסי מפעל חלל בתעשייה האווירית, ולו ביצועי מחשוב ברמה של מחשבי הלוויינים הגדולים. בנוסף, בשיתוף חברת מיקרוג'יק פותחה במפעל חלל גם מצלמה ייעודית יחידה מסוגה שמסוגלת לצלם בתחום האינפרה האדום הקצר מגוון רחב של תופעות מזג אוויר.
התמונות שמשדר הלוויין ייקלטו בתחנת קרקע שתוקם באוניברסיטת בן גוריון ובמפעל חלל, התעשייה אווירית . באמצעות המצלמות של הלוויין יהיה ניתן לעקוב אחר גזים באטמוספרה כמו CO2 ובוהק שמיים. המצלמה מסוגלת להבחין בתופעות הללו בצורה טובה יותר בהשוואה למצלמות רגילות.
משפחה נדירה של אסטרואידים ממערכת השמש הקדמונית | איור: NASA
חגורת האסטרואידים הממוקמת אי שם בין מסלולו של מאדים למסלולו של צדק, היא מקום פעיל יחסית לשאר מערכת השמש שלנו. כיוון שרובם מרוכז בחגורה זו, לאסטרואידים יש היסטוריה ארוכה של התנגשויות, התרסקויות לרסיסים ושינוי צורה. אבל לאחרונה התגלתה בחגורת האסטרואידים משפחה נדירה של עצמים גדולים, שנשמרו באורח פלא בצורתם המקורית מאז היווצרותם לפני יותר מ-4 מיליארד שנה, בימים בהם מערכת השמש שלנו עוד הייתה ממש בחיתוליה. אסטרואידים נדירים אלה צפויים לשפוך אור על ההיסטוריה המוקדמת של מערכת השמש ועל האופן בו נוצרו בה כוכבי הלכת.
למרות חייהם הסוערים של האסטרואידים, אסטרונומים מצליחים לערוך "עבודת שורשים" יסודית וכיום הם יודעים לשייך למשפחה אחת כרבע מתוך מיליוני האסטרואידים הידועים. כיצד ניתן לחזור אחורה בזמן ולגלות את העץ המשפחתי? ככל שמסתו של האסטרואיד קטנה יותר, הוא יידחף בקלות יותר לשולי החגורה על ידי קרינת השמש (אכן, קרינת השמש חזקה דיה כדי לדחוף עצמים קלים, תופעה שנקראת אפקט ירקובסקי). כך, למעשה, משפחת אסטרואידים מתרחקת מהשמש בצורת קונוס (צורת V) כשבקדקודו הקרוב לשמש נמצאים האסטרואידים המסיביים ביותר, ובבסיסו הרחוק מהשמש הזעירים ביותר. בחיפוש אחר קונוסים כאלו, מצליחים האסטרונומים לשייך אסטרואידים למשפחתם, ובנוסף, על ידי מדידה של קוטר הקונוס, ניתן לחשב לפני כמה זמן התרחשה ההתנגשות ש"הולידה" את המשפחה, והיכן. גם צבעם של האסטרואידים וגודלם, יכולים לרמז על מוצא משפחתי משותף.
מרקו דלבו וקווין וולש, זוג חוקרים מנאס"א, ניתחו במשך שנים נתונים שנאספו מיותר מ- 150,000 אסטרואידים, ומתצפיות שנערכו בטלסקופ החלל של WISE. לתדהמתם, הם גילו משפחת אסטרואידים קדמונית, שנוצרה לפני יותר מ-4 מיליארד שנה, ולמרבה הפלא לא עברה התנגשויות כלל ונשמרה בצורתה המקורית. כל האסטרואידים במשפחה הזו גדולים מאוד – יותר מ 20 ק"מ. מכאן החוקרים הסיקו כי ההתנגשויות שיצרו גופים גדולים שכאלה בעבר הרחוק, היו אדירות בעצמתן. למעשה, עצם העובדה שהיו בכלל אסטרואידים לפני 4 מיליארד שנה אינה מובנת מאליה. בנוסף, מתברר גם שכל בני המשפחה כהים – מה שמרמז על הרכבם, על היותם עשירים במים ובמינרלים, ואף על מקום היוולדם- בחלקה החיצוני של מערכת השמש.
בראשית ימיה של חגורת האסטרואידים, היה זה מקום אלים ביותר של התנגשויות ושינויים רבים | איור: NASA-JPL-Caltech
אולם העובדה המרתקת ביותר היא, שמשפחת האסטרואידים הקדמונית הזו היא בעצם שריד ממערכת השמש בתקופה שבה הייתה "פעוטה" בת כחצי מיליארד שנה בלבד. אז, היא נראתה שונה לגמרי ממה שאנו מכירים כיום. לפני 4 מיליארד שנה, ארבעת הענקים הגזיים: צדק, שבתאי, אורנוסונפטון, הצטופפו להם במערכת השמש הפנימית, והיו בדרכם החוצה לעבר מסלולם הנוכחי. בנוסף לכך, מערכת האסטרואידים הייתה מסיבית וצפופה לפחות פי 10 מאשר היום. "ככל שנלמד עליהם יותר, כך נדע יותר על התהליכים הנדרשים ליצירת כוכבי לכת" מספר בהתלהבות ד"ר וולש מצוות החוקרים. מהסיבה הזו, הם בטוחים, כי אתגרם הבא הוא למצוא עוד משפחות קדמוניות שכאלו בחגורת האסטרואידים הראשית, על-מנת לגלות את צפונותיה של מערכת השמש שלנו בשנותיה הראשונות.
תעשיה ומחקר
סטמראד: פיתוח ישראלי שיגן על אסטרונאוטים במאדים במסגרת שת"פ עם סוכנות החלל הגרמנית
סוכנות החלל הישראלית במשרד המדע חתמה על הסכם עם המרכז הגרמני לחקר החלל לשיגור של פיתוח ישראלי חדשני לחלל. ההסכם נחתם ב-31.1.17 מסגרת אירועי שבוע החלל הישראלי, ומטרתו לשגר בטיסת הניסוי הבאה של החללית "אוריון", המתוכננת להגיע למאדים, חליפה חדשנית להגנה מפני קרינה שפיתחה החברה הישראלית, סטמראד (StemRad).
החליפה להגנה מקרינה, לצד החללית אוריון של נאס"א | צילום: אורן מילשטיין
מבַצעים:
StemRad
סוכנות החלל הישראלית במשרד המדע חתמה על הסכם עם המרכז הגרמני לחקר החלל לשיגור של פיתוח ישראלי חדשני לחלל. ההסכם נחתם ב-31.1.17 מסגרת אירועי שבוע החלל הישראלי, ומטרתו לשגר בטיסת הניסוי הבאה של החללית "אוריון", המתוכננת להגיע למאדים, חליפה חדשנית להגנה מפני קרינה שפיתחה החברה הישראלית, סטמראד (StemRad).
על ההסכם חתום מנהל סוכנות החלל הישראלית במשרד המדע אבי בלסברגר ומנכ"לית סוכנות החלל הגרמנית ד"ר פסקל ארנפרוינד במעמד מנכ"ל משרד המדע פרץ וזאן.
שר המדע אופיר אקוניס אמר כי "הטכנולוגיות הישראליות בתחום החלל ידועות בחדשנות שלהן ובחשיבה מחוץ לקופסה. אנחנו גאים לפרוץ דרך ולהשתלב באחד הניסויים המרתקים ביותר של בני האדם בשנים הקרובות".
השנה לראשונה מתקיימת פעילות אסטרונומית והחשכה לכל אורך חודש אוגוסט במצפה רמון, לכבוד מטר הפרסאידים.
בכל סופי השבוע של אוגוסט (3-5 באוגוסט, 10-12 באוגוסט, 17-19 באוגוסט, 24-26 באוגוסט) יוחשך "רובע דרכי הבשמים" במצפה רמון ובלילות חמישי ושישי ותתקיים פעילות אסטרונומית בתשלום.
הפעילות תכלול טלסקופים ותצפיות על הירח והכוכבים, תצפית בטלסקופ שמש בשעות האור, מספרי סיפורים והרצאות, סרטים על כוכבים ועוד.
פרטים נוספים:
איפה: רובע דרכי הבשמים במצפה רמון
מתי: 3 - 5 באוגוסט, 10 - 12 באוגוסט, 17 - 19 באוגוסט, 24 - 26 באוגוסט. שעות פעילות המתחם האסטרונומי חמישי ושישי 17:00-01:00. מיוחד: מתחם אסטרונומי שומר שבת, חמישי 17:00-1:00, שישי 10:00-14:00, כניסה לפלנטריום ולמתחם יצירה בכוכבים, שישי 10:00-14:00.
מחיר כניסה בהרשמה מוקדמת: 55 ₪, ברכישה במקום 75 ₪, מחיר לילד/גמלאי: בהרשמה מוקדמת: 40 ₪, ברכישה במקום 60 ₪. המחיר כולל גם כניסה לבריכה ליומיים. במוצ"ש 12.8 חלק מהתצפיות יהיו ללא תשלום.
שיגור ונוס על גבי משגר וגה | צילום: ESA/CNES/ARIANESPACE/Optique Video du CSG-OV
הישג לתעשיית החלל בישראל: ונוס - הלוויין הישראלי הראשון לחקר הסביבה של סוכנות החלל הישראלית במשרד המדע וסוכנות החלל הצרפתית, שוגר היום, 2 באוגוסט, בהצלחה ממרכז החלל האירופי בקורו בשעה 04:58 לפנות בוקר (שעון ישראל) על גבי משגר "וגה". כשעה וחצי לאחר מכן ונוס נפרד מהמשגר ונכנס למסלולו בחלל בגובה 720 ק"מ.
עדכון:
10:30 הלוויין חלף מעל ישראל והעביר תשדורת ראשונה לצורכי בקרה ומעקב. מערכות הלוויין תקינות והלוויין פועל כמתוכנן.
שר המדע והטכנולוגיה אופיר אקוניס, שצפה הבוקר בשיגור בחדר הבקרה של התעשייה האווירית אמר: "ונוס הוא עדות נוספת ליכולותיה הטכנולוגיות הכבירות של ישראל בכל התחומים. אנחנו מעצמה של מדע, טכנולוגיה וחלל שכל העולם מבקשים לשתף עימה פעולה. מדינות רבות ייהנו כבר בעתיד הקרוב מן הממצאים שנקבל מונוס לצורכי מחקר בתחומי סביבה, חקלאות, מים ומזון".
שר המדע אקוניס העלה בפני רה"מ את הצורך להמשיך ולתקצב פרוייקטים דומים בעתיד על מנת לשמור על ישראל כמעצמה גם בתחום הלווינים, בדיוק כפי שעשה שר האוצר נתניהו בשנת 2005. אז, העמיד נתניהו תקצוב ראשוני בסך 14 מיליון דולר, דבר שאיפשר את שיגורו המוצלח של הלווין ונוס היום.
מנכ"ל משרד המדע פרץ וזאן ומנהל סוכנות החלל הישראלית במשרד המדע אבי בלסברגר צפו גם הם בהתרגשות בשיגור ממרכז החלל שבגיאנה הצרפתית.
משקלו הכולל של משגר וגה בעת השיגור היה 137 טון, וגובהו כ-30 מטרים כגובה בניין. מערכת שיגור משוכללת ומדויקת דואגת לכך שכל לוויין נפלט מהמשגר בתזמון המתאים למסלולו. עד כה רשם "וגה" מאה אחוזי הצלחה בשיגורים.
בשעה 6:18 בבוקר שעון ישראל, נפרד ונוס מהמשגר ובסביבות 10:30 בבוקר שעון ישראל צפויה להתקבל תשדורת ראשונה מהלוויין לחדר הבקרה בתעשייה האווירית כאשר ונוס יחלוף מעל ישראל. בסביבות השעה 12:00, כשש שעות לאחר השיגור, צפויה להתקבל התשדורת השנייה. תמונות ראשונות לצורך בחינת ביצועי הלוויין, שאותן יצלם ונוס בישראל, יתקבלו לאחר כשבוע מהשיגור והתמונות לאחר עיבוד יופצו למשתמשים כשלושה חודשים לאחר השיגור. ונוס מתוכנן לפעול בחלל במשך 4.5 שנים שלאחריהן יוסט למסלול נמוך יותר.
ונוס יעקוב אחר שדות ושטחי טבע מהחלל למטרות מחקרי סביבה, תוך ניטור מצב קרקע, צמחייה, ייעור, חקלאות, איכות מקווי מים ועוד. הלוויין מצויד במצלמה מיוחדת שיכולה לקלוט פרטים שאינם נראים לעין ונחשב ללוויין בעל משקל קל במיוחד שפועל כיום בחלל.
ונוס יצלם פעם ביומיים כ-110 אזורי מחקר שונים וקבועים ברחבי העולם ובאותה זווית צילום. כשיחלוף מעל ישראל, יצלם ונוס שלושה פסי צילום לכל אורכה: בגליל, מישור החוף, כולל רצועת הים הקרובה, והנגב.
לונוס גם משימה טכנולוגית חדשנית ראשונה מסוגה שבמסגרתה ינסו להוכיח היתכנות של מערכת הנעה חשמלית מבוססת פלזמה שפותחה על ידי רפאל. שימוש במערכת הנעה חשמלית זו חוסך בדלק ובמשקל.
שר המדע אקוניס שוחח עם ראש הממשלה, בנימין נתניהו, ועדכן אותו על הצלחת שיגור "ונוס" הבוקר. במהלך שיחתם בירך נתניהו על הצלחת השיגור ואמר: ״ישראל עומדת בצמרת המדינות המובילות בעולם במדע, טכנולוגיה, חדשנות ובתעשיית החלל. הצלחת השיגור היא הוכחה נוספת לכך ואני מברך את כל המעורבים בפרוייקט החשוב והמתקדם הזה״.
משגר וגה יוצא לדרך | צילום: ESA/CNES/ARIANESPACE/Optique Video du CSG-OV
שר המדע אופיר אקוניס ומנהל מפעל חלל בתעשייה האווירית עופר דורון צופים בשיגור הבוקר | צילום: אלון רון
מימין: יוסי וייס, מנכ"ל תע"א, עליזה בן-נון, שגרירת ישראל בצרפת, ז'אן-איב לה גל, נשיא CNES, פרץ וזאן, מנכ"ל משרד המדע והטכנולוגיה, אבי בלסברגר, מנהל סוכנות החלל הישראלית | צילום: CSG-G BARBASTE
