מים חיוניים לחיים על פני כדור הארץ - אבל מאיפה הם הגיעו מלכתחילה? מדענים האמינו זה מכבר שמים הובאו לכדור הארץ מרחוק במערכת השמש. כוכבי לכת קפואים ענקיים כמו אורנוס ונפטון נמצאים במערכת השמש החיצונית, שם קר מספיק כדי שהמים יקפאו. על פי רעיון זה, עצמים עשירים במים נוצרו הרחק מהשמש ומאוחר יותר הועברו לכדור הארץ.
בסדרת ניסויי מעבדה ומודלים חישוביים, צוות מחקר בהובלת פרופ' דן שים מאוניברסיטת המדינה של אריזונה ופרופ' אלונה וזאן מהאוניברסיטה הפתוחה, הראה שכוכבי לכת רבים עשירים במים לא נוצרו רחוק מכוכביהם או נזקקו לאספקת קרח, כפי שחשבו עד כה.
3 צפייה בגלריה
התרחישים השונים ליצירת מים באמצעות תגובות כימיות בלחץ גבוה בתת-נפטון
(צילום: מתוך כתב העת Nature)
במקום זאת, ייתכן שהם יצרו מים משלהם – מבפנים החוצה. הממצאים מטשטשים את הגבול בין סוגי כוכבי הלכת – עולמות יבשים עם מעטפת מימן וכוכבי לכת מכוסים במים נחשבו בעבר לשני סוגים נפרדים של כוכבי לכת. המחקר החדש, שפורסם בכתב העת Nature, מראה שהם עשויים להיות למעשה חלק מאותו סיפור – שלבים שונים באבולוציה של כוכב לכת.
הודות למשימת קפלר של נאס"א ולטלסקופים אחרים לציד כוכבי לכת, גילו החוקרים אלפי כוכבי לכת חיצוניים – כוכבי לכת שסובבים סביב שמשות אחרות בגלקסיה שלנו. שני סוגים נפוצים הם "סופר ארץ" סלעיים, שהם מעט גדולים יותר מכדור הארץ, ו"תת-נפטון" שהם גדולים אף יותר ובעלי אטמוספרה עבה. העובדה שאין סוגים כאלה במערכת השמש שלנו, הופך אותם מסתוריים במיוחד.
האסטרופיזיקאית פרופ' אלונה וזאן, מהמחלקה למדעי הטבע באוניברסיטה הפתוחהצילום: עודד קרנילדברי פרופ' וזאן, תצפיות אחרונות מצביעות על כך שחלק מתת-נפטון הם "עולמות מים" – כוכבי לכת עם הרבה מים, בעוד שתת-נפטון אחרים הם כוכבי לכת סלעיים יבשים עם אטמוספרה של מימן. ההפתעה? רבים מעולמות המים ממוקמים קרוב מאוד לכוכבים שלהם, שם אמור להיות חם מדי מכדי שמים יתעבו או יתפזרו.
בסדרת ניסויי מעבדה שערכו החוקרים, הם השתמשו בלייזרים רבי עוצמה ובתא סדן יהלום כדי ליצור את החום והלחץ הקיצוניים שנמצאים בתוך כוכבי לכת תת-נפטון. לאחר מכן, הם עקבו אחר מה שקרה כאשר גז מימן בא במגע עם חומרים חמים וסלעיים באמצעות קרני רנטגן.
תוצאותיהם מראות שמים יכולים להיווצר באמצעות תגובות כימיות מחומר יבש. מימן מהאטמוספרה הגיב עם חמצן ששוחרר מהסלעים, ויצר מים. אפילו כוכבי לכת שנוצרו ללא מים – שהתחילו כעולמות יבשים וסלעיים עם שמיכות מימן עבות – יכלו לייצר מים עמוק בתוכם.
3 צפייה בגלריה
שימוש בלייזרים רבי עוצמה ובתא סדן יהלום כדי ליצור את החום והלחץ הקיצוניים שנמצאים בתוך כוכבי לכת תת-נפטון
(צילום: מתוך כתב העת Nature)
סימולציות מחשב מצאו שהמים הנוצרים מתפזרים ביעילות בתוך כוכב הלכת, מה שמאפשר ייצור מים מתמשך. תגלית זו מצביעה על כך שכוכבי לכת רבים עשירים במים לא נוצרו רחוק מכוכביהם או נזקקו לאספקת קרח, כפי שחשבו עד כה.
פרופ' דן שים מאוניברסיטת המדינה של אריזונה צילום: Arizona State Universityלדברי פרופ' שים, זה מראה שכוכבי לכת יכולים לייצר את אחד המרכיבים המרכזיים לחיים – מים – אפילו בסביבות חמות בקרבת כוכבים. "זה משנה את האופן שבו אנו חושבים על אילו כוכבי לכת מסוגלים להפוך לעשירים במים", מסביר פרופ' שים. "ממצאים חדשים אלה דורשים חשיבה מחודשת על התיאוריה המקובלת של כוכבי לכת שנוצרו עם מעטפות מימן", מוסיפה פרופ' וזאן. "על כן, בעוד שהטמפרטורות הגבוהות ליד כוכבים עדיין עשויות להפוך את קיומם של חיים על עולמות אלה ללא סביר, המחקר מראה שמים עשויים להיות נפוצים הרבה יותר ביקום ממה שחשבנו בעבר".
