ארוחת הבוקר של צדק

מה אנחנו יודעים על הענק הגזי? ראשית, דברים שאפשר לראות בעין. אפילו מכדור הארץ עצמו אפשר לזהות בטלסקופ את זרמי הסילון האדירים הנושבים במרומי האטמוספרה של צדק. הזרמים האלה יכולים להגיע למהירויות של למעלה מ-500 קמ"ש ולהתפרס על שטחים עצומים. מחקר בהשתתפות חוקרים ממכון ויצמן למדע, שהשתמש בנתונים מהגשושית ג'ונו (Juno) המקיפה את צדק, הראה ב-2018 שזרמי הסילון הללו יכולים להגיע עד לעומק של 3,000 קילומטר – כמחצית מרדיוס כדור הארץ וקצת פחות מ-5 אחוזים מהרדיוס של צדק. 

מה קורה עמוק יותר? זאת כבר שאלה יותר מסובכת. רמזים על המבנה הפנימי שלו ועל הרכבו אפשר לקבל מנתונים על שדה הכבידה שלו, שאוספת ג'ונו.

האם זה קרה בעבר בסדר גודל הרבה יותר גדול? התנגשות השביט לוי-שומייקר בצדק ב-1994 | צילום: NASA

לימודי הליבה

צדק הוא ענק גז, כלומר רוב החומר שלו – בעיקר מימן ומעט הליום – נמצא במצב צבירה גזי, בניגוד לכדור הארץ שהוא כדור סלעי שרובו המוחלט מוצק או מותך. אם נצלול מתחת לזרמי הסילון של צדק, נחצה עשרות אלפי קילומטרים של חומר. תחילה נעבור בתוך מימן במצב גז, אחר כך מימן נוזלי ובהמשך מימן מתכתי, שכן הטמפרטורה והלחץ שם גבוהים די הצורך די להעניק למימן תכונות חשמליות דומות לאלה של מתכות.

לאחר שנעבור את כל שכבות המימן נגיע לליבה. אבל איננו יודעים איך היא נראית. על פי המודלים הסטנדרטים של היווצרות כוכבי לכת, תחילה נוצרת ליבה סלעית מוצקה. לאחר שהליבה הזאת מגיעה למסה מסוימת, כוח המשיכה שלה מתחיל למשוך אליו חלקיקי גז. כיוון שכך, אנו מצפים למצוא הבדל חד בין אופי הליבה של צדק למעטפת הגזית סביבה.

אולם חלק מהמודלים התואמים לתצפיות ג'ונו כי יש לצדק ליבה דלילה יחסית, שבה מימן והליום מתערבבים עם היסודות הכבדים יותר. בנוסף, חלק מהמודלים התואמים לתצפיות אף משערים שהליבה עשירה בחומרים כבדים יותר מכפי שהיינו צופים על פי המודלים הסטנדרטיים. התצפיות של ג'ונו סותרות, אפוא, את הדרך שבה חשבנו שכוכבי לכת נוצרים.

מחקר חדש של מדענים מסין, יפן, ארצות הברית ושווייץ מעלה את האפשרות שההסבר לכך הוא שכוכב לכת סלעי התנגש בליבה של צדק בראשית ימיה של מערכת השמש, לפני כ-4.5 מיליארדי שנים. התנגשות כזאת צפויה לגרום להרבה מהחומר שבליבה להתפזר לכל עבר ולהימהל באטמוספרה של צדק. כך תישאר ליבה דלילה בלבד. בנוסף, כוכב לכת סלעי, בשונה מענק גז רגיל, מורכב ברובו מיסודות כבדים, וזה יכול להסביר את השיעור הגבוה שלהם בצדק.

החוקרים ביצעו עשרות אלפי הדמיות ממוחשבות שבהן בחנו את הסבירות להתנגשות כזאת, שבה צדק יבלע כוכב לכת, לעומת האפשרות של "פגע וברח": שכוכב הלכת יפגע בצדק אך ימשיך במעופו בחלל. "אנו טוענים שבראשית ימיה של מערכת השמש היו התנגשויות רבות", נכתב במאמר. בנוסף, נבדק בהדמיות איך צדק התפתח מרגע הפגיעה ועד היום, כדי לראות אם פגיעה כזאת באמת יכולה להסביר את ההנחות הנוכחיות שלנו על המבנה הפנימי של צדק.

בעתיד, החוקרים מציעים לבדוק באמצעות הדמיות נוספות גם תרחישים שבהם כמה כוכבי לכת פגעו בצדק, או שהוא בלע הרבה פלנטסימלים – גושי סלע קטנים בהרבה מכוכב לכת, בגודל של עשרות קילומטרים. בנוסף, החוקרים טוענים שהתנגשויות כאלה יכולות להסביר גם את השיעור הגבוה של יסודות כבדים שנצפה בענקי גז במערכות שמש אחרות.

המבנה הפנימי של צדק וכיצד הוא התפתח במיליארדי השנים מאז היווצרותו, הוא מפתח להבנת תהליכי ההיווצרות של כוכבי לכת – תחום שההבנה שלנו בו עדיין חלקית בלבד. רעיונות יצירתיים ומודלים שבודקים אותם כפי שנעשה במחקר הנוכחי מקדמים אותנו לקראת קבלת תמונה יותר ויותר מלאה.