גילוי חדש של "איש שלג בחלל" מרעיד את תיאוריות מערכת השמש

מחקר שנערך לאחרונה שחקר את התפתחות השביטים מצביע על כך שעצמים בחלל העמוק, כמו ה חגורת קויפר אובייקט 486958 Arrokoth, עשוי לפעול כקפסולות זמן, לשמר קרח עתיק ממיליארדי שנים בעבר.

מחקר חדש מטלטל את מה שמדענים חשבו שהם יודעים על עצמים מרוחקים במקומות הרחוקים של מערכת השמש, החל מעצם שנקרא איש השלג החלל.

חוקרים מאוניברסיטת בראון וממכון SETI מצאו שלעצם בעל האונות הכפולות, ששמו רשמית חגורת Kuiper Belt Object 486958 Arrokoth ודומה לאיש שלג, עשוי להיות קרח עתיק מאוחסן עמוק בתוכו מאז היווצרות העצם לפני מיליארדי שנים. אבל זו רק ההתחלה של הממצאים שלהם.

באמצעות מודל חדש שפיתחו כדי לחקור כיצד מתפתחים כוכבי שביט, החוקרים מציעים שהישג ההתמדה הזה אינו ייחודי לארוקות' אלא שעצמים רבים מחגורת קויפר – השוכנת באזורים החיצוניים ביותר של מערכת השמש ומתוארכת למוקדמות. היווצרות מערכת השמש לפני כ-4.6 מיליארד שנים – עשויה להכיל גם את הקרח העתיק שאיתם נוצרו.

"הראינו כאן בעבודתנו, עם מודל מתמטי פשוט למדי, שאתה יכול לשמור את הקרח הפרימיטיבי הזה כלוא עמוק בתוך הפנימיות של העצמים האלה במשך הרבה מאוד זמן", אמר סם בירץ', מדען פלנטרי בבראון ואחד מחברי העיתון. "רוב הקהילה שלנו חשבה שצריך לאבד את הקרח הזה מזמן, אבל אנחנו חושבים שעכשיו זה אולי לא המקרה."

ליבנה מתאר את העבודה ביומן איקרוס עם המחבר אורקן אומורהאן, מדען מחקר בכיר במכון SETI.

הערכה מחדש של מודלים אבולוציוניים תרמיים

עד עכשיו, מדענים התקשו להבין מה קורה לקרח על סלעי החלל הללו לאורך זמן. המחקר מאתגר מודלים אבולוציוניים תרמיים בשימוש נרחב שלא הצליחו להסביר את אורך החיים של קרח שרגיש לטמפרטורה כמו פחמן חד חמצני. המודל שיצרו החוקרים למחקר מסביר את השינוי הזה ומצביע על כך שהקרח הנדיף מאוד בחפצים האלה נשאר הרבה יותר זמן ממה שחשבו קודם לכן.

"אנחנו בעצם אומרים שארוקות' כל כך סופר קר שכדי שיותר קרח יעבור סובלימציה – או יעבור ישירות ממוצק לגז, תוך דילוג על השלב הנוזלי שבתוכו – שהגז שאליו הוא עובר סובלימציה צריך לעבור החוצה דרך הנקבוביות שלו, פנים דמוי ספוג, "אמר ליבנה. "הטריק הוא שכדי להזיז את הגז, צריך גם לעשות סובלימציה של הקרח, אז מה שאתה מקבל זה אפקט דומינו: הוא נהיה קר יותר בתוך Arrokoth, פחות קרח עובר סובלימציה, פחות גז זז, זה נהיה עוד יותר קר, וכן הלאה. בסופו של דבר, הכל פשוט נכבה ביעילות, ואתה נשאר עם חפץ מלא בגז שפשוט מטפטף החוצה לאט".

מהעבודה עולה כי עצמים בחגורת קויפר יכולים לפעול כ"פצצות קרח רדומות", לשמר גזים נדיפים בפנים שלהם במשך מיליארדי שנים עד שתזוזות מסלוליות מקרבות אותם לשמש והחום הופך אותם לבלתי יציבים. רעיון חדש זה יכול לעזור להסביר מדוע העצמים הקפואים הללו מחגורת קויפר מתפרצים בצורה כה אלימה כאשר הם מתקרבים לראשונה לשמש. לפתע, הגז הקר שבתוכם נכנס ללחץ במהירות והעצמים הללו מתפתחים לשביטים.

"העיקר הוא שתיקנו שגיאה עמוקה במודל הפיזי שאנשים הניחו במשך עשרות שנים עבור החפצים הקרים והישנים האלה", אמר אומורהאן, מחברו של בירץ' בעיתון. "מחקר זה יכול להיות המניע הראשוני להערכה מחדש של האבולוציה הפנימית של השביט ותיאוריית הפעילות."

בסך הכל, המחקר מאתגר את התחזיות הקיימות ופותח אפיקים חדשים להבנת טבעם של שביטים ומקורותיהם. ליבנה ואומורהאן הם חוקרים שותפים ב נאס"אמשימת החזרת דגימה של מחקר שביט אסטרוביולוגיה (CAESAR) לרכישת לפחות 80 גרם של חומר פני השטח מהשביט 67P/Churyumov-Gerasimenko ולהחזיר אותו לכדור הארץ לצורך ניתוח.

התוצאות ממחקר זה יכולות לעזור להנחות את אסטרטגיות החקירה והדגימה של CAESAR, לעזור להעמיק את ההבנה שלנו לגבי התפתחות ופעילות השביט.

"ייתכן בהחלט שיש מאגרים מסיביים של החומרים הפרימיטיביים האלה כלואים בגופים קטנים בכל רחבי מערכת השמש החיצונית – חומרים שרק מחכים להתפרץ כדי שנוכל לצפות בהם או לשבת בהקפאה עמוקה עד שנוכל לאחזר אותם ולהחזיר אותם הביתה. כדור הארץ," אמר ליבנה.

המחקר מומן על ידי קרן Heising-Simons.