תמונה מורכבת של מגע ראשוני בינארי חגורת Kuiper Object 2014 MU69 מ-New Horizons Spacecraft Data. קרדיט: NASA/JHUAPL/SwRI/Roman Tkachenko
מחקר מאתגר דעות מבוססות בנושא חגורת קויפר עצמים, חושפים את יכולתם לשמור על קרח נדיף הרבה יותר ממה שחשבו בעבר, ובכך מציעים נקודות מבט חדשות על התפתחות השביט.
מאמר שפורסם לאחרונה בכתב העת איקרוס מציג ממצאים על חגורת קויפר 486958 Arrokoth, ושופך אור חדש על שימור חומרים נדיפים כמו פחמן חד חמצני (CO) בגרמי שמים מרוחקים כל כך.
המאמר "שימור קרח וגז CO2 בתוך 486958 Arrokoth" נכתב על ידי ד"ר סמואל ברץ' מאוניברסיטת בראון ומדען בכיר במכון SETI, ד"ר אורקן אומורהאן, משתמש ב-Arrokoth כמחקר מקרה כדי להציע שאובייקטים רבים של חגורת Kuiper (KBOs) ) – שרידים משחר מערכת השמש שלנו – עדיין יכלו לשמור על הקרח הנדיף המקורי שלהם, מה שקורא תיגר על תפיסות קודמות לגבי הנתיב האבולוציוני של הישויות העתיקות הללו.
התמונה השמאלית צולמה על ידי מצלמת הדמיה מרובת צבעים (MVIC), חלק ממכשיר ה-ralf על סיפון New Horizons. צולמה ב-1 בינואר 2019, 7 דקות בלבד לפני ההתקרבות הקרובה ביותר, החללית הייתה במרחק של כ-6700 ק"מ בלבד מפני השטח. הקרדיט על הלכידה המדהימה הזו מגיע לנאס"א, המעבדה לפיזיקה יישומית של אוניברסיטת ג'ונס הופקינס ומכון המחקר של דרום מערב. התמונה הימנית מציגה את הטמפרטורה הממוצעת במסלול בעומק העור העונתי של Arrokoth, מחושב על סמך שיטת Umurhan וחב' משנת 2022. קנה המידה הוא בקילומטרים, וכיוון התצוגה דומה לתמונה משמאל, במבט מטה לכיוון הקוטב הדרומי. קרדיט: נאס"א, המעבדה לפיזיקה יישומית של אוניברסיטת ג'ונס הופקינס ומכון המחקר של דרום מערב
דגמי עבר מאתגרים
מודלים קודמים של אבולוציה של KBO נזקקו לעזרה בחיזוי גורלם של חומרים נדיפים בעצמים הקרים והמרוחקים הללו. רבים הסתמכו על סימולציות מסורבלות או הנחות פגומות, תוך הערכת זלזול בכמה זמן חומרים אלו יכולים להחזיק מעמד. המחקר החדש מציע גישה פשוטה יותר אך יעילה, המשווה את התהליך לאופן שבו גז בורח דרך סלע נקבובי. זה מצביע על כך ש-KBOs כמו Arrokoth יכולים לשמור על הקרח הנדיף שלהם במשך מיליארדי שנים, וליצור מעין אטמוספרה תת-קרקעית שמאטה איבוד קרח נוסף.
"אני רוצה להדגיש שהעיקר הוא שתיקנו שגיאה עמוקה במודל הפיזי שאנשים מניחים במשך עשרות שנים עבור החפצים הקרים והישנים האלה", אמר אומורהאן. "מחקר זה יכול להיות המניע הראשוני להערכה מחדש של האבולוציה הפנימית של השביט ותיאוריית הפעילות."
הדגם שלנו כולל ערימת הריסות נקבובית, המורכבת מתערובת של CO וקרח אמורפי H2O עקשן, עם רדיוסי נקבוביות ספציפיים 𝑟𝑝. השכבה העליונה, המתוארת בחום, עוברת עיבוד תרמי במסלול אחד בלבד, וכתוצאה מכך לאובדן של CO (הן קרח והן גז) בשכבה זו. מתחת לחזית הסובלימציה 𝑟𝑏, מוצגת בכחול כהה, נפח הקרח CO המקורי נשאר שלם. עם הזמן, כאשר חזית הסובלימציה מתקדמת כלפי מטה (ימינה במודל), קרח CO המוטמע במטריצת הקרח האמורפית H2O מתחיל להתבצע סובלימציה. הגז המופק, מסומן בכחול בהיר, ממלא את הנקבוביות ונע כלפי מעלה, הרחק מחזית הסובלימציה. קרדיט: SETI Institute
תובנות חדשות וחקירות עתידיות
מחקר זה מאתגר את התחזיות הקיימות ופותח אפיקים חדשים להבנת טבעם של שביטים ומקורותיהם. הנוכחות של קרח נדיף כזה ב-KBOs תומכת בנרטיב מרתק של עצמים אלה כ"פצצות קרח", אשר מפעילות ומציגות התנהגות שביטית לאחר שינוי מסלולם קרוב יותר לשמש.
השערה זו יכולה לעזור להסביר תופעות כמו פעילות ההתפרצות האינטנסיבית של השביט 29P/Schwassmann-Wachmann, שעלולה לשנות את ההבנה של שביטים.
כחוקרים שותפים להצעת המשימה הקרובה של CAESAR, החוקרים נוקטים בגישה חדשה להבנת האבולוציה והפעילות של גופי שביט. למחקר הזה יש השלכות על מחקרים עתידיים והוא תזכורת לתעלומות המתמשכות של מערכת השמש שלנו, שמחכה להיחשף.
