מדענים ממכון ויצמן מציעים תשובה חדשה לתעלומה הגדולה ביותר של הירח

על אף שהוא מסמל בתרבויות רבות שלוות נפש ומתינות, הרי שהולדתו של הירח לפני מילירדי שנים הייתה דווקא בסימן אסון ולא ששון.

כעת, מדענים ממכון ויצמן למדע הדגימו באמצעות מודלים חישוביים את הנסיבות האלימות שבהן נולד הירח – נסיבות שכללו התנגשות של מספר רב של גרמי שמיים בפני כדור הארץ. בכך, השכילו החוקרים להציג תיאוריה אלגנטית אשר קוראת תיגר משמעותי על התרחיש המקובל להיווצרות הירח, הוא תרחיש "ההתנגשות הענקית" (The giant-impact hypothesis).

במחקר, שפורסם לאחרונה בכתב העת Nature Geoscience, בחנו הדוקטורנטית רלוקה רופו ופרופ' עודד אהרונסון מהמחלקה למדעי כדור הארץ וכוכבי הלכת השערות  להיווצרות הירח, שעשויות להחליף את ההשערה המקובלת מאז שנות ה-70 של המאה העשרים. התיאוריה הרווחת גורסת כי עצם שמימי בסדר הגודל של מאדים התנגש בכדור הארץ, מה שהוביל להיווצרותה של דיסקה חמה ומסיבית בעלת סיבוב מהיר סביב כדור הארץ. הירח, לפי סברה זו, התגבש לצורתו הנוכחית כתוצאה מהתקררות והתגבשות של דיסקה זו לכדי מסה אחת. פרופ' אהרונסון וגב' רופו, לעומת זאת, העלו סברה כי הירח נוצר בסבירות גבוהה לאחר סדרת התנגשויות עם עצמים קטנים יותר, אשר הפיקו "ירחונים" שהתאחדו בסופו של דבר לירח המוכר לנו כיום.

ההשערה החלופית נולדה בעקבות הקושי ליישב בעיה מהותית בתרחיש "ההתנגשות הענקית". בהתאם לתרחיש זה, חלק נכבד מהחומר שנפלט לחלל הגיע מהגורם הפוגע, וחלק קטן יותר מפני כדור הארץ. אולם, מחקרים חדשים הוכיחו כי ההרכבים הכימיים של כדור הארץ והירח זהים כמעט לחלוטין – מה שעשוי להעיד על כך שרובו המכריע של החומר המרכיב את הירח הגיע מכדור הארץ. פליטה של כמות כה גדולה של חומר מכדור הארץ במכה אחת – אשר הייתה אמורה להוביל להיווצרות הירח כפי שהוא מוכר לנו כיום – דורשת תנאים מאוד מסוימים להתנגשות הקוסמית שהתניעה את התהליך, תנאים בלתי סבירים.

מחקרם של גב' רופו ופרופ' אהרונסון הציג מודל משכנע שעשוי לפתור את התעלומה. השניים עשו שימוש בתשתית חישובית בשם Chemfarm המורכבת מלמעלה  מ-5,000 ליבות עיבוד, וביצעו באמצעותה 8000 סימולציות שונות. סימולציות אלו דימו הפצצה כבדה של כדור הארץ בימיה הראשונים של מערכת השמש בידי גורמים שמימיים חיצוניים שעשויים היו לגרום להיווצרות הירח. תוצאות המחקר רומזות כי הייתה זו סדרה של התנגשויות קטנות של גורמים מעין אלו עם כדור הארץ – ולאו דווקא מכה גדולה אחת – שהובילו להיווצרות הירח. התנגשויות קטנות אלו יצרו "ירחונים" שהקיפו את כדור הארץ, אשר לבסוף התמזגו לירח אחד.

פרופ' אהרונסון וצוותו, יחד עם ד"ר חגי פרץ מהטכניון, הציעו כי סדרה של התנגשויות קטנות  עשויה להסביר טוב יותר את אשר התרחש לפני מיליארדי שנים, כאשר מערכת השמש הייתה בשלבי התגבשות ראשוניים. גופים קטנים אלו היו נפוצים יותר במערכת השמש באותה תקופה, כך שהתנגשות שלהם בגופים גדולים כמו כדור הארץ הייתה סבירה הרבה יותר.

לפי פרופ' אהרונסון, התרחיש גם מציע הסבר לסתירה בין התיאוריה הקיימת והעובדה שהרכבי האיזוטופים בקרקע של הארץ והירח כמעט זהים. "אם מספר גופים שונים התנגשו עם כדור הארץ לאורך תקופה של מיליוני שנים, החתימות הכימיות השונות שלהם – למשל שיעור איזוטופ חמצן-16 ביחס לאיזוטופי חמצן כבדים יותר כמו חמצן-17 וחמצן-18 – מתאזנות לאורך זמן ובכך מטשטשות את העקבות של ההתנגשויות המקוריות", הוא מסביר.

לדברי רלוקה רופו, המודל החדש מספק בסיס איתן למחקרים עתידיים אודות הדינמיקה ארוכת-הטווח שהובילה להיווצרות הדמות המוכרת ביותר בשמי הלילה. "התרחיש החדש לא דורש תנאי פתיחה מדויקים במיוחד", היא אומרת. "ואם אכן הירחים הקטנים נכנסו לאותו מסלול סביב כדור הארץ, כפי שאנחנו סוברים, הרי שהם היו יכולים להיווצר לאורך מיליוני שנים".

 

Prof. Oded Aharonson is supported by the Benoziyo Endowment Fund for the Advancement of Science, the Helen Kimmel Center for Planetary Science which he heads, the Minerva Center for Life under Extreme Planetary Conditions which he heads, the J & R Center for Scientific Research, and the Adolf and Mary Mil Foundation

Prof. Oded Aharonson