ההפצצה על כדור הארץ

אנו חיים בתקופה שלווה במערכת השמש שלנו, עם שמונה כוכבי לכת שנעים במסלולים קבועים סביב השמש ובמרחקים גדולים זה מזה. אומנם בשתי חגורות אסטרואידים, בין מאדים לצדק ומעבר לנפטון, נעים המוני אסטרואידים, אך גם מסלוליהם יציבים. עם זאת, לא כך היה מאז ומתמיד. לפני קצת פחות מארבעה מיליארדי שנים, כוכבי הלכת וירחיהם היו נתונים למתקפה בלתי פוסקת של פגיעות אסטרואידים רבות, בתקופה שזכתה לכינוי "ההפצצה הכבדה המאוחרת".

ראיות לקיומה של ההפצצה הזאת התגלו ב-1971, בדגימות סלע מהירח שהביאו האסטרונאוטים של החללית אפולו 14. כשהדגימות תוארכו נמצא שהן בנות 3.9 מיליארדי שנים. בהמשך תוארכו סלעים ממשימות נוספות של תוכנית אפולו, וכן אסטרואידים שמקורם בירח, אך אף סלע לא היה מבוגר יותר. המכתשים הרבים על פני הירח מעידים שההפצצה לא התרכזה רק באזורים שבהם נחתו משימות אפולו, אלא כיסתה את הירח כולו.

את תוצאות ההפצצה אפשר למעשה לראות גם מכדור הארץ. אם מסתכלים על הירח בלילה חשוך, רואים עליו כתמים כהים. אלו מקומות שבהם זרמה פעם לבה, שנוצרה בין השאר מפגיעות רבות עוצמה שהתיכו את פני הקרקע.

ההפצצה לא הוגבלה כמובן רק לירח. מכתשים בכוכב חמה ובמאדים תוארכו גם הם לאותה תקופה. לעומת זאת, בכדור הארץ לא רואים מכתשים מהימים ההם עקב תנועת הלוחות הטקטוניים ותהליכי בליה שבהם מזג האוויר שחק אותם. עם זאת, האסטרואידים השאירו חותם אחר על כדור הארץ – מים. אסטרואידים רבים מכילים קרח, וכל התנגשות של אסטרואיד כזה הגדילה את כמות המים בכוכב הלכת שלנו. מדענים סבורים כי כמויות מים שוות ערך לאוקיינוסים שלמים הגיעו כך לכדור הארץ.

מסלולי צדק, שבתאי, אורנוס ונפטון, ופיזור גופים במערכת השמש בשלוש תקופות (הקדומה משמאל) | הדמיה: ויקיפדיה, AstroMark 

נדידת הענקים

כמה תיאוריות ניסו להסביר מה גרם להפצצה. הפופולרית מביניהן היא נדידתם של כוכבי הלכת הענקים צדק, שבתאי, אורנוס ונפטון במערכת השמש. לשם כך יש להבין שבראשית ימיה מערכת השמש הייתה שונה מאוד ממה שאנו מכירים כיום. ארבעת הענקים הגזיים היו אז הרבה יותר קרובים זה לזה, כוכב הלכת הרחוק ביותר היה קרוב לשמש כמעט כפליים לעומת היום, וגם חגורות האסטרואידים היו מאוכלסות הרבה יותר.

במצב הזה הייתה השפעה הדדית רבה בין כוחות הכבידה של כוכבי הלכת והאסטרואידים. יחסי הגומלין ביניהם גרמו להעברת תנע זוויתי – תכונה הקשורה למסה ולמהירות של גוף נע ולמרחק מציר הסיבוב שלו – בין כוכבי הלכת והאסטרואידים. אחד החוקים הבסיסיים ביותר בפיזיקה הוא שימור תנע זוויתי במערכת סגורה – כלומר ללא התערבות חיצונית התנע הזוויתי במערכת לא יגדל או יקטן.

המשמעות של זה היא שכאשר שני גופים מתנגשים ביניהם, גוף אחד יכול להעביר חלק מהתנע שלו לגוף השני, כך שהתנע הזוויתי שלו קטן, והתנע הזוויתי של הגוף השני גדל. העברת תנע כזאת הובילה להתרחקותם של אורנוס ונפטון מהשמש, ובמקביל דחקה חלק מהאסטרואידים עמוק יותר לפנים מערכת השמש. בתנועתם פנימה נלכדו חלקם בכוח המשיכה של כוכבי הלכת וירחיהם, והתרסקו עליהם.

משך ההפצצה הזאת שנוי במחלוקת. לפי גישה אחת מדובר בתקופה קצרה יחסית במונחים אסטרונומיים, בסדר גודל של עשרות מיליוני שנים או כמה מאות לכל היותר, שבמהלכה קצב התרסקות האסטרואידים זינק. גישה אחרת גורסת שכוכבי הלכת הופצצו באסטרואידים ללא הרף מרגע שנוצרו, אך בהדרגה האסטרואידים הגדולים אזלו ואלה שצעירים מ-3.9 מיליארדי שנים היו ברובם קטנים יותר ולכן הותירו חותם פחות משמעותי.

תחום חקר היווצרות מערכות שמש פורח בשנים האחרונות, במיוחד מאז שהחלו להתגלות מערכות שמש נוספות בשלבי התפתחות שונים. אם נבין איך מערכת השמש התפתחה, נוכל לגלות גם איך התפתח כדור הארץ, ואולי לענות על אחת השאלות הגדולות: מתי וכיצד נוצרו החיים על פניו.