האסטרואידים שהגיעו ממאדים

בשנת 1990 גילו שני אסטרונומים מארצות הברית אסטרואיד במקום מעניין: הוא מקיף את השמש בדיוק במסלול של כוכב הלכת מאדים, אבל שומר על מרחק קבוע ממאדים עצמו. ליתר דיוק, הוא נמצא בעמדה שהפיזיקאים מכנים נקודת לגראנז' (Lagrange, על שמו של המתמטיקאי והאסטרונום שגילה כמה מהן), שבה יש איזון בין השפעות הכבידה של שני גרמי שמיים. האסטרואיד Eureka, שאורכו 1.3 ק"מ, נמצא במקום שבו הכבידה של מאדים מאזנת את זו של השמש, לכן הוא נשאר במקום קבוע ביחס לשניהם.

מאז התגלו עוד כמה אסטרואידים קטנים יותר בנקודות לגראנז' של מאדים, והם קיבלו את הכינוי "הטרויאנים של מאדים". מקור הכינוי הוא באסטרואידים שנמצאים בנקודות לגראנז' של כוכב הלכת צדק, שהתגלו כבר לפני עשרות שנים ונקראו על שם דמויות מסיפור מלחמת טרויה.

הרכבם ומקורם של הטרויאנים של מאדים היה עד כה תעלומה. ההנחה המקובלת הייתה שמדובר באסטרואידים "תועים" שנפלטו מחגורת האסטרואידים שבין מסלוליהם של מאדים וצדק ונלכדו בסופו של דבר בנקודה הזו במסלול של מאדים. ממצאים חדשים של מדענים ממכון ויצמן למדע וממצפה הכוכבים הצרפתי בעיר ניס, שופכים אור חדש על האסטרואידים האלה ומציעים הסבר שונה לגמרי למקורם.

מחצבים נדירים

החוקרים התמקדו בשניים משבעת האסטרואידים בנקודת לגראנז'-5 (או בקיצור L5) של מאדים, ואפיינו את ההרכב הכימי שלהם בעזרת ספקטרומטר, המאפשר לזהות יסודות כימיים על פי ניתוח בליעת האור של הגוף הנבדק. התברר שההרכב הכימי של שני האסטרואידים, 2007 NS2 שאורכו כ-700 מטר ו-2001 DS47 שאורכו כ-500 מטר, דומה מאוד. יתרה מזאת, הוא דומה גם לשכן שלהם, Eureka, שאת הרכבו בחן פיזיקאי אחר. מתברר ששלושתם עשירים מאוד במינרל סיליקטי בשם אוליבין (Olivine).

"הדמיון בהרכבם של שלושת האסטרואידים רמז כמובן שיש להם מוצא משותף", אומר ד"ר דוד פולישוק, שהוביל את המחקר עם פרופ' עודד אהרונסון מהמחלקה למדעי כדור הארץ וכוכבי הלכת במכון ויצמן למדע. "זאת ועוד, אסטרואידים מהסוג הזה נדירים למדי, והם בסך הכל 0.4 אחוז מכלל האסטרואידים המוכרים לנו בחגורת האסטרואידים".

ההשערה בדבר המקור המשותף והנדיר של שלושת האסטרואידים עוררה את החוקרים לנסות לפענח מה המקור הזה. החוקרים העריכו כי מדובר באסטרואיד אחד שהתפרק, כנראה בגלל מהירות הסיבוב שלו, ולא בקבוצה של אסטרואידים תועים שנסחפה מחגורת האסטרואידים – משום שההסתברות ששלושה אסטרואידים כה נדירים ייסחפו יחד היא כמעט אפסית.

אסטרואידים הם גופים קטנים ובדרך כלל קדומים מאוד שנעים במסלול סביב השמש. מעריכים שרוב האסטרואידים נוצרו באחת משתי דרכים: או שהם שאריות של קרח ואבק מראשית ימי מערכת השמש, שלא התחברו לשום גרם שמימי, או שהם שברים של גופים שהתחילו ליצור כוכבי לכת ("פלנטיסימלים"), אך התפרקו לפני שהפכו לכוכב לכת ממש. חוקרים משערים כי האסטרואידים העשירים באוליבין שייכים לקבוצה השנייה, משום שהמינרלים האלה נוצרים רק בתנאי חום ובלחץ גבוה ולכן מוצאים אותם בעיקר במעטפת (mantle) של כוכבי לכת סלעיים, כלומר האזור הלוהט שמתחת לקרום המוצק שלהם.

כעת יש לנו חומר זמין מתוך עומק המעטפת של מאדים. אהרונסון (מימין) ופולישוק | צילום: איתי נבו

הדרך השלישית

סלעי מעטפת שמכילים אוליבין עשויים למצוא את דרכם גם אל פני השטח של כוכבי לכת, בעקבות פעילות געשית או התנגשויות אלימות. פולישוק ועמיתיו הבחינו שספקטרום דומה לזה של האסטרואידים נראה גם בכמה מכתשים במאדים שצילמה החללית MRO (קיצור של Mars Reconnaissance Orbiter), וכן במטאוריטים ממאדים שפגעו בכדור הארץ. הנתונים האלה עוררו את הסברה שמקורם של האסטרואידים הטרויאנים של מאדים עשוי להיות בהתנגשות של גרם שמימי גדול עם כוכב הלכת. אם זה נכון, ההתנגשות העיפה לחלל סלעי מעטפת, וכמה מהם נלכדו במסלול שלו סביב השמש.

המודל הזה מפתה, אבל הוא הציב בפני החוקרים בעיה עקרונית: אם גושי סלע ענקיים, של מאות מטרים, ניתזו מפני מאדים בהתנגשות כזו, הם לא היו יכולים להישאר במסלול שלו סביב השמש, אלא היו אמורים להגיע למסלול קרוב יותר לשמש או רחוק יותר ממנה – תלוי בכיוון ההתנגשות. לחלופין היה עליהם להיכנס למסלול סביב מאדים עצמו. מחקר אחר בהובלת אהרונסון שפורסם השנה, מסביר למשל שהירח שלנו נוצר כנראה בעקבות סדרה של התנגשויות כאלה.

כאן גייסו החוקרים לעזרתם מודלים שטוענים שמאדים שינה כמה וכמה פעמים את מסלולו בראשית ימיה של מערכת השמש. נראה שהגורם לשינוי לא היה התנגשויות אלימות, אלא מעבר סמוך של פלנטיסימלים – אותם כוכבי לכת שהתפרקו בטרם עת. גופים כאלה היו עשויים להיות גדולים וכבדים מספיק כדי להשפיע על המסלול של מאדים.

פולישוק ועמיתיו שיערו שההתנגשות העיפה ממאדים גושי סלע שהפכו לאסטרואידים, אבל אז השינוי במסלולו הביא את כוכב הלכת למסלול שלהם סביב השמש, וכך הם נלכדו בנקודת לגראנז'. מודל מתמטי אכן הראה שהתרחיש הזה סביר. למעשה, על פי המודל, התנגשות כזאת יצרה ככל הנראה כמאה אלף אסטרואידים, אך רק אחדים מהם הגיעו בסופו של דבר למסלולו של מאדים.

"זו כנראה הפעם הראשונה שאנו מזהים אסטרואידים שמקורם בכוכבי לכת סלעיים", מסביר פולישוק. "הממצאים האלה יכולים גם לסייע להסביר את התפלגות הסוגים השונים של אסטרואידים בחגורת האסטרואידים". בעתיד מתכוונים החוקרים לנסות ליצור מודל להתפלגות הזאת ולראות אם הוא עולה בקנה אחד עם התיאוריה. כמו כן בכוונתם לקבוע את הספקטרום של שאר הטרויאנים של מאדים, בפעם הבאה שכוכב הלכת יהיה קרוב יחסית לכדור הארץ באביב 2018, ולראות אם הרכבם מתאים לציפיות.

"חשיבות המחקר היא שעד כה לא ראינו בחגורת האסטרואידים חלקים של כוכבי לכת, אלא רק אבני בניין שלהן או תוצרי פירוק שלהן", מסכם אהרונסון. "דבר נוסף שמייחד את התגלית, הוא העובדה שכעת יש לנו חומר זמין ממאדים. אם אנו רוצים להבין מה קורה בעומק המעטפת שלו, אנו לא צריכים לקדוח לעומק עשרות קילומטרים על פניו, אלא פשוט לבחון את האסטרואידים הטרויאנים שלו".