והרי התחזית:
גשמי טיטניום, אודם וספיר

בכדור הארץ, רוב מה שאנחנו קוראים לו "מזג אוויר" הוא תוצאה של שינויים במצב הצבירה של חומר אחד ויחיד – מים. בעולמנו מים יכולים להיות גז, בדמות אדי מים ולחות באוויר; נוזל - טיפות מים בעננים וכמובן מקווי מים ונחלים על פני הקרקע; או שלג וקרח מוצקים.

אך בכוכבי לכת אחרים יכולים להתקיים טווחי טמפרטורות ולחצים שונים לגמרי, ובעקבות זאת מזג האוויר יתאפיין בשינויים במצבי הצבירה של חומרים אחרים לגמרי. למשל כוכב הלכת WASP-121b, שהתגלה בשנת 2016 הוא מעין "צדק חם": כוכב לכת הדומה בגודלו לענק הגז צדק ממערכת השמש שלנו, עם הבדל משמעותי מאוד. כוכב הלכת הזה נע במסלול קרוב מאוד לשמש שלו, כך שבמקום להקיף אותה כל 12 שנה כמו שעושה צדק "שלנו" הוא מסיים הקפה מלאה כל 30 שעות. מהר מאוד הבינו שכוכב הלכת הזה ראוי למחקר מעמיק, ואכן במחקר שהתפרסם לאחרונה התגלו שלל פרטים מעניינים על אודותיו.

כוכב הלכת קרוב מאוד לשמש שלו והטמפרטורות בו מגיעות מעל 3,000 מעלות צלזיוס. כוכב הלכת WASP-121b | מקור: NASA, ESA, and James Olmsted, Science Photo Library 

יום מתמשך ולילה נצחי

כוכבי לכת שנעים במסלול קרוב לכוכב שלהם נוטים "להינעל", כך שצד אחד שלהם פונה תמיד לעבר השמש ושורר בו יום תמידי, ואילו הצד הנגדי חווה לילה נצחי. התופעה הזאת דומה למצבו של הירח שלנו, ש"נעול" אל כדור הארץ ולכן מפנה אלינו את אותו צד כל הזמן.

עקב השילוב של קרבה לשמש וחשיפה מתמשכת לאור הבא ממנה, הצד המואר של כוכב הלכת 121b חם באופן קיצוני – מעל 3,000 מעלות צלזיוס. כתוצאה מכך נושבות בו רוחות אדירות שנוצרות כשהחום העז השורר בצד המואר "שואף" לעבור אל צד הלילה הנצחי, הקר ממנו ב-1,500 מעלות. לשם השוואה, טווח הטמפרטורות המרבי בכדור הארץ הוא קטן בהרבה ועומד על כ-150 מעלות – בין טמפרטורה של כ-60 מעלות צלזיוס בנקודה החמה ביותר שנמדדה, לכ-90 מעלות מתחת לאפס בנקודה הקרה ביותר.

נכון להיום אין בידינו אמצעים לצלם את כוכב הלכת 121b בנפרד מהכוכב שסביבו הוא חג, שכן הם קרובים מדי זה לזה. עם זאת אפשר להפריד את האור הנפלט מכוכב הלכת מהאור המגיע מהכוכב עצמו, כי הם מתנהגים בצורה שונה לאורך המסלול של כוכב הלכת. בעוד אור הכוכב נשאר פחות או יותר קבוע, כמות האור המגיעה מכוכב הלכת משתנה כל העת, כך שאפשר להפריד ביניהם. כמו כן, חומרים שונים פולטים ובולעים אור באורכי גל שונים, כך שניתוח האור הנפלט מכוכב הלכת מאפשר לזהות את הרכב האטמוספרה שלו.

ואכן, צוות חוקרים בינלאומי, בהובלתו של האסטרופיזיקאי האוסטרלי תומס מיקל-אוונס (Mikal-Evans), השתמשו בטלסקופ החלל האבל כדי למדוד את בהירות המערכת של 121b באורכי גל רבים. על ידי כך הצליחו לזהות חתימות של כמה חומרים שנמצאים בשכבות העליונות של האטמוספרה של כוכב הלכת, ועקבו אחרי השינויים שחלו בהן בשלבים השונים של מסלולו.

החוקרים הסיקו מתצפיותיהם כי מולקולות אדי המים (H₂O) הקיימות בצד הלילה של כוכב הלכת לא מסוגלות לעמוד בטמפרטורה הקיצונית השוררת בצד היום שלו, ומתפרקות למרכיביהן – מימן וחמצן. חומרים אחרים, ובהם המתכת טיטניום, והמינרלים פרובסקייט (Perovskite; CaTiO₃) וקורונדום (Corundum; Al₂O₃), שממנו מורכבות בכדור הארץ אבני החן אודם וספיר, משנים את מצב הצבירה במעבר מהצד המואר לצד החשוך וחזרה: הם מתעבים לטיפות בלילה ומתאדים בחזרה בצד היום. כמו כן החוקרים מסיקים שיש באטמוספרה של כוכב הלכת ערבול ניכר – רוחות עזות שנושבות בכיוון אנכי בין שכבות האטמוספרה, וגם רוחות אופקיות שמאפשרות את המִחזור החוזר ונשנה של החומרים הללו בין צידי כוכב הלכת.

החשיבות של המחקר הזה כפולה. ראשית, התנאים הקיצוניים השוררים בכוכבי לכת מסוגו מקדמים את ההבנה הפיזיקלית שלנו על ההתנהגות של אטמוספרות, לרבות זאת שלנו. ושנית, המדידות האלה מאפשרות לקהילה המדעית לבדוק ולשכלל שיטות למציאת חתימות קטנות יותר ויותר בכוכבי לכת יותר ויותר קטנים, ולזיהוי אמין ככל האפשר של כמה שיותר חומרים. בעוד זמן לא רב שיטות כאלה יסייעו לחוקרים שישתמשו בטלסקופ החלל החדש ג'יימס וב לנסות למצוא ראיות לקיומם של חיים מחוץ לכדור הארץ.