איך הצליח כדור הארץ הצעיר לשמור על האטמוספרה שלו בראשית ימיה של מערכת השמש, כשסערות סולריות אלימות איימו לפזר אותה? מחקר חדש מציע כי השדה המגנטי שהיה אז לירח סייע להגן על כדור הארץ מסערות השמש.
כדור הארץ והירחכדור הארץ והירח
כדור הארץ והירח
(הדמיה: shutterstock)
לפני כ-4.5 מיליארדי שנים התווסף לכדור הארץ אח קטן, כנראה כשגוף בגודל של מאדים, המכונה ת'יאה (Theia), התנגש בכדור הארץ ויצר את הירח. זאת לפחות התיאוריה המובילה כעת, אך יש גם אחרות. כיום הירח נמצא במרחק ממוצע של כ-384 אלף קילומטר מכדור הארץ, אך בעבר המצב היה שונה. מודלים מראים כי מיד אחרי שנוצר הוא חג סביב כדור הארץ במרחק של כ-20 אלף קילומטר בלבד. מאז הוא מתרחק מאיתנו בקצב של כמה סנטימטרים בשנה.
יש שיאמרו שהירח הוא גוף משעמם, מפני שאין לו אטמוספרה והשדה המגנטי שלו חלש ביותר ומקומי. אבל לא תמיד הוא היה כזה. בעברו, כשהירח היה גוף חם ופעיל וולקנית, הייתה לו אטמוספרה דלילה. בנוסף, דגימות קרקע שהביאו האסטרונאוטים של תוכנית אפולו אפשרו למדענים לשחזר שעד לפני כ-3.2 מיליארדי שנים היה לו שדה מגנטי די חזק, שעטף אותו בדומה לשדה המגנטי של כדור הארץ. שדה זה דעך בהדרגה עד שנעלם לפני כ-1.5 מיליארד שנה.
שדה מגנטי הוא מרכיב הכרחי לקיומם של חיים על פני כדור הארץ, וסביר להניח שבלעדיו לא היינו כאן. הסיבה לכך היא הרוחות הסולריות - חלקיקים אטומיים שנעים במהירות קרובה למהירות האור ומסוכנים מאוד ליצורים חיים. בנוסף, הרוחות מעיפות חלקיקי אטמוספרה לחלל, כך שלאורך זמן, ולצד תהליכים נוספים, גרם שמיים עלול להישאר ללא אטמוספרה כלל, או עם אטמוספרה דלילה כפי שקרה במאדים. אולם השדה המגנטי מסיט את שטף החלקיקים הזה ממסלולו וגורם לו לאגף את כדור הארץ מסביב.
הירח חולף במסלולו לפני כדור הארץ
(נאס"א)


שמש צעירה וקטלנית

בראשית ימיהם של כדור הארץ והירח, גם השמש הייתה צעירה יותר, וחוותה אז תקופה המכונה "שמש צעירה חיוורת". בתקופה כזאת, כוכב צעיר פולט רוחות סולריות בעוצמה עזה ובתכיפות גבוהה במיוחד. למזלנו, על פי מחקר חדש, כדור הארץ הקדום קיבל עזרה מגנטית מהירח, שסייע לו לעמוד בפרץ הרוחות.
המחקר, המבוסס על מודל פיזיקלי ממוחשב, מראה איך השדה המגנטי הקדום של הירח התמזג עם השדה המגנטי החזק של כדור הארץ, והגן על שניהם מפני השפעת הקרינה החזקה ואובדן חלקיקי אטמוספרה מכדור הארץ לחלל. תרמה לכך גם העובדה שהירח היה אז קרוב יותר לכדור הארץ, כמעט פי שלושה מהיום – כ-130 אלף קילומטר.
"נראה שהירח יצר מחסום נגד הרוח הסולרית, ושהמחסום הזה היה חיוני על מנת שכדור הארץ יוכל לשמור על האטמוספרה שלו בתקופה הזאת", אמר ג'ים גרין (Green), המדען הראשי של סוכנות החלל האמריקנית נאס"א ומכותבי המחקר.
שדה מגנטי הוא מרכיב הכרחי לקיומם של חיים על פני כדור הארץ. השדה המגנטי מונע מהרוח הסולרית לפגוע בכדור הארץשדה מגנטי הוא מרכיב הכרחי לקיומם של חיים על פני כדור הארץ. השדה המגנטי מונע מהרוח הסולרית לפגוע בכדור הארץ
שדה מגנטי הוא מרכיב הכרחי לקיומם של חיים על פני כדור הארץ. השדה המגנטי מונע מהרוח הסולרית לפגוע בכדור הארץ
(הדמיה: shutterstock)

ממצא נוסף שעולה מהמחקר הוא שהיה מעבר של חומר בין כדור הארץ לירח. על דגימות הקרקע שהביאו מדעני אפולו נמצאו שאריות של חנקן. לא ברור עדיין איך הגיע החנקן לירח, וההרכב האיזוטופי שלו, כלומר השכיחות של גרסאות שונות של אטום החנקן, שלל את האפשרות שהוא הגיע עם הרוח הסולרית. אך אם היה לשני הגופים שדה מגנטי משותף, הרי שאטומי חנקן טעונים במטען חשמלי (יונים) וחלקיקים נוספים יכלו לטייל מהאטמוספרה העשירה של כדור הארץ לירח.
החוקרים תולים תקוות בארטמיס (Artemis) – המשימה המאוישת הבאה של נאס"א לירח, שאמורה להנחית מחדש אסטרונאוטים על הירח בשנת 2024. האסטרונאוטים צפויים לנחות בקוטב הדרומי של הירח, שם היה בעבר שדה מגנטי חזק במיוחד מפני שקווי שדות מגנטיים מתחברים זה לזה בקטבים. אחת המשימות המרכזיות של צוות ארטמיס תהיה לקדוח מהקרקע ליבות קרח שנמצאות מתחת לפני השטח. ניתוח איזוטופי שלהן יאפשר לאתר שאריות חומר שנפלטו מכדור הארץ, כפי שצופה המודל.
יונתן שמעוני, מכון דוידסון לחינוך מדעי