שתף קטע נבחר
הכי מטוקבקות
    האם ננסים חומים יאפשרו חיים בחלל?
    ננסים חומים בעלי טמפרטורה נמוכה שהתגלו על ידי נאס"א מעלים את האפשרות כי יתכנו צורות חיים פרימיטיביות בחלל

    לפני כמה ימים התבשרנו שהתגלה המאובן הקדום ביותר על כדור הארץ, שחי בתקופה שהאטמוספירה הקדומה של כדור הארץ הכילה מתאן בשיעורים גבוהים מאוד ביחס לשיעורו כיום.

     

    למעשה, אנו יודעים זה מכבר שהרכב האטמוספירה הקדומה של כדור הארץ היה שונה בתכלית השינוי מהרכבה כיום וכי המאפיין החשוב ביותר מבחינתנו – החמצן המולקולרי, שהוא המרכיב השני בשכיחותו באטמוספירה, הוא תולדה של החיים (עקב תהליך הפוטוסינטזה) ולא להיפך.

     

    מתאן, אמוניה וכן תרכובות פחמניות כגון פחמן דו-חמצני ועוד, הן תרכובות שמצויות באטמוספירות פלנטריות במערכת השמש ומתאן מצוי בכמות נדיבה ובמצב נוזל גם בירחו של שבתאי – טיטאן.

     

    לכן, יש הסוברים שצורות חיים מבוססות פחמן עשויות להתקיים, גם אם בדחק ובצורה פרימיטיבית מאוד, הן בטיטאן והן בגבהים שונים באטמוספירות של כוכבי הלכת הגזיים, בעיקר צדק.

     

    הבעייה העיקרית בטיטאן למשל, הוא שעקב מרחקו הגדול מהשמש הטמפרטורות השוררות בו נמוכות להפליא, בכ-200 מעלות פחות מהאטמוספירה הממוצעת בכדור הארץ.

     

    בד בבד עם העמקת הידע שלנו בכל הקשור לגופים השמיימים השונים – כוכבי לכת, ירחים ואסטרואידים – במערכת השמש שלנו, גם גילויים של כוכבי לכת ענקיים או ננסים חומים מחוץ למערכת השמש עשויים לעודד את אלה המחפשים אפשרויות לקיום חיים בסביבות עתירות מתאן המזכירות מעט את האטמוספירה הקדומה שלנו.

     

    מהם ננסים חומים?

    מערכת השמש שלנו קרויה על שם הכוכב המרכזי במערכת, הוא השמש. ההבדל העיקרי בין השמש ליתר כוכבי הלכת הוא במסתה העצומה הגדולה פי 300 אלף ממסתו של כדור הארץ וגדולה פי 100 ממסתו של כוכב הלכת הענק צדק.

     

    הבדל זה במסה מביא לכך שהשמש, בניגוד לכוכבי הלכת, מייצרת אנרגיה במרכזה על ידי היתוך תרמו-גרעיני במהלכו מימן הופך להליום. תהליך זה של ייצור אנרגיה תרמו-גרעינית נובע ממסתם של הכוכבים: המסה האדירה יוצרת במרכז הכוכב די לחץ וחום המאפשרים התנגשויות של גרעיני המימן שיוצרים את התנאים להיתוך הגרעיני.

     

    הערך התחתון המקובל עבור מסתו של כוכב המסוגל לייצר היתוך גרעיני כזה הוא 0.08 מסות שמש. כאשר התקבל ערך זה היה ברור שישנה בעייה מסוימת כיוון שקיים מרווח מסות בין כוכבי לכת דמויי צדק, שמסתם אלפית ממסת השמש, לבין הכוכבים הקרים ביותר, אלה הננסים האדומים, שגודלם כגודל כדור הארץ אך מסתם היא בערך התחתון המאפשר ייצור תגובות תרמו-גרעיניות במרכזם.

     

    ואכן, בתחילה משיקולים תאורטיים ולאחר מכן תוך שימוש בתצפיות, התגלו אותם גופי ביניים המצויים בין כוכבי הלכת הענקיים לבין הכוכבים ואלה נקראו "ננסים חומים". מקובל לראות בננסים החומים את הגופים שמסתם בין 13 ל-80 מסות צדק.

     

    למי קראת ננס?

    קשה מאוד לראות ולגלות ננסים חומים בטלסקופ אופטי בשל עצמת אורם הקלושה וכן בשל העובדה שננסים חומים המצויים במערכות שמש אחרות אורם מועם על ידי הכוכבים אותם הם סובבים.

     

    בגלל הטמפרטורה הנמוכה של פניהם, הם מקרינים את רוב האנרגיה שלהם בתחום התת-אדום והרבה ננסים אדומים התגלו או הודות להימצאותם במערכות שמש אחרות שם נמדדת השפעתם הכבידתית על הכוכב המרכזי או באמצעות המצפים באור תת-אדום.

     

    ההבדל העקרוני בין כוכבי לכת ענקיים שמאות מהם התגלו במערכות שמש אחרות לננסים חומים (שגם כאלו התגלו במערכות שמש אחרות או כגופים עצמאיים בחלל) הוא שמסתם של האחרונים עדיין מאפשרת בעירה תרמו-גרעינית מוגבלת במהלכה משתתפים גרעיני איזוטופ המימן דיאוטריום.

     

    בעירה כזו אפשרית בגופים שמסתם קטנה ממסת הסף של כוכבים משיקולים קוונטיים לפיהם הסיכוי לתגובה בין גרעין דיאוטריום למימן גדול יותר מהסיכוי לתגובה בין שני גרעיני מימן. הננסים החומים הכבדים ביותר אף מאפשרים תגובות מוגבלות בהן מעורבים גרעיני ליתיום ומימן, שוב, מתוצאה של שיקולים קוונטיים.

     

    איך נוצר ננס חום?

    בדומה לכוכבים ולכוכבי לכת, ננסים חומים נוצרו מקריסה של ענני גז ואבק. במקרים של כוכבי לכת, הכוחות שבין המולקולות הספיקו כדי לעצור את הקריסה ולהותיר את כוכבי הלכת בשווי משקל.

     

    בכוכבים דוגמת השמש, הכוחות בין המולקולות אינם מספיקים לעצור את הקריסה ולכן זו נעצרת רק כאשר הלחץ במרכז הכוכב מצית את הבעירה התרמו גרעינית. הבעירה יוצרת את האנרגיה המבקשת לצאת אל מחוץ לכוכב ובכך מונעת את המשך קריסתו ומביאה את הכוכב לשיווי משקל.

     

    הקריסה של ננסים חומים נעצרת כאשר הצפיפות במרכזם מגיעה לערך שבו הקריסה נעצרת אך עדיין ללא יצירת לחץ וטמפרטורה המאפשרים בעירה תרמו גרעינית כפי שקורה במרכזי כוכבים.

     

    כך הם למעשה מתקררים, בדומה לכוכבי הלכת, בתהליך שבו החום הרב שנוצר תוך כדי קריסתם משתחרר החוצה. חום זה בנוסף לתגובות המוגבלות של הדיאוטריום מהווה מקור לחימום הננסים החומים.

     

    הננסים החומים הגדולים ביותר הם אלה המצווים "על הגבול" עם הננסים האדומים ואשר טמפרטורת פניהם מגיעה לכ-2,000 מעלות. כך הם מראים למעשה את אותם מאפיינים ספקטרליים עיקריים המופיעים בננסים אדומים "רגילים".

     

    אולם, עם התפתחות התצפיות האסטרונומיות בתחום התת-אדום וגילוי ננסים חומים במערכות שמש אחרות, התגלו ננסים חומים בטמפרטורות זהות לאלה של הננסים החומים האדומים אך הם בעלי מאפיינים ספקטרליים אחרים, בעיקר נוכחות של מולקולות המכילות מימן.

     

    מאפיין זה שונה בתכלית מזה של הננסים האדומים שמאופיינים בשכיחות גבוהה של מולקולות המכילות חמצן כמו טיטניום אוסיד וונדיום אוקסיד. ננסים חומים אלה סווגו כננסים חומים מטיפוס L וכיום ידועים כמה מאות כאלה. אולם, ייתכן שסיווג זה כולל ננסים חומים וגם ננסים אדומים.

     

    ננסים חומים מעניינים יותר נמנים על הסוג שמורכב כולו על טהרת הננסים החומים, סיווג T שמראה נוכחות גדולה של מולקולות מים וכן גם תרכובות פחמניות כמו מתאן וחד תחמוצת הפחמן (וייתכן גם אמוניה).

     

    מולקולות אלה מוכרות לנו כמובן מהרכבם של כוכבי לכת וירחים במערכת השמש שלנו וכן מנוכחותו של מתאן הן במערכת השמש החיצונית (טיטאן, צדק) והן בכדור הארץ ובעיקר באטמוספירה הקדומה שלו. טמפרטורת הפנים של ננסים חומים אלה עשויה להגיע לסף תחתון של כמה מאות מעלות קלווין.

     

    כוכבי לכת ענקיים ו"חמימים"

    הגילוי האחרון עליו הודיעה נאס"א ב-14 באוגוסט 2011, הוא של הננסים החומים המצויים בתחתית הסולם. טמפרטורת הפנים של ננסים חומים אלה המסווגים בסיווג הקרוי Y קטנה בכמה מאות מעלות קלווין (כלומר, שווה לכמה עשרות מעלות צלזיוס בלבד).

     

    המצפה התת-אדום בשדה רחב של נאס"א (WISE) גילה 6 ננסים חומים כאלה, שאחד מהם, WISE 1828+2650, הוא בעל טמפרטורת הפנים הנמוכה ביותר שנמדדה בננס חום כלשהו – כ-290 מעלות קלווין בלבד. מסתם של ננסים חומים אלה מצויה כנראה על הגבול שבין מסתם של כוכבי לכת ענקיים כדוגמת צדק והסף התחתון של ננסים חומים.

     

    קיומם של ננסים אלה בעלי טמפרטורה "סבירה" מחזירה אותנו אל האטמוספירות של צדק וטיטאן. נשוב ונזכיר שהמבנה הכימי של האטמוספירה העליונה של צדק הוא כזה שבאופן תיאורטי, בשיתוף מקור אנרגיה (ברקים), עשוי ליצור את אבני הבניין של חיים.

     

    ואולם, בעוד שטיטאן המרוחק מהשמש קר מאוד, והאטמוספירה החיצונית של צדק קרה מאוד אף היא ומופגזת בחלקיקים טעונים ללא הרף, באותם ננסים חומים או כוכבי לכת ענקיים יש אטמוספירה בעלת טמפטרטורה נוחה יותר המאפשרת חופש פעולה גדול יותר בכל הקשור לפעילות כימית.

     

    כמו כן, ננסים חומים אלה שמשך התקררותם ארוך מאוד, עשויים לאפשר בשלב מסוים של חייהם יצירה של צורות חיים מסוימות מבלי להזדקק לנוכחות אנרגיה חיצונית, כפי שחלק מצורות החיים על כדור הארץ זקוקות לקרני השמש. צורות אלו יתבססו על האנרגיה העצמית של אותם ננסים חומים או כוכבי לכת ענקיים.

     

    אמנם נכון הוא שהמכשלות שעדיין עומדות בפני יצירת אורגניזמים חיים הן גדולות, ובכל זאת גילוי זה מצטרף למספר הגדל והולך של גילויים של גרמי שמים בעלי תכונות ומאפיינים המצביעים, לכאורה, על בסיס נוח המאפשר יצירתם של חיים המבוססים על פחמן, בחלל.

     

    מפת כוכבים מסתובבת להורדה ומידע נוסף על התצפית בירח ובכוכבי הלכת ואירועים אסטרונומיים נוספים לשנת 2011 אפשר למצוא בלוח השנה האסטרונומי לשמי ישראל.

     

    ד"ר יגאל פת-אל, קוסמוס טלסקופים, יו"ר האגודה הישראלית לאסטרונומיה, מנהל מצפה הכוכבים בגבעתיים ומנהל פורום אסטרונומיה ב-ynet.

     

    לפנייה לכתב/ת
     תגובה חדשה
    הצג:
    אזהרה:
    פעולה זו תמחק את התגובה שהתחלת להקליד
    צילום: נאס"א
    ערפילית אוריון מציגה: ננס חום
    צילום: נאס"א
    צילום: ארז ארליכמן
    יגאל פת-אל - קוסמוס טלסקופים
     האגדוה הישראלית לאסטרונומיה
    קוסמוס
    מומלצים