מהתגלית בכרמל ועד האינסוף: 2018 במדע

ביום שלישי הקרוב, היום הראשון של שנת 2019, תגיע הגשושית New Horizons לקרבת MU69, הנמצא בחגורת קויפר, כ-1.5 מיליארד ק"מ אחרי פלוטו. לפני ההישג המדעי המשמעותי הראשון של השנה החדשה - זה הזמן להיזכר בכמה הישגים מדעיים ותגליות מדעיות משנת 2018, השנה שבה נפרד העולם מהמדען פרופ' סטיבן הוקינג.

התגלית במערה בכרמל

המאובן האנושי העתיק ביותר מחוץ ליבשת אפריקה התגלה במערת מיסליה שבכרמל. כך עלה ממחקר של צוות בינלאומי של חוקרים, בראשותם של פרופ' ישראל הרשקוביץ מאוניברסיטת תל-אביב ופרופ' מינה וינשטיין-עברון מאוניברסיטת חיפה. ממצאי התגלית התפרסמו בחודש ינואר בכתב העת היוקרתי Science.

החוקרים מצאו את המאובן - עצם לסת עליונה של אדם מבוגר, הכוללת מספר שיניים - במערת מיסליה שעל הר הכרמל. החוקרים הסבירו כי באמצעות שיטות מחקר מתקדמות הם מצאו שללסת ולשיניים מאפיינים מורפולוגיים של בני אדם מודרניים. שיטות תיארוך רדיומטריות שונות הראו שגיל המאובן הוא בין 177,000 ל-194,000 שנה.

"מדובר באחת התגליות האנתרופולוגיות החשובות ביותר של השנים האחרונות", אמר בתחילת השנה פרופ' הרשקוביץ, מהמחלקה לאנטומיה ואנתרופולוגיה, הפקולטה לרפואה ע"ש סאקלר, באוניברסיטת תל אביב. לדבריו, "הממצא החדש ממערת מיסליה מאיר באור חדש את שאלת האדם המודרני: מתי הופיע ומתי יצא מאפריקה. הממצא מערער את התיאוריה הקלאסית של היציאה מאפריקה, הוא משנה את לוח הזמנים ואת ההגדרה של מהו אדם מודרני".

המספר הראשוני הכי גדול (בינתיים)

ועוד בחודש ינואר. מתמטיקאים זיהו את המספר הראשוני הגדול ביותר שנמצא עד כה, והוא מורכב מיותר מ-23 מיליון ספרות. המספר מחושב כך - 2 בחזקת 77,232,917 פחות 1. כך נוצר מספר שמורכב מלא פחות מ-23,249,425 ספרות. מספר זה גבוה ביותר ממיליון ספרות מהמספר הראשוני שהחזיק בשיא הגודל עד כה, שנמצא בינואר 2016.

המספר הראשוני הענקי החדש שייך לקבוצת מספרים ראשוניים נדירה המכונה "מספרי מרסן", על שם הנזיר הצרפתי בן המאה ה-17 מרין מרסן. כמו כל מספר ראשוני, גם מספר מרסן אפשר לחלק ללא שארית רק בעצמו ובאחת, אבל בניגוד למספרים ראשוניים אחרים הוא נוצר באמצעות הכפלת המספר שתיים שוב ושוב, ואז החסרת אחת. המחזיק הקודם בשיא היה מספר מרסן הראשוני ה-49 שנמצא, והחדש הוא לפיכך מספר 50.

הגביע הקדוש של הדינוזאורים

מדענים שחפרו במצרים גילו במדבר סהרה את השרידים של טיטנוזאור עם צוואר ארוך וארבע רגליים שחי לפני כ-80 מיליון שנה וגודלו היה כגודל מיניבוס. אורכו של הדינוזאור הצמחוני, ששמו הרשמי הוא מנסורזאורוס שהיניי, היה 10 מטרים ומשקלו 5,000 ק"ג.

מנסורזאורוס

המדענים אמרו כי מדובר ב"תגלית מדהימה". הם ציינו כי השלד של מנסורזאורוס הוא המושלם ביותר שאי פעם התגלה באפריקה מאותה תקופה. בין היתר נחשפו חלקים מהגולגולת, הלסת התחתונה, חוליות בגב ובצוואר, צלעות, חלק מהרגל האחורית ועוד.

הכי רחוק שיש (בינתיים)

ממחקר שהתפרסם ב-Nature בחודש מרץ עולה כי התגלתה גלקסיה המצויה במרחק 13.28 מיליארד שנות אור מכדור הארץ. המדענים הבחינו בגלקסיה, הנקראת MACS1149-JD1, כפי שהיא הייתה בערך 550 מיליון שנים לאחר המפץ הגדול. על פי התיאוריות, "המפץ הגדול" אירע לפני כ-13.8 מיליארד שנים וגיל אותה גלקסיה - על-פי המדענים - הוא 13.28 מיליארד שנים.

(צילום: נאס"א)

נוכחות החמצן, כך לפי המחקר, הראתה כי דור קדום של כוכבים נוצרו ומתו בגלקסיה MACS1149-JD1 וכי היווצרות הכוכבים בגלקסיה זו החלה כ -250 מיליון שנים לאחר המפץ הגדול כאשר היקום היה צעיר מאוד. החמצן בגלקסיה MACS1149-JD1 היה המרוחק ביותר אי פעם שנצפה בכדור הארץ על-ידי מדענים.

מים באירופה

ניתוח ממצאים ישנים מחללית שחלפה ליד אירופה, אחד מירחיו של כוכב הלכת צדק, חיזק את הסברה כי מתחת למעטה הקרח שלו יש אוקיינוס ענקי של מים נוזליים. כך עולה ממחקר שפורסם בחודש מאי. חוקרים בדקו את הממצאים של מכשיר נוסף מגלילאו, ספקטרומטר גלי פלזמה, המודד כיצד אותם חלקיקים טעונים משפיעים על הגזים סביבם באטמוספרה של אירופה. החוקרים יצרו מודל של גלי הפלזמה בסילון מים הנפלט לאטמוספרה של אירופה, וכשהשוו את הנתונים למדידות של גליליאו, הממצאים תמכו מאוד בהשערה שאכן מדובר בסילוני מים.

מבט לכוכב הלכת צדק מהירח אירופה(צילום: נאס"א)

כדי לתת תוקף נוסף לבדיקה שלהם, יצרו החוקרים מודל ממוחשב של סילון המים והוסיפו את הנתונים מהצילומים של טלסקופ האבל, שמהם אפשר לאמוד את גודלו של הסילון. הנתונים של המודל הזה עלו גם הם בקנה אחד עם ממצאי המגנטיוּת וגלי הפלזמה, וחיזקו את ההשערה שאכן מדובר בסילון של אדי מים.

חשמל מחיידקים

טכנולוגיה חדשה, שפותחה בטכניון, מאפשרת קציר של אנרגיה מחיידקים פוטוסינתטיים - ציאנובקטריה. מדובר במשפחה של חיידקים הנפוצה באגמים, בימים ובסביבות רבות אחרות. בטכניון אמרו כי חיידקים אלה פיתחו במהלך האבולוציה מנגנוני פוטוסינתזה המאפשרים להם לייצר עבור עצמם אנרגיה מאור השמש. יתר על כן, הם מייצרים אנרגיה גם בחשיכה באמצעות מנגנונים נשימתיים המבוססים על פירוק סוכר. המחקר פורסם בכתב העת Nature Communications בחודש יוני.

הדמיה(הדמיה)

בטכניון הסבירו כי חשיבותם של החיידקים הפוטוסינתטיים רבה, שכן הם המקור לחמצן שבאטמוספרה ומקור חיוני של חומר אורגני, כמו סוכר, המהווה חולייה ראשונה בשרשרת המזון. באמצעות "אנטנה סולארית טבעית" (PBS) הם קולטים קרינת שמש בספקטרום רחב של עוצמות ואורכי גל - בין 400 ל-700 ננומטר - וכך מנצלים היטב את מקור האנרגיה הבלתי נדלה הזה. את אותה אנרגיה הם מנתבים אל מרכזי הריאקציה הכימית שבהם הם מפרקים מים, תוך יצירת זרם אלקטרונים ויוני מימן המשמשים לייצור אנרגיה כימית שבאמצעותה הם מייצרים לעצמם מזון.

האדם ההיברידי

מדענים אמרו בחודש אוגוסט כי גילו שרידים של אישה פרהיסטורית שאמה הייתה ניאנדרטלית ואביה היה דניסובי, קבוצת אוכלוסייה פרהיסטורית נכחדת של אדם קדום שחיה עד לפני עשרות אלפי שנים. שברי העצם המתוארכים ללפני 90 אלף שנה נמצאו בדרום סיביר. לפי המחקר, שפורסם במגזין המדעי המוערך Nature, זו הפעם הראשונה שהתגלה צאצא ישיר של שתי הקבוצות האלה. 

שתי הקבוצות - הן הניאנדרטלים והן הדניסובים - נכחדו לפני כ-40 אלף שנה. הניאנדרטלים חיו באירופה ובאסיה, ואילו מאובנים השייכים לדניסובים אותרו רק במערה בסיביר שבה התגלו גם השרידים החדשים. בדיקות גנטיות קודמות הראו כי הייתה רביית כלאיים (רבייה מינית) בין שתי הקבוצות והן ביניהן לבין המינים שלנו, ונותרו לכך עדויות ב-DNA של בני האדם החיים בימינו אנו. אבל המחקר החדש הוא הראשון לזהות ילד שאחד מהוריו הוא ניאנדרטל והשני דניסובי.

"לגעת בשמש"

בחודש אוגוסט שיגרה סוכנות החלל האמריקנית מפלורידה את החללית Parker Solar Probe, שאמורה להגיע למרחק של כ-6 מיליון ק"מ מהשמש. באמצע החודש האחרון פרסמה נאס"א תמונה של השמש, שצילמה החללית, ממרחק של 27.1 מיליון ק"מ "בלבד" - המרחק הקטן ביותר אי פעם. מדובר ב-122 מיליון ק"מ קרוב יותר לשמש מאשר כדור הארץ, שחג סביב השמש במרחק של 149 מיליון ק"מ ממנה.

התמונה שצולמה במרחק הקרוב ביותר לשמש(צילום: EPA)

בנאס"א מקווים שפארקר תסייע בהסבר שלוש תעלומות מרכזיות שהמדענים עדיין מחפשים להן תשובה: מדוע עטרת השמש מתחממת לטמפרטורות גבוהות פי 300 מפני השטח שמתחתיה, כיצד הרוח הסולארית, רוח השמש, נעה במהירות כזו גבוהה, ואיך השמש פולטת חלקיקים בחצי ממהירות האור.

כתובת בת 2,000 שנה עם השם ירושלים

בחודש אוקטובר פורסם על כתובת אבן יחידה במינה מתקופת בית המקדש השני (המאה ה-1 לפני הספירה), המציינת את שמה של ירושלים באותיות עבריות בכתיב מלא, כפי שהוא מוכר בימינו. הכתובת נחשפה במהלך חפירות ארכיאולוגיות בירושלים. 

הכתובת נחשפה בחורף שעבר ליד בנייני האומה בירושלים, בחפירה שניהלה ארכאולוגית רשות העתיקות דנית לוי לפני סלילת כביש חדש. גולת הכותרת הייתה חוליית עמוד אבן עגולה, ששולבה במבנה הרומי בשימוש חוזר, ועליה כתובת ארמית באותיות עבריות, האופייניות על פי צורתן לימי הבית השני, סביב ימי שלטונו של הורדוס. וזו לשון הכתובת: חנניה בר דודלוס מירושלים. 

בין פוטון לאטום

במחקר שהתפרסם בחודש ספטמבר בגיליון של כתב-העת המדעי Nature Physics, הצליחו פרופ' ברק דיין ממכון ויצמן למדע וחברי קבוצתו ליצור - לראשונה - שער לוגי אשר מאפשר לפוטון ואטום להחליף ביניהם את המידע (הקיוביט) אשר הם נושאים.

קח ותן: שער לוגי קוונטי בין פוטון לאטום, אילוסטרציה(צילום: מתוך "מסע הקסם המדעי")

מערכת זו, שהיא בעצם השער הלוגי "החלף" (SWAP) בין פוטון ואטום, היא ההדגמה הראשונה בעולם של שער כזה, שהוא הבסיס הטבעי ביותר לתקשורת קוונטית יעילה. מפני שהשער קורה באופן פסיבי ואוטומטי אין צורך לנהל אותו מבחוץ, ולכן הוא מתאים במיוחד ליצירת רשתות תקשורת קוונטית גדולות - מעין מקבילה קוונטית של מעגלים דיגיטליים (VLSI). "מכיוון שהשער שהדגמנו רלוונטי לתקשורת פוטונית בין כל הסוגים של קיוביטים חומריים, ולא רק בין אטומים", אומר פרופ׳ דיין, "אנחנו מקווים ומאמינים שהוא ינוצל באופן נרחב בדור הבא של מערכות החישוב הקוונטיות בעולם".

כך נשמו הניאנדרטלים

מחקר ישראלי נוסף, שפורסם בחודש נובמבר, שפך אור חדש על התנועה ואופן הנשימה של הניאנדרטלים - שנעלמו מהעולם לפני כ-30 אלף שנה. חוקרים שיחזרו בתלת מימד את עמוד השדרה וכלוב הצלעות של ניאנדרטל. את המחקר, שפורסם ב-Nature Communications, הובילו ד"ר אלה בין מהקריה האקדמית אונו, ד"ר אלון ברש מהפקולטה לרפואה ע"ש עזריאלי באוניברסיטת בר-אילן, יחד עם חוקרים מארצות הברית ומספרד.

החוקרים אומרים כי תוצאות המחקר מעידות כי הדעה הרווחת של איש המערות הכפוף קדימה בעל בית חזה חביתי איננה נכונה. לדבריהם, השחזור מעיד כי הניאנדרטלים עמדו זקוף, הם היו בעלי בית חזה גדול ודגם נשימה שהסתמך בעיקר על שריר הסרעפת.

וויאג'ר 2 יצאה ממערכת השמש

סוכנות החלל האמריקנית נאס"א הודיעה ב-10 בדצמבר כי החללית וויאג'ר 2, ששוגרה לחלל ב-20 באוגוסט 1977, יצאה בחודש נובמבר האחרון ממערכת השמש. החללית נמצאת היום במרחק של כ-18 מיליארד ק"מ מכדור הארץ.

המיקום של וויאג'ר 1 ו-2 כיום(הדמיה: NASA/JPL-Caltech)

אם שום דבר לא יעצור את החללית בדרך היא תגיע למרחק של כארבע שנות אור בלבד מהכוכב סיריוס, אבל זה יקרה רק בעוד 296 אלף שנה. מכשיריה יכבו כנראה עוד לפני וויאג'ר 1, והיא תידום כנראה כבר ב-2025.