במשך יותר מ-50 שנה סברו מדענים כי ממדיו של צדק, כוכב הלכת הגדול ביותר במערכת השמש, ידועים היטב. כעת הודות לטכנולוגיות מדידה חדשות, המספרים מתעדכנים. במחקר המתפרסם בצהריים (יום ב') בכתב-העת המדעי Nature Astronomy מציג צוות מחקר בינלאומי, בהובלת מדעני מכון ויצמן למדע, את המדידה המדויקת ביותר עד כה של גודלו של צדק וצורתו.
"אם יודעים את המרחק לצדק ועוקבים אחר סיבובו, אפשר עקרונית להסיק את גודלו ואת צורתו", אמר פרופ' יוחאי כספי מהמחלקה למדעי כדור-הארץ וכוכבי-הלכת במכון ויצמן. "אבל כדי להגיע למדידות מדויקות באמת, נדרשות שיטות מתוחכמות הרבה יותר".
הממצאים החדשים מראים כי הממדים של צדק מעט צנועים יותר מכפי שהוערך בעבר - כוכב הלכת צר יותר בכ-8 קילומטרים באזור קו המשווה שלו ושטוח יותר בכ-24 קילומטר באזורי הקטבים. במלים אחרות, צורתו פחוסה יותר מכפי שסברו עד כה. "ספרי הלימוד יצטרכו להתעדכן", אומר פרופ' כספי. "צדק עצמו לא השתנה כמובן, אבל הדרך שבה אנו מודדים אותו - כן".
במכון ויצמן למדע אמרו כי הממדים של צדק, כפי שהכרנו אותם עד כה, התבססו על שש מדידות בלבד, שבוצעו לפני כמעט חמישה עשורים במסגרת משימות החלל וויאג'ר ופיוניר של נאס"א. "מדידות אלה התקבלו באמצעות שליחת אותות רדיו מהחלליות של סוכנות החלל האמריקנית לכדור-הארץ", מסביר ד"ר אלי גלנטי, מדען סגל בכיר שהוביל את המחקר בקבוצתו של פרופ' כספי. "מדידות אלה הניחו אמנם את היסודות להבנה של צדק - אך כעת ניתנה לנו הזדמנות נדירה לנתח לא פחות מ-26 מדידות חדשות שבוצעו במסגרת משימת החלל ג'ונו של נאס"א".
החללית ג'ונו שוגרה בשנת 2011 ונכנסה למסלול סביב צדק ב-2016. בשנת 2021 האריכה נאס"א את המשימה ואפשרה לג'ונו להמשיך ולחקור מקרוב את צדק ואת ירחיו. במסגרת הארכת המשימה התעדכן מסלולה של החללית כך שהיא חלפה לראשונה - מנקודת מבטו של כדור-הארץ - גם מאחורי כוכב-הלכת.
"מסלול חדש הוא גם הזדמנות ליעדים מדעיים חדשים", מדגיש החוקר הראשי של משימת ג'ונו, ד"ר סקוט בולטון ממכון המחקר סאות'ווסט (Southwest) בסן אנטוניו. "כשהחללית עוברת מאחורי כוכב הלכת, אות הרדיו שהיא משדרת נחסם ומתעקם על-ידי האטמוספרה של צדק, וזה מאפשר מדידה מדויקת של ממדיו".
צוות המחקר מהמכון תפס את ההזדמנות החדשה בשתי ידיים. "עקבנו אחר האופן שבו אותות רדיו התעקמו בחולפם דרך האטמוספרה של צדק", הסבירה מריה סמירנובה, תלמידת דוקטורט בקבוצתו של פרופ' כספי, שפיתחה שיטה ייחודית לעיבוד הנתונים החדשים שהגיעו מג'ונו. "הדבר איפשר לנו להמיר את המידע למפות מפורטות של טמפרטורה וצפיפות, וליצור את התמונה הצלולה ביותר עד כה של גודלו וצורתו של כוכב הלכת הענקי".
כאמור, במחקר נמצא כי כוכב הלכת צר יותר בכ-8 קילומטרים באזור קו המשווה שלו ושטוח יותר בכ־24 קילומטר באזורי הקטבים. "הקילומטרים הבודדים הללו משמעותיים מאוד", אמר ד"ר גלנטי. "השינוי הקטן ברדיוס של כוכב-הלכת מאפשר למודלים של מבנהו הפנימי של צדק להתאים הרבה יותר טוב גם לנתוני הכבידה וגם למדידות האטמוספריות".
4 צפייה בגלריה
מימין: ווקיאשי יאהו, רחל נבון, ד"ר אלי גלנטי, מעיין זיו, ד"ר מריה סמירנובה, ד"ר אור הדס, פרופ' יוחאי כספי, זהר טל וד"ר גידי יופה
(צילום: מכון ויצמן למדע)
השלכה זו נבחנה על-ידי מעיין זיו, אף הוא תלמיד דוקטורט בקבוצתו של פרופ' כספי. "היינו בעמדה ייחודית להשתמש במודלים המתקדמים שלנו למבנה הצפיפות הפנימי של צדק, ולהראות שהצורה המעודכנת אכן מגשרת על הפער בין המודלים לבין המדידות", הוא מחדד. למחקר יש גם משמעות רחבה יותר להבנת המבנה של כוכבי-לכת גזיים בכלל, שכן צדק משמש נקודת ייחוס מרכזית לחקר ענקי גז במערכת השמש ומחוצה לה.
פרופ' כספי הוסיף כי מדידות קודמות לא הביאו בחשבון את הרוחות העוצמתיות של צדק. שילובן של רוחות קיצוניות אלה בחישובים סייע לצוות המחקר ליישב סתירות ארוכות שנים במדידות קודמות. "קשה מאוד לראות מה מתרחש מתחת לעננים של צדק, אבל נתוני הרדיו פותחים לנו צוהר לעומקן של הרוחות המשתוללות בקווי הרוחב של צדק ולסופות ההוריקן האדירות שלו", הוא מסביר.
הבנה טובה יותר של רוחות צדק מאפשרת למדענים לפצח את הזיקה בין האטמוספרה של כוכב הלכת לבין מעמקיו הפנימיים. הבנה זו מתקשרת למחקר נוסף של פרופ' כספי שנערך בהובלת ד"ר נמרוד גבריאל, בוגר טרי של קבוצתו, ופורסם לאחרונה בכתב העת המדעי PNAS. המחקר השתמש במדידות שביצעה ג'ונו של תנועת הציקלונים אדירי הממדים בקטבים של צדק כדי לחזות עד כמה עמוק הם חודרים אל תוך כוכב-הלכת; תחזית זו אומתה לאחרונה באמצעות מדידות רדיומטריות חדשות של ג'ונו.
פרופ' יוחאי כספי על המכשיר הישראלי במשימת JUICE לצדק
(צילום: באדיבות קבוצת המחקר של פרופ' יוחאי כספי, מכון ויצמן למדע)
"מחקרים אלה מסייעים לנו להבין כיצד כוכבי-לכת נוצרים ומתפתחים", אומר פרופ' כספי. "צדק היה ככל הנראה כוכב-הלכת הראשון שנוצר במערכת השמש, והבנתו מקרבת אותנו להבנת הדרך שבה נוצרה מערכת השמש כולה ובתוכה גם כדור-הארץ שלנו".
בהסתכלות קדימה, השיטות שפותחו במחקרים אלה ישמשו את קבוצתו של פרופ' כספי בניתוח הנתונים שיתחילו לזרום ממשימת החלל JUICE לצדק - חללית בלתי מאוישת של סוכנות החלל האירופית ששוגרה בשנת 2023 ונושאת על סיפונה מכשיר שפותח במכון ויצמן אשר צפוי לאפשר הצצה עמוקה עוד יותר אל האטמוספרה של ענק הגזים.
