יותר מחצי מאה לאחר הנחיתה המאוישת האחרונה, האנושות שוב במרוץ לירח - ורק הלילה משימת ארטמיס 2 של נאס"א עברה במרחק של כ-6,500 ק"מ מהירח. בקנה כבר נמצאות תוכניות אמריקניות, רוסיות וסיניות להקים על הירח מחנות קבע. בניגוד למשימות אפולו שנחתו בשישה יעדים שונים, במאה ה-21 נושאים כולם את עיניהם לקוטב הדרומי של הירח. לפני כמאה שנה עלתה לראשונה ההשערה שבקטבי הירח שוכנים מצבורי קרח, ומעט מדידות עקיפות שבוצעו בעשרים השנים האחרונות תמכו בה. בחלל, קרח הוא משאב מבוקש שניתן להפיק ממנו מים לשתייה וחקלאות, להפרידו לדלק סילוני עבור מסעות למעמקי היקום ואף ללמוד ממנו על ההיסטוריה של גרמי שמיים.
הסבר על הסרטון בסוף הכתבה
(הדמיה: מכון ויצמן למדע)
כעת, מדעני מכון ויצמן למדע ושותפיהם מארצות-הברית חושפים עדויות מדעיות חדשות לכך שקרח מצטבר בהדרגה בירח כבר לפחות מיליארד וחצי שנה. המחקר החדש, שממצאיו התפרסמו בצהריים (יום ג') בכתב-העת המדעי Nature Astronomy, זיהה "מלכודות קור" קדומות על פני הירח ומסמן אותן כיעדים מועדפים למשימות עתידיות.
בשונה מכדור-הארץ הנוטה על צידו, כך שמיקום השמש בשמיים משתנה לאורך השנה, הירח כמעט שאינו נוטה והשמש ניצבת תמיד מעל אזור קו המשווה שלו. אם עומדים באחד מקטבי הירח רואים את השמש נעה במחזור חודשי לאורך קו האופק, ולא זורחת ושוקעת כמו בכדור-הארץ.
לכן, קרינת השמש אינה מצליחה להאיר ולחמם מכתשים עמוקים מוקפי קירות תלולים בקטבים, והם מכונים אזורים מוצלים תמידית. זה לא תמיד היה כך, בעבר הירח נטה יותר על צידו, אך במיליארדי השנים האחרונות הוא הולך ומזדקף. בשנת 2023 מדענים מצאו שככל שזווית נטייתו הלכה וקטנה, מכתשים נוספים סמוך לקטביו הפכו למוצלים תמידית והתקררו. הם הצליחו לחשב מתי כל מכתש איבד את אור השמש, ולהסיק מהו ה"גיל" של כל אזור מוצל.
במחקר החדש, בדקו פרופ' עודד אהרונסון מהמחלקה למדעי כדור-הארץ וכוכבי-הלכת במכון ושותפיו למחקר - פרופ' פול היין מאוניברסיטת קולורדו בבולדר וד"ר נורברט שרגהופר מהמכון למדעים פלנטריים בהונולולו - האם יש קשר בין גיל אזור מוצל לבין שיעור השטח שמכוסה בקרח בתוכו. קרח מחזיר יותר אור על-סגול באורכי גל מסוימים ביחס לשכבה הסלעית על פני הירח, וזה מאפשר לשער היכן הוא נמצא. יתרונו של אור על-סגול הוא שהוא מגיע לא רק מהשמש, אלא גם מכוכבים בשמי הלילה ומצליח להגיע לאזורים המוצלים. המדענים השתמשו במחקר החדש בנתונים שנאספו ממכשיר שקולט אור על-סגול חלש ומצוי על סיפונה של הגשושית LRO של נאס"א שחגה סביב לירח וממפה אותו מאז 2009.
"גילינו כי ככל שאזור הפך למוצל מוקדם יותר בעבר, שטח גדול יותר מתוכו הספיק להתכסות בקרח", מסביר פרופ' אהרונסון. "מגמה זו החלה לפני לפחות 1.5 מיליארד שנה וצבירת הקרח נמשכת גם במאה מיליון השנים האחרונות. זה מרמז שהקרח שמצטבר על הירח מגיע ממקור או מקורות כמעט רציפים, ושהוא לא הגיע אליו באירוע בודד של התרסקות שביט גדול".
כדי שקרח לא רק יופיע על פני הירח אלא גם יישמר לאורך מאות מיליוני שנים ואף מיליארדי שנים מבלי להתאדות, נדרשות טמפרטורות נמוכות במיוחד, בסדר גודל של מינוס 160 מעלות צלזיוס. אזורים שבהם שוררת לאורך כל השנה טמפרטורה כזו מכונים מלכודות קור. חלק גדול מהאזורים המוצלים תמידית הם גם מלכודות קור אך לא כולם, שכן קירות המכתש יכולים להקרין חום פנימה. על מנת לזהות את האזורים הטובים ביותר לחיפוש קרח על הירח, חישבו המדענים באמצעות נוסחאות גאומטריות אילו אזורים מוצלים תמידית הם גם מלכודות קור ומתי לאורך ההיסטוריה הם הפכו לכאלו.
"ככל שאזור מסוים היה מלכודת קור לאורך זמן רב יותר הוא צבר יותר קרח", מתאר פרופ' אהרונסון. "ברוב המקרים מכתש הפך למוצל ולמלכודת קור באותו זמן – אך לא תמיד. דוגמה לכך היא מכתש שקלטון, אזור שמוצל כבר כ-3.5 מיליארד שנה ונחשב ליעד מבטיח לחיפוש קרח, אך גילינו שהוא הפך למלכודת קור רק לפני כ-500 מיליון שנה. כדי לזהות יעדים למשימה עתידית חיפשנו את מלכודות הקור הקדומות ביותר, ומצאנו כמה מלכודות רחבות ידיים בנות יותר מ-3.3 מיליארד שנה בסמוך לקוטב הדרומי של הירח".
לממצאים אלו חשיבות רבה בעת הזו, שכן מציאת קרח ודגימתו עומדות בראש רשימת המטרות של המשימות המאוישות בתוכנית ארטמיס של נאס"א, שבמסגרתה צפויים לנחות אסטרונאוטים בקוטב הדרומי של הירח. בחזונה של נאס"א הקמת מחנה קבוע על הירח בשנים הקרובות אמורה לשמש כהכנה, ואולי גם כתחנת מעבר, למשלחות מאוישות למאדים. "דגימת קרח תהווה ראיית הזהב לקיומו", אומר פרופ' אהרונסון. "היא תאפשר לבחון במה דומה או שונה הרכבם הכימי של מים על הירח ועל פני כדור-הארץ, ותחשוף האם וכיצד משלחות מאוישות לירח יוכלו להשתמש בקרח".
מחקר זה מהווה נקודת זינוק למחקרים ומשימות עתידיות שיתמקדו במלכודות הקור הקדומות ביותר, המהוות יעדים מבטיחים לחיפוש קרח – ובראשן מכתש ירחי המכונה האוורת'. "חללית שתנחת על פני שטח הירח תוכל לאסוף מידע רב על הקרח שנאגר שם", אומר פרופ' היין. "כמו כן, באמצעות רכבי שטח ניתן יהיה להתקרב אליו ואף לדגום אותו".
מקור מי הירח
אף שלא הכריעו מהו מקור מי הירח, בנו המדענים מודל מתמטי פשוט שמאפשר לבחון אפשרויות שונות. לפי המודל כמות הקרח על פני שטח הירח מושפעת משלושה תהליכים: אספקת מים, אידוי ועירוב - תהליך שבו תזוזות אדמה וסלעים בירח משנות את פיזור הקרח ומטמינות אותו מתחת לפני השטח. העובדה שזוהה מעט קרח במלכודות קור צעירות ושהקרח מצטבר לאט לאורך מאות מיליוני שנים, הובילה להערכה שקצבי האספקה ואיבוד המים בירח מהירים יחסית, כמו בברז הממלא דלי מחורר.
אחד ההסברים שמציעים המדענים במאמר למקור מי הירח הוא שמים נדיפים נמצאים בליבתו ועולים לפני השטח בעקבות פעילות געשית. אפשרות אחרת, היא שהמקור הוא רוח סולארית – זרם של אטומי מימן המסוגלים להשתתף בתגובות כימיות וליצור מים על פני הירח. אפשרות שלישית היא שמדובר בכל זאת בהתרסקויות אסטרואידים ושביטים, אך לא אירוע בודד אלא אירועים מרובים המתרחשים כל כמה מיליוני שנים.
"מציאת מים נוזליים ושמישים מחוץ לכדור-הארץ היא מהאתגרים החשובים ביותר באסטרונומיה", אומר פרופ' אהרונסון. "המשימות המתוכננות לירח עשויות לאפשר לנו לפענח מה מקור המים שעל פניו, אבל גם הרבה מעבר לכך. כלוויין הטבעי של כדור-הארץ, הירח הוא מעבדה מצוינת ללמוד על ההיסטוריה של כוכב-הלכת שלנו ושל המים שבו. כמו כן, נוכל ללמוד מהו הרכב המים ופיזורם שעשויים לחכות לנו בכוכבים ובירחים רחוקים יותר שעוד לא ביקרנו בהם".
*הסבר על הסרטון שבראש הכתבה: סרטון אנימציה המציג מכתשים מוצלים תמידית (בתכלת ולבן) סמוך לקוטב הדרומי של הירח (מסומן בחץ שחור) אשר נחשבים יעדים מבטיחים למציאת מים קפואים. מדענים גילו ראיות לכך שמלכודות קור אלו צוברות קרח (מסומן בסגול) כבר לפחות 1.5 מיליארד שנים, אך הן אינן מבטיחות באותה המידה: המכתש המוכר שקלטון (הקרוב ביותר לקוטב הדרומי) היה חם מדי מכדי לאגור קרח לאורך תקופה ארוכה בתולדות הירח. לעומתו, מכתש האוורת' (בעל הכיסוי הצפוי הנרחב ביותר של קרח) משמש כמלכודת יעילה לקרח כבר מיליארדי שנים; לפיכך, סומן כיעד מועדף למשימות עתידיות לירח. הסרטון מבוסס על נתוני הכלים LOLA ו-LAMP שעל סיפון הגשושית LRO של נאס"א
