איך הכל התחיל?
השמש היא הכוכב במרכז מערכת השמש - כלומר כדור של פלזמה חמה
אך מומחים אומרים כי בעוד כחמישה מיליארד שנים נגמר האנרגיה של הכוכב וישנה באופן קיצוני את מערכת השמש.
חוקרים מאמינים שכאשר השמש תתחיל לעלות בחדות, השכבות החיצוניות שלה יתרחבו עד שהכוכב יבלע את כוכבי הלכת, כולל כדור הארץ.
אבל החוקר הראשי של החדש של נאס"אאופקים, הדוקטורט אלן שטרן גילה שבעוד שהוא יכול להרוג כל חיים על פני כדור הארץ, הוא יכול גם ליצור עולמות ראויים למגורים בפינות הקרות ביותר של החלל.
כיצד ימותו השמש וכדור הארץ?
עכשיו השמש היא כוכבת יציבה מאוד עםמימן, שעובר היתוך גרעיני, והופך להליום ולאנרגיה. האנרגיה הדולפת מהליבה לשכבות העליונות של הכוכב שומרת על מצב השמש היציב במשך יותר מארבעה מיליארד שנים.
אך עם הזמן הליום מצטבר בליבה.התגובות שלו דורשות יותר לחץ וטמפרטורה גבוהה יותר, אז עכשיו הליום אינרטי. זה פשוט יושב בליבה, מתחמם לאט. בעוד כ- 6 מיליארד שנים, השמש תיגמר המימן בליבה, היא תתכווץ ותתחמם לטמפרטורות קיצוניות. בסופו של דבר, לאחר כמה מאות מיליוני שנים, התנאים בליבת השמש יהפכו להיות כה קשים עד שהליום יתחיל להתמוסס לפחמן וחמצן. הם יצטברו בליבה וייצרו כמויות אדירות של אנרגיה.
כל זה קורה עמוק בליבת השמש.השכבות החיצוניות מגיבות לזה לאט, אבל הן כן. כאשר מתחיל היתוך קליפות מימן, השכבות החיצוניות מתנפחות, והופכות את השמש לענק אדום.
גודל השמש כעת (1.4 מיליון ק"מ)בהשוואה לזמן שבו הפך לענק אדום כ-7 מיליארד שנים מאוחר יותר. 1 בלילה — זהו המרחק מכדור הארץ לשמש כעת, 150 מיליון ק"מ. קרדיט: Una Räisänen.
כאשר השמש הופכת לענק אדום, היא הופכת להיותגדולים מספיק כדי לספוג את כספית ונוגה. הם יתקיימו ממש בתוך השמש במשך זמן מה. בסופו של דבר, כוכבי הלכת הללו יתאדו לחלוטין.
גורל כדור הארץ לא כל כך ברור.רוח החלקיקים התת אטומיים, כמו שרוח השמש עכשיו, תהפוך צפופה בהרבה. השמש תאבד מספיק מסה בכדי להחליש את כוח המשיכה שלה, מה שאומר שמסלולי כוכבי הלכת יתרחבו. הבעיה היא שכדור הארץ נמצא פחות או יותר על הגבול המפריד בין ספיגתו על ידי השמש הענקית האדומה ורחוק מספיק כדי להימנע מגורל זה. זה תלוי בפיזיקה המפורטת, למשל, כמה מסה תאבד השמש. בכל מקרה התנאים על פני כדור הארץ יהפכו לבלתי נסבלים.
לאן בורחים ארציים?
תחילת 2020 ד"ר אלן שטרן, מדעןמנאס"א, הידוע בעיקר כחוקר הראשי של משימת האופקים החדשים לחקר פלוטו וחגורת קויפר, פירט את גורל כדור הארץ לאחר שהשמש הופכת לענק אדום.
"בסוף חייה של השמש — בשלב הענק האדום, אזור חגורת קויפר יהפוך למיאמי ביץ' מטפורי".
ד"ר שטרן מאמין שכל האנשים שנותרויכול למצוא מקלט בפלוטו ובכוכבי לכת ננסיים מרוחקים אחרים בחגורת קויפר, אזור מעבר לנפטון המלא בסלעי חלל קפואים. ככל שהשמש תתרחב, התנאים בעולמות אלה ישתנו באופן דרמטי ויהפכו מתאימים יותר.
היום כוכבי לכת ננסיים כמו פלוטומכילים הרבה קרח מים וחומרים אורגניים מורכבים, ולחלקם יש אוקיאנוסים מתחת לפני השטח. אך טמפרטורת פני השטח של גופים מחוץ לכדור הארץ היא מאות מעלות מתחת לאפס.
עם זאת, כאשר השמש הופכת לענק אדום, טמפרטורת פניו של פלוטו תהיה זהה לטמפרטורות הממוצעות על פני כדור הארץ כעת.
מחקר נוסף שפורסם בכתב העתאסטרוביולוגיה בשנת 2003, סטרן העריך את הסיכויים לחיים במערכת השמש החיצונית לאחר שכוכב נכנס לשלב החיים האחרון שלו. ושלוש שנים לאחר מכן הוא עמד בראש הפיקוד של משימת חלל בין-פלנטרית. הגשושית שנשלחה לפלוטו כחלק מתוכנית New Frontiers («New Horizons») נועדה להעמיק את הבנתנו את מערכת השמש.
מה נמצא בקצה מערכת השמש?
מעבר לענק הגז נפטון נמצא אזורחלל מלא בגופות קפואות. החלל הקר הזה, המכונה חגורת קויפר, מכיל טריליוני חפצים — שרידים של מערכת השמש הקדומה.
חגורת קויפר מוצגת מעבר למסלולו של נפטון. אחד מתושביו הוא אריס, שנמצא במסלול אליפטי נוטה מאוד. (תמונה באדיבות נאס"א)
בשנת 1943 הציע האסטרונום קנת אדג'וורת 'שביטים וגופים גדולים יותר יכולים להתקיים מחוץ לנפטון. ובשנת 1951 ניבא האסטרונום ג'רארד קויפר קיומה של חגורה של עצמים קפואים בקצה הרחוק של מערכת השמש. כיום הטבעות שחזה זוג זה מכונות חגורת קויפר או חגורת אדג'וורת 'קויפר.
למרות גודלו העצום, חגורת קויפרלא התגלה עד 1992 על ידי האסטרונומים דייב ג'וויט וג'יין לו. על פי נאס"א, צמד המדענים "סרקו בהתמדה את השמים לאובייקטים קלושים מעבר למסלול נפטון" מאז שנת 1987, שסווגו כ" QB1 1992 ".
מאז אסטרונומים מצאו כמהחפצי חגורת קויפר מסקרנים וכוכבי לכת פוטנציאליים באזור. משימת האופקים החדשים של נאס"א ממשיכה לחשוף כוכבי לכת וחפצים שהוסתרו בעבר, ועוזרים למדענים ללמוד עוד על שריד ייחודי זה של מערכת השמש.
מהי חגורת קויפר?
כמו חגורת האסטרואידים, גם חגורת קויפראזור שנותר מההיסטוריה המוקדמת של מערכת השמש. כמו חגורת האסטרואידים, הוא נוצר גם על ידי כוכב לכת ענק, אם כי מדובר יותר בדיסק עבה (כמו סופגנייה) מאשר בחגורה דקה.
הציור של האמן מתאר מרחקכוכב הלכת הננסי אריס מרחוק עם ירח דיסמוניה בחזית. שניהם קוראים לחגורת קויפר "בית". תצפיות חדשות מראות כי אריס קטן מכפי שחשבו בעבר וכמעט בגודל זהה לפלוטו.
(תמונה: © ESO / L. Calçada)
כאשר נוצרה מערכת השמש, גדולהחלק מהגז, האבק והסלעים מתאחדים ויוצרים את השמש וכוכבי הלכת. כוכבי הלכת העבירו אז את רוב הפסולת שנותרה אל השמש או אל מחוץ למערכת השמש. אך עצמים בקצה מערכת השמש היו רחוקים מספיק כדי למנוע משיכה בכוח הכבידה של כוכבי לכת גדולים בהרבה כמו צדק, ולכן הם הצליחו להישאר במקום כשהם מקיפים את השמש באטיות. חגורת קויפר ובן ארצו, ענן האורט הרחוק והכדורי יותר, מכילים שרידים שנותרו מתחילת הקמתה של מערכת השמש, יכולים לספק מידע רב ערך על לידתה.
על פי המודל של ניס, אחד המוצעיםמודלים של היווצרות מערכת השמש — ייתכן שחגורת קויפר נוצרה קרוב יותר לשמש, ליד המקום שבו נפטון מקיף כעת. במודל זה, כוכבי הלכת עסקו בריקוד מורכב שבו נפטון ואוראנוס החליפו מקומות והתרחקו החוצה מהשמש. ככל שכוכבי הלכת התרחקו מהשמש, כוח הכבידה שלהם יכול לשאת חפצים רבים בחגורת קויפר איתם, לשאת חפצים זעירים קדימה בזמן נדידת ענקי הקרח. כתוצאה מכך, אובייקטים רבים בחגורת קויפר הועברו מהאזור שבו נוצרו לחלק הקריר יותר של מערכת השמש.
החלק המאוכלס ביותר בחגורת קויפרגדול פי 42-48 מכדור הארץ מהשמש. מסלול האובייקטים באזור זה נותר יציב במידה רבה, אם כי לעיתים מסלולם של עצמים מסוימים משתנה מעט כאשר הם נסחפים קרוב מדי לנפטון.
מדענים חישבו כי אלפי גופות בקוטר של יותר מ100 ק"מ (62 מייל) מקיפים את השמש בתוך חגורה זו, יחד עם טריליוני עצמים קטנים יותר, שרבים מהם הם שביטים קצרי תקופה. האזור מכיל גם כמה כוכבי לכת ננסיים — עולמות עגולים, גדולים מכדי להיחשב אסטרואידים, אך קטנים מכדי להיחשב ככוכבי לכת.
אובייקטים של חגורת קויפר
פלוטו— הקרח הגדול ביותר הידועכוכבי לכת ננסיים. פלוטו היה האובייקט האמיתי הראשון של חגורת קויפר (KBO) שנצפה, אם כי מדענים באותה תקופה לא זיהו אותו ככזה עד שהתגלו אובייקטים אחרים של KBO. כשג'וויט ולאו גילו את חגורת קויפר, אסטרונומים ראו במהרה שהאזור שמעבר לנפטון מלא בסלעים קפואים ועולמות זעירים.
סדנה- המסיבי והשני בגודלו הידועכוכב לכת ננסי במערכת השמש שלנו, KBO, כשלושה רבעים מגודלו של פלוטו, התגלה ב-2004. זה כל כך רחוק מהשמש שלוקח בערך 10,500 שנה להשלים מהפכה אחת. רוחבה של סדנה היא כ-1,770 ק"מ והיא מקיפה את השמש במסלול אקסצנטרי שנע בין 12.9 ל-135 מיליארד ק"מ.
ביולי 2005 גילו אסטרונומיםארידו, KBO שהוא מעט קטן יותר מפלוטו.אריס מקיף את השמש בערך אחת ל-580 שנים, ומתרחק כמעט פי 100 מהשמש מכדור הארץ. גילויו הראה לכמה אסטרונומים את הבעיה של סיווג פלוטו ככוכב לכת מלא. לפי הגדרת האיגוד האסטרונומי הבינלאומי (IAU) משנת 2006, כוכב לכת חייב להיות גדול מספיק כדי לנקות את סביבתו מפסולת. פלוטו ואריס, מוקפים בחגורת קויפר, ברור שלא יכלו לעשות זאת. כתוצאה מכך, בשנת 2006, פלוטו, אריס והאסטרואיד הגדול ביותר, Ceres, סווגו מחדש ככוכבי לכת ננסיים על ידי ה-IAU. עוד שני כוכבי לכת ננסייםהאומאהוMakemake, התגלו בחגורת קויפר בשנת 2008.
האומאה (780 ק"מ) הוא כוכב הלכת הננסי המהיר ביותר המסתובב וסביבו טבעת. Makemake (715 ק"מ) הוא ככל הנראה כוכב לכת ננסי עם לוויין משלו.
אסטרונומים מגדירים כעת את מעמדה של האומיה כ-כוכב לכת ננסי. בשנת 2017, כאשר האובייקט עבר בין כדור הארץ לכוכב בהיר, מדענים הבינו שהוא מוארך יותר מאשר עגול. על פי הגדרת IAS, היקף הוא אחד הקריטריונים לכוכב לכת ננסי. צורתו המוארכת של האומאה עשויה להיות תוצאה של סיבובו המהיר; יום במתקן אורך כארבע שעות בלבד.
חגורת קויפר היא באמת גבול בחלל — זה מקום שמדענים רק מתחילים לחקור. אולי בעוד מיליארדי שנים זה יהפוך לבית חדש לתושבי כדור הארץ.
קרא עוד
משרד הבריאות בארגנטינה גילה נתונים על תופעות לוואי בקרב אלו שקיבלו את ספוטניק החמישי
הפלטיפוס התגלה כתערובת גנטית של יונקים, עופות וזוחלים
הפלה ומדע: מה יקרה לילדים שילדו
המודל של ניס הוא תרחיש להתפתחות דינמית של מערכת השמש. פיתוחו החל במצפה הכוכבים בקוט ד'אזור בניס, צרפת.