המטאוריט המכונה "פלנסבורג" נפל על פני כדור הארץ ב-12 בספטמבר 2019. זהו כונדריט פחמני נדיר בקוטר של בין 3.5 ל-3.7 סנטימטרים במשקל של קצת פחות מ-25 גרם. הוא מכיל רק מינרלים המתעוררים בנוכחות מים. ניתוח המטאוריט – גוף האם שלו נוצר בערך. 2.7 מיליון שנים לאחר הופעת מערכת השמש – מילא תפקיד מרכזי בהסבר כיצד גופים קטנים כל כך יכולים להיווצר לא רק בטמפרטורות חמות במערכת השמש הצעירה, אלא גם מאוחר יותר, בטמפרטורות נמוכות יותר, כך שהמים שלהם נשמרו. קרדיט: © Carsten Jonas, CC BY-SA 4.0
מחקר הראה כי פלנטזימלים עשירים במים שנוצרו באזורים החיצוניים הקרים של מערכת השמש המוקדמת היו עזר באספקת מים לכדור הארץ, החיוניים למגוריו.
נתוני גיל עבור מחלקות מסוימות של מטאוריטים אפשרו להשיג ממצאים חדשים על מקורם של גופים אסטרונומיים קטנים עתירי מים במערכת השמש המוקדמת. מה שנקרא פלנטזימלים אלה סיפקו ללא הרף חומרי בניין לכוכבי לכת – גם לכדור הארץ, שהחומר המקורי שלהם הכיל מעט מים.
כדור הארץ קיבל את המים האמיתיים שלו דרך פלנטזימלים, שהופיעו בטמפרטורות נמוכות במערכת השמש החיצונית. קרח היה זמין שם כמים במצב מוצק – בניגוד לגופים קטנים שהתפתחו קודם לכן והיו לוהטים מדי בשביל זה, כשהם קרובים יותר לשמש.
מודלים חישוביים שבוצעו על ידי צוות מחקר בינלאומי, בהשתתפות מדעני כדור הארץ מאוניברסיטת היידלברג, הראו זאת על בסיס נתוני הגיל, שמהם הם גם הצליחו לקרוא את האבולוציה התרמית של גופי האם.
היווצרות מערכת השמש והתפתחות כדור הארץ
כוכבי הלכת של מערכת השמש שלנו נוצרו יחד עם כוכב האם שלהם, וכך עשה כדור הארץ, והופיע לפני כ-4.5 מיליארד שנים סביב השמש. זה קרה באזור המגורים, מה שאומר שהמים היו מסוגלים להתקיים בצורה נוזלית על פני השטח שלהם. כדור הארץ, כמו כוכבי לכת אחרים, צמח גם מכוכבי הלכת. הם מופיעים כאשר כמויות גדולות של חלקיקי אבק מצטברות באזורי לחץ גבוה בקוטר של כמה אלפי קילומטרים, ומתמוטטות תחת כוח המשיכה של עצמם.
"הגופים הקטנים האלה לא סיפקו רק את חומרי הבנייה לכוכבי הלכת", מסביר פרופ' ד"ר מריו טריאלוף, המנהל את מעבדת קלאוס צ'ירה לקוסמוימיה במכון למדעי כדור הארץ של אוניברסיטת היידלברג. הם גם מקור המים של כדור הארץ, מוסיף המדען.
אבולוציה ומאפיינים של כוכבי הלכת המוקדמים
הנסיבות שבהן מקורם של הפלנטזימלים בפועל במערכת השמש המוקדמת, והאם הדבר היה אפשרי גם לפרקי זמן ניכרים, לא התבררו עד כה סופית. מידע חשוב בהקשר זה מסופק על ידי נתוני הגיל של מחלקות מסוימות של מטאוריטים, שבשלב מסוים נפרדו מכוכבי לכת קטנים.
בשיתוף פעולה עם עמיתים מברלין, ביירוית וציריך (שוויץ), המדענים של היידלברג הסיקו את האבולוציה התרמית ונקודת המוצא של גופי האם מנתונים אלה. הם מראים שחלק מהפלנטזימלים נוצרו מהר מאוד, כלומר תוך פחות משני מיליון שנה. במקרה זה, הם התחממו כל כך חזק שהם נמסו ואיבדו את כל היסודות הנדיפים, כולל המים שלהם.
תפקידם של הפלנטסימלים בהידרציה של כדור הארץ ובחיים פוטנציאליים מחוץ לכדור הארץ
פלנטזימלים אחרים, על פי ממצאי המחקר הנוכחי, התעוררו מאוחר יותר בטמפרטורות נמוכות יותר במערכת השמש החיצונית; הם הצליחו באופן חלקי לשמר את המים שלהם הקשורים בגבישים. העובדה שהגופים הקטנים הללו הצליחו להיווצר ללא הרף בשלבים מאוחרים יותר של מערכת השמש נובעת, לדברי המדענים, מהשפעות עיכוב שונות הנוגדות את מנגנוני המקור המהיר, למשל, התנגשויות בין צבירי אבק – חומרי הבניין של planetesimals – מה שמנע צמיחה מהירה של כוכבי לכת קטנים.
"כדור הארץ צבר כוכבי לכת קטנים כל כך עשירים במים או שברים שלהם בצורה של אסטרואידים או מטאוריטים במהלך תהליך הגדילה שלו וזו הסיבה היחידה לכך שהוא לא הפך לכוכב לכת יבש עצם, עוין חיים", אומר ד"ר ולדמיר נוימן , המחבר הראשון של המחקר, המבוסס על מחקר שבוצע באוניברסיטת היידלברג, המכון למחקר פלנטרי במרכז התעופה והחלל הגרמני והמכון לגיאודזיה ב-TU ברלין.
מכיוון שמקורם של פלנטזימלים במערכות פלנטריות חוץ-שמשיות מבוסס על אותם חוקים פיסיקליים כמו במערכת השמש שלנו, המדענים מניחים שייתכנו כוכבי לכת הדומים לכדור הארץ באזורים אחרים בחלל. אם הם קיבלו מים מגופים קטנים במהלך ההיסטוריה האבולוציונית שלהם הם יכולים לעמוד בתנאים המוקדמים למקור החיים, לפי פרופ' טרילוף.
ממצאי המחקר פורסמו בכתב העת דוחות מדעיים.
בחקירות השתתפו מדענים מ-TU ברלין, המרכז הגרמני לתעופה וחלל, ETH ציריך (שוויץ) ואוניברסיטת ביירוית. המימון למחקרי המחקר הגיע מקרן המחקר הגרמנית, קרן קלאוס צ'ירה והמכון הבינלאומי למדעי החלל בברן (שוויץ) ובייג'ין (סין).
