לפני שני מיליון שנה, מערכת השמש נתקלה בענן בין-כוכבי צפוף שאולי השפיע באופן משמעותי על האקלים של כדור הארץ על ידי דחיסה של ההליוספירה וחשיפת כוכב הלכת לרמות גבוהות של קרינה קוסמית וקרניים גלקטיות. (קונספט האמן.) קרדיט: twoday.co.il.com
מחקר אסטרופיזי חדש מדגיש אירוע קוסמי משמעותי לפני שני מיליון שנה כאשר מערכת השמש עברה דרך ענן בין-כוכבי צפוף. זה אולי שינה את האקלים של כדור הארץ על ידי חשיפתו לקרינה קוסמית מוגברת, הנתמכת על ידי איזוטופים מוגברים שנמצאו בתיעוד גיאולוגי.
כדור הארץ היה מקום שונה מאוד לפני כשני מיליון שנה, כאשר אבותינו האנושיים המוקדמים חיו לצד נמרים בעלי שיניים חרבות, מסטודונים ומכרסמים עצומים. ובהתאם למקום שבו הם היו, ייתכן שהם היו קרים: כדור הארץ נפל לקפוא עמוק, עם תקופות קרח מרובות באות והולכות עד לפני כ-12,000 שנה. מדענים משערים שעידני קרח מתרחשים ממספר סיבות, כולל הטיית כוכב הלכת וסיבובו, שינוי טקטוניקת הלוחות, התפרצויות געשיות ורמות פחמן דו חמצני באטמוספרה.
אבל מה אם שינויים דרסטיים כמו אלה הם לא רק תוצאה של סביבת כדור הארץ, אלא גם מיקומה של השמש בגלקסיה?
השפעת המסע הגלקטי של השמש
במאמר חדש שפורסם היום (10 ביוני) ב אסטרונומיה של הטבע, הסופרת הראשית והאסטרופיזיקאית מירב אופר – פרופסור לאסטרונומיה באוניברסיטת בוסטון ועמית במכון הרווארד רדקליף – מצאה ראיות לכך שלפני כשני מיליון שנה, מערכת השמש נתקלה בענן בין-כוכבי כל כך צפוף שהוא יכול היה להפריע לרוח השמש של השמש. אופר ושותפיה מאמינים שזה מראה שמיקום השמש בחלל עשוי לעצב את ההיסטוריה של כדור הארץ יותר ממה שנחשב בעבר.
תפקידה של הליוספירה בהגנה על כדור הארץ
כל מערכת השמש שלנו עטופה במגן פְּלַסמָה מגן שבוקע מהשמש, המכונה הליוספירה. הוא עשוי מזרימה מתמדת של חלקיקים טעונים, הנקראים רוח סולארית, שנמתחים הרבה מעבר פלוטו, עוטפים את כוכבי הלכת במה שנאס"א מכנה "בועה ענקית". הוא מגן עלינו מקרינה וקרניים גלקטיות שעלולות להשתנות DNAומדענים מאמינים שזה חלק מהסיבה שהחיים התפתחו על כדור הארץ כפי שהם התפתחו.
לפי המאמר האחרון, הענן הקר דחס את ההליוספירה בצורה כזו שהציב לזמן קצר את כדור הארץ ואת כוכבי הלכת האחרים במערכת השמש מחוץ להשפעתה של ההליוספירה.
השפעות המפגש הגלקטי על כדור הארץ
"המאמר הזה הוא הראשון שהראה באופן כמותי שהיה מפגש בין השמש למשהו מחוץ למערכת השמש שהיה משפיע על האקלים של כדור הארץ", אומר אופר, מומחה להליוספירה.
המודלים שלה עיצבו ממש את ההבנה המדעית שלנו לגבי ההליוספירה, וכיצד הבועה בנויה על ידי רוח השמש הנדחפת אל המדיום הבין-כוכבי – שהוא החלל שבין כוכבים ומעבר להליוספירה בגלקסיה שלנו. התיאוריה שלה היא שההליוספירה מעוצבת כמו קרואסון נפוח, רעיון שזעזע את קהילת פיזיקת החלל. כעת, היא שופכת אור חדש על האופן שבו ההליוספירה, ואיפה השמש נעה בחלל, יכולים להשפיע על הכימיה האטמוספרית של כדור הארץ.
"כוכבים זזים, ועכשיו העיתון הזה מראה לא רק שהם זזים, אלא שהם נתקלים בשינויים דרסטיים", אומר אופר. היא גילתה לראשונה והחלה לעבוד על המחקר הזה במהלך מלגה בת שנה במכון הרווארד רדקליף.
תובנות סימולציה על אינטראקציות קוסמיות
כדי לחקור את התופעה הזו, אופר ומשתפי הפעולה שלה בעצם הסתכלו אחורה בזמן, תוך שימוש במודלים ממוחשבים מתוחכמים כדי לדמיין היכן השמש הייתה ממוקמת שני מיליון שנה בעבר – ואיתה, ההליוספירה ושאר מערכת השמש.
הם גם מיפו את הנתיב של מערכת הסרט המקומי של עננים קרים, מחרוזת של עננים גדולים, צפופים וקרים מאוד העשויים בעיקר מאטומי מימן. ההדמיות שלהם הראו שאחד מהעננים הקרובים לקצה הסרט הזה, בשם ה-Local Lynx of Cold Cloud, יכול היה להתנגש בהליוספירה.
עדויות גיאולוגיות וקוסמיות
אם זה היה קורה, אומר אופר, כדור הארץ היה נחשף במלואו למדיום הבין-כוכבי, שבו מתערבבים גז ואבק עם היסודות האטומיים שנותרו של כוכבים מפוצצים, כולל ברזל ופלוטוניום. בדרך כלל, ההליוספירה מסננת את רוב החלקיקים הרדיואקטיביים הללו. אבל ללא הגנה, הם יכולים להגיע בקלות לכדור הארץ.
לפי המאמר, זה מתיישב עם עדויות גיאולוגיות המראות מוגבר איזוטופים של 60Fe (ברזל 60) ו-244Pu (פלוטוניום 244) באוקיינוס, על הירח, שלג אנטארקטי וליבות קרח מאותה פרק זמן. התזמון תואם גם לשיאי טמפרטורה המעידים על תקופת התקררות.
השפעות גלקטיות ארוכות טווח
"רק לעתים רחוקות השכונה הקוסמית שלנו מעבר למערכת השמש משפיעה על החיים על פני כדור הארץ", אומר אבי לוב, מנהל המכון לתיאוריה וחישוב של אוניברסיטת הרווארד ומחבר שותף במאמר. "מרגש לגלות שהמעבר שלנו בעננים צפופים לפני כמה מיליוני שנים יכול היה לחשוף את כדור הארץ לשטף גדול בהרבה של קרניים קוסמיות ואטומי מימן. התוצאות שלנו פותחות צוהר חדש לקשר בין התפתחות החיים על פני כדור הארץ לבין השכונה הקוסמית שלנו".
הלחץ החיצוני מהלינקס המקומי של ענן קר יכול היה לחסום ללא הרף את ההליוספירה במשך כמה מאות שנים עד מיליון שנים, אומר אופר – תלוי בגודל הענן. "אבל ברגע שכדור הארץ התרחק מהענן הקר, ההליוספירה בלעה את כל כוכבי הלכת, כולל כדור הארץ", היא אומרת. וככה זה היום.
מחקר עתידי והשלכות
אי אפשר לדעת את ההשפעה המדויקת של העננים הקרים על כדור הארץ – כאילו זה היה יכול לעורר עידן קרח. אבל יש עוד כמה עננים קרים בתווך הבין-כוכבי שהשמש כנראה נתקלה בהם במיליארדי השנים מאז שהיא נולדה, אומר אופר. וסביר להניח שהוא יתקל בעוד מיליון שנים בערך.
אופר ומשתפי הפעולה שלה פועלים כעת לאתר היכן הייתה השמש לפני שבעה מיליון שנים, ואפילו יותר אחורה. איתור המיקום של השמש מיליוני שנים בעבר, כמו גם מערכת העננים הקרים, אפשרי באמצעות נתונים שנאספו על ידי משימת גאיה של סוכנות החלל האירופית, הבונה את מפת התלת מימד הגדולה ביותר של הגלקסיה ונותנת מבט חסר תקדים על כוכבי המהירות נעים.
חקר מסלול העבר של השמש
"הענן הזה אכן היה בעבר שלנו, ואם חצינו משהו כל כך מסיבי, נחשפנו למדיום הבין-כוכבי", אומר אופר. ההשפעה של חציית שבילים עם כל כך הרבה מימן וחומרים רדיואקטיביים אינה ברורה, אז אופר והצוות שלה ב-BU's נאס"אמרכז המדע DRIVE במימון SHIELD (רוח סולארית עם חילופי יונים מימן ודינמיקה בקנה מידה גדול) בוחן כעת את ההשפעה שיכולה הייתה להיות לו על קרינת כדור הארץ, כמו גם על האטמוספירה והאקלים.
"זו רק ההתחלה", אומר אופר. היא מקווה שהמאמר הזה יפתח את הדלת להרבה יותר חקירה של האופן שבו מערכת השמש הושפעה מכוחות חיצוניים בעבר העמוק וכיצד כוחות אלה עיצבו בתורם את החיים על הפלנטה שלנו.
מחקר זה נתמך על ידי נאס"א.
