הליבה הפנימית של הירח מוצקה, כמו זו של כדור הארץ, אומרים מדענים

מאז שנות ה-60, בני אדם ונחתות רובוטיות, רוברים ולווינים חקרו כולם את הירח. אבל חידה שהטרידה מדענים היא הליבה הפנימית של הירח. האם היא מוצקה או נוזלית? כמה היא גדולה? ב-3 במאי 2023, צוות מדענים בצרפת הכריז על תשובותיהם לשאלות אלו. הם אמרו שלירח, כמו לכדור הארץ, יש ליבה פנימית מוצקה, בקוטר של כ-500 ק"מ.

החוקרים פרסמו את מסקנותיהם לביקורת עמיתים ב-Nature ב-3 במאי 2023.

(Thomas Campbell/NASA)

חוקרים ממספר מוסדות בצרפת - CNRS, אוניברסיטת קוט ד'אזור, מצפה הכוכבים בקוט ד'אזור, אוניברסיטת סורבון ומצפה הכוכבים של פריז -PSL - ערכו את המחקר החדש. המחקר שילב מגבלות גיאופיזיות וגיאודזיות והדמיות תרמודינמיות מטכניקות שונות למידול והשוואה של מבנים פנימיים אפשריים שונים של הירח. זה כלל מאפיינים כמו עיוותים שנוצרו עקב אינטראקציות כבידה עם כדור הארץ, מרחק הירח מכדור הארץ וצפיפות הירח.

בדיקה של ההרכב הפנימי של אובייקטים במערכת השמש מתבצעת בצורה היעילה ביותר באמצעות נתונים סייסמיים. האופן שבו גלים אקוסטיים שנוצרים על ידי רעידות עוברים ומשתקפים מחומר בתוך כוכב לכת או ירח יכול לעזור למדענים ליצור מפה מפורטת של פנים האובייקט.

במקרה זה יש לנו נתונים סיסמיים על הירח שנאספו על ידי משימת אפולו, אבל הרזולוציה שלהם נמוכה מכדי לקבוע במדויק את מצב הליבה הפנימית. אנחנו יודעים שיש ליבה חיצונית נוזלית, אבל מה שהיא כוללת נותר במחלוקת. מודלים של ליבה פנימית מוצקה וליבה נוזלית לחלוטין פועלים באותה מידה עם נתוני אפולו.

תוך שימוש בנתונים ממספר משימות חלל ומתהליך שנקרא לייזר טווח (laser ranging) שמודד במדויק את המרחק בין פני כדור הארץ לפני הירח, הצוות שמאחורי המחקר הזה מצא כי הליבה החיצונית של הירח קיימת מעל ליבה פנימית מוצקה. התוצאות פותרות שאלות ארוכות שנים על ליבת הירח, אומרים מדענים אלה. מדענים כבר ידעו שלירח יש ליבה חיצונית נוזלית. אבל מה עם הליבה הפנימית שלו? כפי שמתברר, היא מוצקה, בדיוק כמו הליבה של כדור הארץ. קוטרה הוא כ-500 ק"מ, המהווה כ-15% מגודלו הכולל של הירח. צפיפות הליבה הפנימית היא כ-7,822 קילוגרם למטר מעוקב. החוקרים גם אישרו מחדש שהליבה החיצונית היא נוזלית וקוטרה 724 ק"מ. מכיוון שהליבה הפנימית קטנה יחסית, למדענים היה קשה יותר לזהות אותה באופן סופי ולנתח אותה.

בשנת 2011, מדעני נאס"א השתמשו בנתונים סיסמיים מהירח, שתועדו על ידי האסטרונאוטים של אפולו 11, כדי להעריך את גודל הליבה הפנימית. הם העריכו את הליבה הפנימית בקוטר של 480 ק"מ, די קרוב לממצאים החדשים.

דיאגרמה המציגה חתך של הירח באזור המשוער שבו משימת אפולו 11 נחתה על פני הירח / NASA/Géoazur/Nicolas Starter/Robert Lea

הפרטים החדשים על ליבת הירח אינם הדבר היחיד שהמחקר חשף. הניתוח מצא גם עדויות לתנועה בתוך מעטפת הירח, בין הליבה לקרום החיצוני. מדענים קוראים לתנועה זו של חומר התהפכות מעטפת הירח. חומר צפוף יותר נמשך קרוב יותר לליבה עם הזמן, בעוד שחומר קל יותר נלחץ כלפי מעלה. מדענים שיערו בעבר שסוג כזה של תנועה אפשרי, וכעת המחקר החדש מראה שזה אכן המקרה.

התהליך כולל חומר במעטפת העולה אל פני השטח. כתוצאה מכך נוצרים מרבצי סלע געשי בקרום העליון. זה גם יעזור להסביר את נוכחותו של חומר עשיר בברזל על פני הירח. חומר אחר, לעומת זאת, היה צפוף מכדי לעלות כלפי מעלה. חומר זה, במקום זאת, שקע נמוך יותר, עד לגבול שבין המעטפת לליבה.

לממצאים יש אפילו השלכות על השדה המגנטי של הירח, או ליתר דיוק היעדרו. פעם היה לירח שדה מגנטי שחזק פי 100 מזה שיש לכדור הארץ כיום. אבל עכשיו, הוא נעלם כמעט לחלוטין. המחקר אומר: "התוצאות שלנו מפקפקות בהתפתחות השדה המגנטי של הירח הודות להדגמת קיומה של הליבה הפנימית ותומכות בתרחיש של התהפכות מעטפת גלובלית שמביא תובנות משמעותיות על ציר הזמן של הפצצת הירח במיליארד השנים הראשונות של מערכת השמש".

מעניין לציין שבשנת 2019, מדענים דיווחו גם על גילוי של מסה לא ידועה של חומר מתחת למכתש הגדול ביותר של הירח, אגן איטקן של קוטב הדרום. מדענים עדיין לא יודעים בדיוק מה זה, אבל אפשרות סבירה אחת היא ליבת ברזל ניקל של אסטרואיד שנכנס לתוך המעטפת העליונה של הירח ויצר את המכתש העצום במהלך הפגיעה.

שורה תחתונה: חוקרים בצרפת אומרים כי הליבה הפנימית של הירח מוצקה, עם צפיפות קרובה לזו של ברזל, ופותרים מחלוקת ארוכת שנים על ליבת הירח.

מקורות:

earthsky

space.com

cnrs.fr

sciencealert