תמונות ונתונים מדעיים של בדיקת רוזטה סייעו למדענים להוכיח כי שביטים נובעים מהתמוטטות כבידה של עננים קטנים של "חלוקי נחל" וקרח, על פי מאמר שפורסם בכתב העת MNRAS.
"הראינו ששביט צ'וריומוב-גרסימנקו נולד כתוצאה מהתמוטטות כבידה" רכה "של ענן אבק וחלוקי נחל. לרוע המזל, איננו יכולים עדיין לומר כיצד נוצרו חצאי "המשקולת" שלה - האם היו אלה גופים שמימיים נפרדים שהתנגשו לאחר לידתם, או שהם חלק ממכלול יחיד ", אומר יורגן בלום מהמכון הגיאופיסיקה והפיזיקה החוץ -בראשית בברונשווייג ( גֶרמָנִיָה).
העולם לפני הזמן
כיום, למדענים אין כמעט ספק שכוכבי הלכת מתחילים את לידתם בתוך דיסק אבק גז שטוח מלא בחלקיקי אבק קטנים וענני גז צפופים, והיווצרותם מסתיימת בשורה של התנגשויות של כוכבי לכת - "עוברים" של כוכבי לכת בגודל של וסטה או סרס, כמו גם שביטים ואסטרואידים גדולים.
"באמצע" ביניהם יש חלל תיאורטי - עד שמדענים פלנטרים הגיעו להסכמה לגבי מה שקורה לאחר שגרגירי אבק בודדים מתלכדים לגושים קטנים יחסית בגודל של סנטימטר. ישנן מספר תיאוריות שונות שלא ניתן היה לבדוק עד לאחרונה.
מדענים פלנטאריים מנסים למצוא את התשובה לחידה זו בשתי דרכים - על ידי התבוננות במערכות פלנטריות שזה עתה נולדו באמצעות טלסקופים מיקרוגל, ובחינת גרגירי אבק שנשמרו במעי השביטים מאז לידת מערכת השמש. המחקרים הראשונים מסוג זה בוצעו לפני שלוש שנים על ידי בדיקת רוזטה ונחיתת פילה, שהושלכו על פני שטח שביט צ'וריומוב-גרסימנקו בנובמבר 2014.
בלום ועמיתיו השתמשו בנתונים שנאספו על ידי "פילה" ו"רוזטה "על מנת לחשוף את אחת התעלומות של ה"חלל התיאורטי" הזה ולגלות כיצד מקורו של השביט הזה.
כפי שמסביר המדען, המבנה הפנימי של השביט, כמו גם גודל ומסת חלקיקי האבק שנמצאו ב"זנבו "על ידי מכשירי" רוזטה ", משקפים ישירות את התנאים שבהם נוצר. לדוגמה, אם הוא נולד במהלך סדרה של התנגשויות של יותר ויותר "עוברים" גדולים של כוכבי הלכת, אזי העניין שלו יימס מחדש באופן חלקי ויהיה בעל הרכב מינרלי וכימי לא הומוגני.
ענן חלל רך
זה, כפי שמראים נתוני הגשושית וממודול הירידה, סביר להניח שלא קרה - גרגירי אבק רבים שנמצאו על שביט צ'וריומוב -גרסימנקו הם בעלי צורה רכה ו"רופפת "ובמקביל הם גדולים במיוחד. המשמעות היא שגרעין השביט נולד בסביבה "רגועה" למדי ובמהירויות נמוכות מספיק של האבק והגז שיצר אותו.
אבותיו, כפי שמראים מדידות הגששים וחישובים תיאורטיים של מדענים, היו גרגירי אבק גדולים יחסית, שרדיוסם נע בין אחד לששה מילימטרים. חלקיקי אבק אלה הצטברו בהדרגה בנקודה מסוימת בקצוות הרחוקים של הענן הפרוטו -פלנטרי, וגרמו לאנלוגי מיניאטורי של קריסת כבידה, שלרוב מקדים את הולדת הכוכבים וכוכבי הלכת.
כפי שמודלים ממוחשבים מראים, תהליך זה התקדם לאט למדי, מה שהוביל לכך שחלקיקי האבק היו מעורבים באופן שווה בפנים השביט ו"נדבקים "יחד בצורה כמעט ראשונית, וחללים רבים התעוררו בתוך הגוף השמימי. מצד שני, כעת אנו יכולים לומר בביטחון כי השביט נולד ב"ישיבה אחת " - לא היו שלבי ביניים בלידתו.
תוצאות חישוב כאלה תואמות היטב את נתוני המבנה של פנים השביט צ'וריומוב-גרסימנקו, שהושגו על ידי "פילה" במהלך נחיתה לא מוצלחת והוכרזו בקיץ 2015. מצד שני, הם גם מעידים על העובדה ש"מפלצות מרופטות "יכלו להיווצר אחרת מכפי שכוכבי הלכת אמורים לעשות, דבר שלא ניבא על ידי התיאוריה ומהווה הפתעה עבור מדעני כוכבי הלכת.
מבוסס על חומרים ממגמשים
ניתוח מדוקדק של הנתונים שנאספו על ידי רוזטה הוכיח כי שביטים הם שרידי הגופים הפרימיטיביים המקוריים מהם נוצרה מערכת השמש, ולא פסולת שעלתה מהתנגשות גופים גדולים של חגורת קויפר.
ולדיסלבה אנניבה
כדי להבין את המקור וההתפתחות של מערכת השמש בשלבים המוקדמים של התפתחותה, חשוב להבין את מקורם ואופיים של גרעיני שביט כמו שביט 67P / Churyumov-Gerasenko. אם גרעיני שביט הם שרידים של גופים פרימיטיביים פרימיטיביים שהיו הראשונים להתעבות בדיסק הפרוטופלנטרי, הם משקפים את תכונות הדיסק הזה ואת התנאים הפיסיקוכימיים בו. עם זאת, קיימת השערה נוספת להיווצרות גרעינים שביטים. על פי השערה זו, גרעיני שביט הם שברי התנגשות של גופים טרנס-נפטוניים גדולים יחסית המאכלסים כיום את חגורת קויפר. במקרה אחרון זה, נושא הכוכב עבר שינויים רציניים ואינו יכול לשקף את תכונות הערפילית הפרוטוסולרית, אך הוא משקף את תכונותיהם של TNO גדולות, שהן שבריו.
סכום העובדות שנאספו על ידי חללית רוזטה מאלץ אותנו לתת עדיפות מכרעת להשערה הראשונה.
רוזטה גילתה כי גרעין הכוכב שביט צ'וריומוב-גרסימנקו הוא גוף בעל צפיפות נמוכה, נקבוביות גבוהה, המורכב משני חלקים בעלי שכבות קונצנטריות גבוהות. נקבוביותו הגבוהה של חומר הליבה מצביעה על כך שלא עברה התנגשויות עוצמתיות שידחסו את חומרו. השכבה הקונצנטרית של שני חלקי הגרעין מצביעה על כך שפעם היו גרעיני שביט נפרדים, ולאחר מכן נדבקו יחד לאחר התנגשות במהירות נמוכה. פרטים ומרקמים נפרדים של הגרעין, המופיעים בקנה מידה שונה, מסייעים להבין כיצד נוצרו גרעינים שביטים ובאילו תנאים זה קרה.
לדוגמה, באזור הבסטט נצפים על פני השטח שלושה מבנים בצורת קערה, שעשויים להיות שרידים של שביטים, מהם נוצר הגרעין של שביט צ'וריומוב-גרסימנקו. בקשקשים קטנים עוד יותר (כמה מטרים), משטח הליבה מפגין בליטת אווז גושית (מרקם זה נראה על מדרונות הצוקים ועל קירות הבורות במקומות רבים על פני הגרעין). ייתכן שתבנית זו הופיעה כתוצאה מפיצוח של חומר הליבה, אך חוקרים רבים סבורים כי היא משקפת את ההטרוגניות הפנימית של חומר השביט, המורכבת מ"קומטים "רבים. מיזוג לא שלם של שביטים אלה הוביל להיווצרות גרעינים שביטים - רופפים, נקבוביים, בעלי מרקם מחוספס.
רוזטה גילתה גם כי גרעין השביט מכיל כמות ניכרת של חומרים נדיפים ביותר כגון פחמן חד חמצני, חנקן, חמצן וארגון. זה, בתורו, אומר שהליבה שנוצרה בטמפרטורות נמוכות מאוד, ועד לאחרונה לא חוותה אפילו חימום מתון. להיפך, אובייקטים טרנס-נפטוניים גדולים התחממו בגלל ריקבון של יסודות רדיואקטיביים קצרי מועד, כך שהגרעין של שביט צ'וריומוב-גרסימנקו לא יכול להיות שבר של אחד מהם.
כיצד נוצרו שביטים? ביורן דייווידסון ממעבדת הנעה הסילוני מצייר תמונה זו.
במהלך מיליון השנים הראשונות לאחר היווצרות הערפילית הפרוטוסולרית נוצרו אובייקטים גדולים למדי של חגורת קויפר בגדלים של עד 400 ק"מ. לאחר כשלושה מיליון שנה, הגז עזב את הדיסק הפרוטו -פלנטרי, ונותר בו רק מוצק אחד. במהלך ה- 400 Ma הבא, HNOs גדולים צברו בהדרגה את החומר המוצק הנותר, בו זמנית דחיסה, שעברו בידול כבידה חלקי או מלא, פרקי התכה והקפאה לאחר מכן. הגופים הגדולים ביותר כמו פלוטו וטריטון נותרו פעילים עד היום.
עם זאת, לא כל החומר נאסף ב- TNO גדולות. חלק מאבק הקרח וחלוקי הנחל החלו להצטבר לאט במהירות נמוכה, כשהם נאספים לתוך אגרגטים רופפים, שקוטרם הגיע עד ל -5 ק"מ עד שהגז התפזר. צמיחה איטית ומהירות נמוכה של התנגשויות הדדיות הצילו את האגרגטים הללו (גרעיני שביט עתידיים) מהחימום ואפשרו להם לשמר חומרים נדיפים מאוד בהרכבם.
ב ~ 25 מיליון השנים הבאות, כוח הכבידה של TNO גדולים "קצת עורר" את מסלולי השביט וגרם לגרעיני השביט להתנגש במהירות מעט גבוהה יותר. גרעינים רבים התנגשו ונדבקו יחד ויצרו גרעינים "דו-מפלגתיים" הדומים לגרעין 67P / Churyumov-Gerasenko. עם זאת, לאחר היווצרותם, רוב הגרעינים השביטים נותרו שלמים במשך 4.6 מיליארד שנים - ובכך פתח צוהר לעידן המוקדם ביותר של היווצרות מערכת השמש.
שביט הוא גוף שמימי קטן, המורכב מקרח השזור אבק ופסולת אבן. כאשר מתקרבים לשמש, הקרח מתחיל להתאדות, ולכן זנב נשאר מאחורי השביט, לעיתים נמתח לאורך מיליוני קילומטרים. זנבו של השביט מורכב מאבק וגז.
מסלול שביט
ככלל, מסלולם של רוב השביטים הוא אליפסה. עם זאת, גם מסלולים מעגליים והיפרבוליים שלאורכם נעים גופי קרח בחלל החיצון נדירים למדי.
שביטים העוברים במערכת השמש
שביטים רבים עוברים במערכת השמש. נתמקד בשוטטות החלל המפורסמות ביותר.
שביט ארנדה-רולנדהתגלה לראשונה על ידי אסטרונומים בשנת 1957.
שביט של האלימתרחש ליד כוכב הלכת שלנו כל 75.5 שנים. על שם האסטרונום הבריטי אדמונד האלי. האזכורים הראשונים של גוף שמימי זה נמצאים בטקסטים סיניים עתיקים. אולי השביט המפורסם ביותר בהיסטוריה של הציוויליזציה.
שביט דונאטיהתגלה בשנת 1858 על ידי האסטרונום האיטלקי דונאטי.
שביט איקאה-סקיאותר על ידי אסטרונומים חובבים יפנים בשנת 1965. הוא נבדל בהירותו.
שביט של לקסלהתגלה בשנת 1770 על ידי האסטרונום הצרפתי צ'ארלס מסייר.
שביט מורהאוסהתגלה על ידי מדענים אמריקאים בשנת 1908. ראוי לציין כי הצילום שימש לראשונה במחקר שלה. הוא הבחין בנוכחותם של שלושה זנבות.
שביט הייל-בופנראה ב -1997 בעין בלתי מזוינת.
שביט hyakutakeנצפה על ידי מדענים בשנת 1996 במרחק קצר מכדור הארץ.
שביט שווסמן-וואכמןאסטרונומים גרמנים הבחינו לראשונה בשנת 1927.
לשביטים "צעירים" יש גוון כחלחל. זאת בשל הימצאות כמות גדולה של קרח. כשהשביט מסתובב סביב השמש, הקרח נמס והשביט לובש גוון צהבהב.
רוב השביטים נפלטים מחגורת קויפר, שהיא מקבץ של גופות קפואות הממוקמות ליד נפטון.
אם זנבו של השביט כחול ופונה מהשמש, זו עדות לכך שהוא מורכב מגזים. אם הזנב צהבהב ופונה לכיוון השמש, אז יש בו אבק רב וזיהומים אחרים הנמשכים אל הכוכב.
לימוד שביטים
מדענים מקבלים מידע על שביטים באופן ויזואלי באמצעות טלסקופים רבי עוצמה. עם זאת, בעתיד הקרוב (בשנת 2014) מתוכננת שיגור חללית ESA Rosetta לחקור את אחד השביטים. ההנחה היא שהמכשיר יהיה ליד השביט זמן רב, וילווה את נודד החלל בדרכו סביב השמש.
שים לב שקודם נאס"א שיגרה את החללית Deep Impact כדי להתנגש באחד השביטים של מערכת השמש. נכון לעכשיו, המכשיר תקין והוא משמש את NASA לחקר גופי חלל קפואים.
מוסקווה, 30 באוקטובר - ריה נובוסטי.תמונות ונתונים מדעיים של בדיקת רוזטה סייעו למדענים להוכיח כי שביטים נגרמים כתוצאה מהתמוטטות כבידה של עננים קטנים של "חלוקי נחל" וקרח, על פי מאמר שפורסם בכתב העת MNRAS.
"הראינו כי שביט צ'וריומוב -גרסימנקו נולד כתוצאה מהתמוטטות כבידה" רכה "של ענן אבק וחלוקי נחל. לצערנו, עדיין איננו יכולים לומר כיצד הופיעו חצאי" המשקולת "שלו - היו אלה גופים שמימיים נפרדים. שהתנגשו לאחר לידתם, או שהם חלק ממכלול יחיד ", אומר יורגן בלום מהמכון לגיאופיזיקה ופיזיקה חוץ -יבשתית בבראונשווייג, גרמניה.
העולם לפני הזמן
כיום, למדענים אין כמעט ספק כי כוכבי הלכת מתחילים את לידתם בתוך דיסק אבק גז שטוח מלא בחלקיקי אבק קטנים וענני גז צפופים, והיווצרותם מסתיימת בשורה של התנגשויות של כוכבי לכת - "עוברים" של כוכבי לכת בגודלם של ווסט וסרס, כמו גם שביטים ואסטרואידים גדולים.
"באמצע" ביניהם יש חלל תיאורטי - עד שמדענים פלנטרים הגיעו להסכמה לגבי מה שקורה לאחר שגרגירי אבק בודדים מתלכדים לגושים קטנים יחסית בגודל של סנטימטר. ישנן מספר תיאוריות שונות, שלא ניתן היה לבדוק עד לאחרונה.
מדענים פלנטרים מנסים למצוא את התשובה לחידה זו בשתי דרכים - על ידי התבוננות במערכות פלנטריות שזה עתה נולדו באמצעות טלסקופים מיקרוגל, ובחינת גרגירי אבק שנשמרו במעי השביטים מאז לידת מערכת השמש. המחקרים הראשונים מסוג זה בוצעו לפני שלוש שנים על ידי בדיקת רוזטה ונחיתת פילה, שהושלכו על פני שטח שביט צ'וריומוב-גרסימנקו בנובמבר 2014.
בלום ועמיתיו השתמשו בנתונים שנאספו על ידי "פילה" ו"רוזטה "על מנת לחשוף את אחד מסודות ה"חלל התיאורטי" הזה ולגלות כיצד מקורו של השביט הזה.
כפי שמסביר המדען, המבנה הפנימי של השביט, כמו גם גודל ומסת חלקיקי האבק שנמצאו ב"זנבו "על ידי מכשירי" רוזטה ", משקפים ישירות את התנאים שבהם הוא נוצר. לדוגמה, אם הוא נולד במהלך סדרה של התנגשויות של "עוברים" גדולים יותר וגדולים יותר של כוכבי לכת, אזי העניין שלו יימס מחדש באופן חלקי ויהיה בעל הרכב מינרלי וכימי לא הומוגני.
ענן חלל רך
זה, כפי שמראים נתוני הגשושית וממודול הירידה, סביר להניח שלא קרה - גרגירי אבק רבים שנמצאו על שביט צ'וריומוב -גרסימנקו הם בעלי צורה רכה ו"רופפת "ובו בזמן הם גדולים במיוחד. המשמעות היא שגרעין השביט נולד בסביבה "רגועה" למדי ובמהירויות נמוכות מספיק של האבק והגז שיצר אותו.
אבותיו, כפי שמראים מדידות הגששים וחישובים תיאורטיים של מדענים, היו גרגירי אבק גדולים יחסית, שרדיוסם נע בין אחד לששה מילימטרים. חלקיקי אבק אלה הצטברו בהדרגה בנקודה מסוימת בקצוות הרחוקים של הענן הפרוטו -פלנטרי, וגרמו לאנלוגי מיניאטורי של קריסת כבידה, שלרוב מקדים את הולדת הכוכבים וכוכבי הלכת.
כפי שמודלים ממוחשבים מראים, תהליך זה התקדם לאט למדי, מה שהוביל לכך שחלקיקי אבק היו מעורבים באופן שווה בפנים השביט ו"נדבקים "יחד בצורה כמעט ראשונית, וחללים רבים התעוררו בתוך הגוף השמימי. מצד שני, כעת אנו יכולים לומר בביטחון כי השביט נולד ב"ישיבה אחת " - לא היו שלבי ביניים בלידתו.
תוצאות חישוב כאלה תואמות היטב את נתוני המבנה של פנים השביט צ'וריומוב-גרסימנקו, שהושגו על ידי "פילה" במהלך נחיתה לא מוצלחת והוכרזו בקיץ 2015. מצד שני, הם גם מעידים על העובדה ש"מפלצות מרופטות "יכלו להיווצר אחרת מכפי שכוכבי הלכת אמורים לעשות, דבר שאינו ניבא על ידי התיאוריה ומהווה הפתעה עבור מדעני כוכבי הלכת.
שאלת מוצאם של שביטים מורכבת מאוד. הנתונים האמיתיים שלנו עליהם אינם מספיקים כדי לפתור אותם. אבל מדענים, כמו כל האנשים, רוצים ללמוד במהירות על מה שכל כך מעניין, גם אם זה לא נחקר מעט. לכן נבנות השערות שונות לגבי מקורם של שביטים; השערות אלו משתנות תוך כדי הדיון וצצות נתונים חדשים. לכן ישנן דעות שונות.
קח למשל את גילוי האסטרואידים עם מסלולים מוארכים, זהים למסלולים של כמה שביטים תקופתיים. האסטרואידים הקטנים הללו נבדלים במראה שלהם משביטים כאלה רק בהיעדר מעטפת ערפילית סביבם. אלה הם האסטרואידים גידלגו, הרמס, אדוניס, אפולו, איקרוס. יחד עם זאת, עבור כמה שביטים לתקופה קצרה, למשל, עבור שביטים שווסמן - וואכמן ואוטרם, המסלולים קרובים יותר למעגל, שאליו מתקרבים מסלוליהם של רוב כוכבי הלכת, מאשר באסטרואידים בשם. בנוסף, לכמה שביטים כמעט ולא נראים פגזים מעורפלים. לכן, עד לאחרונה ניתן היה לחשוב על המקור השכיח של אסטרואידים ושביטים תקופתיים, אולי בשל פיצול האסטרואידים בהתנגשויות, בהם מסלולים של השברים משתנים. אפשר אפילו להניח שאסטרואידים כמו הידאלגו הם גרעיני השביטים שאיבדו את מעטפת הגזים שלהם. עם זאת, הנתונים הידועים כיום על טיבם ומבנהם של גרעיני שביט אינם מאפשרים לנו להתייחס אליהם כאל שברים מונוליטיים, וזהו קושי להשערה כזו.
האסטרונום הסובייטי S.K. Vsekhsvyatsky לפני שנים רבות מצא סימנים משכנעים לכך ששביטים תקופתיים מאבדים במהירות את בהירותם, דלדולם ומפסיקים להתבונן בהם. ראינו דוגמאות להתפרקות שביטים עם הפיכתם לאחר מכן למטר מטאורים. בינתיים, שביטים תקופתיים ממשיכים להיפתח מחדש. אם מספרם לא נעלם במהלך קיומה של מערכת השמש, הרי שהרכבם מתחדש עם לידתם של שביטים חדשים. אבל איפה ואיך?
S.K. וסכסוויאצקי מגן על ההשערה כי שביטים מתעוררים אפילו בזמן הנוכחי על ידי פליטות מהתפרצויות געשיות על כוכבי הלכת או הלוויינים שלהם.
כדי להתנתק מכוכבי הלכת הענקיים, ועוד יותר כדי להתגבר על התנגדות האטמוספירה שלהם, הפליטות חייבות לרכוש מהירות עצומה, האנרגיה שלהן צריכה להיות גבוהה להפליא. יחד עם זאת, מסת המצטבר של שביטים צריכה להיות כמעט גדולה ממסת כוכבי הלכת, ואף יותר מכך של הלוויינים שלהם. לכן, להשערה זו לא היו תומכים רבים. ספקות גדולים הובאו גם לכך שיכולים להיות הרי געש פעילים עדיין על לווייני כוכבי הלכת. לאחרונה, באביב 1979, קיבלה השערתו של וסכסביאצקי אישור רב עוצמה. תחנת החלל האמריקאית וויאג'ר 1, שטסה ליד איו, אחד מארבעת הלוויינים העיקריים של צדק, צילמה תופעות על פניו (איור 88), המתוארות כיצאות לבה מרובות סילוני לבה מחמישה הרי געש, המלווים בפליטות של אפר וגזים בגובה של עד 500 ק"מ. פליטות אלה הוקרנו לשמים בקצה כדור הארץ. זאת, יחד עם ההצדקה לחזות החזית של S.K. כל הקדושים על יצירת טבעות סביב כוכבי לכת ענקיים עם לוויינים גדולים מחזקים מאוד את מיקומו. נכון, המסה של פליטות וולקניות אפשריות מלווייני כוכבי הלכת הידועים אינה מספיקה ליצירת כל שבילי מערכת השמש.
האם יכול להיות (זו המחשבה האישית שלי) שכאן, כמו במקרים אחרים המוכרים למדע, אירועים שונים מעוררים תוצאות דומות. לדוגמה, המכתשים נוצרים הן על ידי פגיעות מטאוריט והן מהתפרצויות געשיות. כנראה שביטים לתקופה קצרה מקורם בהתפרצויות מלווינים פלנטאריים, ושביטים ארוכי טווח מתהליכים בגבולות מערכת השמש ...
החובב הבלתי נלאה S.K. וסכסוויאצקי יצר בברית המועצות (לראשונה בעולם) מצפה כוכבים מיוחד ליד קייב לחקר שביטים. הוא גם ארגן את התצפית השיטתית בברית המועצות על כל השביטים המופיעים, ולשם כך הוא שולח את תלמידיו לכל חלקי האיחוד למסע זה. הפירות של עבודה זו יאיצו את ההבנה הטובה יותר שלנו לגבי טיבם ומקורם של שביטים.
לדוגמה, אורט (הולנד) הציע כי שביטים נוצרים הרבה מעבר למסלולו של פלוטו. אולי, חשב, בהתחלה מדובר בעיבוי קטן שהתעורר במהלך היווצרות כוכבי הלכת ונזרק החוצה מהפרעה של האחרונים לאזורים החיצוניים. כעת, בהשפעת הפרעות מכוכבים סמוכים, חלקם נדחקים לאחור מדי פעם ונעשים גלויים.
במושגים אלה של ענן שביט ליד גבול מערכת השמש, לא ברור מדוע גופים קטנים כל כך עשירים בגזים.
בכל מקרה, חקר השביטים, שה"מזיקות "שהמדע הכחיש, הוא גבוה בברית המועצות. עבודותיו של אחד המדענים הגדולים בעולם F.A. ברדיכין עשה תקופה שלמה באזור זה, ומדענים סובייטים ממשיכים לחקור שביטים על בסיס התגליות והמושגים האחרונים של הפיזיקה.