עמוד הבית > מדעי כדור-הארץ והיקום > אסטרונומיה [מדעי החלל] > גרמי שמים > מערכת השמש
סיינטיפיק אמריקן ישראל


תקציר
אף על פי שהירח היה הגוף הראשון במערכת השמש שנחקר על ידי חלליות, והיחיד שביקרו בו אסטרונאוטים, עדיין המדענים מחפשים תשובות לשאלות אודות ההיסטוריה שלו, הרכבו ומבנהו הפנימי. על חקר הירח, והמשימות הרבות שעוד לפנינו.



הירח באור חדש
מחבר: פול ד' ספודיס


בעשור האחרון הוכיחו המשימות אל הירח שיש עוד דברים רבים ללמוד על השכן הקרוב ביותר לכדור הארץ

הלבנה אינה חושפת בקלות את סודותיה.

אף על פי שבן הלוויה חסר האטמוספרה של כדור הארץ היה העצם הראשון במערכת השמש שנחקר על ידי חלליות, והגוף השמימי היחיד שביקרו בו אסטרונאוטים, עדיין המדענים מחפשים תשובות לשאלות אודות ההיסטוריה שלו, הרכבו ומבנהו הפנימי. בשנים האחרונות קראו מדענים לחידוש חקר הירח. סוכנויות החלל האירופית והיפנית מתכננות לשלוח חלליות שיקיפו את הירח וסוכנות החלל האמריקנית, נאס"א, שוקלת להנחית חללית בצדו הרחוק1. החלליות האלה עשויות להאיר גם את ההיסטוריה של כוכבי הלכת הסלעיים האחרים במערכת השמש הפנימית: כוכב חמה, נוגה, מאדים ובייחוד כדור הארץ. בהשוואה לכוכבי הלכת האחרים, פני השטח של הירח נותרו כמעט ללא שינוי במשך שלושת מיליארדי השנים האחרונות, ולכן הוא עשוי לשמש מפתח להבנת היווצרותם של כוכבי הלכת הפנימיים והתפתחותם.

כשהאסטרונומים הביטו לראשונה בטלסקופ לפני 400 שנה, הם גילו על פני הירח שני סוגי קרקע: רמות בהירות, הרריות ומצולקות במכתשים רבים ומישורים כהים וחלקים יותר. גלילאו גליליי, האסטרונום בן המאה ה-17, כינה את המישורים maria - לשון רבים למילה ים בלטינית - בגלל המראה הכהה והחלק שלהם. אחת ההפתעות הגדולות ביותר בעידן החלל הייתה ב-1959 כשהחללית הסובייטית לונה-3 צילמה בפעם הראשונה את הצד הרחוק של הירח, צד שלא נראה מעולם קודם לכן מפני שהוא תמיד פונה הרחק מכדור הארץ. הצילומים הראו שאין כמעט "ימות" כהות בצד הרחוק, שלא כבצד הפונה אלינו שבו הן בולטות לעין כל כך. רווחות אמנם כמה תיאוריות שעשויות להסביר את שני הפנים האלה של הקרקע, אבל למעשה הדבר עדיין בגדר חידה לא פתורה.

אנליזה של סלעים ועפר שהובאו מן הירח בידי האסטרונאוטים של משימות "אפולו" ועל ידי הרובוטים מסדרת "לונה" אפשרה לחוקרים להציץ אחורה בזמן ולהסיק איך התפתח הירח. העדויות מראות שהירח נוצר לפני כ-4.5 מיליארדי שנה, כאשר גוף בגודלו של מאדים פגע בכדור הארץ הצעיר. ההתנגשות העיפה לחלל רסס של סלעים מותכים שנכנסו למסלול סביב כדור הארץ, הגופים הקטנים הללו התלכדו עד מהרה ויצרו את הירח. התהליך התרחש מהר כל כך עד שהחום שנוצר בו התיך את כל חלקו החיצוני של הירח הצעיר והקיף אותו באוקיינוס של סלע מותך, או מגמה. קרום הירח נוצר לאחר מכן ממינרלים בצפיפות נמוכה שצפו על פניו של אוקיינוס המגמה.

לאחר השלב הראשון הזה ספגו פני השטח של הירח הפגזה עזה של שביטים, אסטרואידים ומטאורידים. כמה מן הגופים הגדולים יותר פרצו בקרקע אגנים עצומים שקוטרם מגיע ליותר מאלפיים קילומטרים. רוב המכתשים והאגנים, לפחות אלה שבצד הקרוב לכדור הארץ, התמלאו במהלך 300 עד 400 מיליוני השנים שלאחר מכן בלבה בזלתית עשירה בברזל, וכך נוצרו ה"ימות" הכהות הנראות היום. ככל שחלף הזמן נרגעה ההפצצה, והפגיעות הידלדלו ונחלשו. מכיוון שה"ימות" צעירות יותר מן הרמות יש פחות מכתשים על פניהם והמכתשים הקיימים קטנים יותר. מעט מאוד התרחש על הירח במשך שלושת מיליארדי השנים שלאחר מכן: לאחר שגוועו המדורות הגעשיות , הפעילות הצטמצמה למכתש פגיעה חדש שנוצר פה ושם, לגשם בלתי פוסק של מיקרו-מטאוריטים ולשישה ביקורים חטופים של תריסר אסטרונאוטים לפני יותר משלושים שנה.

הירח, שעבר התנגשויות, פעילות געשית ופעילות טקטונית, יכול אפוא לשמש אבן בוחן להבנת התהליכים האלה. הצמידות שלו לכדור הארץ הופכת אותו למקום אידאלי לחקר הפעילות החוץ-פלנטרית שהתרחשה בחלק הזה של מערכת השמש בראשית התפתחותה. עקבות הפגיעה בכדור הארץ של אסטרואידים ושביטים נמחו כמעט כולן מפניו הפעילים פעילות גיאולוגית של כוכב הלכת שלנו. אך ההיסטוריה הזאת תועדה במקביל על הירח, שם אפשר לחשוף אותה ולקוראה.

מדענים למדו רבות מן המחקרים של משימות "אפולו", אבל תעלומות רבות נותרו ללא מענה לאחר שהסתיימה התכנית. החוקרים הגיעו למסקנה שצריך למפות את פני הירח כולו באמצעות מגוון של מכשירים לחישה מרחוק. רמז לתגליות המרתקות הצפונות בסקירה גלובלית כעין זו של הירח הגיע בשנות התשעים כשהחללית "גלילאו" חלפה פעמיים בקרבת כדור הארץ והירח בדרכה אל כוכב הלכת צדק. בחצי הכדור הדרומי, בצד הרחוק של הירח, קלטו חיישני החללית חותם בלתי רגיל של סלעים עתירי ברזל בתחתית האגן הגדול ביותר על הירח, אגן המכונה "אגן הקוטב הדרומי-אייטקן" (SPA). "גלילאו" מיפתה גם מקצת ה"ימות" באמצעות חיישנים באורכי-גל שונים, מיפוי שסיפק מידע אודות ההרכב של פני השטח. התוצאות רמזו על כך שהחוקרים יוכלו להשתמש בחישה מרחוק כדי לשחזר את הסדר שבו נוצרו זרמי הלבה ב"ימות".

"ימות" ורמות

ב-1994 שיגר משרד ההגנה האמריקני את החללית "קלמנטיין". מטרתה הייתה לבחון חיישנים קלי משקל שפותחו בשביל מערכת ההגנה האמריקנית נגד טילים בליסטיים. במשך 71 יום הקיפה קלמנטיין בהצלחה את הירח במסלול קוטבי, ויצרה מפה גלובלית של פני השטח כפי שנקלטו ב-11 אורכי גל שונים בתחום האור הנראה והאינפרה-אדום של הספקטרום. החללית נשאה גם מד-טווח לייזר שאפשר לחוקרים לסרטט בפעם הראשונה מפה טופוגרפית כוללת של הירח. וכן אפשר מעקב בגלי רדיו אחר מסלול ההקפה של החללית וסיפק מידע טוב יותר על שדה הכבידה של הירח. זאת ועוד, ניסוי מכ"מ מאולתר חשף רמזים מסקרנים להימצאות קרח באזורים המוצלים-תמיד בקרבת הקוטב הדרומי של הירח.

בעקבות קלמנטיין, שיגרה נאס"א ב-1998 את החללית "לונר פרוספקטור" (מילולית: החפשן הירחי) למסלול קוטבי סביב הירח. לונר פרוספקטור, חלק מסדרת משימות התגלית (Discovery-class) של נאס"א, מיפתה את הרכב פני השטח של הירח באמצעות ספקטרוסקופיה של קרני גמא ושל נויטרונים. החללית אישרה את תגלית הקרח של קלמנטיין על יד הקוטב הדרומי וגילתה מרבצים נוספים בקוטב הצפוני. ספקטרומטר של חלקיקי אלפא מדד פליטת גזים מתוך הירח ומגנטומטר מיפה את השינויים בעוצמת השדה המגנטי על פני השטח. מעקב בגלי רדיו אחר מסלול החללית שיפר עוד יותר את הידע שלנו על שדה הכבידה הירחי. ולבסוף, פקחי הטיסה ריסקו בכוונה את החללית על הירח בתקווה לשחרר אדי מים מפני השטח. טלסקופים על פני כדור הארץ ובחלל כוונו אל אתר ההתרסקות כדי לקלוט את תמרת האדים, אבל זו לא נצפתה.

בעקבות המדידות של קלמנטיין ולונר פרוספקטור יכלו המדענים לראות את התגליות של משימות אפולו בהקשר גלובלי ולשקול מחדש את הידוע להם על הירח ועל ההיסטוריה שלו. לדוגמה, בשקע ענק המצוי במערב הצד הקרוב של הירח, המכונה Oceanus Procellarum (בלטינית: "אוקיינוס הסערות"), מצאו האסטרונאוטים של אפולו-12 ואפולו-14 סלעי בזלת חריגים, עשירים ביסודות קורט הידועים בצוותא בסימון K ) KREEP מסמל אשלגן, REE מסמל את המתכות העפרוריות הנדירות ו-P מסמל זרחן). אטומי היסודות האלה אינם משתלבים כראוי במבנים הגבישיים של המינרלים הנפוצים שמהם מורכבים סלעים, ולכן הגיאולוגים מכנים אותם בכינוי "הבלתי-מתאימים". הימצאותם של סלעים עשירים ב-KREEP מעידה על כך שהירח הצעיר עבר תהליכים רבי עוצמה של התכה והפרדה שבמהלכם התרכזו היסודות הבלתי-מתאימים בחלק המותך והנוזלי של מערכת שהתמצקה והתגבשה יותר ויותר. לונר פרוספקטור גילתה שהריכוזים הגבוהים ביותר של KREEP מצויים באוקיינוס הסערות, אם כי הסיבה לפריסה הבלתי רגילה הזאת אינה ברורה.

זאת ועוד, החלליות שהקיפו את הירח אישרו שהסלע הנפוץ ביותר ברמות הירחיות הוא אנורתוזיט, סלע יסוד המורכב רובו ככולו מן המינרל פלדספר ועשיר בסידן ובאלומיניום. הסלעים האלה נוצרו בראשית ימי הירח כשהמעטה החיצוני שלו היה מותך לגמרי, והאנורתוזיט שצפיפותו נמוכה צף על פני אוקיינוס המגמה. אף על פי שמדענים שיערו על סמך הדוגמאות שהובאו ממשימות אפולו, ששלב כזה בהיסטוריה של הירח אכן התרחש, ההוכחה לכך באה מן הנתונים שאספו קלמנטיין ולונר פרוספקטור, נתונים שהראו שסלעי אנורתוזיט נפוצים בכמויות גדולות בכל רחבי הירח. מקור החום היחיד שהיה יכול להתיך את הירח כולו הוא הצטברות מהירה של גופים קטנים. נוכחותן של כמויות גדולות של אנורתוזיט בקרום הירחי תומכת אפוא בתיאוריה שהירח נוצר מהתלכדות שברים שנוצרו בהתנגשות בין כוכבי לכת.

החלליות קלמנטיין ולונר פרוספקטור שהקיפו את הירח הסבירו גם את אחת התגליות הבלתי מפוענחות של משימות אפולו: ריכוזי הטיטניום החריגים בסלעי הבזלת שנאספו במישור שבו נחתו האסטרונאוטים הראשונים על הירח בחללית אפולו 11. הגיאולוגים המתמחים בחקר הירח התקשו להסביר איך זרמי מגמה עשירה בטיטניום, שצפיפותה גבוהה מאוד, יכלו לטפס ולעלות דרך הקרום הפחות צפוף של סלעי אנורתוזיט. החלליות הראו שאזורי הלבה עתירת הטיטניום שהתגלתה על ידי אפולו 11 נדירים למדי בירח. סלעי הבזלת ב"ימות" מכילים טווח רחב של ריכוזי טיטניום, אך רק חלק קטן מהם מגיע להרכב הקיצוני שנראה באתר הנחיתה הראשונה ב"ים השלווה". חוקרי הירח למדו לקח חשוב: דוגמאות שנאספו במקום אחד אינן מייצגות בהכרח אזורים גדולים.

הרכבו של זרם לבה הוא בדרך כלל אחיד ואופייני לזרם מסוים. הנתונים שאספו קלמנטיין ולונר פרוספקטור מאפשרים אפוא למפות את הזרמים שהתפרצו ב"ימות". צפיפות המכתשים המכוסים זרם לבה מאפשרת לקבוע את גילו היחסי של כל זרם: זרמים עתיקים נחשפו להפגזות מן החלל זמן רב יותר מזרמים צעירים מהם, ולכן צפיפות המכתשים שעליהם גבוהה יותר. מדענים כבר קבעו את גילם של זרמי הלבה באתרי הנחיתה של חלליות אפולו באמצעות ניתוח הרכב האיזוטופים הרדיואקטיביים בדוגמאות הסלע שהובאו מהם. מכאן הם יכולים להעריך את גיל הזרמים האחרים על ידי השוואת צפיפות המכתשים שלהם לזו של זרמי הלבה באתרי הנחיתה. התוצאות מראות שזרמי הלבה ב"ימות" הירח שונים מאוד זה מזה בהרכבם ובגילם, אך רובם התפרצו לפני 3 עד 3.8 מיליארדי שנה.

אף על פי שסימן ההיכר של ה"ימות" הוא צבען הכהה, נראים גם על הרמות אזורים שהחזרת האור מהם היא בינונית, והם מכילים כמויות גבוהות יחסית של ברזל. מקצת האזורים האלה הם למעשה "ימות" שכוסו במעטה של "פסולת רמות" - שכבות של סלעים שהועפו בהתנגשויות שיצרו את אגני הירח. אם כך, זרמי הלבה המכוסים האלה קדומים מן השכבות המכסות אותם, שכבות שרובדו במהלך היווצרותם של האגנים לפני 3.8 מיליארדי שנים. קיומם מלמד אפוא על כך שהתפרצויות הלבה על הירח החלו הרבה לפני העידן שבו נוצרו זרמי הלבה הקדומים ביותר ב"ימות", שנדגמו על ידי חלליות אפולו. המיפוי הגלובלי של הירח הראה שזרמי הלבה העתיקים האלה נפוצים מאוד בצד הרחוק של הירח ובאזורי השפה (הגבול שבין הצד הקרוב והרחוק).

גושים וגבשושיות

הירח הוא עולם מחוספס מאוד. הפרש הגובה בין המקום הנמוך ביותר על פניו (בתוך אגן SPA) ובין המקום הגבוה ביותר (על הרכס המקיף את אגן קורולב שבצד הרחוק) הוא יותר מ-16 ק"מ. על כדור הארץ, שבו הפרש הגובה המרבי הוא כ-20 ק"מ, הטופוגרפיה של פני השטח היא תוצאה של פעילות טקטונית שיוצרת רכסי הרים גבוהים וחריצים עמוקים בקרקעית האוקיינוסים. בניגוד לכך, הקרום החיצוני של הירח סטטי, והוא קר וקשיח כבר ארבעה מיליארדי שנים לפחות. התבליט הטופוגרפי של הירח קשור אך ורק למכתשי ההתנגשות ולאגנים. אין זה מקרה אפוא שהאגן הגדול ביותר על הירח הוא גם המקום שבו מצויים הפרשי הגובה הגדולים ביותר, אם כי העובדה שתוואי שטח גדול ועתיק כל כך נשמר מפתיעה במקצת.

גם המבנה הפנימי של הירח הוא כנראה גושי למדי. מעקב הרדיו אחר מסלולה של החללית לונר פרוספקטור, שנעה במסלול נמוך שהתקרב עד לכדי שבעה קילומטרים מפני השטח, הראה כבידה חזקה מן הצפוי מעל לכמה מאגני ההתנגשות הצעירים ביותר. המדענים אינם סבורים שסלעי הבזלת האופייניים למישורים שמכסים את האגנים הם המקור לחריגות האלה בכבידה. שכן זרמי הלבה כשלעצמם דקים למדי, עוביו של כל זרם כזה הוא כמה מטרים עד כמה עשרות מטרים בלבד, ועובי כולם יחד אינו עולה בדרך כלל על 200 מטר. לדעתם, ריכוזי המסה האחראים לכבידה הגבוהה הם חדירות גדולות של סלע צפוף שעלו לאחר ההתנגשויות ממעטפת הירח אל עבר פני השטח של האגנים שמעליהם.

הבדלי מבנה פנימיים תת-קרקעיים עשויים גם להסביר את הדו-פרצופיות הבלתי רגילה של פני הירח - "ימות" כהות השולטות בנופו של צד אחד, הקרוב אלינו, ורמות בהירות על צדו האחר, המרוחק. אף על פי שהמדענים לא מצאו הסבר חד-משמעי לדבר, הסיבה הסבירה ביותר לדו-פרצופיות זו היא הבדלי עובי בקרום הירח. הקרום בצד הקרוב דק יותר, ולכן מגמה שעולה מן המעמקים יכולה להגיע ולפרוץ אל פני השטח בקלות רבה יותר משהיא יכולה לפרוץ בצד הרחוק. כמעט כל זרמי הלבה שבצד המרוחק מרוכזים באגן SPA, ואפילו שם הם דקים והיקפם קטן. ככלל, אגן SPA כמעט ריק מזרמי לבה המאפיינים את ה"ימות", ואילו בצד הקרוב אפילו האגנים הקטנים ביותר מלאים בזרמים רבים.

המפה הטופוגרפית שיצרה החללית קלמנטיין באמצעות מד-טווח לייזר חשפה את הממדים המדהימים של אגן SPA, וקבעה שהאגן, שקוטרו מגיע ל-2,600 ק"מ, הוא מכתש ההתנגשות הגדול ביותר במערכת השמש כולה. קלמנטיין גם תיעדה אגנים רבים נוספים, שמקצתם לא היו מוכרים לפני טיסתה. החוקרים מעריכים שיש יותר מ-45 אגנים על הירח (אגן התנגשות מוגדר כתוואי שטח שנוצר בהתנגשות ושקוטרו עולה על 300 ק"מ). על פי צפיפות המכתשים בתוך האגנים, נראה ש-SPA הוא העתיק ביותר ואגן אוריינטל הוא הצעיר מכולם.

ואולם, המדענים יודעים לקבוע רק את גילם המוחלט של האגנים שבהם נחתו חלליות לונה ואפולו. תיארוך באמצעות איזוטופים רדיואקטיביים של דוגמאות סלע שהותך כשפגעו בירח אסטרואיד או שביט מאפשר לקבוע מתי התרחשה הפגיעה. תיארוך כזה קבע שכל האגנים האלה נוצרו בחלון זמן צר, לפני 3.8 עד 3.9 מיליארדי שנה. טווח הגילים המצומצם הזה הוליך להשערה שהירח עבר תקופה קצרה שבה היה קצב ההתנגשויות גדול מאוד - התקופה הזאת זכתה לכינוי "הקטקליזם הירחי" (lunar cataclysm).

אבל איך יכול היה מבול כזה להתרחש? המודלים המתארים את ראשית ימיה של מערכת השמש מניחים שהתנגשויות הלכו והתמעטו החל מלפני 4.5 מיליארדי שנים ועד לפני ארבעה מיליארדי שנים. שכן בפרק הזמן הזה רוב הפלנטסימלים (planetesimals) - גרמי השמים הזעירים שהקיפו את השמש, אותם גופים סלעיים קטנים שנוצרו מערפילית הגז והאבק (הנביולה הסולארית) - הלכו ונזרקו אל מחוץ למערכת השמש הפנימית או נבלעו בכוכבי הלכת החיצוניים. אם יוכלו החוקרים לאשר שהקטקליזם הירחי אכן התרחש, יהיו לתגלית הזאת השלכות עמוקות לגבי ההיסטוריה של כל כוכבי הלכת הפנימיים. ייתכן למשל, שגוף גדול מאוד בחגורת האסטרואידים נשבר לרסיסים לפני כ-3.9 מיליארדי שנים, ושהשברים נסחפו פנימה אל עבר כדור הארץ והירח. אם אכן כך אירע, משמעות הדבר עשויה להיות שתבנית המכתשים על הירח ייחודית לו, ואי אפשר להשתמש בה כעזר לתיארוך תוואי שטח דומים בכוכבי לכת אחרים מלבד כדור הארץ.

דרך אחת לוודא אם הקטקליזם הירחי באמת התרחש תהיה לקבוע את גילו המדויק של אגן SPA. המדענים יודעים ש-SPA חייב להיות קדום מכל אגן אחר על הירח. האגן הקדום ביותר שתוארך באמינות גבוהה באמצעות דוגמאות סלע שהותך הוא "ים הרוגע" (Mare Serenitatis) שגילו נאמד ב-3.87 מיליארדי שנה. אין ספק שההתנגשות שיצרה את אגן SPA התרחשה לאחר שקרום הירח התמצק, אירוע שקרה לפני 4.3 מיליארדי שנה. גילו של SPA חייב אפוא להיות בין שני הזמנים האלה, אבל קרוב יותר למי מביניהם?

אם יתברר שאגן SPA קרוב בגילו לשאר המכתשים, יהיה בידי המדענים טיעון חזק שיתמוך בתיאורית הקטקליזם. אבל אם יתברר ש-SPA נוצר סמוך להתקשות קרום הירח אין צורך לשער שהקטקליזם בכלל התרחש. במקרה כזה יהיה אפשר לראות בהיסטוריית המכתשים של הירח עדות לדעיכה אקספוננציאלית הדרגתית בתדירות ההתנגשויות. אם אכן כך יתברר, הירח יוכל לשמש ככלי עזר לניתוח ולפרשנות של מפת המכתשים בכוכבי לכת פנימיים אחרים כמו מאדים. כיום החוקרים אינם יכולים לתארך את אגן SPA בלי דוגמאות סלע מותך שיובאו משם.

קרח וצל

התוצאה המרגשת ביותר של החלליות קלמנטיין ולונר פרוספקטור היא ככל הנראה העדויות לקרח בקטבים של הירח. הירח נוטה על צירו בזווית של מעלה וחצי בלבד, כלומר ציר הסיבוב שלו מאונך כמעט לגמרי למישור הסיבוב של כדור הארץ סביב השמש. ולכן בקטבים השמש נראית כמעט תמיד באופק או קרוב אליו (ציר הסיבוב של כדור הארץ, לעומת זאת, נטוי בכ-23 מעלות). מקום כלשהו על יד הקוטב, המתנשא לגובה של כ-600 מטר מעל לגובה הממוצע של פני הירח, יואר תמיד באור השמש. לעומת זאת, מקום השקוע בעומק של 600 מטר או יותר מתחת לגובה הממוצע יהיה שרוי בצל תמידי. באזורים מוצלים אלה מקורות האנרגיה היחידים הם הקרינה הרדיואקטיבית הזעומה שנפלטת מדעיכה של יסודות רדיואקטיביים בתוך הירח והקרינה הקוסמית החלשה. מדענים מעריכים שבאזורי חושך-עד אלה, שקיימים כבר שניים עד שלושה מיליארדי שנים, שורר קור עז - בין 223 ל-203 מעלות צלזיוס מתחת לאפס. ה"מלכודות הקרות" האלה עשויות לאגור בתוכן קרח שמקורו בשביטים ובמטאוריטים שפגעו בירח, מפני שהקרח לעולם לא יתאדה מהם בהשפעת קרני השמש.

קלמנטיין לא נשאה עליה מכשור שתוכנן מראש לחיפוש קרח בקטבים, אבל הצוות המדעי של המשימה הצליח לאלתר ניסוי באמצעות משדר הרדיו של החללית. משטחי סלע מפזרים גלי רדיו באקראי לכל הכיוונים, ולעומת זאת קרח בולע חלק מן הגלים ומחזיר את חלקם באופן קוהרנטי. כשכיוונה קלמנטיין גלי רדיו אל עבר האזורים המוצלים שבקוטב הדרומי של הירח, הגלים המוחזרים היו אופייניים להחזרה ממשטח קרח. ארבע שנים אחר כך גילה ספקטרומטר הנויטרונים של לונר פרוספקטור כמויות גדולות של אטומי מימן באזורים החשוכים שבשני הקטבים. ההסבר הסביר ביותר לכך הוא שהחללית זיהתה את אטומי המימן שבמולקולות המים שבקרח. כמות הקרח בשלושים הסנטימטרים העליונים של הקרקע בשני הקטבים גם יחד נאמדת היום ביותר מעשרה מיליארדי טונות. אבל החוקרים אינם יודעים באיזה מצב פיזיקלי מצוי החומר, מהו הרכבו המדויק, מהי מידת ניקיונו וזמינותו. [ראה "קרח ללא קרחונים", סיינטיפיק אמריקן - ישראל, גיליון אפריל-מאי 2004] רק משימות עתידיות אל הירח יוכלו להשיג את המידע הזה.

התמונות שהגיעו מקלמנטיין הראו גם אזורים בקרבת הקטבים הנראים כאילו אור השמש מאיר עליהם כמעט תמיד. לדוגמה, על יד הרכס המקיף את מכתש שקלטון יש אזור המואר במשך יותר משבעים וחמישה אחוזים מזמן הסיבוב של הירח סביב צירו. התנאים התרמיים באזורים האלה מתונים יחסית, והטמפרטורה על פני השטח שלהם נעה בין 40 ל-60 מעלות צלזיוס מתחת לאפס. (בניגוד לכך, הטמפרטורות באזור קו המשווה נעות בין 150°C- לבין 100°C+.) מיקומו של בסיס מאויש או בלתי-מאויש באחד מן האזורים מוארי השמש האלה יקטין מאוד את האתגר שבתכנון ציוד שיעמוד בהפרשי הטמפרטורה הקיצוניים של פני הירח. ואם יהיה אפשר להפיק קרח מאזור חשוך בקרבת מקום, הוא יוכל לשמש כמקור מים לקיום חיים ולהפקת דלק טילים (על ידי פירוק המים למימן ולחמצן נוזליים, דלקי ההנעה הכימיים היעילים ביותר).

בחזרה אל הירח

לאור ההצלחה של קלמנטיין ושל לונר פרוספקטור מצויות עכשיו משימות רבות אל הירח בשלבים שונים של תכנון וביצוע. בספטמבר 2003 שיגרה סוכנות החלל האירופית את החללית SMART 1 שמשימתה העיקרית היא לבחון מנוע יוני שיפעל במשך 16 חודשי המסע לירח. לאחר שתיכנס החללית למסלול סביב הירח היא תמפה את פני השטח שלו באמצעות מצלמה וגלאי קרני X. ב-2004 מתכננת יפן לשגר את Lunar A, חללית שתקיף את הירח ותשליך לעברו שני מתקנים, המכונים "חודרנים" (penetrators). הנחיתה ה"קשה" תחדיר את המתקנים לקרקע כדי לאסוף מידע על פנים הירח, ואולי אף למפות את הליבה שלו באמצעות סיסמומטרים וחיישני מעבר חום שיותקנו בכל אחד מהם. משימת המשך יפנית, הקרויה SELENE מתוכננת ל-2005. מדובר בחללית הקפה גדולה שתמפה את הירח בפירוט רב יותר באמצעות ספקטרומטרים של קרני X וקרני גמא, מצלמה, מד-טווח לייזר ורדאר.

ההערכות החדשות בדבר חשיבותו של אגן SPA עוררו מחדש את הרעיון להנחית עליו חללית רובוטית שתאסוף דגימות ותשגר אותן ברקטה בחזרה לכדור הארץ לשם אנליזה. דו"ח של צוות מומחים במימון האקדמיה האמריקנית למדעים המליץ ב-2002 על משימה כזאת. מטרתה הראשית של המשימה תהיה לאסוף דוגמאות של סלעים שהותכו בהתנגשות שיצרה את אגן SPA. אם יאפשרו הדוגמאות האלה לקבוע את גילו של האגן, תוכרע השאלה אם הקטקליזם הירחי אכן התרחש. זאת ועוד, מכיוון שהסלעים שהותכו מכילים תערובת של כל סוגי הסלע שנפגעו על ידי האסטרואיד או השביט המתנגש, ניתוחם יוכל לגלות מה היה הרכב הקרום ומבנהו באתר הפגיעה. יש חוקרים הסבורים שהגוף שהתנגש חדר אולי לעומק הקרום וחשף חלקים מן המעטפת החיצונית, ייתכן שבעומקים של עד 120 ק"מ. אם אכן מכילים הסלעים שהותכו בהתנגשות חומרים מן המעטפת, המדענים יוכלו לאפיין בעזרתם ביתר פירוט את ההרכב הפנימי של הירח.

הרעיון לשגר חללית למשימת איסוף דגימות והחזרתן מאגן SPA הוא רעיון פשוט אך קשה לביצוע. מתכנני המשימה חייבים לבחור אתר נחיתה שיספק את הדגימות הדרושות לפתרון השאלות המדעיות בדבר גילו של SPA והרכב הסלעים שבו. חוקרים יכולים להשתמש במידע שנאסף בחישה-מרחוק כדי לזהות אזורים שעל פי הרכבם ומיקומם הגיאולוגי יש סיכוי רב שהסלעים הנחשקים מצויים בהם. מכיוון שאתר הנחיתה מצוי בצד הרחוק של הירח יהיה חייב רכב הנחיתה להיות עצמאי או שהקשר בינו לבין פקחי הטיסה יהיה דרך לוויין ממסר.

זאת ועוד, החללית תצטרך לאסוף באתר הנחיתה לא רק סלעים אלא גם דוגמאות של קרקע. הסלעים נחוצים לניתוח המינרלוגיה ולתיארוך הדוגמאות, ואילו דגימות העפר דרושות כדי לוודא שהסלעים שנאספו אכן מייצגים את האזור (העפר עשוי להכיל גם שברים קטנים של סוגי סלעים נדירים או מיוחדים). את הדגימות יהיה צורך לארוז בתוך רכב-חזרה קטן שיגיע אף הוא על גבי רכב הנחיתה. הרכב הזה ישתמש ברקטה שתשגר אותו מפני הירח ותכניס אותו למסלול בחזרה לכדור הארץ. לאחר שהאטמוספרה של כדור הארץ תאט את צניחתו, יוכל הרכב לנחות באזור מרוחק ולהפעיל משואת רדיו שתזעיק את צוות החיפוש. כל הגורמים האלה עושים את המשימה לשאפתנית ומאתגרת אבל היא בהחלט בטווח היכולות שלנו.

נאס"א כבר ביקשה הצעות למשימה להבאת דוגמאות מאגן SPA שתבוצע לפני 2010. אבל מתי ישובו אסטרונאוטים אל הירח? יש שפע של סיבות מדעיות לעריכת מחקרים בפועל על ידי בני אדם. משימה מאוישת תהיה הזדמנות מצוינת למחקרים מגוונים, החל במחקר פלנטרי ועד אסטרונומיה. קיומם של מים קפואים בקטבים עשוי להקל מאוד על הקמת בסיס מאויש קבוע. נאס"א סרטטה לאחרונה בקווים כלליים הצעות שיאפשרו לפתח משימות מאוישות לירח על פי תשתית קיימת לשיגור ולתחבורה בחלל, הצעות שיוזילו במיליארדי דולרים את הוצאות הפיתוח.

ואולם, חזרתם של אסטרונאוטים אל הירח מחייבת סיבה פוליטית ולא הצדקה מדעית. שיבה אל הירח לעולם לא תהיה רק מסיבות מדעיות, והיא גם לא צריכה להיות כזאת. המשימות חייבות לענות על צרכים לאומיים רחבים. אבל ברגע שנחזור אל הירח, ייפתחו לפנינו אופקים חדשים למחקר מדעי. קראנו מקצת מסיפורו של הירח אבל עדיין רב בו הנסתר. סביר להניח שמחקר עתידי יגלה שההיסטוריה של השכן הקרוב ביותר אלינו מורכבת ומסובכת יותר ממה שעלה אי-פעם על דעתנו.

‏‏סקירה כללית / מסתרי הירח

  • החלליות קלמנטיין ולונר פרוספקטור סיפקו למדענים בשנות ה-90 מפות טופוגרפיות גלובליות של הירח ומפות של הרכב פני השטח, ושל אי האחידות בשדה הכבידה ובשדה המגנטי שלו.
  • הממצאים אישרו את התגליות של משימות "אפולו", אך העלו גם שאלות חדשות. בייחוד המדענים סקרנים בעניין הפצצה אלימה ביותר של הירח מן החלל שאירעה לפני כארבעה מיליארדי שנים.
  • סוכנויות החלל של אירופה, יפן וארה"ב מתכננות לשלוח לירח עוד משימות בלתי מאוישות כדי לפתור מקצת תעלומותיו הבלתי פתורות.

הערה:
1. המאמר נכתב לפני שהכריז הנשיא האמריקני, ג'ורג' בוש, בינואר 2004 על תכניתו לחידוש המשימות המאוישות לירח - המערכת.

ועוד בנושא

The Once and Future Moon. Paul D. Spudis. Smithsonian Institution University Press, 1996

A New Moon for the Twenty-First Century. G. Jeffrey Taylor in Planetary Science Research Discoveries, August 2000. www.psrd.hawaii.edu/Aug00/newMoon.html

Lunar Meteorites and the Lunar Cataclysm. Barbara A. Cohen in Planetary Science Research Discoveries, January 2001. www.psrd.hawaii.edu/Jan01/lunarCataclysm.html

The Clementine Atlas of the Moon. D. Ben J. Bussey and Paul D. Spudis. Cambridge University Press, 2004

ביבליוגרפיה:
כותר: הירח באור חדש
מחבר: ספודיס, פול ד'
תאריך: יוני - יולי 2004 
שם כתב העת: סיינטיפיק אמריקן ישראל
עורכי כתב העת: אייזנברג, אלי  (ד"ר) ; מנס, אלכסנדר  (ד"ר)
הוצאה לאור: אורט ישראל. המינהל למו"פ ולהכשרה
הערות: 1. סיינטיפיק אמריקן ישראל יוצא לאור על ידי אורט ישראל, וביוזמתו של הרצל לאור.
הערות לפריט זה:

1. פול א' ספודיס (Spudis) הוא חבר בכיר בצוות המעבדה לפיזיקה יישומית של אוניברסיטת ג'ון הופקינס. מ-1982 הוא חוקר ראשי בתכנית לגיאולוגיה פלנטרית של המשרד למדעי החלל בנאס"א. הוא מתמחה בחקר התהליכים המתרחשים על כוכבי הלכת כתוצאה מהתנגשויות ופעילות געשית. מ-1980 עד 1990 היה חבר באגף האסטרו-גיאולוגיה של המכון הגיאולוגי האמריקני, ומ-1990 ועד 2002 היה חבר הצוות המדעי של המכון לחקר הירח וכוכבי הלכת ביוסטון. הוא היה סגן ראש הצוות המדעי במשימת קלמנטיין לירח של משרד ההגנה האמריקני ב-1994.


הספרייה הוירטואלית מטח - המרכז לטכנולוגיה חינוכית