משימת פסיכה (Psyche) קיבלה אור ירוק מנאס"א להתחיל באינטגרציית החלקים השונים של המקפת, לקראת שיגורה ב-2022 – ובצוות המשימה יש גם חוקרת ישראלית.
פסיכה תהיה החללית הראשונה בהיסטוריה שתבקר באסטרואיד מתכתי – 16 פסיכה. האסטרואיד פסיכה הוא האסטרואיד המתכתי הגדול ביותר בחגורת האסטרואידים שבין מאדים לצדק, והחוקרים מקווים שהמשימה תשפוך אור על שורה ארוכה של תעלומות מדעיות: מהיווצרותם של כוכבי לכת, דרך היתכנותם של חיים על כוכבי לכת אחרים וכלה בשאלת מוצאם של מטאוריטים מתכתיים שנופלים על כדור הארץ.
"לפי הערכות, במסלול שבין מאדים לצדק מסתובבים בין 700 אלף ל-1.2 מיליון אסטרואידים, חלקם בגודל של סנטימטרים בודדים וחלקם בגודל של מאות קילומטרים", אומרת ד"ר רונה אורן מהמחלקה לאטמוספרה ומדעים פלנטריים במכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס (MIT) וחברה בצוות המשימה של נאס"א. "כ-90% מהם הם אסטרואידים סלעיים, כמו וסטה וקרס, וכ-10% – אנחנו פשוט לא יודעים. הם נקראים אסטרואידים מסוג M, כי אנחנו מניחים לפי האופן שבו הם משקפים חזרה את אור השמש שאלה אסטרואידים עשירים במתכות. אבל זאת השערה בלבד. עד היום, האנושות ביקרה בעולמות סלעיים ובעולמות גזיים ובעולמות קרח, אבל מעולם לא ביקרנו בעולם מתכתי. אנחנו פשוט לא יודעים מה נגלה שם".
מקורם של מטאוריטים מתכתיים שנופלים על כדור הארץ
כפי ששמו מרמז, פסיכה 16 הוא האסטרואיד ה-16 שהתגלה. האסטרונום האיטלקי אניבאלה דה גאספריס גילה אותו ב-1852, והחליט לקרוא לו על שם אלת הנפש במיתולוגיה היוונית (שמשמה נגזרו גם מילים כמו "פסיכולוגיה"). פסיכה 16 הוא האסטרואיד המסיבי ביותר מסוג M, והמסה שלו מהווה 1% מסך המסה בחגורת האסטרואידים כולה. שטח הפנים של פסיכה 16 הוא כ-165,800 קמ"ר – בערך כשטח מדינת טקסס – ובצוות המשימה של פסיכה מתכוונים לבדוק אם הוא לא פחות מליבה של כוכב לכת קדום.
Psyche_Mission_Psyche_-Asteroid_180105 (1).jpg
"חלק גדול מהמטאוריטים שנופלים על כדור הארץ הם רסיסי אסטרואידים, והם נחלקים לסלעיים ולמתכתיים", מסבירה ד"ר אורן. "צריך להבין שמטאוריט מתכתי הוא גוש מתכת טהורה. לכן נשאלת השאלה: כיצד נוצר גוש של ברזל וניקל למשל? הרי ברזל הוא יסוד נדיר במערכת השמש. בשמש עצמה יש שבר של אחוז אחד ברזל. אם אנחנו מוצאים בכדור הארץ גושי מתכת שנפלו מהחלל החיצון, פירושו של דבר שהיה תהליך כלשהו שריכז את המתכות האלה. כרגע יש לנו השערה אחת בלבד לתהליך כזה והיא שמטאוריטים מתכתיים הם רסיסים מליבה פלנטרית. אין לנו הסבר אחר להימצאותם של מטאוריטים מתכתיים בכדור הארץ. מצד שני, עוד לא ביקרנו באסטרואיד מתכתי אחד. לשם כך נאס"א משגרת את משימת פסיכה".
כוכבי לכת כושלים
משימת פסיכה נולדה מתוך מאמר שפרסמו ב-2011 לינדי אלקינס-טנטון מאוניברסיטת אריזונה ובן וייס מ-MIT. המאמר, שפורסם בכתב העת Earth and Planetary Science Letters, הציע גישה חדשה לחקר המטאוריטים הסלעיים. עד אז ההנחה הייתה שמטאוריטים סלעיים הם פרימיטיביים לחלוטין, פשוט שאריות מהיווצרות מערכת השמש, אבל אלקינס-טנטון ווייס הציעו תרחיש שבו פלנטסימל – כוכב לכת קדום מימי ראשית מערכת השמש – עבר תהליך של בידול חלקי של יסודות: הגוף היה מסיבי דיו כדי שיסודות כבדים כמו מתכות ישקעו לליבתו, אבל הקרום שלו נשאר ללא שינוי. כך ייתכן מצב שבו מטאוריט סלעי ומטאוריט מתכתי מוצאם מאותו כוכב לכת קדום: אסטרואידים סלעיים הם הקרום ואסטרואידים מתכתיים, כמו פסיכה 16, אינם אלא ליבות חשופות של כוכבי לכת "כושלים".
ב-2017 הודיעה נאס"א כי המקפת פסיכה, יחד עם הגשושית לוסי, נבחרו כמשימות דיסקברי 13 ו-14 – בהתאמה. פסיכה צפויה להשתגר ממרכז החלל קנדי באוגוסט 2022, על גבי משגר מסוג פאלקון כבד של חברת ספייס אקס, לבצע מקלעת כבידתית סביב כוכב הלכת מאדים ולהגיע לאסטרואיד המסתורי ב-2026. בראש צוות המשימה עומדת אלקינס-טנטון מאוניברסיטת אריזונה, האישה השנייה אי פעם שמובילה משימה של נאס"א לגוף פלנטרי, ואילו הישראלית ד"ר אורן חברה בצוות של וייס ב-MIT, האחראי על המגנטומטר של המקפת.
team.jpg
"אנחנו אחראים על כל החקירה המגנטית של המשימה, במטרה למדוד ולקבוע אם לפסיכה 16 היה שדה מגנטי", אומרת ד"ר אורן. "אם ההשערה נכונה ופסיכה הוא באמת ליבה של כוכב לכת קדום שעבר תהליך של בידול יסודות ואז התפרק מהשכבות החיצוניות שלו כתוצאה מהתנגשות, יש סיכוי שהוא הספיק לייצר שדה מגנטי. שדות מגנטיים נוצרים אך ורק בכוכבי לכת מסיביים, ולכן עד היום לא מצאנו שדה מגנטי באף אסטרואיד. למרבה המזל, יסודות מינרליים עשירים במתכות 'מקליטים' את השדה המגנטי שהיה בזמן שהתקררו – כך שמדידות המגנומטר יאפשרו לנו לשחזר את השדה המגנטי של פסיכה".
השלכות לחיפוש אחר חיים ביקום
שדות מגנטיים הם מהשאלות הפתוחות הגדולות של מדעים פלנטריים. אלברט איינשטיין הגדיר את הבנת מקור השדה כאחת מחמש התעלומות החשובות ביותר בפיזיקה. לפי התיאוריה המקובלת, השדה המגנטי של כדור הארץ נוצר בגלעין החיצוני, בעומק של יותר מ-2,900 ק"מ ובטמפרטורה של למעלה מ-4,000 מעלות צלזיוס. הגלעין מורכב ברובו מברזל נוזלי, והתנועה של הברזל, שהוא חומר מוליך חשמלית, מייצרת שדה מגנטי עם סיבוב כדור הארץ על צירו.
אולם ממדידת היסודות המינרליים בדגימות הקרקע שהובאו חזרה במשימות אפולו, עולה כי גם הירח שלנו חולל שדה מגנטי בעבר. מדענים חלוקים בשאלה כיצד גוף שמיימי בעל מסה נמוכה יחסית כמו הירח יכול לייצר שדה מגנטי, או מדוע ומתי נעלם השדה המגנטי של הירח. לשאלה הזאת השלכות גם לחיפוש אחר חיים מכדור הארץ. אחת ההשערות המובילות לגבי מאדים היא שכוכב הלכת איבד את האטמוספרה שלו לרוח השמש, והפך ברבות השנים למדבר יבש וקפוא, מאחר שליבתו התקררה והפסיקה לייצר שדה מגנטי. ולבסוף, חוקרים גם חלוקים בשאלה אם קיומו של שדה מגנטי הוא תנאי הכרחי לקיומם של חיים כפי שאנו מכירים אותם, ולכן חלוקים גם בשאלה אם צריך לחפש חיים אך ורק על כוכבי לכת חוץ-שמשיים המסוגלים לחולל שדה מגנטי.
planet.jpg
"השדה המגנטי של כדור הארץ מגן עלינו מפני רוח השמש והקרינה הקוסמית", אומרת ד"ר אורן, "וייתכן שהמגנטוספירה של כדור הארץ היא שמאפשרת את קיומנו. אם נגלה שפסיכה באמת ממוגנט, זאת תהיה הפעם הראשונה שבה בני אדם ימדדו מגנטוספירה של אסטרואיד, כלומר סביבה מגנטית שבה האסטרואיד הוא ששולט והוא שדוחף את רוח השמש – עם כל התופעות הנלוות למגנטוספירה, כמו זוהר הקוטב למשל. לליבה של כדור הארץ לעולם לא נגיע, אבל ייתכן שפסיכה תאפשר לנו להציץ פנימה לליבה מתכתית, ולהבין את תנאי הסף הדרושים להתחוללות של שדות מגנטיים ביקום – עם השלכות הרות גורל ממש לחיפוש אחר חיים ביקום".
להרכיב את הפאזל הגדול של מערכת השמש
כמובן, אם המקפת תגלה שהאסטרואיד הוא אכן ליבה מתכתית וממוגנטת של כוכב לכת, נשאלת השאלה מה עלה בגורלו של אותו גוף שמיימי קדום.
"קיימת סברה לפיה בחגורת האסטרואידים היה אמור להיות כוכב לכת", מספר ד"ר אורן, "אבל הנוכחות של צדק לא אפשרה את היווצרותו על ידי התנגשויות הדבקה – בכל פעם בא גוף אחר והתנגש בו בעוצמה. אותנו מעניין לדעת אם אותו גוף פלנטרי, או מספר גופים, הם אביהם של האסטרואידים בחגורת האסטרואידים, ומכאן גם של חלק מהמטאוריטים שאנחנו רואים בכדור הארץ, המתכתיים והסלעיים. האסטרואיד פסיכה יכול ללמד אותנו על הקצב שבו נוצרים כוכבי לכת, על התכונות ועל האבולוציה שלהם: באיזה שלב כוכבי לכת כמו כדור הארץ מתחילים להפריד מסות ולחולל שדה מגנטי".
אחרי שהאנושות הגיעה לרחבי מערכת השמש, בשנים האחרונות סוכנויות חלל ברחבי העולם משקיעות משאבים רבים יותר בחקר גופים קטנים יותר במערכת השמש, כמו כוכבי לכת ננסיים, ירחים, שביטים ואסטרואידים. לדברי ד"ר אורן, המגמה הזאת מבורכת.
"עד שנות השמונים כבר הגענו לכל כוכבי הלכת, וחוץ מאורנוס ונפטון גם חזרנו לבקר בכולם. זה היה עידן של חלוציות, כי אתה לא יודע מה יש שם בכלל – ואתה רק רוצה לקבל את התמונה הראשונה. התשואה המדעית הייתה מאוד גבוהה, ואני חושבת שהיא מאוד גבוהה גם מהדור החדש של משימות לעולמות קטנים. אם פעם התעניינו בעיקר בכוכבי לכת, היום אנחנו מבינים שמערכת השמש היא אוסף מגוון של גופים גדולים כקטנים, שכל אחד מהם מחזיק הוא פיסת פאזל עצמאית באבולוציה הפלנטרית שלנו. כשאנחנו בני האדם נתקלים במשהו שונה, אנחנו מיד רוצים להגיע לשם. פסיכה 16 הוא אסטרואיד שונה. אנחנו אפילו לא יודעים אם הוא מתכתי – ואולי כל ההשערות שלנו יופרכו. למעשה, ברגע שנאס"א הכריזה על המשימה, עוד ועוד טלסקופים הפנו את מבטם לפסיכה 16, אבל ככל שאנחנו מביטים בו יותר אנחנו מבינים אותו פחות. אנחנו טסים למקום שאנחנו לא בטוחים מהו בכלל – וזה הכי מגניב".