כוכב לכת בלי זריחה עשוי לאפשר חיים

כוכב הלכת LHS 3844b, עולם סלעי מעט גדול מכדור הארץ המרוחק כ-48.5 שנות אור, נחשב עד כה למועמד קיצוני במיוחד: חצי אחד שלו פונה תמיד אל הכוכב שלו וסופג חום עז, ואילו החצי השני שרוי בחשכה קבועה וקור קיצוני. אלא שמחקר חדש של חוקרים מאוניברסיטת פנסילבניה, יחד עם עמיתים מיפן, מצביע על תמונה מורכבת יותר: גם בעולם כזה, שבו אין זריחה ואין שקיעה, ייתכן שקיימים אזורים שבהם התנאים מתונים יותר מכפי שסברו בעבר.

מה הופך את LHS 3844b לחריג כל כך

LHS 3844b מקיף ננס אדום במסלול קרוב מאוד, ולכן הוא "נעול כבידתית". המשמעות היא שזמן הסיבוב שלו סביב עצמו זהה לזמן ההקפה שלו סביב הכוכב, בדיוק כפי שאנו רואים תמיד את אותו צד של הירח. התוצאה דרמטית: חצי כדור אחד נמצא ביום נצחי, ואילו החצי השני בלילה נצחי.

לפי החוקרים, הטמפרטורות בצד המואר עשויות להגיע לכ-1,000 עד 2,000 קלווין, בעוד שבצד החשוך הקור כה קיצוני עד שהוא מתקרב לאפס המוחלט. על פניו, אלה תנאים שנראים עוינים לחלוטין לכל אפשרות של חיים. אך החוקרים ביקשו לבדוק לא רק את פני השטח, אלא מה מתרחש עמוק יותר — בתוך המעטפת, שכבת הסלע העבה שבין הקרום לגרעין.

במקום הדמיה בלבד: דגם פיזי של פנים כוכב לכת

המחקר, שפורסם בכתב העת Nature Communications, לא הסתפק במודלים ממוחשבים. צוות החוקרים בנה מערך ניסויי במעבדה: מכל מלבני קטן שמולא בגליצרול צמיג ובגבישים נוזליים תרמוכרומיים, המשנים צבע בהתאם לטמפרטורה. באמצעות ארבעה תרמוסטטים יצרו החוקרים מפל טמפרטורות שמדמה את הפערים בין הצד המואר, הצד החשוך, פני השטח והאזורים העמוקים יותר של כוכב לכת נעול כבידתית.

הבחירה במודל כזה אינה מקרית. בניגוד למזג אוויר או לזרמי אוקיינוס, שמושפעים מאוד מסיבוב כוכב הלכת ומכוח הכבידה, תנועת החומר במעטפת סלעית נשלטת בעיקר בידי הפרשי טמפרטורה וצפיפות. לכן, ניסוי פיזי פשוט יחסית יכול לשפוך אור על מנגנון בסיסי שמתרחש בעומק הפלנטה.

"מנוע חום" פנימי ויציב

מהניסוי עלה דפוס עקבי במיוחד: חומר חם עלה מתחת לצד המואר, זרם לרוחב השכבות העליונות, התקרר כשהגיע אל הצד החשוך, שקע לעומק — ואז חזר דרך השכבות התחתונות. כך נוצרה לולאת סירקולציה רציפה אחת, יציבה וארוכת-טווח.

דאיסוקה נוטו, חוקר בתר-דוקטורט במעבדת Penn GEFLOW, אמר כי בניגוד למעטפת של כדור הארץ, שבה התנועה מורכבת וכאוטית יותר, כאן התקבלה תנועה "איטית ויציבה". לדבריו, היציבות הזאת עשויה להיות דווקא יתרון: היא מאפשרת פיזור חום רוחבי שעשוי למתן את התנאים באזורים מסוימים על פני הכוכב.

החוקרים זיהו גם מעין "נוצות" חום דמויות פטרייה שעלו מקרקעית המודל. בשונה מנקודות חמות מוכרות בכדור הארץ, כמו הוואי או איסלנד, המבנים הללו נשארו קבועים במקומם ולא נדדו לאורך זמן.

למה זה חשוב לשאלת החיים מחוץ לכדור הארץ

אחת המסקנות המרכזיות של העבודה היא שכוכבי לכת נעולים כבידתית — תופעה נפוצה מאוד ביקום, במיוחד סביב ננסים אדומים — אולי אינם עוינים כפי שנהוג היה לחשוב. לפי החוקרים, קצבי העברת החום שנמדדו בניסוי היו דומים לאלה המוכרים ממעטפת כדור הארץ. מכאן עולה האפשרות שבאזורים מסוימים, בעיקר בקווי רוחב בינוניים, עשויים להיווצר תנאים גיאותרמיים יציבים יותר, שיכולים לתמוך בסביבה נוחה יחסית.

חשוב להדגיש: המחקר אינו מצביע על גילוי חיים, ואפילו לא על הוכחה ישירה לכך שכוכב הלכת הזה אכן ראוי למחיה. הוא כן מרחיב את גבולות "האזור הישיב" כפי שמדענים נוטים לחשב אותו, ומזכיר שהערכת סיכויי החיים אינה יכולה להסתמך רק על הטמפרטורה בפני השטח או על המרחק מהכוכב.

גם השדה המגנטי עשוי להיות שונה

לפי נוטו, לזרימת החום היציבה בתוך הפלנטה עשויה להיות השפעה גם על תנועת הגרעין הנוזלי, ואם כך — אולי גם על היווצרות שדה מגנטי. הוא ציין כי הסוגיה הזו לא נבדקה בניסוי הנוכחי, אך מדובר בכיוון מחקר משמעותי, משום ששדה מגנטי נחשב גורם חשוב בהגנה על אטמוספרה וביציבות סביבתית לאורך זמן.

המחקר הנוכחי מצטרף למאמץ רחב יותר להבין כיצד עולמות סלעיים מחוץ למערכת השמש מתנהגים מבפנים, ולא רק כיצד הם נראים מרחוק. במקרה של LHS 3844b, המסקנה אינה שכבר נמצא עולם ידידותי לחיים, אלא שגם בתנאים שנראים קיצוניים במיוחד, הפיזיקה של פנים הכוכב עשויה לייצר כיסי מתינות שלא נלקחו עד כה מספיק בחשבון.