שיטת החישוב החדשה שפיתחו המדענים מוסיפה נדבך חשוב לחקר ההתפתחות של מערכת השמש ומערכות אחרות במרחבי הגלקסיה
חדשות
NEWS
מה מעניין אותך?
מחקר
26.03.2015
חוקרים מאוניברסיטת תל אביב וממכון ויצמן פיצחו את החידה המדעית הסבוכה: מהו אורך
- מדעים מדויקים
- מדעים מדויקים
מהו אורכה של היממה על כוכב הלכת שבתאי? לכאורה מדובר בשאלה בסיסית בחקר החלל: עבור מרבית כוכבי הלכת במערכת השמש שלנו, אורך היממה הוא נתון פיזיקלי ברור וחד משמעי, המוכר היטב למדע המודרני. אך מסתבר שבשבתאי המצב שונה. אפילו היום, בשנת 2015, אין בידי המדענים מידע ודאי וסופי בנוגע לזמן הסיבוב העצמי – שהוא אורך היממה – של כוכב לכת זה. כעת פיתח צוות של מדענים צעירים מאוניברסיטת תל-אביב וממכון וייצמן שיטת חישוב חדשה, העשויה להניב סוף סוף פתרון מדויק לחידה זו, ואף להוות מפתח לתעלומות נוספות במערכת השמש שלנו וברחבי הגלקסיה.
המחקר בוצע על ידי ד"ר רוית חלד, חוקרת מדעים פלנטריים בחוג למדעי כדור הארץ של אוניברסיטת תל-אביב, בשיתוף עם ד"ר אלי גלנטי וד"ר יוחאי כספי ממכון ויצמן למדע, והתפרסם בכתב העת Nature.
ענק גזים מכוסה עננים
"שבתאי הוא כוכב לכת מסוג ענק גזים - פלנטה העשויה כולה מגזים, בעיקר מימן והליום," מסבירה מובילת המחקר ד"ר חלד, המעורבת במשימות חלל של נאס"א ושל סוכנות החלל האירופית - בהן חלליות המחקר 'קאסיני' הסובבת במסלול סביב שבתאי, 'ג'ונו' שתגיע לכוכב הלכת צדק בשנת 2016, ו-JUICE שתחקור את צדק וירחיו בעשור הבא. "מכיוון ששבתאי עשוי גזים, אין לו פני שטח יציבים, ולכן לא ניתן לקבוע את זמן הסיבוב שלו בשיטה המקובלת עבור כוכבי לכת מוצקים: בחירת סימן מזהה על פני השטח, ומדידת הזמן החולף עד שהוא נצפה שנית. בנוסף, ענקי הגזים מכוסים תמיד בשכבת עננים, המקשה עוד יותר את מלאכת המדידה."
לנוכח הקושי ניסו מדענים במהלך השנים להעריך את אורך היממה על שבתאי בשיטות שונות, שהתבססו על מגוון תופעות הניתנות לצפייה ולמדידה - כמו השדה המגנטי, קרינת גלי רדיו, עננים ורוחות. אך תוצאותיהם של מחקרים אלה לא היו אחידות. הפערים בין ההערכות השונות הגיעו עד ל-15 דקות - פרק זמן משמעותי במונחים של חקר מערכת השמש, והוויכוח המדעי נמשך.
הוויכוח המדעי התחדש
"ב-1977 שיגרה נאס"א את החללית וויאג'ר 2, שהביאה לנו מידע רב ערך על ארבעת כוכבי הלכת החיצוניים של מערכת השמש שלנו – שבתאי, צדק, אוראנוס ונפטון," מספרת ד"ר חלד. "על פי תצפיות וויאג'ר 2 נקבע כי זמן הסיבוב של שבתאי הוא 10 שעות, 39 דקות ו-22 שניות, ונתון זה נחשב לאמין במשך כ-30 שנה. כך היה עד שמדידות מהחללית קאסיני, שנכנסה למסלול סביב שבתאי ב-2004, הראו כי שיטת המדידה ששימשה את וויאג'ר 2 לא שיקפה למעשה את זמן הסיבוב של כוכב הלכת. חידת אורך היממה של שבתאי נפתחה מחדש."
ד"ר חלד ועמיתיה בחרו לתקוף את השאלה באמצעות שיטת חישוב המכונה 'אופטימיזציה סטטיסטית', שבעזרתה העריכו את מהירות הסיבוב של כוכב הלכת על ידי קישור לשדה הגרביטציה שלו, דחיסות החומר וצורתו הפחוסה. בדרך זו הם חישבו זמן סיבוב המתאים באופן מיטבי למידע הקיים: 10 שעות, 32 דקות ו-45 שניות. כדי לבחון את אמינות שיטתם, חישבו החוקרים באמצעותה גם את זמן הסיבוב של צדק, המוכר היטב למדע - והגיעו לתוצאה הנכונה.
"לממצאים שלנו יש משמעות נרחבת, הרבה מעבר למציאת פתרון לחידה מעניינת", מסבירה ד"ר חלד. "ראשית, זמן הסיבוב משפיע מאוד על הרוחות ועל מזג האוויר השורר בכוכב הלכת שבתאי. ואולי חשוב מכך: במחקר קודם מצאנו כי להפרש של 7 דקות בזמן הסיבוב יש השלכות מרחיקות לכת על חקר המבנה הפנימי של כוכב הלכת. מהמבנה הפנימי ניתן להסיק מסקנות חשובות על אופן היווצרותו של שבתאי בפרט, וענקי גזים בכלל, ועל התנאים ששררו סביבו בעת שנוצר, בערפילית היצירה של מערכת השמש. המידע הזה, בתורו, מוסיף נדבך חשוב לחקר ההתפתחות של מערכת השמש שלנו ומערכות אחרות במרחבי הגלקסיה."
במחקריהם הבאים יבקשו ד"ר חלד ושותפיה ליישם את הגישה החדשנית שפיתחו על ענקי גזים נוספים במערכת השמש – בעיקר אורנוס ונפטון, ואף להיעזר בה בחקר כוכבי לכת של שמשות אחרות.
מחקר
22.03.2015
חוקרים מצאו את שומן בעלי החיים הקדום ביותר שהתגלה עד כה על כלי צור בני חצי
התגלית מציגה לראשונה עדויות ישירות וחד-משמעיות לגבי השימוש בכלי צור לחיתוך בשר שגילם לפחות חצי מיליון שנים
- מדעים מדויקים
- מדעים מדויקים
חוקרים מאוניברסיטת תל-אביב מצאו שרידי שומן של בעלי חיים על כלי צור בני כחצי מיליון שנה - העדות הישירה הקדומה ביותר בעולם לשימוש בכלי צור קדומים לביתור בעלי חיים. שרידי השומן נמצאו על שני כלים באתר מחצבת רבדים, ומהווים עדות חד משמעית ראשונה לכך שתפקידם העיקרי של כלי הצור הללו היה חיתוך בשר.
לתגלית אחראים נטשה סולודנקו, תלמידת מחקר לתואר שלישי בחוג לארכיאולוגיה באוניברסיטת תל-אביב, ופרופ' רן ברקאי, ראש החוג לארכיאולוגיה באוניברסיטת תל-אביב. החוקרים הישראלים שיתפו פעולה עם חוקרים מאוניברסיטת רומא שבאיטליה: פרופ' כריסטינה למוריני, פרופ' סטלה סזרו ותלמיד הדוקטורט אנדראה זופנציץ. התגלית התפרסמה השבוע בכתב העת PLoS One.
האתר מחצבת רבדים נמצא מזרחית לצומת ראם. האתר נחשף בשנת 1996, במהלך הרחבת מחצבת רבדים. מאז נערכו במקום חפירות על ידי רשות העתיקות, במהלכן התגלה אתר גדול ועשיר בכלי צור ובעצמות בעלי חיים מהתקופה הפליאוליתית התחתונה - כלומר לפני כחצי מיליון שנה. את האתר אכלס ככל הנראה ההומו ארקטוס, מין קדום של אדם אפריקאי במקורו, שחי גם באזור שלנו. ההומו ארקטוס הוא האב הקדמון של בני האדם המודרניים ושל בני האדם הנאנדרתליים.
האבות הקדמונים שלנו
"האתר הזה מייצג שלב מאוד משמעותי בהיסטוריה של המין האנושי - התרבות האשלית", מסביר פרופ' ברקאי. "זוהי תרבות ארכיאולוגית שהתקיימה במשך כשני מיליון שנה, בכל יבשות העולם העתיק, ועברה מן העולם בסך הכל לפני כמאתיים אלף שנה. אלה האבות הקדמונים הישירים שלנו, בני האדם המודרניים. בתקופה הזאת התעצבו לא מעט מההתנהגויות ומהמאפיינים שלנו, כגון הגידול בנפח המוח, השימוש בכלים ואכילת הבשר".
התרבות האשלית ייצרה כלי צור ייחודיים המכונים אבני יד, אשר יוצרו שוב ושוב, במשך כשני מיליון שנה, בכל רחבי העולם. לגבי שימושם של כלים אלה קיים ויכוח מתמשך, שכן אלו כלים מרשימים, סימטריים ואסתטיים מאוד יחסית לכלי עבודה. חלקם הגדול אפילו יוצר לפי פרופורציות "יחס הזהב".
כלים מושקעים לחיתוך בשר
"אלה כלים אניגמטיים מאוד", אומר פרופ' ברקאי. "ברור שהשקיעו בהם מאמץ עודף, עכשיו השאלה היא למה. הדעות לגבי השימוש בכלים האלה חלוקות באופן מעורר השתאות. יש חוקרים, למשל, שסבורים שהכלים שימשו כאינדיקציה לברירה זוויגית, כחלק מעיקרון ההכבדה באבולוציה: ההומו ארקטוס השקיע את מרצו בהכנת הכלים כדי להוכיח לנקבות שיש לו גנים טובים. אנחנו לא פוסלים הצעות כאלה ואחרות, אבל עכשיו יש בידינו הוכחה חד-משמעית לכך שהכלים שימשו, בראש ובראשונה, לחיתוך ולביתור בעלי חיים".
באתרים האשליים ארכיאולוגים מוצאים בדרך כלל כלי צור לצד עצמות בעלי חיים מבותרות ומנופצות - לכן נראה שהאשם העיקרי הם כלי הצור, אבל עד כה לא היתה כל עדות ישירה לשימוש בכלי הצור לחיתוך בעלי חיים. הממצאים של פרופ' ברקאי וצוותו מאתר רבדים הם העדות הישירה הראשונה בעולם לאופן השימוש בכלי הצור הללו בביתור בעלי חיים.
שומן של פיל
"רבדים הוא אתר גדול במצב שימור יוצא דופן", אומר פרופ' ברקאי. "אנחנו מעריכים שחלקים מהאתר התכסו באדמה זמן קצר לאחר שבני האדם הקדומים עזבו את המקום. כך, למשל, מצאנו באתר צלע של פיל, ועליה סימני חיתוך של כלי צור, שזה ממצא נדיר למדי - למצוא חיתוך שהתבצע לפני חצי מיליון שנה, במיוחד על עצמות של פילים. אבל התגלית הגדולה באמת היתה שני כלים שמצאנו סמוך לצלע הפיל המבותרת, שני כלים טיפוסיים מתוך המון כלים באתר הזה ובאתרים אשליים בכלל - אבן יד דו-פנית ומקרצף".
על שני כלי הצור מצאו פרופ' ברקאי וצוותו סימני שימוש - עניין נדיר על כלים בני חצי מיליון שנה. סדרה של בדיקות מיקרוסקופיות איששה שהקצה הפעיל של הכלים נשרט בעקבות העבודה, ואילו במכשיר ספקטרוסקופיית "פורייה" (FTIR) נמצאו על הכלים שיירים אורגניים של ממש.
"בעבר נמצאו שיירים אורגניים, אבל לא שיירי שומן. זה השומן העתיק ביותר בעולם", אומר פרופ' ברקאי, "והוא מהווה עדות ברורה לכך שהכלים האלה שימשו קודם כל לניצול בעלי חיים - מה שמחזק את הטענה שלנו שאלה היו כלים מרכזיים בחיי ההומו ארקטוס, ומחליש את הטענה הנגדית לפיה מדובר בתרבות שקפאה על שמריה והמשיכה בייצור אוטומטי של כלים. ההומו ארקטוס ייצרו את הכלים האלה במשך כל כך הרבה זמן פשוט כי הם היו שימושיים להם - וכאן אנחנו מראים למה.
מדובר בתגלית פורצת דרך, המציגה לראשונה בהיסטוריה של המחקר עדויות ישירות וחד-משמעיות לגבי השימוש בכלי צור שגילם לפחות חצי מיליון שנים. מבחינה מחקרית מדובר בסגירת מעגל: סוף סוף הוכח הקשר בין העצמות לכלים. האשלים, אגב, ייצרו העתקים של כלי הצור שלהם גם מעצמות של פילים. והנה, גם באתר ברבדים יש העתק של כלי צור שיוצר מעצם של פיל – ואנחנו יכולים רק להניח שמדובר באותו פיל ובאותה עצם שבותרו באמצעות אבן יד מאבן".
