אסטרוביולוגיה: היכן הם?


על האגודה \| פעילויות \| הצטרפות \| צרו קשר \| כתבו לאתר \| English Site \| בפייסבוק

עוד בקטגוריה זו:

אלים וז'אנר
מאמרים / ניקולה גריפית'
02/08/14

תגובות: 2

האם איבדנו את העתיד?
מאמרים / ג'ו וולטון
22/02/14

תגובות: 4

הכפירה הקדושה נוסח מאדים
מאמרים / אבינועם ביר
01/02/14

תגובות: 2

האם יש ''גל חדש'' חדש במדע הבדיוני?
מאמרים / דייויד ברנט
29/06/13

תגובות: 4

בילבו בגינס: גיבור עם חרב ומטפחת
מאמרים / רחל מרדכוביץ'
26/01/13

תגובות: 12

מקדים את המאוחר
מאמרים / אהוד מימון
24/11/12

תגובות: 11

הסכנות שבדמיון פעיל יתר על המידה
מאמרים / גיא חסון
13/10/12

תגובות: 4

קולר האשמה
מאמרים / אהוד מימון
25/08/12

תגובות: 11

הכוח חזק עמו
מאמרים / רז גרינברג
15/03/12

תגובות: 1

המוסר הרובוטי של דוקטורוב
מאמרים / אהוד מימון
31/12/11

תגובות: 0

השתלהבויות מדע בדיוני של ימים עברו
מאמרים / ג'יימי טוד רובין
08/04/11

תגובות: 5

מחזור 2010
מאמרים / שריל מורגן
12/02/11

תגובות: 3

גיהינום חדש
מאמרים / לורה מילר
28/08/10

תגובות: 4

קדימה במלוא הקיטור
מאמרים / פול די פיליפו
24/04/10

תגובות: 8

חיפה, חיפה – עיר עם עתיד
מאמרים / אהוד מימון
18/04/10

תגובות: 0

אסטרוביולוגיה: היכן הם?
מאמרים / גל חיימוביץ'
יום שישי, 08/06/2001, שעה 13:35

טיול במערכת השמש בחיפוש אחר חייזרים. אסטרוביולוגיה, חלק ג'

קיומם של חיים על פלנטות במערכת השמש שלנו ובמערכות אחרות הוא מוטיב חוזר בהרבה ספרי מד''ב. לרוב מדובר שם בעולמות שופעי חיים, לעתים גם חיים תבוניים. בפועל, לא ידוע לנו כיום על אף כוכב לכת או לווין במערכת השמש שלנו (או במערכות אחרות) השופע חיים, מלבד ארץ. כל כוכבי הלכת במערכת סול (מלבד פלוטו) זכו לביקור של לפחות חללית אחת (חלקם זכו למספר נחיתות). בכל זאת עדיין אין לנו ממצאים המוכיחים את קיומם של חיים, בעבר או בהווה, על פני פלנטות אחרות.
היכן, אם כן, יש סיכוי למצוא חיים פשוטים או מורכבים במערכת השמש? היכן כדאי לרכז את מאמצי החיפוש? בכך יעסוק מאמר זה.

כדור הארץ
חיפוש חיים חוץ-ארציים על כדור הארץ נשמע כרעיון מופרך, אך למעשה מדובר בחיפוש הכרחי. כדי לחפש יצורים חיים צריך לדעת אילו תנאים מאפשרים את קיומם. על מנת לקבוע את התנאים הפיסיקליים והכימיים בהם ייתכנו חיים (כפי שהוגדרו במאמר הקודם), המכון לאסטרוביולוגיה של נאס''א משקיע מאמצים רבים בחיפוש אחר יצורים אקסטרימופיליים (Extremophiles), כלומר יצורים החיים בתנאים קיצוניים (עבור בני אדם, כמובן). מהם אותם תנאים קיצוניים?
טמפרטורה - מהו תחום הטמפרטורות המאפשר חיים? קיימים חיידקים המסוגלים לחיות בטמפרטורות גבוהות של עד 112 מעלות צלזיוס. הם חיים במעיינות חמים או בסביבת פתחי אדים רותחים על קרקעיות האוקיינוסים. ישנם אף נבגים שמסוגלים לשרוד בטמפרטורה של 120 מעלות צלזיוס. טווח הטמפרטורות התחתון אינו ברור. חיידקים ואצות נמצאו חיים באנטארקטיקה בטמפרטורה של 20 מעלות מתחת לאפס. לכן ניתן להגדיר בצורה שרירותית לחלוטין, לאור דוגמאות אלו, טווח טמפרטורות הנע בין מינוס 50 ל-‏150 מעלות צלזיוס.
לחץ - הלחץ המינימלי הדרוש הוא כנראה כזה המאפשר קיומם של מים נוזליים או קפואים (סדר גודל של מיליברים בודדים; 1 בר = 1 אטמוספירה). הגבול העליון אינו ידוע. יצורים החיים על קרקעית האוקיינוס חשופים ללחץ של מעל אלף אטמוספירות. חיידקים שנמצאו בבארות נפט חשופים ללחצים גבוהים אף יותר.
אור - אור דרוש ליצורים פוטוסינטטיים כמקור אנרגיה. אם מתעקשים לחפש חיים התלויים באור, הרי שדרוש להם מקום המקבל מספיק תאורה באורך הגל המתאים (כלומר - בתחום הנראה). לעומת זאת, מקום שיהיה חשוף מדי לקרינת אולטרה סגול (UV) עשוי שלא להתאים, מכיוון שעודף בקרינה זו מונע, כנראה, קיום חיים.
תנאים כימיים נחוצים - מים (עדיף נוזליים), מקור פחמן (פחמן דו-חמצני, חומר אורגאני) ומספר יסודות נוספים (חמצן, זרחן, חנקן, מימן, גופרית, ברזל ועוד כמה יסודות קורט). מעבר לזה ניתן להגדיר גם גבולות נוספים כגון רמת מליחות (ים המלח, למשל, שוקק חיים), רמת חומציות (ישנם חיידקים ואצות הגדלים בשמחה ב-pH=1 ואף נמוך מזה) או רמת בסיסיות (נמצאו חיידקים החיים גם ב-pH=11). ניתן לחשוב גם על תנאים מיוחדים כגון אטמוספירת פחמן דו-חמצני טהור (קיימת אצה המסוגלת לגדול באטמוספירה כזו), ריכוזי רעלנים גבוהים, רמת קרינה רדיואקטיבית חזקה (לאחרונה התגלו מיני חיידקים רבים ששרדו במיכלי פסולת רדיואקטיבית) או אפילו מתח חשמלי גבוה (הצלופח החשמלי, למשל).

החיפוש אחר חיים חוצניים על כדור הארץ מתרכז גם בניתוח של מטאוריטים (כדוגמת ALH84001 המפורסם). למעשה, לאחרונה דיווח צוות איטלקי על כך שהצליח להחזיר לחיים חיידקים חייזריים שנמצאו בתוך מטאוריט בן 4.5 מיליארד שנה. האם זה נכון או שמא מדובר בזיהום של חיידקים ארציים? הויכוח רק מתחיל.

הירח
טוב, אף אחד לא ציפה למצוא חיים על הירח - הוא קר מדי, אין אטמוספירה, אין מים נוזליים והוא חשוף לקרינה עזה. יתכן כי החיפוש על הירח יתרכז במטאוריטים הנושאים עדויות לחיים. אם ימצאו כאלו, הסיכוי לזיהומים יקטן בהרבה.

נוגה

כיום, נוגה היא בעלת אטמוספירת פחמן דו-חמצני וחנקן בלחץ של כ-‏90 אטמוספירות. טמפרטורת פני השטח מגיעה לכ-‏500 מעלות צלזיוס. מים נוזליים לא קיימים שם, אם כי ניתן לזהות מעט אדי מים באטמוספירה. האטמוספירה מכילה גם עננים של חומצה גופרתית.
תנאים אלו, ובעיקר הטמפרטורה הגבוהה, לא נראים מזמינים במיוחד לחיים. האם בעבר היו שם חיים?
יתכן כי בעבר הרחוק מאד, כשהשמש עוד היתה צעירה ופחות בהירה, היו מים נוזליים על ונוס ועמם הסיכוי להתפתחות חיים. גם האטמוספירה היתה שונה אז. על פי מודלים מסוימים האטמוספירה העכשווית נוצרה כנראה בשל פליטה מסיבית של גופרית ומים מבטן האדמה לפני כמיליארד שנה. יתכן כי לפני כן היא היתה פחות קיצונית.

מאדים

מאז תצפיותיו המפורסמות של פרסיוואל לואל, שראה את התעלות המאדימיות וייחס זאת לתרבות טכנולוגית עתיקה, נשאר מאדים גולת הכותרת של חקר החיים החוץ-ארציים. חלק ניכר מהמאמץ בחיפוש מרוכז סביבו. ממה נובעת המשיכה הזו לעבר הכוכב האדום? האם היא מוצדקת?
מים נוזליים עדיין לא נמצאו על פני המאדים. לעומת זאת, קיימות עדויות רבות לקיומם שם בעבר. אלו כוללות ערוצים וואדיות רבים החורצים את פני השטח, כמו גם עדויות לאגמים שיבשו. עדות נוספת לקיומם של מים נוזליים על פני השטח מהווה נוכחות אפשרית של מרבצי המאטיט אפור (Fe2O3), אשר זוהו ע''י Mars Global Surveyor ב-‏1998. אלו הם גבישי חלודה השונים מהחלודה הרגילה בהיותם גדולים יותר. יצירתם דורשת נוכחות של מים נוזליים.
כמה חוקרים משערים כי מאגרי מים נוזליים קיימים תחת פני השטח של המאדים ומתפרצים החוצה מפעם לפעם.
אחת המשימות של החללית 2001 Mars Odyssey, אשר שולחה בתחילת אפריל השנה, תהיה לאתר מרבצי מינרלים אשר יצירתם דורשת נוכחות מים, כדוגמת המאטיט.
הטמפרטורה על פני מאדים נעה סביב אפס מעלות צלסיוס, כלומר - בתוך התחום שהגדרנו. לעומת זאת, למאדים אטמוספירת פחמן דו-חמצני דלילה מאד (כ-‏7 מיליבר), אם כי עדיין מספיקה, כנראה, לאפשר מים נוזליים ועל כן - חיים.
אחת הבעיות הנובעות מדלילות האטמוספירה היא קרינת UV חזקה לה חשופים פני הקרקע. רמת הקרינה חזקה מספיק על מנת להרוג את רוב היצורים הארציים. עם זאת, על פי כמה הערכות נראה כי הקרינה העכשווית אליה חשוף מאדים דומה מאד לזו אליה היתה חשופה הארץ עד לפני 2.5 מיליארד שנה. תקופה זו קדמה ליצורים הפוטוסינטטיים שהעשירו את האטמוספירה בחמצן והביאו ליצירת חגורת האוזון המגינה. כלומר - אם אבות אבותינו הקדומים שחיו לפני 3 מיליארד שנה שרדו, יתכן מאד כי גם יצורים מאדימיים אינם בלתי אפשריים. הבעיה נפתרת, כמובן, אם נניח קיום חיים מתחת לפני הקרקע.
ההתרגשות הגדולה סביב נושא החיים על המאדים התעוררה מחדש בשנת 1996 עם גילוי ''חיידקים מאובנים'' במטאוריט ALH84001. ההתרגשות גברה השנה, כאשר פורסם מחקר המראה כי המטאוריט מכיל שרשרות של גבישי מגנטיט אשר, לטענת החוקרים, זהים לאלו המיוצרים ע''י חיידקים מגנטוטאקטיים ארציים.
האם אלו באמת הוכחות לקיומם של חיידקים שחיו לפני 11 מיליון שנה על המאדים? הממצאים נתונים לביקורת קשה, כפי שדווח לאחרונה בעיתון Science.
לכן נאלץ לחכות לניסויים ולבדיקות של החללית ביגל 2 וחלליות אחרות, אשר ינחתו על מאדים בעשור הקרוב. אם הכל ילך כמתוכנן, יתכן כי תהיה לנו הוכחה ניצחת על קיומם של חיים על המאדים עד שנת 2010.

אירופה
''כל העולמות האלה שלכם - פרט לאירופה. אל תנסו לנחות שם''
2010: אודיסיאה שתיים / ארתור סי. קלארק

אירופה, הירח הגליליאני השני של צדק והקטן מביניהם, הוא כנראה הגוף בעל הסיכוי הגבוה ביותר לקיומם של חיים חוץ-ארציים במערכת השמש. אירופה הוא לוין בקוטר של כ-‏3000 ק''מ ומרחקו מצדק כ-‏670 אלף ק''מ. הוא משלים הקפה סביב צדק כל 3.5 ימים. ממדידות שנערכו ע''י החללית גלילאו, הגיעו חוקרים למודל לפיו יש לאירופה ליבה מתכתית-סלעית המוקפת בשכבת קרח/מים בעובי של 80-170 ק''מ. על-פי המודלים נראה כי חום גיאותרמי וחום הנוצר כתוצאה מכוחות גאות ושפל מספיקים ליצירת אוקיינוס נוזלי המכוסה בשכבת קרח בעובי של כ-‏10 ק''מ. תמונות של אירופה מראות שטח פנים סדוק המרמז על שבירה של הקרח ובעבוע של מים נוזליים אל פני השטח.

שינויים שנמדדו לאחרונה בשדה המגנטי של אירופה מהווים עדות חזקה לקיומו של אוקיינוס נוזלי מלוח תחת הקרח. לאחרונה פורסם מחקר מעמיק המנסה לנחש מהם התנאים באוקיינוס האירופי והאם הם מאפשרים חיים. אנסה לצמצם את המאמר (40 עמודים!) לכדי פסקה קצרה:
כנראה שיש אוקיינוס תחת הקרח. סביר להניח שהוא רווי במומסים ומלחים ויש סיכוי גבוה שקיימים הפרשי ריכוזים בין הקרקעית לפני המים, תופעה העשויה לשמש כמקור אנרגיה ליצורים חיים.
הטמפרטורה על פני האוקיינוס (תחת הקרח) היא בין 7 ל-‏57 מעלות מתחת לאפס, כלומר - בתוך התחום שהגדרנו. הלחץ יכול להגיע אפילו ל-‏2000 אטמוספירות, תלוי בעובי הקרח, אבל, כפי שנכתב למעלה, זו לא בעיה. בקיצור - תנאים אלה אינם סותרים את האפשרות לקיומם של חיים כפי שהגדרנו אותם.
מעבר לכך, יתכן ויש פתחי אדים רותחים גם על קרקעית האוקיינוס האירופי, פתחים העשויים לספק סביבה תומכת ליצירה וגידול של יצורים חיים.
מקור אנרגיה אפשרי נוסף הוא קרינה של חלקיקים טעונים המואצים בשל השדה המגנטי של צדק (ולכן בעלי אנרגיה רבה). מודלים מראים כי חלקיקים אלה, כאשר יפגעו בפני השטח של אירופה, יגרמו ליצירת מגוון של מולקולות אורגאניות כמו גם חמצן מולקולרי (O2).

גאנימיד וקאליסטו, שני ירחים נוספים של צדק, מכוסים גם הם בשכבה של קרח. עדויות טריות מהחללית גלילאו תומכות בהשערה שגם תחת פני גאנימיד יש אוקיינוס נוזלי מלוח.

טיטאן

אחד מירחיו של שבתאי, טיטאן הוא הירח השני בגודלו במערכת השמש, אחרי גאנימיד. הוא אף אחד משני הירחים היחידים במערכת השמש שהנם בעלי אטמוספירה.
האטמוספירה הטיטאנית כיום מכילה בעיקר חנקן. יש בה גם מתאן ומולקולות אורגאניות אחרות, הגורמות לצבע הכתום-חום של הירח. בין המולקולות האורגאניות יתכן ויש גם ציאניד- אבן בניין של חומצות אמינו ומולקולות ביולוגיות אחרות. הלחץ האטמוספרי הוא 1.6 בר, כלומר גבוה ב-‏60% יותר מהלחץ האטמוספרי של ארץ. משערים כי החנקן האטמוספרי נוצר כתוצאה מפירוק של אמוניה באוקיינוס מים-אמוניה קדמוני. יתכן כי התנאים באותו אוקיינוס אפשרו יצירת חיים. אם נותר משהו מאוקיינוס זה, יתכן כי עדיין יש שם חיים. בינתיים, אין לנו ברירה אלא לחכות לשנת 2004. החללית קאסיני תגיע אז לשבתאי ותשחרר גשוש לאטמוספירה של טיטאן.

טריטון

הירח הגדול ביותר של נפטון, הירח השני במערכת השמש שהנו בעל אטמוספירה. עם זאת, האטמוספירה של טריטון דלילה ביותר (14 מיקרובר) לעומת זו של טיטאן. היא מכילה בעיקר חנקן, ופני השטח קרים מאד (מינוס 236 מעלות צלזיוס).
טריטון מיוחד בהיותו פעיל גיאולוגית - בתמונות שנשלחו מוויאג'ר ניתן לראות התפרצויות געשיות דמויות גייזרים הזורקים לאטמופירה ענני חנקן וחלקיקים כהים בלתי מזוהים. האם שם יש קרקע נוחה ליצירת חיים?

מערכות שמש אחרות
נכון להיום ידועים מעל לחמישים כוכבי לכת חוץ-סולאריים, רובם ככולם מוגדרים כענקים גזיים (כלומר בתחום של 0.1-13 מסות צדק). באופן מפתיע למדי, כולם קרובים מאד לשמש שלהם, מרחקים שלא עולים על 3 יחידות אסטרונומיות (יחידה אסטרונומית מוגדרת כמרחק כדור הארץ מהשמש, כ-‏150 מיליון ק''מ). רובם נמצאים במרחק של פחות מיחידה אסטרונומית אחת. בהנחה שאנו מחפשים כוכבי לכת ארציים בתחום ''החגורה הראויה לחיים'', המשתרע על מרחק של כיחידה אסטרונומית אחת עד שתיים מהשמש, קיומם של ענקים גזיים עשוי להפריע ולמנוע את יצירתם של כוכבי לכת ארציים באותו אזור. עם זאת, יתכן כי לוויינים של אותם ענקים גזיים יאפשרו קיומם של חיים.
גם אם יש כוכבי לכת ארציים באותן מערכות שמש, יתכן כי הם יהיו נטולי מים. זאת היות ומודלים מסוימים מראים כי כדור הארץ וכוכבי לכת ארציים תיאורטיים מועשרים במים בזמן היווצרותם בזכות קיומם של ענקים גזיים רחוקים יותר מהם.
בכל מקרה, יש לדון בכל מערכת שמש לגופה, שכן מרחק ה''חגורה'' תלוי גם בעוצמת ובבהירות השמש, ויש צורך להתחשב גם במספר כוכבי הלכת ובמסתם על מנת לקבל תשובה מדויקת.

עד כה דובר על שמשות דמויות השמש שלנו. האם יתכנו חיים על כוכב לכת סביב שמש שונה?
ובכן, קיימים מודלים המתארים כוכבי לכת ארציים סביב ננסים אדומים, אשר יאפשרו קיומם של חיים - אפילו כאלה המשתמשים בפוטוסינתזה. כמה חוקרים מרחיקי לכת טוענים כי אפילו כוכבי לכת חסרי שמש עשויים לשאת חיים: תחת מעטה אטמוספרי כבד של מימן אשר ישמור על החום הפנימי, יתכנו אוקיינוסים של מים נוזליים. אלה יאפשרו חיים הדומים לאלו שניתן למצוא על קרקעות אוקיינוסים ארציים.

תיאוריה חדשה שצצה טוענת כי מלבד החגורה-הראויה-לחיים הקיימת סביב שמש, קיימת גם חגורה-ראויה-לחיים גלאקטית. לפי תיאוריה זו אנו ברי מזל, היות ומערכת השמש שלנו נמצאת רחוק מהמרכז הגלאקטי. במרכז הגלאקטי, מערכת פלאנטרית תהיה חשופה להפרעות גרוויטציונית בשל הקרבה היחסית בין הכוכבים, הפרעות היכולות להתבטא בהשפעה על מסלולי כוכבי הלכת כמו גם בהפגזה עזה יותר של שביטים לתוך המערכת. המרכז הגלאקטי אף מוצף בקרינה חזקה, ככל הנראה חזקה מדי על מנת לאפשר חיים, לפחות על פני השטח.
אך מסתבר כי זה לא הכל - המזל שיחק לנו ואנו נעים במסלול ובמהירות המונעים ממערכת השמש לחצות את הזרוע הגלאקטית, כלומר - מערכת השמש כמעט ולא חולפת דרך ענני אבק קוסמיים, מקום הולדתם של כוכבים ומקומות מסוכנים אחרים.
האם עכשיו עלינו לרכז את מאמצינו רק באזור שלנו ובאזורים דומים?

סיכום
על פני כדור הארץ ניתן למצוא יצורים חיים גם בתנאים שבעבר חשבנו לבלתי אפשריים. חיידקים ישגשגו בשמחה גם בטמפרטורות ובלחצים שיהרגו בן אדם. עדויות אלה מעלות את הסיכויים למצוא חיים על פני גופים אחרים במערכת השמש אשר התנאים על פניהם (או תחת פניהם) לא חורגים מהטווחים שצוינו. מאדים ואירופה נראים כרגע כבעלי הסיכויים הטובים ביותר להראות סימני חיים ולהוכיח לנו כי אנו לא לבד. יתכן כי כבר בעשור הקרוב נהיה עדים לתחילתו של עידן חדש בהיסטוריה האנושית, עידן בו קסנוביולוגיה לא תהיה עוד מדע תיאורטי הקיים רק בספרי המדע הבדיוני.
במשמעויות הגילוי (או אי הגילוי) של חיים חוץ ארציים אדון בחלק הבא והאחרון.

אסטרוביולוגיה: חלק א'
אסטרוביולוגיה: חלק ב'
אסטרוביולוגיה: חלק ד' - החלק הבא והאחרון בסדרה
קאסיני
גלילאו
2001 Mars Odyssey
כדור הארץ
נוגה
מאדים
אירופה
טיטאן
טריטון
אנציקלופדיה לכוכבי-לכת חוץ-ארציים
חגורה-ראויה-לחיים גלאקטית
צוות איטלקי החזיר לחיים חיידקים חיזריים

חזרה לעמוד הראשי כתוב תגובה

2001 Mars Odyssey? (חדש)
Mr. יום שישי, 08/06/2001, שעה 15:16
איזה שם סדיסטי לחללית זה?