יום שלישי, 7 בדצמבר 1993

מקור החיים עלי אדמות - כריסטופר צ'יבה

היסודות שעליהם יכלו להתפתח חיים ייתכן שהגיעו הנה מהחלל החיצון לפני מיליארדי שנים. בסביבה העוינת הקדומה נאלצו החיים להתחיל פעם ועוד פעם, עד שהצליחו להבטיח את קיומם.

בשמי ערב צלולים שט ירח עגול ובהיר. התבוננו בו רגע. חלקיו המוארים הם רמות הרריות; אזוריו הכהים יותר - מישורים נמוכים, המכונים "מַרְיה" (ימים בלטינית). במבט חטוף אפשר להבחין מיד, כי מישורים אלה עגולים ברובם. הסיבה להיותם עגולים קשורה לאחד מסודות היקום המופלאים ביותר: מקור החיים על פני כדור הארץ. ספרי הלימוד השגרתיים מספרים, כי ראשית החיים במולקולות אורגניות באוקיאנוסים של עולמנו הקדום, שהחלו אט אט להתחבר זו לזו ויצרו מולקולות גדולות ומורכבות יותר. מולקולות אלה הגיעו לבסוף לשלב שבו שיכפלו את עצמן, וכך החל, על פי גירסה זו, מסלול המירוצים של האבולוציה.

אולם, לאחרונה החלו מדענים לבחון תיאוריה חלופית על אודות אופן היווצרות החיים עלי אדמות. על פי תיאוריה זו הובאו לכדור הארץ מולקולות אורגניות באמצעות גופים חלליים דוגמת אסטרואידים, מטאורים, כוכבי שביט וחלקיקי אבק בין-כוכבי, וממקורות קוסמיים אלה פרצו החיים. בשל התנאים הקשים ששררו על פני כדור הארץ באותם ימים קדומים, החלו החיים יותר מאשר פעם אחת, וייתכן כי החלו אף מספר רב של פעמים - החלו, נכחדו, החלו שנית ושוב נכחדו, וחוזר חלילה, עד שהצליחה אחיזתם בקרקע הכוכב.

NASA/ESA/Hubble Heritage Team

כדי לבחון את מהימנותם של רעיונות אלה, הבה ננסה לשוב לתקופת גיל ההתבגרות של מערכת השמש ולתנאים ששררו אז על פני כדור הארץ. לשם כך ננטוש את הרעיונות המקובלים בדבר המולקולות האורגניות המתקשרות למערכות שיכפול עצמי טרם יצירת החיים. תחת זאת נסייר במחוזות רחוקים ונלמד על סימני ההתנגשות הקעורים שעל פני כדור הארץ והירח. אכן, מקום בלתי-צפוי להתחיל בו מסע בלתי-צפוי של גילויים.

גשם של סלעים על הירח
רבים מה"מַרְיה" שעל פני הירח הינם עגולים משום שנולדו מתוך התנגשות: גופים בגודל של אסטרואידים היכו בעוצמה בקרקע ויצרו בה מכתשים ענקיים. (קוטרו של המכתש הגדול ביותר בצד הקרוב לנו, אימבריום שמו, הוא 1,200 ק"מ). אחר כך ביעבעה לבה רותחת מבטן האדמה, ומילאה אותם. היום המכתשים הללו כהים מאותה סיבה, שהאזורים מכוסי הלבה על פני כדור הארץ כהים: הלבה, שהתקררה ונקרשה, הפכה לסלע בזלתי שחור, המקרין חזרה אור מועט בלבד.

הסלעים, שהובאו מהירח במסעות "אפולו" (ששיגרו האמריקנים) ו"לונה" (ששיגרו הסובייטים), איפשרו למדענים להרכיב תמונה של קרקע הירח, ולקבוע מה היו האירועים הגיאולוגיים החשובים שהתרחשו על פניו. ניקח לדוגמה את אתר הנחיתה של "אפולו 12", באוקיאנוס פרוקלארום (לנקד!), הוא "ים הסופות". האסטרונאוטים ערכו מספר סיורים באזור ואספו דגימות קרקע מגוונות. דגימות אלה נלקחו למעבדה, ושם נבדק גילן באמצעות שיטות מדידה רדיואקטיביות.

380 ק"ג של סלעים הובאו לכדור הארץ במסגרת מסעות "אפולו". רוב דגימות הסלע שהובאו במהלך המשימות השונות היו פחות או יותר בנות אותו גיל. הדגימות שלקחו טייסי "אפולו 12", למשל, היו בנות 3.2 מיליארד שנים. פירוש הדבר, כי הלבה העתיקה, שעליה נחתה החללית, נקרשה בתקופה הרחוקה ההיא.

עתה, ביודעם מה גילו של שפך לבה מסוים, יכולים המדענים לספור את המכתשים שעל פניו. אפשר לומר בביטחה, שמכתשים אלה נוצרו לאחר שהלבה נקרשה, שכן כל בקע קודם יותר היה מתכסה גם הוא בלבה, ונעלם מעינינו. מובן שלא ניתן לספור את כל המכתשים. במכתשים הקטנים קשה להבחין, אפילו ממבט הציפור של החלליות המקיפות את הירח. לפיכך, סופרי המכתשים נוטים להתייחס רק לתבניות נוף, שקוטרן גדול מ-4 ק"מ.

הנתונים שנאספו מכל מסעות "אפולו" ו"לונה" (ראה התרשים בהמשך) מורים, כי בתקופות קדומות מאוד, לפני יותר מ-3.5 מיליארד שנים, נוצרו מכתשים רבים יותר מאשר בתקופות מאוחרות יותר, שבהן קצב כתישת פני הקרקע היה איטי יחסית, ואחיד למדי. העידן שבו נוצרו מכתשים במספר רב, שתקופתו קדמה ל-3.5 מיליארד שנים, מכונה גם עידן "ההפגזה הכבדה".

תופעת "ההפגזה הכבדה" עולה בקנה אחד עם מודלים תיאורטיים חדשים, שפותחו לצורך ניתוח תהליך היווצרותה של מערכת השמש. על פי מודלים אלה, ככל שהכוכבים גדלו בהיקפם, הם סחפו לכיוונם - או לחילופין דחו מהם והלאה - אסטרואידים וגופים חלליים אחרים. חלק מגופים חלליים אלה אימצו לעצמם מסלול הקפה בתוככי מערכת השמש הפנימית, ואחרים התנגשו בסופו של דבר באחד מכוכבי הלכת. ככל שגדלו הכוכבים, כך נמשכו לעברם - או הושלכו מהם והלאה - יותר ויותר גופים חלליים. עם הזמן הלכה והצטמצמה פעילות הגופים החלליים, עד שלבסוף, לפני 3.5 מיליארד שנה, נותר רק מספר קטן של כוכבי שביט ואסטרואידים, המשייטים במרחבי מערכת השמש הפנימית. ככל שקטנה אוכלוסיית ה"פגזים" השמימיים, כך פחתה אף השפעתם.

לקחי מרקורי ומאדים
האם יכולים אנו להיות בטוחים, שזהו אכן הסיפור האמיתי? כיצד יכולים אנו לדעת לבטח, שגופים חלליים כגון אלה שחצבו את המכתשים על פני הירח, פגעו גם בכדור הארץ? הירח החל, כנראה, את חייו במרחק לא גדול מכדור הארץ, ורק לאחר מכן התגלגל למקומו הנוכחי. ייתכן, כי בעת התרחקותו מאיתנו נתקל הירח בנחיל של גופים חלליים, שחצבו מכתשים בפניו. אם כך אכן קרה, כי אז אין המכתשים שעל פני הירח יכולים ללמדנו דבר על שהתרחש על פני כדור הארץ. אולם, טיסות חלל לכוכב (מרקורי) ולמאדים סייעו בפתרון סוגייה זו.

הבה נתחיל באזורים הקדומים יותר של הירח, ונדמיין את עצמנו סופרים את המכתשים בעלי הקטרים השונים. נגלה, כי קיים קשר מעניין בין גודל המכתשים לבין מספרם: כל ירידה בסדר גודל של עשר בקוטר המכתשים מעלה את מספרם פי מאה. לשון אחר, מספרם של המכתשים הקטנים גדול בהרבה ממספרם של המכתשים הגדולים. לדוגמה, מספרם של המכתשים שקוטרם קילומטר אחד גדול פי מאה ממספרם של המכתשים שקוטרם 10 ק"מ. אין מדובר, כמובן, בתופעה מוחלטת, ומספרם של מכתשים בגודל מסוים עשוי להיות גדול יותר או קטן יותר משמנבאת הנוסחה.

עתה נחזור על התרגיל עם מכתשיהם הקדומים של מאדים או כוכב. מה נגלה? לא זו בלבד שקיימת סדירות דומה בין מספר המכתשים לגודלם, אלא שאותם מכתשים בגדלים המסויימים אשר חורגים מן הכללים בירח, מתנהגים כך גם בשני כוכבי הלכת. פרשנות מקובלת לסדירות הדומה הזו במספרי המכתשים מניחה, כי היא תוצאה של עובדה היסטורית פשוטה: כל כוכבי הלכת במערכת השמש הפנימית הוכו בידי אותה אוכלוסייה של עצמים, שהתאפיינה בתפזורת דומה של גופים בגדלים שונים. ואם אמנם נמחצו פניהם של מאדים, כוכב והירח שלנו בידי אותה אוכלוסייה של עצמים חלליים בעת "ההפגזה הכבדה", כי אז היה צריך לקרות כדבר הזה גם לנוגה ולכדור הארץ.

הבעייה עם כדור הארץ (ונוגה), שהוא כל כך פעיל מבחינה גיאולוגית, עד שכמעט לא נותרו על פניו שרידים מן המעטפת הראשונית שלו. מבדיקות רדיו-איזוטופיות של חלקיקי מטאורים אנו יודעים, כי גילו של כדור הארץ 4.5 מיליארד שנים לערך. למרות זאת, לא נשתמרו על גבי כדור הארץ קרומי קרקע שגילם יותר מ-3.5 מיליארד שנים - לא נשתמרה המעטפת הקדומה, שתספר את אירועי "ההפגזה הכבדה" - מידע היסטורי זה נמחק מפניהם של כדור הארץ ונוגה. כלומר, בעזרת הגיאולוגיה של כדור הארץ לא נוכל לשאוב מידע על פני הקרקע הקדומים שלו.

יהיה עלינו להתבונן בפני הירח וכוכבי לכת אחרים, ולנסות להקיש מהם על קורות עולמנו. כדי ללמוד על כדור הארץ עלינו להתבונן מעבר לו, לא רק בלשון המשל, אלא כאמת פשוטה.

החיים באים
אנו נתקלים בבעייה דומה גם בנסותנו לגלות את אופן התפתחות החיים הקדומים. הסלעים העתיקים ביותר על פני כדור הארץ, שיכולים מבחינה גיאולוגית לשמר מאובנים, אכן משמרים מאובנים. אלה מאובנים מיקרוסקופיים של חיידקים ושרידים מאובנים של יצורים גדולים יותר, המכונים סטרומטוליטים. סלעי משקע, המכילים שרידים אלה, נתגלו במערב אוסטרליה ובדרום אפריקה, וגילם כ-3.5 מיליארד שנים. סלעים עתיקים יותר (בני 3.8 מיליארד שנים) נתגלו בגרינלנד, באזור המכונה בפי מדענים "תצורת איזואה". סלעי איזואה החלו כסלעי משקע, אולם במהלך חייהם הארוכים הם חוו מספר פעמים חום ולחץ בעוצמות, שלא איפשרו השתמרותם של מאובנים. אף על פי כן, הדעות חלוקות בדבר הימצאותם של סימני חיים בסלעים אלה. הבעיה היא, שכל כך הירבו לחטט בסלעי איזואה, עד כי לא נשתיירו בהם מימצאים שיאפשרו לחוקרים להגיע למסקנות ברורות. לבסוף, נזכיר גם את סלעי הגרניט, שהתגלו זה לא כבר בצפון מערב קנדה, ואשר גילם כ-4 מיליארד שנים. אלא שסלעים אלה נוצרו בבטן האדמה בטמפרטורות ובלחץ כה גבוהים, עד כי לא יכלו לשמר מאובנים כלשהם.

לא נותר, אפוא, רישום כלשהו של מקורות החיים על פני כדור הארץ. הרישומים הגיאולוגיים העתיקים ביותר מציגים, כאמור, מאובנים של יצורים מתוחכמים יחסית, כנראה מיקרואורגניזמים פוטוסינתטיים. בשל כך אין המדענים יכולים להשיג מידע מספק על אודות התנאים ששררו בעולמנו לפני או בעת היווצרותם של החיים הראשונים. עם זאת, אנו יכולים להסיק מהירח, כי היו אלה תנאים אלימים עד קיצוניות. המאובנים הקדומים ביותר שעל פני כדור הארץ מתאימים בתיארוכם לתקופת שלביה האחרונים של "ההפגזה הכבדה", שתוארכה מדגימות שנטלו האסטרונאוטים מן הירח. נראה כי אין זה סתם צירוף מקרים. סביר של"ההפגזה הכבדה" תפקיד חשוב - חיובי ושלילי - בקביעת העיתוי של יצירת החיים על כוכבנו.

אולם, כמו גם בתחומי מחקר אחרים שלגביהם קיים אך מידע מוגבל, יש החולקים על קביעה זו. רק מיעוט בקרב חוקרי הירח גורס, כי סיפור "ההפגזה הכבדה", כפי שהובא כאן, הינו מוטעה. חוקרים אלה מצביעים על כך, שלא נתגלו על הירח שרידים מותכים של עצמים חלליים, שגילם גבוה מ-3.9 מיליארד שנים, בעוד שנמצאו עליו פיסות של לבה ושרידים מן המעטפת המקורית שלו, שגילם מופלג מזה. לדעתם, הדבר מעיד על כך, שהירח ספג הרעשה חלשה יחסית ב-600 מיליון שנותיו הראשונות, ולאחריה ירד מבול נורא, אך קצר, של גופים מן החלל. מבול זה הוא שיצר את צורות פניו המוכרות של הירח, ולא הפגזת התשה מתמשכת.

טיעונים אלה אינם עומדים על בסיס איתן. ראשית, אין הם מסבירים את מקורותיו של אותו מבול נורא של עצמים. שנית, הסיבה לכך שלא נמצאו על הירח שרידים של גופים חלליים עתיקים, שגילם יותר מ-3.8 מיליארד שנים, עשויה להיות, שהגופים הללו הותכו ונקרשו לסירוגין במהלך "ההפגזה הכבדה", עד כי אבדה זהותם הגילית. אולם, גם אם צודקים הטוענים, כי מדובר במבול קצר ולא בהפגזה מתמשכת של גופים חלליים, הרי שעומדת בעינה השאלה המרכזית: האם קיים קשר הדוק בין אותן הרעשות קוסמיות לבין מקורות החיים?

יאנוס
יאנוס היה האל הרומאי, ששמר על מיפתן השמיים. מאחר שלכל דלת יש שני צדדים, היו גם ליאנוס שתי פנים - אחת לזריחת השמש ואחת לשקיעתה. היה זה אך טבעי, שיאנוס יהיה גם פטרונם של ההתחלות, ופטרונם של הקצים.

ההפגזה הכבדה על כדור הארץ הקדום, היו לה תכונות יאנוסיות. קרוב לוודאי שהשמידה, פעם אחר פעם, את החיים. מנגד, היא היתה גם חיונית להתחלתם. הבה נבחן תחילה את את פניה המשמידות של "ההפגזה הכבדה" - פניו של יאנוס לשמש השוקעת.

פגיעות קדומות של עצמים חלליים בקרקע כדור הארץ העיפו בוודאי חלק מהאטמוספרה אל החלל החיצון. מאחר שאטמוספרה סמיכה הינה חיונית לשמירה על חום הכוכב, הרי הסתלקותה עלולה היתה להפוך כוכב ידידותי לארץ מדברית קפואה ויבשה. חוקרים רבים נוטים לחשוב, כי זה בדיוק מה שאירע למאדים, אשר בעבר זרמו בו מים, אך עתה הוא עולם מת, חסר אוויר כמעט לחלוטין.

גורלו של כדור הארץ, לעומת זאת, שפר עליו. כוח המשיכה החזק שלו (יותר מפי שניים וחצי מזה של מאדים) היקשה על נתכי אטמוספרה להיזרק אל החלל. מחקרים מורים, שאסטרואידים וכוכבי שביט הביאו לכדור הארץ יותר גזים אטמוספריים מאשר התיזו לחלל. למאדים קרה כנראה דבר הפוך. במקרה של הירח היו התוצאות הרות אסון עוד יותר. בגלל כוח המשיכה החלש שלו, גרמו פגיעות מבחוץ לבליה לא רק של האטמוספרה, אלא של פני הקרקע שלו. הירח רוסק אט אט, וחלקיקיו הושלכו אל חשכת החלל החיצון.

לפגיעות החזקות יותר בכדור הארץ היתה תוצאה משמעותית יותר מאשר העפת גזים לחלל - ובכלל זה גזים המסייעים לצמיחת החיים. כל אחת מהפגיעות האדירות העלתה השמיימה עננה סמיכה של חלקיקי סלע, שגרמה לעלייה ניכרת בטמפרטורה לפרק זמן קצר. במקרים הקיצוניים נמשך חום לוהט זה זמן מספיק כדי לאייד את האוקיאנוסים ולעקר את פני השטח מכל חי.

על מנת לאמוד את תדירות התרחשותם של ארועים הרי הרס אלה ניתן להשתמש במכתשים שעל הירח. מבחינה סטטיסטית, אפשר להניח, כי בהתחשב בכוח המשיכה הגדול יותר של כדור הארץ, פגעו בו כ-17 עצמים חלליים, גדולים יותר מהעצמים הגדולים ביותר שפגעו אי פעם בירח. אם העצם הגדול ביותר שפגע בירח היה זה שיצר את מכתש אייטקן(לנקד), שקוטרו 2,500 הק"מ, השוכן בצד הבלתי נראה של הירח (ואשר קיומו השנוי במחלוקת אושר לפני שלוש שנים על ידי החללית "גליליאו") - הרי שכדור הארץ עשוי היה להיפגע כחמש פעמים על ידי אסטרואידים או כוכבי שביט גדולים דיים כדי לגרום להתאיידות כל האוקיאנוסים שבו. דרך אחרת לומר זאת היא, שהחיים על פני כדור הארץ עשויים היו להיכחד לפחות חמש פעמים במשך תקופותיו הקדומות.

אם אכן כך היו פני הדברים, הרי שהחיים לא נזקקו למיליארד שנים כדי להתחיל - פרק הזמן שבין התהוות כדור הארץ לבין זמנם של המאובנים הראשונים שהתגלו. הם נזקקו כנראה רק לעשירית מזמן זה. ואם החיים הצליחו להתפתח מהר כל כך, פרוש הדבר שהתהוותם לא היתה תהליך קשה במיוחד.

הבעיה בניתוח זה קשורה, כמובן, לאומדן מספרן של אותן פגיעות אדירות, שיכלו לאייד את האוקיאנוסים ולעקר את כדור הארץ מכל חי. ייתכן שמספרן היה עשר ולא חמש. לחילופין, קיימת גם אפשרות, שלא ארעה ולו פגיעה הרסנית אחת. בהיעדר מימצאים ברורים על קרקע כוכבנו, לא ניתן לפתור עד סופה תעלומה זו.

כל שניתן לעשות הוא להקיש מבחינה סטטיסטית ממה שמלמדים פני הירח. הדבר מעמיד את המדענים במצב מתסכל למדי, שכן עליהם להודות, כי ביכלתם להתייחס לארועים נוראי ההוד ביותר בהיסטוריה של כדור הארץ רק במונחים של "סביר", "ייתכן" או "עשוי להיות". בכל מקרה, גם אם לא עוקרו אף פעם פני כדור הארץ מכל חי, הרי שהיו ארועים בעלי השפעה שהטילו שמות באגני מים, בהם התאפשרו ניסויי יצירת החיים הראשונים. בדרך כלשהי הצליחו בכל זאת להתפתח חיים בתוך כל המהומה האלימה שהתרחשה על פני כדור הארץ.

אחת הדרכים לעקוף את המכשולים שמציבה תפיסה זו היא להניח, כי החיים לא התפתחו על פני הקרקע אלא במקומות בטוחים יותר, במעמקי האוקיאנוסים או מתחת לאדמה. חיים שנוצרו בזרמים חמים בעומק הים, למשל, היו מוגנים בשלבים הראשונים של התפתחותם מכל אותן הפגזות והרעשות מן החלל. אולם, ויכוחים סוערים ניטשים בין המדענים בדבר האפשרות, שאותן ריאקציות כימיות, הדרושות ליצירת החיים, אכן יתרחשו באותם זרמים תת ימיים.

אפשרות נוספת היא, שהחיים אמנם התפתחו על פני הקרקע, אך מייד לאחר מכן עברו לקרקעית האוקיאנוסים או מתחת לאדמה. אותם היצורים שנותרו על פני הקרקע, נכחדו בעקבות פגיעות הגופים החלליים, ורק אותן אוכלוסיות מיקרואורגניזמים שצללו מתחת לפני השטח, הצליחו לשרוד. על פי תפיסה זו, בעלי החיים של ימינו הם צאצאיה של סביבת החיים התת קרקעית או התת ימית הקדומה, שכן רק אוכלוסיות אלה שרדו מן ה"הפגזה הכבדה".

השמש העולה
אולם ליאנוס היו שני פרצופים, והדבר אומר לא רק שקיעה אלא גם זריחה. בעת שאסטרואידים וכוכבי שביט זרעו הרס על קרקע כדור הארץ, הם גם הכינו, כנראה, את הבמה לבריאת החיים.

כוכבי שביט וכמה מהאסטרואידים עשירים בדיוק באותם מרכיבים, הדרושים ליצירת החיים. לדוגמה, מחצית גופם של כוכבי שביט עשויה ממים קפואים. אם עשרה אחוזים מכלל העצמים שהתנגשו בכדור הארץ היו כוכבי שביט, קיומם של כל האוקיאנוסים שעל כוכבנו ניתן להסבר. מכיוון שהמים חיוניים לקיום החיים בצורתם המוכרת לנו, ייתכן בהחלט שכוכבי שביט ואסטרואידים עשירים במים הישקו את מעטפת כדור הארץ, וכתוצאה מכך הוא נעשה נוח יותר להתהוות החיים. זאת ועוד, נראה כי חלק ניכר ממצאי המרכיבים הקריטיים לחיים מבחינה ביולוגית, דוגמת פחמן וחנקן, הובאו אף הם בדרך זו.

יתרה מזו, כוכבי שביט וכמה מן האסטרואידים עשירים במולקולות אורגניות - אותן מולקולות שהן אבני הבניין של החיים. אפשר אפוא, כי אבני הבניין של החיים עלי אדמות הובאו תחילה מבחוץ. למעשה, תהליכים אלה נמשכים כך או אחרת גם היום. מטאורים אחדים, כמו זה הקרוי "מרצ'יסון" (על שם העיר מרצ'יסון שבאוסטרליה, שבסמוך לה נפל), מכילים חומרים אורגניים מעניינים ביותר. מרצ'יסון עשיר בחומצות אמיניות, אבני הבניין של החלבונים. חומרים אורגניים בכמות גדולה בהרבה מגיעים לכדור הארץ בצורת חלקיקי אבק בין-כוכבי. חלקיקים אלה, שגדלם פחות מעשירית המילימטר, קטנים דיים כדי להאט את נפילתם ולהימנע משריפה עם כניסתם לאטמוספרה. הם צונחים באיטיות ובעדינות על פני הקרקע, והחומרים האורגניים שבהם - המהווים עשרה אחוז מהמסה שלהם - שורדים בשלמותם.

כדור הארץ אוסף בכל שנה כ-300 טונות של חומרים אורגניים שמקורם באבק בין- כוכבי. אף שמטאוריטים בודדים גדולים בהרבה מחלקיקי האבק הבין-כוכבי, נפילתם של מטאוריטים עשירים בחומר אורגני נדירה היום, והם מספקים לנו מדי שנה רק כ-10 ק"ג של חומר אורגני - פחות מעשר אלפיות מכמות החומר המיובא על ידי האבק הבין-כוכבי. עם זאת, "נפילות" גדולות דוגמת מרצ'יסון הינן חשובות, שכן הן מספקות למדענים פיסות חומר גדולות דיין כדי שניתן יהיה לבחון לעומק את תכולתן.

הגם שפגיעות גדולות נדירות בימינו, למרבה המזל, הרי שבעבר עשוי היה להגיע באמצעותן הרבה יותר חומר גלם מאשר באמצעות ההצטברות האיטית של חלקיקי האבק הבין-כוכבי. מעל 130 מכתשים, שנוצרו עקב פגיעת כוכב שביט או אסטרואיד במהלך מאות מיליוני השנים האחרונות, מוכרים היום על פני כדור הארץ. מכתשים עתיקים יותר נעלמו עם הזמן בעקבות בליה או שנתכסו באדמה. אם כמה מאותם כוכבי שביט או אסטרואידים היו עשירים בחומר אורגני, הרי שלכאורה יכול היה כדור הארץ לצבור כמויות נכבדות של מרכיבים אורגניים ממקור זה.

בפועל לא כך קרה, וקל להבין מדוע. התנגשויות חזקות של כוכבי שביט או אסטרואידים בכדור הארץ הן אירועים אלימים ביותר. אם גוף חללי בגודלו של כוכב השביט "האלי" היה פוגע בכדור הארץ, הוא היה גורם להתפוצצות בעוצמה השווה להתפוצצותם של 100 מיליון טונות חומר נפץ. קשה לצפות מחומרים אורגניים לשרוד אחר שואה כזו. סימולציות ממוחשבות של הרס חומרים אורגניים בכוכבי שביט הראו, שרק כוכבי שביט קטנים (ברוחב של כמה מאות מטרים) היו יכולים להביא בבטחה חומרים אורגניים אל כדור הארץ הקדום, שכןנפילתם של כוכבי שביט גדולים יותר מהירה מדי והיתה עלולה לגרום להשמדת החומרים האורגניים עם כניסתם לאטמוספרה, או לאחר ההתנגשות עם הקרקע. קרוב לוודאי שכמות החומרים האורגניים שהובאו בדרך זו היתה בסופו של דבר קטנה מזו שהובאה על ידי חלקיקי האבק הבין-כוכבי.

חומרים חיצוניים מול חומרים מקומיים
עד כמה היו החומרים האורגניים שהובאו לכדור הארץ מהחלל החיצון חשובים ליצירת החיים? מכיוון שמדענים לא מבינים בדיוק את התהליכים שהביאו ליצירת החיים, לא ניתן לענות על שאלה זו בבטחון מלא. דרך אחת להתמודד עם הנושא היא להשוות את המקורות החיצוניים עם המקורות ה"ארציים" האפשריים של חומרים אורגניים. מאז ראשית שנות החמישים פיתחו מדענים מספר שיטות לייצור חומרים אורגניים בסביבה דומה לאטמוספרה של כדור הארץ. כיצד מקדמות שיטות אלה את הטיעון נגד "גשם הנדבות" הנופל מן השמים?

התשובה לשאלה זו מורכבת, שכן יצירתם של חומרים אורגניים על פני כדור הארץ הקדום מותנית במאפייני האטמוספרה ששררה אז. כך נאלצים המדענים להתמודד פעם נוספת עם המחסור בנתונים. לפני כארבעים שנה, כשהחלו הניסויים הראשונים לייצר חומרים אורגניים בסביבה דומה לאטמוספרה הקדומה, התגבשה השערה כי אטמוספרה זו היתה מורכבת מגז מתאן ואמוניה. באטמוספרה מסוג זה, חומרים אורגניים למכביר נוצרים בסיוע ברקים, קרינה על-סגולה ומקורות אחרים. ייצור החומרים האורגניים בתנאים אלה הוא כה יעיל, עד כי כל אפשרות בדבר יבוא של חומרים אורגניים מהחלל החיצון מתבטלת לחלוטין מול המקורות המקומיים.

אולם, אפילו במצב זה מילאה "ההפגזה הכבדה" תפקיד חשוב. בראשית שנות השבעים הצליחו חוקרים להראות, כי גלי הלם הנשלחים באטמוספרה עשירה במתאן ואמוניה, יוצרים אף הם ביעילות מולקולות אורגניות. בהסתייעם בתמונת המכתשים שעל הירח לצורך הערכת מספרם וגודלם של העצמים החלליים שפגעו בכדור הארץ בשנותיו הראשונות, ניסו אסטרונומים לחשב את היקף ייצור החומרים האורגניים, כתוצאה מגלי ההלם שנוצרו על ידי נפילות העצמים החלליים. החוקרים גילו, כי חשיבותם של גלי ההלם בתהליך הייצור לא נופלת, בעיקרון, מחשיבות המקורות האחרים, הברקים והקרינה העל-סגולה. אלא שהיום, רוב העוסקים בנושא אינם חושבים עוד כי האטמוספרה הקדומה היתה מורכבת ממתאן ואמוניה. הדיעה הרווחת היא כי האטמוספרה הקדומה היתה מורכבת בעיקרה מהמרכיבים הכימיים של מעטפת פני הקרקע, שהם - על פי שרידיה - פחמן דו חמצני וחנקן מולקולרי. ניסויי מעבדה הוכיחו, כי בהרכב זה קשה הרבה יותר ליצור חומרים אורגניים. ובנקודה זו מתבהרת חשיבותם של המקורות החיצוניים. באטמוספרה פחות ידידותית כלפי תהליכי יצירת החיים, עשויים חלקיקי האבק הבין-כוכבי ליהפך למקור ראשוני של חומרים אורגניים.

הויכוח על הרכב האטמוספרה הקדומה של כדור הארץ עדיין לא יושב. אף על פי כן, נראה כי בכל הרכב אטמוספרי קדום מילאה "ההפגזה הכבדה" תפקיד מרכזי באספקת חומר הגלם הראשוני הדרוש ליצירת החיים. אם היתה האטמוספרה הקדומה עשירה במתאן ואמוניה, היה מתבטא חלקה של "ההפגזה הכבדה" בהצתת פתיל החיים באמצעות שילוח גלי הלם באטמוספרה. אם היתה האטמוספרה פחות ידידותית לפעילות האורגנית, ומורכבת מפחמן דו חמצני וחנקן, היו כוכבי השביט והאסטרואידים בעת "ההפגזה הכבדה", וחלקיקי האבק הבין-כוכבי הממשיכים להגיע אלינו גם היום, המקור העיקרי לזרעי החיים שעל פני כדור הארץ.

יהיה הסיפור האמיתי אשר יהיה, לא ניתן להתעלם מכך שהחיים עלי אדמות הגיעו, ולו בחלקם, מעולמות רחוקים. איזה חלק, ואילו מיני יצורים נוצרו ממנו, את זאת כנראה לא נדע לעולם.

תוספות:

עצמים חלליים במערכת השמש, כמו כוכב השביט "האלי" והמטאור מרצ'יסון, מכילים מולקולות אורגניות, שהן חומר הגלם ממנו נוצרים החיים. המטאור מרצ'יסון, שנתגלה באוסטרליה, עשיר בחומצות אמיניות פשוטות, המשמשות אבני בניין לחלבונים.

כוכבי שביט כוכבי שביט המפלחים את אטמוספרת כדור הארץ יכולים היו לתרום כמות רבה של מים ומולקולות אורגניות. חלקיקי אבק בין-כוכבים חלקיקים מיקרוסקופיים אלה ירדו על כדור הארץ בזרם איטי ומתמשך, בהביאם עימם מולקולות אורגניות. מדי שנה מגיעים לכדור הארץ בדרך זו 300 טון של חומרים אורגניים.אף על פי שגודלו של כל גרגיר אבק פחות מעשירית המילימטר, הם מילאו, כנראה, מקור חשוב להימצאותן של מולקולות אורגניות על פני כדור הארץ מיליוני שנים של "מטר נדבות" שכזה עשויות לכנס כמות משמעותית של חומרי גלם חיוניים לחיים. כתישת פני הקרקע על ידי אסטרואידים ומטאורים פחתה באורח ניכר מיליארד שנים לאחר היווצרותה של מערכת השמש.

האסטרונאוטים של "אפולו 12" לא הצליחו לגלות סימני חיים על הירח. אולם, המידע שמספקים המכתשים שעל פניו מאפשר לאסטרונומים לשחזר את תקופת "ההפגזה הכבדה" ואת השלכותיה על כדור הארץ. המאובן המיקרוסקופי העתיק ביותר גילו 3.5 מיליארד שנים, משלהי תקופת "ההפגזה הכבדה".


תלקיקי אבק בין-כוכבי תלקיקים מיקרוסקופיים אלה ירדו על כדור הארץ בזרם איטי ומתמשך, בהביאם עימם מולקולות אורגניות. מדי שנה מגיעים לכדור הארץ בדרך זו 300 טון של חומרים אורגניים. מיליוני שנים של "מטר נדבות" שכזה עשויות לכנס כמות משמעותית של חומרי גלם חיוניים לחיים.

חומרים אורגניים מהחלל החיצון שלושה סוגי עצמים חלליים עיקריים הביאו עימם לכדור הארץ הקדום מולקולות אורגניות (ומים). הארץ הייתה בראשיתה מקום עויין למדי, וייתכן כי החיים החלו יותר מפעם אחת עד אשר הצליחו להשיג אחיזה יציבה.

כריטופר צ'יבה (C.Chyba), מדען במרכז המחקר איימס של סוכנות החלל האמריקאית (NASA). לאחרונה סיים את עבודת הדוקטור שלו בנושא "ההפגזה הכבדה" ומקור החיים

תרגום: ישי דרור

פורסם ב"גליליאו" גיליון 2, נובמבר/דצמבר 1993. 



אין תגובות:

פרסום תגובה