חיים על המאדים - האומנם? - יוסף זקבך

בשבעה באוגוסט 1996 הכריזו מדעני רשות התעופה והחלל האמריקנית (נאס"א) בכל אמצעי התקשורת שייתכן שנמצאו סימנים של צורות חיים מאובנות במאדים. יש הרואים במימצאים של ההודעה את הגילוי המרגש ביותר של המאה, ויש המסתייגים ממנה מטעמים רבים.

כוכב הלכת מאדים,צילומים: NASA 

הכרזה זו התבססה על מימצאים שנתגלו בתוך גוש סלע בגודל תפוח-אדמה, במשקל כשני ק"ג, שמקורו במאדים, ושפגע באנטארקטיקה כמטאוריט לפני כ-13,000 שנים. הודעה זו פורסמה כסיכום של מחקרים שנמשכו יותר משנתיים, בידי דוד מק-קיי (McKay), שעמד בראש מדעני נאס"א. הכתבה שלהם פורסמה בעיתון "סאיינס" (science) ב-16 לאוגוסט 1996 ועוררה התרגשות רבה בציבור ובקרב אנשי מדע, ומאידך - פולמוס ערני.

תגלית זו, שבה התגלה לכאורה שבעבר חיו במאדים יצורים דמויי חיידקים זעירים והם נותרו כמאובני-מיקרו בתוככי המטאוריט, מעלה שוב את השאלה לגבי חיים מחוץ לכדור-הארץ. לאירוע זה יש השלכה לגבי דרך התהוות החיים בכדור-הארץ.

לפני כ-20 שנה, נחתה החללית האמריקנית "ויקינג" על מאדים. הנחיתה כוונה לחודש יולי 1976, לכבוד יובל ה-200 להכרזת העצמאות של ארצות-הברית. מכשיריה המדויקים של החללית, שבדקו דגימות משכבת הקרקע העליונה של הכוכב, לא מצאו כל עקבות לפעילות אורגנית או לצורות חיים כלשהן. אולם עובדה זו לא שמה קץ לתקווה למצוא חיים בכוכב הלכת האדום.

גילו של המטאוריט העתיק שמדובר בו נאמד ב-4.5 מיליארדי שנים, והוא התגלה בשנת 1984 בשכבת השלג והקרח אשר באנטארקטיקה. המדענים סבורים כי מקורו במאדים, כמו אחד-עשר המטאוריטים הנוספים שהתגלו וזוהו באזור מאז 1982 (גילם של אלה נמוך יותר מהאבן שמדובר בה ונאמד בפחות מ-1.3 מיליארד שנים). יש להדגיש שזו סברה - אין איש יכול להיות בטוח בכך לחלוטין. המחקרים בעשור האחרון שיכנעו מדענים רבים שתריסר סלעי מטאוריטים אלה הגיעו לכדור-הארץ לאחר שגוף כגון אסטרואיד או כוכב שביט ענקי פגע פגיעה עזה במאדים לפני כ-15 מיליוני שנים. הפגיעה גרמה לכריית מכתש עצום ולהרחקתם של גושי סלעים מפניו של כוכב הלכת. במשך מיליוני שנים רחפו ונדדו הגושים הללו בחלל, עד שנקלעו לקירבת כדור-הארץ ונמשכו אליו בכוח הכבידה. הסלע ה"נודד" שמדובר בו נחת בשדה קרח באזור הקוטב הדרומי, באתר שנקרא "גבעות אלן" (Allen Hills) ומכאן סימונו, ALH84001,כאשר 84 מציין את שנת התגלית (איור 1).

איור 1: הסלע ALH84001,

מטאוריט שמקורו במאדים ושנתגלו בו סימנים

הסלע נקבובי, ובתוך הנקבים שבעומקו נמצאו גופיפים כדוריים בגוון צהוב-כתום של סידן פחמתי. תרכובת זו נדירה במטאוריטים, אולם הפחמה (קרבונט) שאובחנה בו זהה לתרכובות שבאבני הגיר שבכדור-הארץ. ידוע כי יצירה כימית של אבן גיר דורשת מים נוזליים ופחמן דו-חמצני, אולם כיום אין מים נוזליים על-פני מאדים. מדעני כוכבי הלכת סוברים כי לפני כשלושה וחצי מיליארדי שנים (כאשר הכוכב היה בן מיליארד שנים) היתה במאדים תכולה גבוהה של מים נוזליים. הטמפרטורה היתה גבוהה יותר מבהווה, וגופי מים כיסו חלק גדול משטחו. המים והפחמן הדו-חמצני שבו יצרו מינרלים ופחמות, ואלה התגבשו בנקבי סלעים. כן היו בו פעילויות וולקניות של הרי-געש, מפולות עפר וסחף של רוחות ומים.

ההוכחה הטובה יותר ל"עידן הרטוב" במאדים נובעת מהתמונות שנשלחו ארצה בשנות ה-70 מהחללית "מרינר", אשר ריחפה סביבו. הצילומים הראו מעין ערוצי נהרות יבשים ומפותלים, קניונים עצומים ודלתות שנחצבו ממים זורמים לפני למעלה משלושה מיליארדי שנים (איור 2). כתוצאה מכך, ייתכן שהיו בו תנאים מתונים ונוחים לקיום חיים ירודים, אשר חלקם התאבנו בנקיקי הסלעים.

איור 2: ערוצי נהרות יבשים ומפותלים על-פני מאדים,

המעידים על מים זורמים שהיו בו בעבר

צוות החוקרים בראשות מק-קיי סבורים כי הגופיפים הכדוריים של סידן פחמתי בתוך ALH84001 נוצרו במאדים במשך העידן הרטוב הקדום. סביב כל כדורית קיימים כתמים של תרכובות של תחמוצת ברזל (מגנטיט Fe₃O₄) ושל ברזל גופרי (FeS). צורתם והרכבם דומים לאלה של גרגרים שנוצרו על-ידי פעילות ביולוגית המוכרת לנו, של חיידקים אנאירוביים (שאינם צורכים חמצן לנשימתם), ושל יצורים מיקרוסקופים נוספים. גודל הכדוריות הוא פחות מרבע מילימטר (בין 50 ל-250 אלפיות המ"מ), וגילם נאמד ב-3.6 מיליארד שנים - עידן המקביל גם לתחילת התהוות החיים בכדור-הארץ. סמוך לכדוריות הפחמתיות הללו נמצאו תרכובות כתומות ובתוכן קבוצה של מולקולות אורגניות המכונות הידרוקרבונטים ארומטיים פוליציקליים (PHAs). אלה תרכובות רב-טבעתיות ארומטיות של פחמימנים. בכדור-הארץ, תרכובות אלה נוצרות בעשן להבת הנר, או כתוצאה מצליית בשר בגריל מעל לפחמים לוהטים. התרכובות הרב-טבעתיות הללו, שנמצאו בתוך אבן המטאוריט, דומות להפליא גם לתרכובות שנוצרות מרקבון חומר אורגני מצוי.

יש שמקשים: אולי תרכובות אלה, שאובחנו בסלע ממאדים, הן תוצאה של זיהום חיידקים ארציים? התשובה לכך שלילית, וההסבר: ריכוז התרכובות באזור הקליפה נמוך יותר מאשר בתוכה. אילו זוהמה האבן מזיהום חיצוני של חיידקים, שמקורו באטמוספירת כדור-הארץ, היה המצב הפוך. במקרה כזה היה ריכוזם בחלקה החיצוני של האבן גבוה יותר מאשר ריכוזם בתוכה.

גילויים אלה מרשימים כשהם לעצמם, אולם המימצאים המדהימים ביותר ואשר עוררו את מרב הפולמוס בין אנשי המקצוע הם צורות זעירות ומשונות המקובצות בצפיפות זו ליד זו (צילום במיקרוסקופ אלקטרונים סורק, SEM, איור 3). מבנים אחדים שנתגלו הינם בדמות "ביצה" או "לביבה" וכן בצורת "תולעים חוטיות", בעלות מחיצות המפלחות אותן לפלחים וקטעים, בדומה למצוי בחיידקים. הממד הגדול ביותר של גופיף כזה הינו פחות ממאית הקוטר של שערת אדם. גודלם וצורתם של מבנים "ביולוגיים" אלה מזכירים חיידקים זעירים מאובנים (ננו-בקטריות) מכדור-הארץ שממדיהם מגיעים לכמה עשרות ננו-מטרים בלבד (חיידקים זעירים אלה הם אולי "הגשר האבולוציוני" או צורות-הביניים המקשרות בין הווירוסים לחיידקים).

איור 3: צורות זעירות, שהתגלו במטאוריט ממאדים

בסיוע מיקרוסקופ אלקטרונים סורק (SEM).

הואיל וגיל מאובני מאדים הוא 3.6 מיליארדי שנים, כגיל מקור החיים בכדור-הארץ, סוברים מק-קיי ועמיתיו כי צורות אלה הן קרוב לוודאי שאריות מאובנות קמאיות של יצורי-מאדים חד-תאיים. מדענים בריטיים, שבדקו את הצורות ה"ביולוגיות" שנתגלו במטאוריט ALH84001 בבדיקות איזוטופיות, טוענים שמימצאיהם דומים לאלה המאפיינים חיידקים מיוחדים יוצרי מתן (CH₄).

המתנגדים לפרשנות ה"ביולוגית" טוענים שייתכן כי צורות אלו, הקטנות פי עשרה מהחיידק הזעיר ביותר (אורכן עשר אלפיות המילימטר), הן למעשה פסים של בוץ שנטבעו בסלע המטאוריט. יש הטוענים שאלו הם גבישונים של המינרל מגנטיט.

לדברי חוקרי נאס"א, ייתכן שהמיקרואורגניזמים התפתחו באווירה חמה שנבעה מפעילות וולקנית מתחת למעטה הקרח, בעמקי אדמת מאדים, ואשר התאימה ליצורים תרמופיליים (אוהבי-חום). בכדור-הארץ ידועים יצורים ירודים (מקבוצת הארכיאה) החיים בקרקעית האוקיינוסים (בעומק של קילומטרים רבים) במים שהטמפרטורה שלהם למעלה מ-100oC, בקרבת מעיינות תת-ימיים וולקניים, שאור השמש אינו מגיע אליהם כלל.

בכוכב מאדים יכולים להתקיים חיים (לפחות מבחינה תיאורטית) גם כיום מתחת לפני השטח. אך יש לזכור כי אין כרגע למדענים כל הוכחה ניצחת וישירה לקיומם של חיים קמאיים על-פני מאדים. לצורך בדיקה כזו יש צורך לבחון היטב דוגמאות קרקע רבות. שיגור סידרת החלליות החדשות לחקר מאדים החל בסתיו 1996: שתי חלליות אמריקניות נשלחו לעבר מאדים ויגיעו אליו בשנה הבאה. החלליות יקיפו את כוכב הלכת, ובחונים (probes) יישלחו וינחתו על הכוכב (האחד, ביום העצמאות האמריקני - 4 ביולי 1997). מבצע החזרת דוגמות קרקע ממאדים בחלליות אל כדור-הארץ נועד לתחילת שנות האלפיים. רק בשלבים מאוחרים יותר ייתכן גם שיגור אסטרונאוטים אל מאדים - מבצע שעל-פי ההערכה יעלה כ-100 מיליארדי דולרים, סכום ענק לכל הדעות...

אם יתברר שאכן נמצאו מאובני יצורים חיים על מאדים, חשיבותו העיקרית של הגילוי תהיה בכך שכדור-הארץ איננו מקור החיים הבלעדי. אם היו אי-פעם מיקרואורגניזמים על-פני מאדים, אזי ייתכן שהחיים נבראו גם בכוכבים נוספים במערכת השמש ומחוצה לה.

מקור החיים וחיים חוץ-ארציים

קשה להגדיר מהם חיים, אולם ניתן לתאר את המאפיין כל יצור חי: מבנה התא, מבנים כימיים כמו מולקולות DNA, RNA וחלבונים בעלי תכונות אנזימטיות, כושר התרבות, גידול וחילופי חומרים, תורשה וכו'. קיימות דעות שונות אודות מקור החיים עלי אדמות. סבורים כי החיים החלו בתוך "מרק בראשיתי" - אגמים של תמיסות כימיות. אטומים שהתרכזו בצפיפות יחסית בנוזלי אגמים אלה הגיבו אלה עם אלה תוך יצירת מולקולות אורגניות מורכבות יותר ויותר (בתהליך המכונה לעתים "אבולוציה כימית"). בסיוע גורמים פיזיקלים רבים (קרניים על-סגולות, גלי הלם, טמפרטורות גבוהות והתפרקויות חשמליות באטמוספירה), יצרו המגיבים הכימיים תרכובות של "דלקים" ביוכימיים מורכבים (כדוגמת הגלוקוזה ונגזרותיה). אנרגיית סוכרים אלה ודומיהם שימשה לאחר מכן את התאים הקדומים ביותר, שנוצרו בתהליך של "אבולוציה ביולוגית". תאים אלה היו החלוץ לפני מחנה החיידקים (המכונים "פרוקריוטיים"), שהופיעו מיליארדי שנים לפני שאר התאים בעלי הגרעין ובעלי האברונים הממודרים ("אאוקריוטיים"). קיימת סברה שהתאים הקדומים הראשונים - צורת החיים הראשונה - התפתחו במספר מקומות לפני כ-3.6 מיליארדי שנים או אף יותר, באמצעות מנגנוני אבולוציה מגוונים, בתוך "המרק הבראשיתי", על-פני חרסיות או במינרלים שונים, אולם רק התאים המוצלחים ביותר שרדו בתהליך הברירה הטבעית.

לשאלה מהיכן הופיעו ניצני החיים בכדור-הארץ ניתנו שלוש תשובות אפשריות: 

1. החיים נבראו רק בכדור-הארץ והתפתחו כאן. ייתכן שבעבר הרחוק היו התנגשויות בין גופים שמימיים, וכוכבי לכת "סקלו" זה את זה בסלעי מטאוריטים (יש הרואים בכך כעין "הפריה בינפלנטרית הדדית"). אם אכן עצם כבד מגרמי השמים נפל על-פני הארץ וגרם להתזת סלעים לעבר החלל, ואלה הגיעו אל פני מאדים, הרי שהצורות החשודות כמאובנים (כמו בסלע ALH84001), שהתגלו באנטארקטיקה, היו למעשה ממקור ארצי והוסעו אל מאדים ובחזרה.
2. החיים נוצרו במקומות שונים (בארץ ובמאדים, למשל), שבהם התנאים הפיזיקליים והכימיים איפשרו זאת.
3. החיים נוצרו בגופים שונים שמחוץ לכדור-הארץ, והובאו אליו, למשל, מכוכב לכת דוגמת מאדים.

היכן לחפש חיים מחוץ לכדור-הארץ?

בין האתרים האפשריים לקיום חיים חיצוניים ניתן להצביע היום, כאמור, על מאדים. כוכב זה הוא המועמד הרציני ביותר למציאת צורות חיים חוץ-ארציים. לפני כמה תריסרי שנים הועלו השערות כי כוכבי לכת כמו צדק או נוגה עשויים להכיל צורות של חיים ירודים. השערות אלה התבדו לאור המידע החדש הנוגע לגרמי שמים אלה. כיום מדברים על "אירופה", אחד מירחיו של צדק, כמקום שייתכנו בו חיים, וכן על כוכבי לכת נוספים מחוץ למערכת השמש. תצלומי החללית "גליליאו" רומזים כי על-פני "אירופה" יש קרח או אף מים נוזליים. בתנאים אלה יכולים להתהוות חיים ירודים. מובן שבכוכבי לכת מחוץ למערכת השמש יכולים להיות תנאים שהיוו ומהווים מצע להתפתחות צורות של חיים.

היש ממש במימצאים של "חיים" על המאדים?

התשובה תלויה בנשאל או ביחסי-הציבור שלו. יש הטוענים כי אפילו אם מימצאי נאס"א אודות חיים במאדים הם נכונים, בכל זאת כדאי יותר להשקיע את האמצעים הכספיים העצומים בטיפוח החיים על-פני כדור-הארץ, במקום "להשליך" הון עתק לחלל. המתנגדים למימצאים הנ"ל טוענים כי ההודעות הסנסציוניות של נאס"א מיועדות ליחסי-ציבור, כדי ליצור דעת-קהל אוהדת למחקרי החלל ולגייס מימון עבורם. ואכן, הפירסום הצליח מאוד, ונשיא ארה"ב הודיע לאחרונה על הקצאת משאבים גדולים לנאס"א. יש לזכור כי הפירסומים הופצו לאחר שסוכנות החלל האמריקנית היתה נתונה בשנים האחרונות במשבר גדול במידת הפופולריות שלה. המתנגדים גם טוענים כי הפירסום נעשה במתכוון, לפני החלטות הממשל והקונגרס על תקציב נאס"א.

שאלת מהות החיים והאפשרות שמקורם מחוץ לכדור-הארץ הינה מלהיבה ומרתקת. השאלה שמעסיקה רבים, ושהעסיקה את האנושות כבר בעבר במשך מאות בשנים היא, האם אנו בודדים ביקום או שיש לנו שכנים חיים שעדיין לא הצלחנו לפגוש אותם.

ישנם אינספור סיפורי מדע בדיוני אודות יצורים חוץ-ארציים הבאים לבקרנו חדשות לבקרים. אך האם הפעם יש למדע "סיפור אמיתי" אודות חיים חוץ-ארציים? נחכה ונראה.

עוד על מאדים

כיום, אטמוספירת מאדים דלילה, הטמפרטורה בה נמוכה בהרבה מהאפס, ולכן המים הקיימים בו קפואים. ענני מים דלילים מרחפים על-פני מאדים. בחורף רואים כיפה לבנה מעל לקוטב ה"צפוני", כנראה של פחמן דו-חמצני קפוא. בקיץ, החלק הצחור הצפוני נעלם וזורם אל עבר הקוטב ה"דרומי". מתחת לפני שטח מאדים יש שכבת קרח בעובי מטר אחד, הנקרא קרח תמידי (פרמה-פרוסט). כאמור, ייתכן שלפני כ-3.6 מיליארדי שנים התאימו התנאים לקיום פעילות ביולוגית. במשך העידנים נעלמו האוקיינוסים, אך שרידי ערוצי הנהרות עדיין נראים היטב בתצלומים. כיום האטמוספירה מדולדלת וכוכב הלכת יבש, קר וחרב.

מדוע נעלמו גופי המים הנוזליים מהמאדים? משערים כי שילוב של כמה תופעות גרם לכך, וביניהן הפעילות הוולקנית, שהעלתה את ריכוז הפחמן הדו-חמצני. הדבר גרם לאפקט החממה ולהעלאת טמפרטורת הכוכב והאטמוספירה שלו. העלאת הטמפרטורה גרמה להיעלמות המים הנוזליים. אלה התנדפו ונעלמו, ונשארו אולי רק באזורי הקטבים. יש הסבורים כי שינויי האקלים התרחשו על-פני מאדים לאחר שחל שינוי במסלולו סביב השמש.

לעיון נוסף

Scientific American, Nov. 1996, p. 80; Sciene, Aug 16 1996, p. 846

ד"ר יוסף זקבך הוא מומחה למדעי הצמח וחבר הצוות לפיקוח והדרכת מורי הכימיה של המינהל לחינוך התיישבותי במשרד החינוך.

תודה לפרופ' רפאל איקן, האוניברסיטה העברית בירושלים, ולפרופ' יוליאן צ'לה-פלורס (Julian Chela-Flores) מהמכון הבינלאומי לפיסיקה תיאורטית בטריאסט, איטליה (ICTP)

פורסם ב"כמעט 2000" 17, עמ' 45-42, חורף 1997.