מאדים, ספקות קשים כאבן - אילן עמית

לפני שלוש שנים הכריזה סוכנות החלל כי איתרה סימני חיים במטאוריט שהגיע ממאדים. לאחר ההתרגשות הראשונית החלו להישמע קולות ספקניים והנושא נבדק בקפדנות. האמנם, חיים במאדים?

מאדים

צילום: European Space Agency & Max-Planck Institute for Solar System Research for OSIRIS Team

באוגוסט 1996 רגש העולם לשמע הצהרה שיצאה מסוכנות החלל האמריקאית ואוניברסיטת סטנפוו־ד, לפיה במטאוריט שמקורו במאדים נמצאו עדויות למיקרואורגניזמים מאובנים. הסיבה להתרגשות ברורה. האם היווצרות החיים על כדור הארץ היא מאורע חריג ואולי חד פעמי, שהתרחש ביקום כתוצאה מתנאים ייחודיים, או שמא התפתחות כזו היא תהליך נפוץ? שאלה זו חשובה לא רק כשאלה מדעית, אלא גם בשל השלכותיה הפילוסופיות.

מאדים היווה מאז ומתמיד מטרה לספקולציות הנוגעות לשאלה זו. בשנת 1976 נשלחה החללית "וייקינג״ לבדוק האם ניתן לזהות, באמצעים כימיים, פעילות מטבולית (חילוף־חומרים) בקרקע המאדים כרמז לקיומם של מיקרואורגניזמים. התוצאות לא היו חד משמעיות, והשאלה האם קיימים על המאדים יצורים חיים מיקרוסקופיים נשארה פתוחה. בעברו הגיאולוגי היו תנאי האקלים במאדים שונים מאלה המתקיימים בו כיום, ונמצאו ראיות גיאולוגיות לכך שלפני ארבעה מיליארד שנה זרמו מים על פני שטחו. האם יתכן שעל מאדים התפתחו צורות חיים פשוטות בעבר הרחוק, צורות שפסו ונעלמו כאשר השתנו התנאים? אם תימצא ראיה חותכת לקיומן של צורות חיים פשוטות על כוכב־לכת אחר, בהווה או בעבר, הרי זו תשפיע השפעה מכרעת על תפישתנו את אופן התפתחות החיים בכדור הארץ. אין פלא שההודעה בדבר מציאת מאובני מיקרואורגניזמים על מטאוריט שמקורו במאדים חוללה סערה. אלא שההתלהבות הראשונית הייתה נחפזת מדי. ראיות שונות הצביעו על כך כי אפשר שהצורות שנתגלו במטאוריט אינן מעידות על מציאות מיקרואורגניזמים בסלע. התלהבות הציבור שככה מעט, ובד בבד פנו המדענים לבדוק את הממצאים באופן מדוקדק. תוצאות הבדיקות עוררו ויכוח מסעיר ומרתק.

אחת הצורות המיקרוסקופיות שנתגלו במטאוריט הצעיר יחסית שנחת במצרים

כתב סתרים מוצפן באבן?

מה עושה אבן שמקורה במאדים על פני כדור־הארץ? היה זה בשנת 1984 כאשר נמצאה האבן על ידי משלחת שהגיעה לאנטארקטיקה לחפש מטאוריטים. מדוע דווקא באנטארקטיקה? באנטארקטיקה לא נופלים יותר מטאוריטים מאשר במקומות אחרים על כדור הארץ, ואולם שם קל יותר לזהותם. חלקים נרחבים מאנטארקטיקה הם משטחי קרח שעוביים 3־4 קילומטרים. כאשר מוצאים סלע במשטח קרח כה נרחב ועבה, רבים הסיכוייב שמוצאו מהחלל. ועוד, לעתים מטאוריטים הנוחתים באנטארקטיקה נעיב לאטם עם תנועת הקרח וכאשר הקרח פוגש במכשול, המטאוריטים נלכדים ומתרכזים ולאחר זמן מה מבצבצים מהקרח. "שדות מטאוריטים" אלה הם מוקד החיפוש של משלחות המחקר.

מבדיקת הגזים שהיו כלואים באבן עלתה ההשערה כי מקורה במאדים. לפני 4.5 מיליארדי שנים התגבשה האבן מסלע מותך מתחת לפני השטח של מאדים. כמיליארד שנים לאחר מכן הוטבעו באבן הצורות מעוררות סימני השאלה. ואז, לפני 15 מיליון שנה, פגע אסטרואיד על פני מאדים בסמוך לאבן. הפגיעה התיזה את האבן מעלה במהירות מספקת להוציאה אל מחוץ לשדה המשיכה של מאדים, אל החלל. האבן נעה בחלל במשך כ־15 מיליון שנים לפני שנלכדה על ידי שדה המשיכה של כדור־הארץ ונחתה באנטארקטיקה לפני 13 אלף שנה. תנועות קרח העלו אותה אל פני השטח במישור קרח המכונה "אלן הילס" ושם גילתה אותה החוקרת רוברטה סקור (Score). המטאוריט קיבל את השם ALH84001. מן הסתם, ההסתברות הסטטיסטית הזעירה למעבר כזה של סלע ממאדים לכדור הארץ במהלך משחק הביליארד הקוסמי שתואר לעיל עושה את ALH84001 לאבן מיוחדת. נציין כי מטאוריט זה הוא אחד מ־14 מטאוריטים שהתגלו ושמקורם הוא מאדים.

בדיקות שונות העלו את התרחיש של מסלול האבן. בתוך האבן נתגלו גבישי קרבונט - מינרל המתגבש בנוכחות מים. גילו של הקרבונט תוארך בכ־3.6 מיליארדי שנים. בתוך גבישי הקרבונט נמצאו צורות שנראו כמאובני מיקרואורגניזמים. סמוך לגבישי הקרבונט ובתוכם נמצאו חומרים שעשויים להיות תוצרי לוואי של יצורים חיים. חומרים אלה חיזקו את דעתם של החוקרים שהצורות שנתגלו במיקרוסקופ האלקטרונים אמנם שייכות ליצורים חיים, וזאת מכמה טעמים:

 תצורות שנמצאו על פני גרגרי קרבונט במטאוריט

צורות אלה דומות ל"ביופילמים" הנוצרים על-ידי מיקרואורגניזמים ארציים

בסמיכות לגבישי הקרבונט נתגלו מולקולות אורגניות טבעתיות הנמנות על קבוצת הפחמימנים הארומטיים הפוליציקליים; בתוך גבישי הקרבונט נמצאו גרגרי מגנטיט, מינרל המורכב מברזל וחמצן, שכמותם לא נראו לפני כן במטאוריטים. גרגרים אלה דומים בגודלם ובצורתם לגרגרי מגנטיט המיוצרים על ידי סוגי חיידקים מסוימים בכדור־הארץ; הממצא השלישי היה מציאותם של גרגרי ברזל־גופריתי בתוך גבישי הקרבונט, גרגרים, שעל כדור הארץ מיוצרים רק על ידי חיידקים.

התוצאות פורסמו על ידי ראש הצוות המדעי דייויד מק־קיי (Mckay), חוקר מטעם סוכנות החלל שהצהיר: "כל מאפיין שנמצא יכול להיות מוסבר באופן חלופי, אולם מבחינת מכלול הממצאים אנו מסיקים על עקבותיהם של חיים".

החיים לא קלים

עם השנים התחזקו קולות הביקורת כנגד הקשר בין מאפייניה השונים של האבן ובין המסקנה כי אלה אכן מעידים על הימצאות יצורים חיים על פני מאדים. ויכוח סוער ניטש עד היום בין קבוצות מחקר שונות.

השאלה הראשונה שנשאלה הייתה באיזו טמפרטורה נוצרו גבישי הקרבונט. וזו למה? הואיל והתצורות דמויות החיידקים ועקבות החומרים הכימיים שתוארו נתגלו בתוך גבישי הקרבונט ועל פניהם, ולפי מרקם התצורות הן התפתחו בד בבד עם יצירת גבישי הקרבונט, הרי שאם הגבישים נוצרו בטמפרטורה גבוהה שאינה מאפשרת חיים, יש בכך כדי לרמז על כך שמקור העקבות אינו ביצורים חיים. חוקרים רבים התמקדו בניסיון לפתור את הסוגיה הזו. גבישי קרבונט יכולים להיווצר במגוון רחב של טמפרטורות. קבוצות המחקר מתחלקות לכאלו התומכות בטמפרטורת יצירה גבוהה - הפוסלת אפשרות שמקורם של העקבות הוא ביצורים חיים, וכאלו התומכות בטמפרטורה נמוכה יותר, שאינה פוסלת אפשרות כזו. כל אחת מהקבוצות מביאה ראיות המחזקות את טיעוניה.

הרמז הראשוני לטמפרטורת יצירה נמוכה הגיע ממדידות איזוטופים של חמצן. ניתן להעריך את טמפרטורת ההיווצרות של גבישי הקרבונט מבדיקת היחסים של האיזוטופים הקלים והכבדים במינרלים השונים - מידת האחידות של פיזור האיזוטופים תלויה בטמפרטורה. ככל שהטמפרטורה גבוהה יותר, אחידות הפיזור של האיזוטופים השונים במסה שלהם רבה יותר. בבדיקת האיזוטופים חמצן־16 (החמצן הרגיל) וחמצן־18 (חמצן כבד) בקרבונט נמצאה אחידות נמוכה. זו מרמזת על טמפרטורה נמוכה־יחסית (פחות מ־300°0) בעת יצירת הקרבונטים. הממצא אינו מצביע על תשובה חד משמעית לאפשרות קיומם של חיים על פני מאדים, שהרי הטמפרטורה שנקבעה כגבול (300°c) גבוהה מאד עבור החיים המוכרים לנו.

כיוון אחר היה בדיקת טביעות השדה המגנטי של גרגרים דוגמת מגנטיט. כאשר גרגר מגנטיט נוצר הוא משמר את טביעת השדה המגנטי שקיים בסביבתו. זאת, כל עוד לא חומם לטמפרטורה גבוהה, שבה נמחקות הטביעות המגנטיות. על־פי טביעות השדה המגנטי שהשתמרו בגרגרי המגנטיט העריכו מספר חוקרים שהגרגרים לא חוממו מעל 325°c (עדיין חם מדי לקיום חיים) וכנראה לא מעל 110 מעלות צלסיוס.

מצידו השני של המתרס מצויה ״קבוצת הטמפרטורה הגבוהה" שבדקה את גבישי המגנטיט. חיידקים מסוימים מייצרים גבישי מגנטיט המאפשרים להם לחוש את השדה המגנטי של כדור־הארץ. מבדיקת הצורה של חלקיקי המגנטיט עולה כי הם נוצרו בטמפרטורה של 650°c לפחות. בנוסף, לחלקם אין מבנה גבישי מושלם כפי שצפוי מגרגרים שמקורם מיקרואורגניזמים. כנגד טענה זו טוענים המצדדים בטמפרטורה הנמוכה שייתכן כי לא לכל החלקיקים אותו מקור. אכן, על דבר אחד מסכימים כולם - לאבן יש היסטוריה גיאולוגית־כימית מורכבת.

ובאשר למולקולות הפחמימנים הארומטיים הציקליים. האם מולקולות אלו מקורן ביצורים חיים? והאם מקורן במאדים? הפחמימנים הארומטיים הציקליים יכולים להיווצר ללא כל קשר לחיים - הם נפוצים במערכת השמש ונמצאו כבר בעבר במטאוריטים. יתר על כן, הם נפוצים גם על כדור הארץ, אפילו בקרח האנטארקטי, עובדה שהעלתה את החשש שמא המולקולות שנמצאו במטאוריט מקורן בזיהום מהקרח האנטארקטי. בדיקות נוספות שנערכו, והעובדה כי ריכוז הפחמימנים הארומטיים הציקליים במטאוריט ALH84001 גבוה בהרבה מהריכוז שנמדד בכל מטאוריט אחר שנמצא באנטארקטיקה, מצמצמות את אפשרות הזיהום. כיום מאמינים רוב החוקרים כי מקור הפחמימנים הארומטיים הציקליים הוא במאדים, ואולם השאלה האם יש להם קשר לחיים לא זכתה עדיין למענה.

תצלום שעורר הדים ב-1996. אפשר שהצורה דמוית התולעת מקורה במיקרואורגניזמים שחיו על המאדים לפני 3.6 מיליארד שנים.

צורות נוספות דמוי תולעת המוחזקות כ"חשודות" בסימני חיים

טביעת ידה של אמא אדמה

ג׳ולי (Juli) ועמיתיו מאוניברסיטת אריזונה מצאו כי יחס האיזוטופים פחמן-12 לפחמן-13 בחומרים האורגניים שבאבן זהה ליחס המופיע בחומרים אורגניים על כדור הארץ. יתר על כן, מתיארוך בפחמן-14 התברר כי גילו של מקצת החומר האורגני במטאוריט נע בין 5,000 ל־12,000 שנה, מה שמצביע בבירור על מקור ארצי. בהקשר זה ראוי לציין כי בכל המטאוריטים שנמצאו באנטארקטיקה עד היום הופיעו זיהומים ארציים.

באדה (Bada) ועמיתיו בחנו את חומצות האמינו באבן. חומצות האמינו הן, כידוע, אבני הבניין של החלבונים, ולכל חומצת אמינו אפשריות שתי צורות מרחביות, שהן תמונת ראי זו של זו: צורה ״ימנית" (D) וצורה "שמאלית״ (L). כרגיל, חומצות האמינו הבונות את החלבונים הארציים הן ״שמאליות״. במטאוריטים מופיעה אוכלוסייה מעורבת של חומצות אמינו - "ימניות" יחד עם "שמאליות".

והנה, נמצא כי תכולת חומצות האמינו באבן דומה לזו שבקרח האנטארקטי - בקרח האנטארקטי (באזורים מסוימים לפחות) יש חומצות אמינו שמקורן בחומר אורגני ארצי, ומכאן שהן חומצות "שמאליות״. האם הממצאים הללו מעידים על כי גם במאדים היצורים החיים משתמשים בחומצות אמינו שמאליות? באדה ועמיתיו לא פוסלים אפשרות זו, אולם הם משערים כי מקור חומצות האמינו הוא בכדור הארץ. אכן, חיים קשים...

הגודל קובע?

הבה נחזור אל התצורות עצמן. למרות דמיונן לחיידקים הועלו השאלות האם יתכן שאינן אלא סתם גבישים, או אולי אפילו תוצר לוואי של תהליך הכנת הדגימות לבדיקה במיקרוסקופ האלקטרונים. אחת הנקודות החשובות בוויכוח על אופיין האמיתי של התצורות סבבה סביב גודלן. נשאלה השאלה האם התצורות, שאורכן הממוצע הוא כ־100־200 ננומטר (ננומטר=מיליארדית המטר; כלומר הם קטנים ביחס לחיידקים הארציים) גדולות דיין להיות יצורים חיים? כמה מדענים שניסו להעריך את הגודל המינימלי הדרוש לקיום יצורים חיים העלו את הסברה כי התצורות קטנות מדי. ואולם אחרים מצביעים על יצורים מיקרוסקופיים דומים בגודלם בכדור הארץ (ראו: "חיידקיקים ואבנים בכליות", "היצור החי הקטן ביותר״).

כדאי להזכיר שבנוסף לתצורות דמויות החיידקים נמצאו תצורות נוספות שמרמזות בעקיפין על מקור ביולוגי. בסביבתם של חלק מהקרבונטים אותרו מבנים הדומים מעט ל״ביופילמים" - אלו הן שרשרות של מולקולות אורגניות שמופרשות על ידי חיידקים. המבנים שנמצאו מכילים פחמן אולם מקורם עדיין לא ברור.

שפן חדש מהכובע

הוויכוח סביב המטאוריט מאנטארקטיקה לוהט עדיין. התפתחות הוצגה בכנס למדעים פלנטריים שנערך השנה בחודש מרס (מרס דווקא!) ביוסטון, טקסס. קאתי תומס־קפרטה (Thomas-Keprta) דיווחה שכרבע מחלקיקי המגנטיט אחידים בגודלם ובעלי צורה משושה מושלמת. על כדור הארץ לא ידוע תהליך שיוצר חלקיקי מגנטיט מושלמים כל כך מלבד אלו המתרחשים בתוך סוגים מסוימים של חיידקים. תומס־קפרטה מעריכה כי מכל הראיות שהוצגו על אודות המטאוריט, חלקיקי המגנטיט מהווים את הראייה המבוססת ביותר לקיומם של מיקרואורגניזמים שמקורם במאדים.

במהלך הכנס הציג מק־קיי מבנים מיקרוסקופיים שנתגלו בשני מטאוריטים נוספים שהגיעו ממאדים. הראשון, שגילו 1.3 מיליארד שנה, נחת במצרים בשנת 1911; השני, שגילו 165 מיליון שנה, נחת בהודו בשנת 1865. המבנים שנתגלו בשני מטאוריטים אלה דומים יותר לחיידקים מאלה שנתגלו במטאוריט האנטארקטי. לטענת מק־קיי חלק מהצורות מזכירות אפילו חיידקים בשלבי חלוקה, ואולם הוא נזהר מלקבוע נחרצות שאכן מדובר בשרידי יצורים חיים. יש לשים לב לכך שמדובר בשני מטאוריטים צעירים בהרבה מהמטאוריט האנטארקטי, וכי הם נוצרו בעידן גיאולוגי בו התנאים על מאדים היו דומים לאלו השוררים בו היום, כלומר לאחר קפיאת המים. אם אמנם יתברר כי הם מכילים שרידים של יצורים חיים, ייתכן מאד שעדיין נמצאים כאלה בקרח של מאדים.

מחכים לפתרון

סיפורן של האבנים ממאדים נסב סביב אחת השאלות החשובות ביותר בהיסטוריה המדעית. המדען קרל סאגאן נהג לומר: "טענות יוצאות דופן מצריכות ראיות יוצאות דופן". הטענה לפיה האבנים ממאדים מכילות שרידי חיים היא יוצאת דופן, אולם נראה כי ראיות מספיק חזקות עדיין אינן בנמצא. ייתכן כי נאלץ להמתין למעבדות החלל שיאספו דגימות ישירות מכוכב הלכת האדום. האם קרדומיהן ינפצו את אבני המאדים לרסיסי מינרלים, או יחשפו מתוכן, לראשונה בהיסטוריה, הוכחה ליצירתם של חיים מחוץ לעולמנו? ימים יגידו.

אילן עמית בעל תואר שני במדעי החיים, עוסק בכתיבה מדעית וספרותית

פורסם ב"גליליאו" 36, ספטמבר-אוקטובר 1999