חיים מן החלל? - נח ברוש

האם ייתכן שהחיים על-פני כדור הארץ נולדו בכלל בכוכב לכת אחר? אפשרות זו שייכת לכאורה לתחום המדע בדיוני גרידא, ואולם דומה שהתורה הגורסת כך - הפנספרמיה - זוכה באחרונה לאוזניים קשובות יותר

פנספרמיה
Pablo Carlos Budassi, Wikimedia Commons

האם תופעת החיים ייחודית לכדור הארץ? כלום ייתכן שצורות חיים פשוטות נדדו מכוכב לכת אחד לאחר בתולדות היקום וזרו חיים במקומות שונים, אולי אף בכדור הארץ עצמו? למרות שהאפשרות הועלתה לפני כמאה שנים, עדיין הדעות חלוקות לגביה, אם כי נדמה שהיא נעשית לאחרונה מקובלת יותר. מדובר באפשרות שמקור החיים על כדור הארץ הוא בחלל ואולי, בהרחבה של הטענה המקורית; היקום כולו מחובר ברשת של "החלפת חיים". אם סברה זו נכונה, כי אז אנו, תושבי כדור הארץ, איננו אלא "חוצנים", יצורים שהתפתחותם תלויה במידה זו או אחרת בצורות חיים שהיגרו לכדור הארץ ומן הסתם כבר הפיצו את עיקרי המורשת התורשתית שלהם ברחבי החלל. תיאוריה זו, המכונה "פנספרמיה" (panspermia), ממשיכה לעניין הן מדענים שחוקרים את ראשית החיים והן אסטרופיזיקאים. מקור המילה הוא ביוונית: pan = כלל, ובהרחבה תערובת, ערבוב, ו-sperm= זרע, כלומר ערבוב הזרעים (של החיים).

מבוא

עוד ביוון העתיקה טען הפילוסוף אנאקסאגוראס (Anaxagoras) שתופעת החיים אינה ייחודית לארץ, אלא שהיקום כולו מלא חיים. הוא עוד טען שהחיים הגיעו אל הארץ מהחלל, מעולמות אחרים. טענה זו, של כלליות החיים, לא התבססה כמובן על ממצאים של המדע המודרני אלא על טיעונים פילוסופיים. בתחילת המאה העשרים העלה טענה דומה הכימאי השוודי וחתן פרס נובל סווטה ארניוס (Arrhenius). טענתו היתה יותר ממוקדת מזו של אנאקסאגוראס, הואיל והתבססה על התופעה הפיזיקלית של לחץ הקרינה: ארניוס טען שצורות חיים פשוטות כגון חיידקים יכולים להתפשט ברחבי החלל על-ידי הדיפתם מסביבת כוכבים (לידם קיימים כוכבי לכת שעליהם כבר הופיעו חיים) בגלל לחץ קרני האור של הכוכבים עצמם. צורה זו של הזרעת היקום בחיים זכתה לשם רדיו-פנספרמיה (radio-panspermia) והתבררה כלא סבירה לקראת סוף המאה ה-20. ארניוס חשב שהלחץ שמפעילה הקרינה שנפלטת מהכוכבים חזק מספיק כדי להרחיק חיידקים לתוך מעמקי החלל. על כנפי הקרינה, החיידקים יכולים לעבור מכוכב לכת אחד לאחר וממערכת שמש אחת לשנייה, ולהתבסס על עולמות שלא פיתחו חיים באופן עצמאי. בצורה זו, כך חשב המדען השוודי, יכולה תופעת החיים להפיץ את עצמה לכל רחבי החלל.

מאז ימיו של ארניוס הופיעו מספר הצעות שונות, שאולי המפתיעה ביותר מביניהם היתה הצעתם של הבריטים פרד הויל (Hoyle) וצ'אנדרה ויקראמאסינג (Wickramasinghe). אלה הציעו שרסיסי חיים יכולים להגיע לכוכב לכת על גבי כוכבי שביט ואף מצאו קשר בין מגיפות על כדור הארץ לבין מטרות מטאורים. רבים מבין המטאורים נפלטים מכוכבי שביט, כך שאם מקבלים את ההנחה שעל כוכבי שביט, או בתוכם, יש צורות חיים מיקרוסקופיות, אפשר להניח שחלק מהם יגיעו במהלך השנים אל כדור הארץ. היצורים שמגיעים מהחלל על-גבי השביטים, כך טענו החוקרים, גורמים למחלות אצל בני האדם. טענה מהפכנית עוד יותר, אם כי מבוססת הרבה פחות, היא של חתן פרס נובל פרנסיס קריק (Crick), שגילה יחד עם ווטסון את מבנה ה-DNA, עליה עוד ידובר בהמשך. קריק חשב שהזרעת צורות חיים פשוטות על כוכבי לכת נטולי חיים היה מעשה מכוון של תרבות גלקטית קדומה, ש"הכינה" כוכבי לכת כך שיהיו מוכנים לקלוט צורות חיים דומות לאלה של התרבות הזורעת. צורה זו של הפצת חיים מכונה "פנספרמיה מכוונת" (directed panspermia) ולא נדון בה כלל במאמר זה.

הרעיון שהחיים הגיעו אל כדור הארץ מהחלל, ואולי אף עזבו את כדור הארך כדי לנדוד אל מקומות אחרים ביקום, מחבר את תופעת החיים על כדור הארץ ומחוצה לו למרקם אחד. הוא פותר מספר בעיות בהן מתלבטים החוקרים את ראשית החיים, כגון המהירות המדהימה של ההתהוות הראשונית של יצורים חיים, כמעט מיד לאחר התגבשותו של כדור הארץ במערכת השמש. היא גם מעלה את סף התקוות בקרב המחפשים חיים חוץ-ארציים, כיוון שהיא הופכת את בעיית הקיום של צורות חיים לשאלה "האם במקום מסוים תנאי הקיום מספיקים".

מהות החיים

אחת המשימות הקשות יותר בתחום המדעים היא להגדיר בדיוק מה היא תופעת ה"חיים". מסתבר שניתן לנסח מספר הגדרות, הכול לפי הצורך המחקרי או לפי טיב הטיעון, החל מהגדרות מדעיות שמתאימות לתחום האסטרו-ביולוגיה וכלה ברעיונות דתיים למיניהם. למשל, בתחום מדעי הביולוגיה ניתן להגדיר "חיים" במונחי התפקוד של תא חי, או במונחי התהליכים המולקולריים שמתרחשים כאשר יצור חי. ניתן גם להתייחס לתופעת התורשה כמרכיב עיקרי של החיים, אך ברור שזהו רק פן אחד ממרכיבי ההגדרה הנחוצה.

להלן מספר "הגדרות" שהציעו מדענים שונים. נאקאמורה (Nakamura) מהמכון הביולוגי בקובה יפאן הגדיר כיצור חי מערכת שלה שלוש תכונות אופייניות: מסוגלת לקיים עצמה בצורה עצמאית (ללא תמיכה חיצונית), משכפלת עצמה, ומתפתחת עקב אינטראקציה עם סביבתה. לעומתו, בראק (Brack) מהמרכז לביופיזיקה מולקולארית של צרפת טען שהחיים הם מערכת כימית המסוגלת לשכפל עצמה על-ידי אוטו-קטליזה (זירוז עצמי של תהליכים) ושעושה שגיאות המשפרות את יעילות האוטו-קטליזה. האסטרונום ריצ'רד וסט (West) מהמצפה האירופי הדרומי הגה את ההגדרה העממית, שמבוססת על מה שחושינו אומרים: יצור חי הינו משהו שמסוגל לגדול, להתפתח, להתרבות, ולהיכחד בטווח זמן שהוא בר-תפיסה על-ידי החושים האנושיים.

אם מנסים לתרגם את האמירה של וסט למושגים פשוטים יותר, יוצא שעלינו לשאול את עצמנו מספר שאלות לפני שנוכל להגדיר משהו כיצור חי. למשל, אנו בוחנים אם הדבר המסוים זז בכוחות עצמו, אם הוא מגיב ומשנה את תנועתו אם מפעילים עליו גירויים חיצוניים כגון חום או קור, אולי בעזרת מערכת עצבים שמעבדת גירויים אלה לפעולות (תגובות) של היצור. אנו בוחנים אם מושא המחקר מסוגל להתרבות על-ידי פעילות מינית, או באמצעות חלוקה, בדומה ליצורים חד-תאיים. הצריכה של חומרים מהסביבה (אוויר, מים, מזון) כדי לקיים את היצור ולאפשר את התרבותו היא גורם חשוב במסגרת השיקולים, וכן תהליך גדילה הן בממדים והן במורכבות. מתברר שהגדרות "אופרטיביות" אלה אינן ממצות וניתן על-ידן לסווג כיצורים חיים מצד אחד נגיפים ומצד שני הרים וכוכבים.

אנו רואים כי המטלה של ניסוח הגדרה מדויקת, שתבדיל בין יצור חי לחפץ נטול חיים, איננה משימה פשוטה כלל ועיקר. זו מסקנה אליה כבר הגיעו חוקרים רבים וגם לנו כדאי לאמץ גישה זו. אם ננקוט גישה זו, הרי שנהיה מוגבלים בכל הדיונים בנושא "חיים" לצורות החיים שכולנו מסכימים לגביהם. מעצם העניין, אלה יהיו חיים הדומים למה שאנו מכירים על כדור הארץ.

התכונות העיקריות של החיים על כדור הארץ

חקר צורות החיים השונות על כדור הארץ מראה שלכולם מספר תכונות משותפות. ראשית, קיומן ושגשוגן יכול להתרחש רק בתחום טמפרטורות מוגבל, יחסית. כיום אין החוקרים מכירים צורות חיים שמסוגלות לחיות בטמפרטורה של מינוס 20 מעלות צלזיוס או פחות, או בטמפרטורה העולה על 113 מעלות צלזיוס. רוב צורות החיים מעדיפות תנאי מחיה קרובים למחצית הנמוכה של טווח הטמפרטורות; זו לא בחירה מקרית: אזור טמפרטורות זה, וגם התחום המורחב עם הערכים הקיצוניים של חום או קור, הוא המקום בו המים נמצאים במצב צבירה נוזלי (בהתאם ללחץ ולריכוז המלחים בהם).

איור מס' 1: הצורה של מולקולת מים, עם אזורים בסביבה שהם חיוביים יותר (electro-positive)
או שליליים יותר (electro-negative) על-פי ריכוז המטענים במולקולה

המים הם המרכיב העיקרי שאינו "חומר אורגני" של היצורים החיים. הסיבה היא שמים, נוזל "קוטבי", מהווים אחד הממסים הטובים שקיימים. במיוחד טובה המסיסות של חומרים יוניים, כמו מלחים למיניהם, שבדרך זו מסוגלים להגיע לחלקיו השונים של יצור חי. המעבר נעשה בתהליך המשווה את ריכוז החומרים המומסים בין שני הצדדים השונים של קרום: הקרום יכול להיות קרומית התא (הממברנה) שחדירותה לחומרים השונים סלקטיבית. לגבי מהות החיים, נראה שכדי לאפשר מעבר חומרים כימיים אל ומתוך התא נדרש סוג מסוים של ממס, אך מכאן לא מתחייב שנוזל זה יהיה מים. אולי ניתן אפילו לבסס ביולוגיה על ממס כמו אמוניה, דבר שהיה מסייע לקיום חיים בתנאי טמפרטורה נמוכה, כיוון שאמוניה במצב טהור קופאת רק בטמפרטורה של מינוס 77 מעלות צלזיוס. פרט מעניין הוא ההתנהגות של תערובת אמוניה ומים; חומר זה (תערובת אווטקטית, eutectic) נשאר בצורה נוזלית בטמפרטורה של -50 מעלות צלזיוס, הרבה מתחת לאזור בו מים טהורים היו הופכים לקרח.

הפרט המאפיין הנוסף של חיים (המוכרים לנו) נעוץ באופן העברת המידע התורשתי. כל היצורים החיים עלי אדמות מעבירים מידע זה על-ידי חומר אורגני העשוי שרשרות ארוכות של מולקולות ה-DNA, חומצות גרעין בהן הקידוד נעשה על-ידי ארבעה בסיסים: אדנין (A), טימין (T), גואנין (G), וציטוזין (C).

איור מס' 2: מבנה ה-DNA - "הסליל הכפול".
שרשרת של סוכרים (S) מחוברת לשרשרת שנייה ע"י זוגות של הבסיסים A, T, G ו-C.  
מקור התמונה 

אחת המסקנות היא נחיצות קיומם של יסודות כבדים ממימן והליום בשכיחות נכבדה על כוכב לכת מסוים כדי שחיים יוכלו להיווצר ולהתקיים שם. מכאן, ומאחר שיסודות כאלה (במיוחד הפחמן, החנקן, החמצן, וכן הזרחן ועוד) נוצרו בכוכבים ולא במפץ הגדול, נובעת דרישה של קיום דור ראשון של כוכבים לפני שהחיים יוכלו בכלל להופיע במקום כלשהו ביקום.

יש לשים לב שלא דרשנו שכוכב לכת בו קיימים חיים יהיה בעל אטמוספירה המכילה חמצן חופשי. הסיבה היא שגם על כדור הארץ אנו מכירים צורות חיים שאינן זקוקות לחמצן כדי להתקיים.

לפני כשני מיליארדי שנים האטמוספירה של כדור הארץ לא הכילה כלל חמצן חופשי. זו היתה אטמוספירה של פחמן דו-חמצני, מתאן, חנקן, וגזים אחרים שאינם מקיימים תהליכי בעירה כמו שהחמצן מאפשר. היצורים שהתקיימו באותם הימים פעלו בתהליכי חילוף חומרים המכונים אלאווירניים (אנאירובים), כלומר מבלי להזדקק לאוויר (הכוונה: לחמצן מולקולרי הנמצא באוויר). יצורים אלאווירניים קיימים גם היום ואפשר לפגוש אותם בתחתית ימים ואגמים, שם אין מספיק חמצן מומס במים, או בנבכי צינור העיכול ומשם באגני חמצון. אלה לרוב הם יצורים חד-תאיים, כמו חיידקים ופטריות, אך גם בעלי חיים מאקרוסקופיים. גם באדם, בעת פעילות שרירים מאומצת, יש תהליכי פירוק אלאווירניים, אלא שבתוך כך מצטברים חומרים (כולל חומצה לקטית) שיש לחמצנם מאוחר יותר, בבחינת "חוב חמצן".

עיקרי הפנספרמיה

האם אפשרי מעבר צורות חיים בין כוכבי הלכת של מערכת השמש, או בין מערכות שמש שונות ביקום? כדי שהתשובה תהא חיובית צריכים להתקיים שלושה תנאים: יצור חי או יצורים חיים צריכים להינתק מכוכב הלכת עליו התפתחו; עליהם לעבור דרך מסוימת, קצרה או ארוכה, ברחבי החלל; והם צריכים להגיע מהחלל שליד פלנטת-המטרה אל פניו של אותו כוכב לכת. לא ברור מלכתחילה שכל אחד מהצעדים הללו הוא בר-ביצוע או אפילו אפשרי תיאורטית. בשני העשורים האחרונים התפרסמו מחקרים שמעמידים את האפשרויות הללו על בסיס חישובים מספריים, של סיכויים, כך שניתן כיום לשקול את רעיון הפנספרמיה מנקודת מבט יותר כמותית. תשומת הלב מתמקדת כעת בסוג מסוים של פנספרמיה, המכונה "ליתו-פנספרמיה (litho-panspermia), כלומר פנספרמיה על-ידי העברת גופים מוצקים נושאי חיים בין גרמי שמים שונים.

הטלת סלעים לחלל כתוצאה מפגיעה גדולה: הרעיון שחלקים מקרום כוכב לכת יכולים להתעופף לחלל נחקר מנקודת המבט של פגיעות ענקיות בפלנטות. כדי שגוף יינתק לחלוטין מכוכב לכת עליו לנוע במהירות גדולה או שווה ל"מהירות הבריחה". זו תלויה בגוף המסוים: עבור כדור הארץ מהירות זו היא כ-11 ק"מ/שנייה, עבור מאדים היא 5 ק"מ/שנייה ועבור הירח אירופה שמקיף את צדק (במרחק המסוים שלו מצדק) המהירות היא 27 ק"מ/שנייה (כלומר - שיעזוב את המערכת של צדק). לא קיים תהליך טבעי, כגון הסופה החזקה ביותר או ההתפרצות הגעשית האלימה ביותר, המסוגל להאיץ גושי סלע למהירויות אלה, פרט לאחד - התנגשות גוף גדול מהחלל עם כוכב הלכת.

פני הירח שזורים במכתשים. פעם חשבו שאלה מעידים על קיום הרי געש כבויים על הלבנה, אך כיום ברור שרוב המכתשים נוצרו מפגיעות גופי חלל בגדלים שונים. מכתשים בגדלים שונים שנוצרו על-ידי פגיעות כאלה מוכרים כיום בכל כוכבי הלכת בעלי קרקע מוצקה ונטולי אטמוספירה צפופה, בכל הירחים, ואף בגופים קטנים במערכת השמש כמו גרעינים של כוכבי שביט או אסטרואידים. מתברר שבעברה של מערכת השמש, מספר הפגיעות של גופים קטנים בגופים הגדולים יותר היה רב. שיא ההפגזה מהחלל התרחש כאשר מערכת השמש היתה בת פחות ממיליארד שנים, אך גם אחרי מועד זה היו פגיעות רבות. הפגיעה הידועה כמעט לכול היא של גוף שגודלו כ-10 ק"מ, שהתנגש בכדור הארץ באזור מפרץ מכסיקו. פגיעה זו, שהתרחשה לפני כ-65 מיליוני שנים, היתה אחד הגורמים שהביאו להכחדת מיני חיים רבים, ביניהם הדינוזאורים. ייתכן שמה שחולל את התהליך היה יותר מפגיעה אחת, ואמנם שרידי מכתש ענק מאותה תקופה נמצאו בתחתית מפרץ בנגל, ליד הודו. ייתכן גם שהפגיעות מהחלל חוללו פעילות געשית מוגברת, כגון יצירת רמת דקאן (Deccan) במרכז הודו, וזה היה גורם נוסף שהביא להכחדת הדינוזאורים. הערכות מודרניות אומדות את הקצב הממוצע של פגיעות גופים דומים לזה שהביא להכחדת הדינוזאורים כאחד בכל מאה מיליון שנים.

החוקר האמריקאי מלוש (Melosh) חישב את המתרחש בעת פגיעת גוף כזה בכדור הארץ. החישוב הוא הדמייה הידרודינמית של פגיעת אסטרואיד שקוטרו 10 ק"מ, כמו זה שפגע בכדור הארץ לפני 65 מיליוני שנים והכחיד את הדינוזאורים. במחקר נבדקו התנהגותן של פיסות חומר קטנות, הן מחומר האסטרואיד והן מקליפת הקרקע שנפגעה.

בעת פגיעת הגוף מהחלל, חלק מקרום כדור הארץ מתפרק לרסיסים. חלק מהרסיסים, שמקורם בשכבה העליונה של הארץ, מגיעים תוך זמן קצר להפליא למהירות גבוהה מאוד, מעבר למהירות הבריחה מכדור הארץ. עקב כך, הם יכולים לעזוב את כוכב הלכת שלנו ולהגיע לחלל. לאחר מסע ארוך, רסיסים אלה של כדור הארץ (ובהשלכה, גם של כוכבי לכת אחרים שם התהליך יכול להתרחש) יכולים למצוא עצמם נוחתים על כוכבי לכת שונים באותה מערכת שמש, למשל בשלנו. התרחשות זו אינה רק אפשרות תיאורטית: כיום ידועים מטאוריטים, גושי אבן שהגיעו אל פני כדור הארץ מהחלל, שזוהו בוודאות כגופים שהגיעו מכוכבי לכת אחרים במערכת השמש. גוף חלל המגיע לכדור הארץ נראה תחילה כמטאור, "כוכב נופל", ואם אינו מתכלה במעבר דרך האטמוספרה, חלקו הנושר על פני הארץ מכונה מטאוריט (ראו "אסונות מהחלל", גליליאו 57).

איור מס' 3: הדמייה של יצירת מכתש צ'יחולוב לפני 65 מיליוני שנים.
ההנחה בחישוב זה של מלוש הנה פגיעה בזווית של 45 מעלות וקידוד הצבעים הוא לפי סוג החומר. 

מטאוריטים ממאדים: המפורסם מבין המטאוריטים החוץ ארציים הוא ALH48001, מטאוריט שנאסף באנטארקטיקה בשנת 1984. חוקרים במעבדות NASA הודיעו כי מצאו בו (כך הם סוברים) שרידים מאובנים של יצורים מיקרוסקופיים שמקורם ממאדים. תולדותיו של מטאוריט זה מעניינים מאוד. הוא נזרק מפני מאדים לפני כ-15 מיליוני שנים בעקבות פגיעה של גוף גדול, כגון כוכב שביט או אסטרואיד ושייט בחלל במסלול סביב השמש. לפני כ-11,000 שנים הוא נחת על הקרח האנטרקטי. בגלל המצב המיוחד של גושי אבן על קרח תמידי באזור הרי אלן (Alan Hills) שחוצים את יבשת אנטרקטיקה, הוא לא התכסה בשלג שהפך לקרח אלא נשאר על פני הקרח, חשוף לעיני כול. שם צדה אותו עין החוקר שאסף אותו והביא אותו לבדיקה במעבדות הסטריליות של NASA.

הבדיקה, שבוצעה כעשר שנים לאחר שהמטאוריט נאסף, הראתה בבירור שמקורו ממאדים. גם הרכב החומרים באבן וגם סוגי הגזים שהיו לכודים בבועות זעירות בתוך הסלע התאימו למה שחלליות וייקינג מדדו לאחר שנחתו על קרקע מאדים בשנת 1976. הטענה, שנמצאו במטאוריט זה צורות חיים מאובנים שמקורם במאדים הסתמכה על בדיקה מיקרוסקופית שמראה פרטים הדומים למיקרו-חיידקים על כדור הארץ. יש לציין שרוב החוקרים בתחום זה אינם רואים בטענות של חוקרי NASA תשובה סופית ומוחלטת לשאלה אם היו בעבר צורות חיים על מאדים וייתכן כי מדובר בפירוש-יתר של ממצאים או בזיהום שמקורו בכדור הארץ.

בהקשר זה ראוי לציין כי עד היום נאספו כ-20 מטאוריטים שמקורם בירח, כ-25 שמקורם במאדים, וייתכן שיש גם כאלה שמקורם מכוכב הלכת נוגה (הם לא זוהו ככאלה בוודאות). רוב רובם של המטאוריטים מגיעים אלינו מחגורת האסטרואידים, גושי הסלע בגדלים שונים שמקיפים את השמש בדרך כלל בין המסלולים של מאדים וצדק. חלק מהמטאוריטים היו פעם חלק מגרעינים של כוכבי שביט. לאחר שהקרח שלכד יחד את רסיסי הסלע התנדף בגלל חום השמש, האבנים המשיכו באותו מסלול כמו השביט המקורי וחלקם אף נפל על פני כדור הארץ.

איור מס' 4:  תמונה של אחד המטאוריטים שהגיעו ממאדים שהתגלה במדבר ושמור כיום באוניברסיטת ברן בשוויץ.
הוא נקרא על שם המקום בו הוא התגלה Sayh al Uhaymir 094. 
מקור התמונה

כיוון שברור כי גושי אבן יכולים להינתק מכוכבי לכת עקב פגיעה רצינית של גרם שמימי, נברר כעת אם סביר כי צורות חיים מסוגלות לנצל אופן זה של מעבר בין עולמות כדי להעביר עצמם מכוכב לכת אחד למשנהו. לצורך זה יש לבחון אם חיידקים עמידים להאצה הפתאומית הגדולה שנדרשת כדי להשיג את מהירות הבריחה, לחימום כאשר גוש הסלע המהיר עובר את האטמוספרה, ולחשיפתו הממושכת לקרינה בהיותו בחלל שבין כוכבי הלכת. האם ניתן להאיץ אבן למהירות הבריחה תוך פרק זמן קצר ביותר מבלי למחוץ למוות כל יצור חי, ויהא זה הקטן ביותר? האם כאשר האבן עוזבת את האטמוספירה של מאדים, או חודרת לאטמוספירה של כדור הארץ, אין היא מתחממת עד כדי הריגת כל יצור חי? והאם הקרינה בחלל, במשך 15 מיליוני השנים, לא עלולה להרוג את החיידקים הבודדים שהצליחו לשרוד את ה"שיגור" ממאדים?

ההאצה: אחד הדברים שברורים מחקר המטאוריט ALH84001 הוא, שאם היו בתוכו חיידקים או יצורים חד-תאיים פשוטים כשהאבן היתה חלק ממאדים, תהליך ההתזה מפני מאדים אל החלל לא היה יכול לגרום למותם. קודם כול בחנו החוקרים את השאלה אם צורות חיים פשוטות מסוגלות להישאר בחיים לאחר האצה כה עזה, כפי שנדרש אם רסיסי הפלנטה נוצרים בפגיעה ומשתחררים מכוכב הלכת; בניסויים שערכו באוניברסיטת אריזונה שותפיו של מלוש ובהשתתפותו נורו נבגים של חיידקים, שהיו כלואים בתוך קליעי רובה, לעבר מטרות. התאוצות של הקליעים ושל תכולתם - בעת הבלימה בתוך המטרה הגיעו ל-450,000 פעם תאוצת הכובד ובכל זאת נבגי החיידקים שרדו בשכיחות גבוהה.

החימום: גם נושא ההתחממות במעבר מטאוריט באטמוספירה של כוכב לכת נבדק, והפעם לגבי ALH84001. מתברר שמרקם המטאוריט מכיל חומר מגנטי, ששומר בתוכו את התבנית המגנטית של המקום בו סלע המטאוריט התגבש. כיוון שזה היה על מאדים, תבנית וחוזק השדה המגנטי מתאימים לאזור המסוים על מאדים שם נוצר הסלע. כאשר חומר ממוגנט עובר חימום, האזורים הממוגנטים מסתדרים מחדש והשדה המגנטי הלכוד בסלע נעלם. בצורה זו ניתן לגלות אילו מקומות בתוך המטאוריט התחממו ואילו לא, וכושר הגילוי של מכשירי המדידה המודרניים הוא כזה שחימום הסלע ל-40 מעלות צלזיוס הוא בר-גילוי. ב-ALH84001 נמצא שרק הקליפה החיצונית, שעובייה כמה מילימטרים, התחממה בעוד שפנים המטאוריט נשאר קר. ממצא זה ניתן ליישם לגבי כלל המטאוריטים ולהסיק שחימום במעבר אטמוספירה אינו קוטל את צורות החיים המיקרוסקופיות שאולי היו לכודות בתוך המטאוריט. דרך אגב, הממצא מצביע גם על הצורך בגודל מינימאלי של מטאוריט, כדי שחימומו כשהוא עובר במהירות גבוהה את האטמוספירה לא יגרום לתוכו להפוך לסטרילי.

הקרינה: גודל מסוים מינימלי של מטאוריט נחוץ גם כדי לגונן על נבגי היצורים החד-תאיים מנזקי קרינה בעת השהייה בחלל. העמידות של צורות חיים מיקרוסקופיות ללא הגנה ובתנאי חלל נחקרה רבות בעשורים האחרונים. אחת מצורות החיים שנחקרו הינו Deinococcus radiodurans, סוג של חיידק שהתגלה באמצע המאה ה-20 (וראו: "שלוש טבעות שמורות, אחת עובדת", גליליאו 54, עמ' 12). המדענים שגילו אותו חקרו אופנים של שמירת מזון, למשל על-ידי חשיפתו למנות קרינה גדולות מאוד. בעוד שרוב החיידקים במזון שנחשף לקרינה מתו, חיידקי ה-Deinococcus המשיכו להתקיים וגרמו לקלקול המזון. מאז, נמצאו חיידקים מסוג זה במקומות רבים בעולם, החל מצואת פילים וכלה בסלעי גרניט באנטארקטיקה. מחקרים חדשים מראים שה-Deinococcus שורד ומשגשג גם לאחר קבלת מנות קרינה גדולות פי 3000 מאלה שהיו הורגות בני אדם.

אחד מסודות העמידות של ה-Deinococcus נעוץ ביתירות הצופן הגנטי בו. המידע חוזר על עצמו, לכן אם מתרחשת שגיאת שכפול במקום מסוים קל לגלותה ולתקנה. ואמנם, התכונה המיוחדת של ה-Deinococcus היא יכולתו לשרוד תנאים קיצוניים שונים ביותר. הוא שייך למשפחה של יצורים חד-תאיים שחיים בתאים קיצוניים, שמכונים אקסטרמופילים (extremophiles), כלומר "אוהבי קיצוניות", שהיא בדרך כלל קיצוניות מסוג אחד או שניים (למשל, טמפרטורה גבוהה). ה-Deinococcus הוא פולי-אקסטרמופילי, כלומר אוהב תנאים קיצוניים בתחומים רבים של תנאי סביבה. לכן לא בלתי נמנע שמושבת Deinococcus, שחיה בעומק הסלע, תצליח לשרוד האצה מפני כוכב לכת, שהייה ממושכת בחלל, ונחיתה על פני כוכב לכת אחר.

איור מס' 5: תא של Deinococcus radiodurans.   חיידק זה עמיד בצורה יוצאת מן הכלל לתנאים קיצוניים,
החל מרמת קרינה גבוהה ביותר וכלה בטבילה באמבט חומצה.
מקור התמונה - Michael Daly, Wikimedia Commons

סיכום ביניים: התשובות החיוביות שניתנו לשלוש השאלות של האצה, שהייה ממושכת בחלל, והגעה לפני כוכב לכת מלמדות שהתהליך של מעבר צורות חיים פשוטות, מכוכב לכת אחד לאחר בתוך מערכת השמש, אפשרי. יש לציין כי הסבירות הגבוהה היא למעברים בין כוכבי הלכת הפנימיים, משום ששם יש סיכוי גבוה יותר לפגיעה שתעיף לחלל רסיסים של הקרום המוצק ומאחר שמהירות הבריחה נמוכה יחסית. סיכוי גבוה קיים גם לגבי הירחים של צדק ובמידה מסוימת אף לירחים של אורנוס. עבור ענקי הגזים (צדק, שבתאי, אורנוס ונפטון) לא ברור אם אפשרית זריקה של גוש אטמוספירי, שיהיה מסוגל להתגבש בחלל לגוש קרח כדי להגן על תכולתו. ברור גם שככל שהגוף קטן יותר, כך קל יותר לגרום לחומר שנזרק ממנו עקב פגיעה לעזוב אל מרחבי החלל. מכאן, שהסיכוי של גושי חומר לעזוב את מאדים גדול יותר מזה שגושים דומים יעזבו את כדור הארץ.

שהייה ממושכת בצורת נבגים (spores): כדי לעבור מרחקים גדולים במערכת השמש, במעבר מכוכב לכת אחד לשני, על גושי הסלע עם צורות החיים הלכודות בהם לשהות בחלל תקופה של מיליוני שנים או יותר. הסברה היא שאז היצורים החד-תאיים נמצאים ב"תרדמת", בצורה של נבגים. מצב זה מוכר על כדור הארץ והוא מאפשר ליצורים שונים לעבור תקופה ארוכה של תנאים קשים ולחזור לפעילות מלאה כאשר התנאים משתפרים.

כאשר חיידק או יצורים חד-תאיים אחרים נמצאים במצב מצוקה עקב שינוי בתנאי האקלים, לחלקם יש מנגנון הגנה שהופך אותם לנבגים על-ידי הוצאה של חלק גדול מהמים מתוך הרקמות ויצירת קליפת הגנה. המידע התורשתי, ה-DNA, נעטף בשכבות של חלבונים וסידן שמגינות על החלק החשוב של התא. בצורה זו יכול הנבג להישמר תקופה ארוכה יחסית, עד שהתנאים בשלים לחזרתו לחיים פעילים. השאלה היא כמה זמן יכול להתקיים יצור חד-תאי בצורת נבג תוך שמירת היכולת לחזור לחיים. לשאלה זו אין תשובה ברורה: ידוע שנבגים בני אלפי שנים אפשר להחזיר לפעילות מלאה והדוגמה לכך הם נבגי חיידקים שהוצאו מחנוטים במצרים ובהרי האנדים באמריקה הדרומית. מעניינים יותר הם נבגים שהוצאו ממעיים של חרקים שנלכדו במאובני ענבר בני עשרות מיליוני שנים, שחזרו לתפקוד מלא. בשיא הנוכחי מחזיקים חוקרים אמריקאיים שהצליחו לגדל נבגים של חיידקים, שהיו לכודים בטיפה של תמיסת מלח בתוך גביש מלח בן 250 מיליון שנים. החיידקים דומים מאוד לבני-דודם העכשוויים, שחיים בים המלח. המסקנה היא שאין כיום מגבלה ברורה למשך הזמן שיצורים חד-תאיים יכולים לשרוד בצורה של נבגים.

איור מס' 6: גביש מלח בו נמצאו חיידקים בני 250 מיליון שחזרו לחיים. 
מקור התמונה

לאפשרות של החלפת מידע לגבי יצורים חיים (בדמות הקוד הגנטי שלהם) בין כוכבי הלכת הפנימיים היה יכול להיות תפקיד מכריע בשלבי ההתהוות הראשוניים של החיים על כדור הארץ, ואולי על מאדים ונוגה. כמה מאות מיליוני שנים לאחר שהצטברו כוכבי לכת אלה מגופים שגודלם כשל הירח או האסטרואידים הגדולים, ירדה הטמפרטורה על פניהם כך שקיום מים במצב צבירה נוזלי היה אפשרי. העדויות הגיאולוגיות לגבי כדור הארץ מראות כי צורות חיים פשוטות כבר התבססו אז במים (מושבות של אצות חד-תאיות). היו אלה יצורים פשוטים, חד-תאיים, שניזונו תחילה מפירוק התרכובות שהיו מומסות במים ורק לאחר כמה מאות מיליוני שנים החלו להשתמש באנרגיה של קרינת השמש כדי ליצור מזון. תהליך פוטוסינתזה שלם, הכולל פירוק מולקולת המים ושחרור חמצן לאטמוספירה, החל כנראה רק לפני כשלושה מיליארדי שנים.

התקופה הראשונה של קיום כדור הארץ, בה הופיעו והתפשטו החיים, היתה גם תקופה של הפגזה מאסיבית ותכופה של אסטרואידים וכוכבי שביט. לא מן הנמנע שבגלל ריבוי התנגשויות זה בעולם שביר בו החיים עדיין לא התבססו בכל פינה, אירעו תקופות של הכחדה כוללת של החיים עלי אדמות. אם רעיון הפנספרמיה בתוך מערכת השמש נכון, כפי שראינו קודם, כי אז ניתן היה "להזריע" חיים מחדש בעולם חרב ולקצר בהרבה את מהלך האבולוציה. אם כן, בעידנים הראשונים של היווצרות כוכבי הלכת, הפנספרמיה היתה יכולה לתרום להתבססות ולקיום תופעת החיים בכל מקום בו תיאורטית חיים היו יכולים להופיע בכוחות עצמם.

איור מס' 7: מאובן של הייצורים החיים הראשונים על כדור הארץ, שכבות של סטרומטוליטים מאוסטרליה,
שגילם כ-3.5 מיליארדי שנים. 
מקור התמונה

פנספרמיה בינכוכבית: לאחר שראינו שפנספרמיה בתוך מערכת השמש אפשרית, ראוי לתת את הדעת לסוגיה אם התהליך יכול לפעול גם בקנה מידה בינכוכבי. אם נראה שהתשובה חיובית, כי אז באמת אנו ובני בנינו הננו החוצנים האמיתיים. הבעיות, במקרה זה, גדולות הרבה יותר מאשר לגבי הפנספרמיה בתוך מערכת השמש. הסיבות הן ראשית המרחקים העצומים שבין מערכות השמש ושנית, הדרישה שרסיס כוכב לכת נושא חיים ייזרק ממערכת השמש. רק לאחר מכן יש להכניס לחשבון את סיכויי ההגעה למערכת שמש אחרת, הסיכוי שבמערכת שמש זו יימצא כוכב לכת שמסוגל לשאת חיים, והסיכוי שתתרחש נחיתה מוצלחת וזריעה של חיים. לכאורה, סיכויים אלה כה נמוכים שלא כדאי כלל לדון בהם. לעומת זאת, הגורם שפועל לטובת העניין הוא הגיל המופלג של היקום, כ-14 מיליארד שנים (לעומת כ-4.5 לגבי מערכת השמש), שאינו גדול בהרבה מגיל שביל החלב (הגלקסיה שלנו).

הבעיה העיקרית של הפנספרמיה הבינכוכבית היא המרחקים העצומים שעל סלע לעבור כדי להגיע ממערכת שמש אחת לאחרת. המרחק מהשמש אל השמש הקרובה ביותר כ-4.3 שנות אור!

המרחקים באסטרונומיה נמדדים בצורה ישירה רק אל עצמים מעטים ביקום. בתוך מערכת השמש מדידות יכולות להיות מבוססת מכ"ם, כלומר על-ידי קליטת ההד של שידור גלים אלקטרומגנטיים אל מטרה; מרחקים כאלה נמדדים ב"יחידות אסטרונומיות" - יחידה אסטרונומית (י.א.) היא המרחק הממוצע בין הארץ לשמש, שהיא כ-150 מיליון ק"מ. המרחק עד פלוטו, הרחוק מבין כוכבי הלכת, הוא כ-40 י.א. מרחקים אל הכוכבים הקרובים ביותר נמדדים בשיטת הפרלקסה (parallax), התזוזה היחסית של כוכב קרוב על רקע הכוכבים הרחוקים כתוצאה מתנועת ההקפה של כדור הארץ סביב השמש. מרחקים אלה נמדדים ביחידת ה-"פרסק" (parsec), שמסומנת ב-pc, מרחקו של גרם שמימי שמיקומו על כיפת השמים משתנה בשניית-קשת אחת עקב תנועת ההקפה של כדה"א סביב השמש. פרסק אחד שווה כ-205,000 י.א; במרחק של 10 פרסק מהשמש נמצאים כ-320 כוכבים.

איור מס' 8 מראה כי בקרבת מערכת השמש יש כמה מאות כוכבים, רובם קטנים מהשמש שלנו. הכוכבים בקטע הצבוע אדום באיור קטנים מכדי לקיים בעירה תרמו-גרעינית בליבותיהם ולכן אינם ממש כוכבים אלא "ננסים חומים", מעין כוכבי לכת ענקיים שאינם מסוגלים לקיים כוכבי לכת נושאי חיים סביבם.

איור מס' 8: הכוכבים הקרובים מ-10 pc מהשמש, מסודרים לפי המאסה שלהם 

(יחסית למאסת השמש=1). 
המקור לאיור

מלוש, שחישב את סיכויי הפנספרמיה במערכת השמש, נתן דעתו גם לאפשרות העברת חיים ממערכת שמש אחת לאחרת. על-פי חישוביו, כדי שגוש סלע משמעותי יינתק ממערכת השמש הוא צריך לעבור מפגש עם אחד מכוכבי הלכת הענקיים, צדק, או שבתאי, כך שמהירותו יחסית לשמש תעלת על מהירות הבריחה ממערכת השמש. החישובים מראים שמדי שנה כ-15 גושים שגודלם עולה על 10 ס"מ (ולכן צורות חיים חד-תאיים מסוגלות לשרוד בהם בצורת נבגים) עוזבים את מערכת השמש אל החלל הבינכוכבי. מהירותם של גושים אלה יחסית לשמש היא כ-5 ק"מ/שנייה. הזריקה ממערכת השמש לחלל הבינכוכבי מתרחשת בממוצע כ-50 מיליון שנים לאחר שגוש האבן נזרק מכוכב לכת. במהירות יחסית זו עובר גוש האבן מרחק של 5 פרסק במיליון שנים.

מלוש חישב מהו הסיכוי שגוש אבן כזה יילכד על-ידי מערכת שמש אחרת וגילה כי סיכוי זה תלוי במהירות היחסית בינו לבין השמש האחרת. ככל שהפרש המהירות קטן יותר, כך עולה סיכוי הלכידה. אם המהירות היחסית של הסלע אינה משתנה, אזי סיכויי הלכידה כה נמוכים עד שמשך מיליארד שנים רק מטאוריט בינכוכבי אחד, שמקורו במערכת השמש שלנו, יכול להילכד על-ידי מערכת שמש אחרת. מובן שבתנאים אלה הפנספרמיה הבינכוכבית לא יכולה להוות גורם חשוב בהפצת תופעת החיים ברחבי שביל החלב.

פתרון אפשרי, שמלוש לא חישב, היא האפשרות שלאחר הטלה ממערכת השמש, עם מהירות יחסית של 5 ק"מ/שנ', גוש אבן נושא חיים יכול "לבלום" למהירות נמוכה יותר. אפשרות כזו תלויה, למשל, בצפיפות החומר הבינכוכבי שהמטאוריט פוגש בדרכו. אם מדובר בתווך צפוף יחסית, בו מאות עד אלפי חלקיקים לסמ"ק כפי שנמצא בעננים בינכוכביים צפופים, יש סיכוי מסוים לבלימה של גוש האבן עד למהירות נמוכה יחסית, עבורה סיכויי הלכידה גבוהים הרבה יותר. ייתכן שגם שדות מגנטיים בתווך בינכוכבי צפוף יכולים לשחק תפקיד. תנאים מסוג זה, של חומר בינכוכבי בשפע יחד עם שדות מגנטיים לכודים בו, שוררים בערפיליות קדם-כוכביות מהן נוצרים כוכבים ומערכות שמש.

סיכום

ראינו כאן שהאפשרות למעבר צורות חיים פשוטות בין כוכבי הלכת של מערכת השמש אינה מבוטלת וייתכן שמעברים כאלה העבירו חיים ממאדים לכדור הארץ ובכיוון ההפוך, ואולי גם בין גופים אלה לבין גופים אחרים (נוגה, הירחים הגדולים של צדק, ועוד). מעברים כאלה היו כנראה שכיחים יותר ב"ילדותה" של מערכת השמש וייתכן שסייעו להפצת החיים במערכת כוכבי הלכת שלנו.

השאלה אם מעברים כאלה סבירים ויכולים לשחק תפקיד בהפצת החיים ברחבי שביל החלב לא באה לידי פתרון, אף כי נראה שאפשרות זו אינה ניתנת לביטול. המסקנה הבלתי נמנעת היא שכנראה תופעת החיים הנה כלל-יקומית ובדרך זו או אחרת כולנו אחים, תושבי כדור הארץ והחוצנים.

ד"ר נח ברוש הנו אסטרונום ועמית מחקר בחוג לאסטרונומיה ואסטרופיזיקה של אוניברסיטת תל אביב. כיום הוא משמש כמנהל מוקד הידע בנושא גופים קטנים שמתקרבים אל כדור הארץ. 

 פורסם ב"גליליאו" גיליון 68, עמ' 46-38, אפריל 2004.