מה מקור החיים - לי מ. סילבר

להלן פרק מהספר "לברוא את עדן מחדש - משפחת האדם בעידן השיבוט וההנדסה הגנטית" (ספריית מעריב, מאנגלית: יעל גזית) מאת לי מ. סילבר, הדן במקור החיים. הספר בוחן את התפתחויות המדעיות שיאפשרו לנו להנדס חיים בדרכים שלא יכולנו להעלות בדעתנו רק לפני שנים אחדות

היחידה החיה הבסיסית של חיים ביולוגיים היא התא. כל היצורים, גדולים כקטנים - מהכריש הכחול ועץ הסקוויה הענקי ועד כל אחד ממיליארדי החיידקים החיים בסימביוזה במעיים שלכם ומייצרים בעבורכם ויטמינים - מורכבים מישויות מיקרוסקופיות אלה, אחת או יותר. אם מפרקים תא למרכיביו, החלקים המתקבלים אינם חיים עוד. הם פשוט מבנים מולקולריים - צירופים של אטומים - ותו לא. בין חלקי התא יש כאלה המסוגלים להשתמש באנרגיה כדי לשמור על המבנה שלהם לפרקי זמן קצרים בתנאים מיוחדים, אבל הם אינם מסוגלים להתרבות. לפיכך היחידה הקטנה ביותר שבה יכולים להתקיים חיים ביולוגיים היא התא, וגם התא הפשוט ביותר הוא בכל זאת מורכב מאוד. 

NASA/Goddard Space Flight Center/Francis Reddy

בעבר חשבו שחוקי הפיזיקה והכימיה לבדם אינם יכולים להסביר את הרעיון של קיום חיים בתא. ההנחה הייתה שכוח חיות מיוחד פועל על המולקולות הנמצאות בתא ומעניק להן חיים. כיום אנו יודעים שאין כל כוח חיות, ושכל המולקולות הנמצאות בתוך התא מצייתות לחוקי הטבע והפיזיקה הדוממים. אבל התא הוא יותר מאשר סכום של מספר גדול של מולקולות. הרשתות המורכבות, המקושרות ביניהן, של אינטראקציות מולקולריות המתרחשות בתוך התא, הן היוצרות את התכונה החדשה שאנו מכנים חיים. אם תנסו לפרק אותן, תקבלו מולקולות: חברו אותן מחדש אם תוכלו, ושוב תקבלו חיים.

בעלי-חיים וצמחים גדלים על-ידי הגדלת מספר התאים, ולא על-ידי הגדלת התאים עצמם. תאי הכבד של אדם אינם שונים למראה מאלה של עכבר, למשל. אבל מספר התאים בכבד של אדם מבוגר גדול פי אלף ממספר התאים בכבד של עכבר מבוגר. כגופו של אדם בוגר יש כ-100 טריליון תאים - פי 100 טריליון יותר מאשר ביצורים הפשוטים ביותר החיים בכוחות עצמם, המורכבים מתא אחד בלבד.

אף שממדיו של התא מיקרוסקופיים, מבנהו אינו פשוט כלל ועיקר. איננו מסוגלים אמנם לראות תא בעין בלתי מזוינת, אבל יחסית לגודלם של מרכיביו המולקולריים התא הוא ממש ענק. ברמה מסוימת פעילותו של כל אחד מתאי גוף האדם מורכבת לא פחות מהתקשורות המתקיימות בין התאים שלנו ומסייעות להגדיר אותנו כבני אדם.

בסיועם של מיקרוסקופ וכלים ביוכימיים אפשר לזהות תא לפי מראהו ולפי אופן פעולתו. הוא מוקף בקרום דק מאוד שקרוי קרומית הפלסמה. בתוך גבולות הקרומית התא דומה למנגנון עדין ביותר שמורכב ממאות אלפי חלקים פועלים, שכל אחד מהם נמצא בחלק מסוים של התא וכל אחד מתקשר עם רכיבים תאיים רבים מאוד. כל עוד אנו חיים, המכשירים בתוך כל אחד מתאי גופנו אינם כבים ואינם נרדמים. גם כשאנו ישנים, תאי גופנו ממשיכים לפעול במרץ - כוורת אמתית שוקקת פעילות - ולשרוף קלוריות.

המידע הדרוש ליצירת מרכיביו הרבים של התא במספרים הנכונים ולהצבתם במקומות הנכונים מוצפן בתוך החומר הגנטי של התא - ה-DNA. יתרה מזאת, כל המידע הדרוש לבניית יצורים מורכבים כמו בני אדם למשל בעלי מוח גדול בעל יכולת חשיבה מודעת, מוצפן גם הוא בתוך מולקולות DNA.

למרבה הפליאה, מרכיבי ה-DNA של אדם בעל תודעה זהים למרכיבי ה-DNA של אמבה זעירה. הסיבה לכך ששני יצורים אלה שונים זה מזה למראה היא שהמסרים שכל אחד מהם נושא במולקולות ה-DNA שלו שונים אלה מאלה (ומשום שכמות האנרגיה בתאי גופנו גדולה אלפי מונים מכמות האנרגיה שמכיל תא האמבה). ואכן, התכונות הייחודיות לכל מין על פני האדמה הן כולן תוצאה של מסרים ייחודיים שטבועים במולקולה רגילה.

כל תא בנוי משני חלקים נפרדים - ״ציטופלסמה״ ו״גרעין״. לגרעין קרומית משלו, והוא ממוקם ככדור במרכז התא. הוא מכיל את כל החומר התורשתי בתוך מבנים שקרויים כרומוזומים. יצורים חד-תאיים עשויים להכיל כרומוזום אחד בלבד, בעוד שכל תא גוף נורמלי של אדם מכיל DNA בכמות של 46 כרומוזומים. כל כרומוזום מכיל מולקולת DNA יחידה.

כל החומר התאי הנמצא מחוץ לגרעין ובתוך קרומית הפלסמה קרוי ציטופלסמה. הציטופלסמה מכילה את המנגנון המפרש את המידע הגנטי הזורם מהגרעין ומגיב עליו על-ידי בניית כל המבנים היוצרים את התא. הציטופלסמה גם מעבירה מסרים מהעולם החיצוני - מכל התאים האחרים בגוף ומהסביבה החיצונית - לתוך הגרעין שבו יכולים להתרחש שינויים מסוימים בתוכנית התבטאות הגנים.

תהליך התרבות התאים כולל שני שלבים. התאים חייבים לייצר כמויות גדולות יותר של הרכיבים הבונים אותם, מאחר שהם מכפילים את גודלם. הם גם חייבים ליצור העתקים מדויקים של כל אחת ממולקולות ה-DNA שלהם. בסיומם של שני תהליכים אלה התא יכול להתחלק. התא המתחלק יוצר שני ״תאי-בת״, שכל אחד מהם מכיל העתק משלו של כל החומר הגנטי שהיה ב״תא-האם״ המקורי (שחדל להתקיים). אצל יצורים חד-תאיים חלוקת התא היא דרך ההתרבות. יצורים רב-תאיים, לעומת זאת, משתמשים בחלוקות תאים לגדילה ולהגדלת המורכבות (וכן ליצירת תאי רבייה).

פנספרמיה
Pablo Carlos Budassi, Wikimedia Commons

מקורם של החיים על פני כדור הארץ

בעיניו של הביולוג, הדמיון בין כל היצורים החיים על פני כדור הארץ מרשים הרבה יותר מההבדלים ביניהם. לא זו בלבד שכל היצורים החיים בנויים מתאים, אלא שהתאים של כל היצורים החיים פועלים באותה הדרך עם אותן מולקולות מורכבות ועם אותו סוג של חומר תורשתי, שקריאתו נעשית בהתאם לאותו צופן גנטי. אין בביוכימיה חוק יסוד הקובע שכל התאים החיים צריכים להיות בנויים כפי שהם בנויים. ביוכימאי חכם יכול להעלות בדמיונו מספר אינסופי כמעט של דרכים אחרות לבניית תא מתפקד, שבדומה לחיים ביולוגיים, יהיה מבוסס על כימיה.

יתרה מזאת, אם מישהו אכן יתחיל מתא שדומה לזה המגדיר חיים ביולוגיים, אין כל סיבה בעולם שהצופן הגנטי שלו יהיה כפי שהוא. תארו לעצמכם שגדלתם כשאתם מדברים עברית מבלי ללמוד כלל קרוא וכתוב. לפתע נותן לכם מישהו מערכת של עשרים ושניים סמלים ואומר לכם להשתמש בהם כדי לחבר צופן כתוב לדברים שאתם אומרים. נאמר שעשרים ושניים הסמלים הם במקרה עשרים ושתיים אותיות האלפבית. מה הסיכוי שתשתמשו בסמל א כמייצג את הצליל הראשון של המילה שבה אתם משתמשים בפנייה לאישה שגידלה אתכם? (אמא). התשובה היא שהסיכוי הוא אחד לעשרים ושתיים. כעת מה ההסתברות שתייחסו כל סמל באלפבית לצליל המתאים לו?

ההסתברות היא 1 ל-1,124,000,000,000,000,000,000; מבחינתנו, סיכוי כזה שווה למעשה לאפס. אף שההסתברות לגבי הצופן הגנטי שונה מעט (לאמיתו של דבר היא קטנה יותר), אותם העקרונות נכונים גם לגביה. יש הסתברות קטנה ביותר ששני תאים ישתמשו באותו הצופן הגנטי באופן מקרי בלבד, גם אם שניהם משתמשים ב-DNA כחומר הגנטי שלהם. עם זאת, כל יצור חי - בעל חיים, צמח ואפילו תא חיידק - המתקיים על פני כדור הארץ משתמש באותו צופן גנטי.

המסקנה הבלתי-נמנעת היא שכל היצורים החיים על פני כדור הארץ - כל בעלי החיים, הצמחים והמיקרואורגניזמים - הם צאצאי אותו תא מקורי שהחל את חייו עם הצופן הגנטי המסוים שמדענים מכנים אותו כיום אוניברסלי (אף שהתואר גלובלי יהיה מדויק יותר). התא הראשון התקיים לרגע חולף קצר לפני 3.5 מיליארד שנים בערך, והוא ראשית החיים המוכרים לנו. זמן קצר לאחר לידת הבתולים שלו התחלק התא המקורי לשני תאים, ושני התאים התחלקו עד מהרה שוב ושוב, ובן רגע בזמן הגיאולוגי היה כדור הארץ מכוסה ביצורים חד-תאיים. חייזר שהיה מתבונן בכדור הארץ ממרחק וממצמץ לרגע, היה מחמיץ את המראה של כוכב לכת שומם המשנה את פניו ולפתע הוא שוקק חיים. מובן שמדובר רק בצורות חיים פשוטות, אבל כולן יחד חזקות דיין לשנות את טבעו הפיזי של כוכב הלכת ואת הרכבה הכימי של האטמוספרה שלו.

גם אם נראה שמרחק עצום מפריד בין יצור חד-תאי - קטן עד כדי כך שאיננו מסוגלים אפילו לראותו - ובין בן אנוש שגופו מורכב מ-100 טריליון תאים, אין ביולוג המטיל ספק בכך שהשני התפתח מתוך הראשון. ביטחוננו מתבסס לא רק על מה שצריך לקרות על פי תורת דארווין, אלא על יכולתנו לראות את שלבי הביניים הקריטיים של האבולוציה בכל מעלה סולם המורכבות - החל בתאים יחידים, דרך ספוגיים, תולעים, דגים, זוחלים, יונקים, פרימאטים ובסופו של דבר בנו.

אנו רואים את שלבי הביניים האלה בממצאים המאובנים ובמאובנים החיים הנמצאים סביבנו. הממצאים המאובנים הם המאפשרים לנו לתארך את הופעתו הראשונה של כל שלב ביניים. אבל הנציגים החיים של כל שלב, ויכולתנו לחקור אותם בכלי הביולוגיה המולקולרית, הם שמאפשרים לנו להציץ אל דרך התרחשותה של האבולוציה שלב אחר שלב. למזלם של המדענים, הרבה מאוד צורות חשובות של חיים ביולוגיים הוסיפו להתרבות במצב פרימיטיבי, בניגוד לקרוביהן שהמשיכו להתפתח לשלב המורכבות הבא. 

לעומת זאת אין בטבע שלבי ביניים בין המולקולות הפשוטות ביותר ובין המורכבות המאורגנת של התא. לפיכך כל ניסיון להגדיר את שלבי הביניים שהובילו לבניית התא הראשון יהיה בגדר השערה בלבד. מאחר שרוב הביולוגים סבורים שחיים נוצרו בהתמזגות ספונטנית של חומר דומם על פני כדור הארץ, אין גבול להשערות מסוג זה.

כל השערה לגבי ראשית החיים על פני כדור הארץ מתבססת על שתי הנחות. האחת היא שאירועים בעלי הסתברות נמוכה ביותר נעשים סבירים ואפילו סבירים מאוד בתוך פרק זמן ארוך דיו, ותקופת מיליארד השנים בין התקשות קרום כדור הארץ ובין הופעתו של התא הראשון היא בוודאי תקופה ארוכה. השנייה היא ששלבי הביניים המובילים לתא הראשון אכן התקיימו, אבל כולם נעלמו מבלי להותיר עקבות.

את ההנחה הראשונה אפשר להמחיש בעזרת אנלוגיה לסיכוי לקנות את הכרטיס הזוכה בפרס של 2 מיליון דולר בהגרלה המתקיימת מדי יום ביומו. נניח שמדי יום קונים 2 מיליון איש כרטיס אחד כל אחד, ומדי יום נבחר אדם אחד להיות הזוכה. מה ההסתברות לזכות בהגרלה ביום מסוים? התשובה היא סיכוי של 1 ל-2 מיליון, סיכוי דומה להסתברות להיפגע מפגיעת ברק בשנה כלשהי. אבל נניח כעת שאתם קונים כרטיס הגרלה אחד מדי יום במשך 9 מיליון ימים (זכרו, זה רק תרגיל מחשבתי). מה ההסתברות שתזכו פעם אחת לפחות? אין זה משנה אם אתם מהמרים תמיד על אותו המספר או מהמרים בכל יום על מספר אחר, התשובה היא למרבית הפליאה: 99 אחוזים. תרגיל מחשבתי זה מראה כיצד אירוע בעל הסתברות נמוכה ביותר יכול להפוך לאירוע בעל הסתברות גבוהה ביותר ־ בתנאי שמטילים את הקוביות די פעמים.

אבל תחבולות סטטיסטיות מאפשרות לנו להגיע רק עד כאן. ככל שההסתברות קטנה יותר, הזמן הנדרש על מנת להגדילה נעשה ארוך יותר. ההסתברות שמולקולות בודדות יתמזגו באופן ספונטני וייצרו אפילו את התא הפשוט ביותר - עם רשתות משולבות של פעילות מטבולית וגנטית - נמוכה אפוא עד כדי כך, שאנו רשאים לומר שהיא לא היתה יכולה להתרחש במשך כל תקופת קיומו של היקום.

משום כך מניחים רוב הביולוגים שהחיים התבססו בכדור הארץ באמצעות סדרת שלבי ביניים פשוטים יותר של קיום מולקולרי, וכל שלב היה הבסיס לאבולוציה לשלב הבא. כל שלב היה צריך להוות צורת קדם-חיים שיכלה להתרבות למספר העתקים גדול דיו לאפשר את התרחשותו של אירוע בעל הסתברות נמוכה באחד ההעתקים הללו, אירוע שיקדם אותו אל השלב הבא וכך הלאה, עד שבסופו של דבר הופיע התא הראשון.

השלב הראשון במסלול המוביל לחיים חייב להיות מולקולה שמסוגלת ליצור העתקים של עצמה. ריצ׳רד דוקינס, בספרו ״הגן האנוכיי״ (The Selfish Gene), מכנה מולקולה כזו בשם ״המשכפלת״. אף שאנו יכולים רק להעלות השערות לגבי טיבה של המשכפלת הראשונה, היא היתה חייבת להיות פשוטה דיה להיווצרות ספונטנית (בהנחה שנדרשו לשם כך מיליארד שנות ניסיונות) מאטומים המתנגשים אלה באלה על פני כדור הארץ הבראשיתי. התכונה העיקרית שייחדה אותה לאחר שנוצרה היתה יכולתה להביא - בכוחות עצמה - להיווצרותן של מולקולות אחרות בדמותה.

מה היתה המשכפלת הראשונה? עד לאחרונה סברו רוב הביוכימאים שהיא היתה גרסה מוקדמת של מולקולה שכל התאים החיים כיום משתמשים בה.

תימוכין לדעה זו נמצאו בשנות ה-50 בתוצאותיו של ניסוי מרתק שבו נוצרו חומצות אמינו - אבני הבניין היסודיות של חלבונים ־ באופן ספונטני בתנאי מעבדה שהיו, לדעת החוקרים, הדמיה של הסביבה ששררה על כדור הארץ הקדמון. ממצא זה הוביל להשערה המוקדמת שהמולקולות המשכפלות הראשונות היו דמויות חלבון. אבל המדענים לא מצאו כל דרך להסביר כיצד יכולות מולקולות דמויות חלבון לשכפל את עצמן.

בשנות ה-80 התברר שמולקולות של חומר הקרוי RNA, חומר קרוב מאוד ל-DNA, המסוגלות (כמו ה-DNA) לשאת מידע גנטי, מסוגלות מלבד זאת גם לבצע תגובות כימיות. תגלית זו גרמה למדענים רבים לשנות את דעתם ולראות ב-RNA את המולקולה המשכפלת המקורית, שסביבה נבנה המנגנון התאי. ואולם, מדענים רציניים רבים אינם מקבלים את הדעה שמולקולת ה-RNA היא המשכפלת המקורית מהסיבה הפשוטה שמולקולה זו אינה פשוטה דיה. מבנה ה-RNA מורכב עד כדי כך, שגם אילו הופיעו מולקולות אלה על פני כדור הארץ באקראי בתוך מיליארד השנים הראשונות, לא יכלה להיות להן היכולת לשכפל את עצמן בכוחות עצמן.

ולפיכך בשנים האחרונות טענו כימאים שייתכן שהביולוגים היו קצרי רואי בניסיונותיהם לגלות את המשכפלת המקורית כצורה פרימיטיבית של משהו שעדיין קיים בתאים בימינו. ייתכן, אמרו, שהמשכפלת המקורית היתה משהו שונה לחלוטין. ייתכן ש-DNA, RNA וחלבונים הופיעו רק בשלב מאוחר הרבה יותר במשחק החיים. אבל לאחר שכבר הופיעו, בדרך של התפתחות מתוך המשכפלת המקורית או מצאצאיה, הם יכלו לגבור בקלות על אבותיהם, ולהביא לכך שמקורות החיים ייעלמו מעל פני האדמה.

בספר חביב בשם ״שבעה רמזים למקור החיים׳׳ (Seven Clues to the Origin of Life) מעלה A. G. Cairns-Smith את הרעיון שהמשכפלת המקורית היתה גביש אנאורגני, מן הסוג המצוי בטין או בבוץ. גבישים מוגדרים על פי יכולתם לגדול באופן ספונטני ולהתרבות בלא קשר למבנה שבו התחילו. בתנאים מתאימים גביש יכול לגדול, ולאחר מכן להתפרק לגבישים קטנים יותר - שניים או יותר - שהם עצמם יכולים לשוב ולגדול.

בדרך כלל איננו רואים בצמיחת גבישים הוכחה לחיים, ואכן ברוב המקרים אין לעשות כן. אבל מסיפור על ההגרלה שהבאנו קודם עולה שאירועים לא סבירים נעשים סבירים על פני תקופה ארוכה דיה. לפיכך אפשר להציע את הרעיון שגבישים מסוימים יכלו לקשור אליהם מהסביבה מולקולות מורכבות יותר, מולקולות שסיפקו סיכוי טוב יותר להישרדות ולהתרבות, ושהאבולוציה יכלה להתחיל משם. המרחק מגבישים פשוטים לתא השלם הוא עדיין עצום ולא מוסבר, אבל הרעיון של גביש כמוצא החיים נראה מפתיע ומעניין.

רוב הביולוגים טוענים אומנם בתוקף שראשיתם של חיים על פני כוכב הלכת שלנו הייתה חייבת להיות ספונטנית, אבל נשקלו גם רעיונות אחרים. בראשית המאה ה-20 הציע הכימאי השוודי סוונטה אוגוסט ארניוס (Arrhenius) פתרון חלופי אחד לבעיית שלבי הביניים החסרים. התיאוריה שלו כונתה תיאוריית הפאנספרמיה (Panspermia, שפירושה זרעים ״בכל מקום״) ובה העלה את הרעיון שהחיים החלו במקום אחר ונישאו לכדור הארץ על-ידי מעין נבגים שריחפו בחופשיות בחלל החיצון (ראו: ד״ר נח ברוש - ״פאנספרמיה״, גליליאו 68). תרחיש הפאנספרמיה מקביל למנגנון המביא לכך שאי וולקני חדש, שנוצר במרחק אלפי קילומטרים מגושי יבשה, מתמלא בצורות חיים שונות - בעלי חיים וצמחים - שנישאו אל חופיו עם הגלים והרוחות של הסערות העזות - דוגמה אחת לכך שהלא-סביר הופך לסביר על פני פרק זמן ארוך דיו. אף שהרעיון מעניין, מדענים לא מצאו כל עדות לצורות חיים המרחפות בחופשיות בחלל החיצון.

פרנסיס קריק, אחד משני המדענים שפענחו את מבנה ה-DNA, ניסה להציל את תיאוריית הפאנספרמיה על-ידי הרחבתה לתיאוריית ׳׳הפאנספרמיה המכוונת״, היוצאת מההנחה שנבגים אכן נחתו על כדור הארץ, אבל הם נשלחו לכאן בכוונה בחללית על-ידי ציוויליזציה מתקדמת מאוד שנדונה לכליה, שהתקיימה במקום אחר בגלקסיה שלנו.

נקודת הזכות העיקרית של תיאוריית הפאנספרמיה בצורתה זו או בכל צורה אחרת היא הפתרון הטמון בה לבעיית שלבי הביניים החסרים על פני כדור הארץ. תיאוריות אלה גם מספקות הזדמנות ליצירה ספונטנית של חיים תאיים על כוכב לכת בעל תנאים סביבתיים מיוחדים, מבטיחים יותר מהתנאים ששררו על פני כדור הארץ הקדמון. אבל כלל לא ברור מה יכלו להיות תנאים אלה, הטובים מהתנאים ששררו על פני כדור הארץ.

עוד פתרון שרוב הביולוגים נוטים שלא להתייחס אליו הוא תיאוריית ההתערבות האלוהית. לפי תיאוריה זו התא הראשון אכן נוצר במכוון - באותה דרך שבה עשוי צוות של עובדי חברת ״בואינג״ לבנות מטוס מדגם 747 - על-ידי ישות אלוהית שאנשים מכנים אלוהים.

הנטייה הרווחת היא לדחות את רעיון ההתערבות האלוהית כפתרון לבעיות ביולוגיות. ראשית משום שאין בו צורך, ושנית מאחר שאין לו כל מקום לאחר שהופיע התא הראשון. את מסלול האבולוציה בן 3.5 מיליארד השנים שהוביל אל האנושות אפשר להסביר על פי עקרונות תורת דארווין - הברירה הטבעית ותו לא. יתרה מזו, אין כל עדות להפרת חוקי היסוד של הפיזיקה והכימיה בכל תהליך ביולוגי המתקיים בתוך התא החי. ורוב המדענים גורסים שהתערבות אלוהית פירושה הפרה של חוקים אלה בידי יד נעלמה, המתערבת לפחות במצבים מסוימים בזמנים מסוימים.

 

אבל גם אם מקבלים נקודת ראות זו בלא סייג, בכל זאת אפשר לטעון שלידתו של התא הראשון היא האירוע האחד המראה את יד האלוהים בפעולה, ושאחרי מעשה היצירה האחד לא היתה עוד התערבות מצד הישות העליונה. קיימת הנחה נוספת הנלווית לגרסה מסוימת זו של התערבות אלוהית. ההנחה היא שלאחר היווצרות התא הראשון היתה האבולוציה של המין האנושי בלתי נמנעת. רעיון זה של אבולוציה בלתי נמנעת הוא שעמד מאחורי החלטתו של האפיפיור יוחנן פאולוס לקבל את האבולוציה כתיאוריה מדעית מקובלת.

מעניין לציין שאילו יכולנו לנסוע לאחור בזמן אל רגע הופעתו של התא הראשון, לא היינו מסוגלים להבדיל בין גרסת האירוע היחיד של תיאוריית ההתערבות האלוהית ובין תיאוריית הפאנספרמיה. בשני התרחישים משהו או מישהו מחוץ לתחום הארצי יצר במודע את התא הראשון על כוכב הלכת שלנו, ולאחר מכן הניח לו. ואולם בשני התרחישים נותרת שאלה מכרעת: כיצד נוצרה ה״ישות״ המוקדמת ביותר, או ״ישות״ אחרת מוקדמת עוד יותר?

כל תיאוריה שמתעלמת מקושי זה מתוך הנחה שהאבולוציה של המין האנושי היתה בלתי נמנעת, מעוררת בעיה קשה נוספת שנעוצה ישירות בתהליך האבולוציה עצמו. מי שטיפל בבעיה זו בצורה הנחרצת ביותר היה סטיבן ג׳יי גולד. המילה שגולד משתמש בה לעתים כה קרובות לתיאור ההיסטוריה של החיים היא ״מקריות״. צורות החיים שהופיעו על פני כדור הארץ לא היו צפויות מראש, ואין זה משנה מה היו התנאים הסביבתיים שהתקיימו על פני כדור הארץ במשך שנות קיומו. זאת משום שאין פתרון יחיד לבעיה אבולוציונית כלשהי. בכל רגע בעבר, בכל יצור ששרד, נבחר פתרון אחד מני רבים פשוט בדרך מקרה. מיליארדי אירועים מקריים, שהתרחשו בזה אחר זה, שאף אחד מהם לא היה חייב להתרחש, הובילו בסופו של דבר עד אלינו. גולד אוהב לערוך תרגיל מחשבתי שבו אנו ״מחזירים את הסרט לאחור״ ומאפשרים לחיים להתפתח שוב מנקודה מוקדמת כלשהי, בדיוק באותה הסביבה במהלך כל ההיסטוריה של כדור הארץ. ההסתברות שיצורים בעלי תודעה דומה לזו שלנו יופיעו שוב היא בעצם אפס.

 

גולד ומדענים אחרים הגיעו בעצם למסקנה מטרידה: אנו איננו אלא תאונה. אילו הייתה הרוח שונה במעט - יצור אחר היה זוכה בהגרלה. במקום כל שינוי גנטי שאירע בתגובה על טורפים או על שינוי בתנאים הסביבתיים, יכלו להתרחש אלפי שינויים מוצלחים אחרים. 

לפני 65 מיליון שנה פגע אסטרואיד בכדור הארץ והכחיד את הדינוזאורים. אילו חלף האסטרואיד על פני כדור הארץ מבלי לפגוע בו, לא היו היונקים תופסים את מקומם של הדינוזאורים נצורת החיים השלטת (למען האמת, מקובלת כיום ההנחה שבעת פגיעת האסטרואיד כבר היו הדינוזאורים בשלב ירידה, כך שייתכן כי בכל מקרה היו נעלמים, אם כי מאוחר יותר.), וללא אבותינו לא היינו אנחנו נמצאים כאן. וכך אומר הפיזיקאי סטיבן ויינברג, חתן פרס נובל, בסיומו של ספרו המתאר את שלוש הדקות הראשונות של היקום: ״ככל שהיקום נראה לנו מובן, כך הוא גם נראה לנו בלתי מובן.״

יש מדענים שדעתם שונה. פרימן דייסון, אחד מאבות תורת הקוונטים המודרנית, סבור שאי-הוודאות הטבועה בראיית העולם מנקודת המבט של מכניקת הקוונטים יכולה לספק אמצעי סמוי ל״התערבות אלוהית״ בתהליך האבולוציה, מבלי שיופר חוק כלשהו מחוקי הפיזיקה או הכימיה. ״חומר הוא דבר מוזר״, אומר דייסון, ״מוזר במידה כזו שאינו מגביל את חירותו של אלוהים לגרום לו לעשות כרצונו.״ פיזיקאים אחרים הצביעו על צירוף מקרים מדהים בתכונות הפיזיקליות היסודיות של היקום. מתברר שאילו היו המסות של אחד מחלקיקי היסוד - קוורקים או אלקטרונים למשל - או הכוחות הפועלים ביניהם או ההפרעות בתנועות הגופים השמימיים ביקום הקדום שונים אפילו במידה מועטה ביותר, לא היה היקום מסוגל ליצור גלקסיות;  גלקסיות לא היו מסוגלות ליצור כוכבים; ולכוכבים לא היו כוכבי לכת שסובבים סביבם עם אטומי פחמן ויסודות אחרים שדרושים ליצירת מולקולות החיים.

היו פיזיקאים שהשתמשו בממצא מדהים זה כדרך עקיפה להסברת התכונות הייחודיות לכוכב הלכת שלנו. ההסבר - הידוע בשם העיקרון האנתרופי (anthropic, לאמור - אנושי (אין שום קשר למושג אנטרופיה, הקשור לכמות העבודה שמערכת יכולה לעשות ולמידת הסדר שלה.) אומר כך: אילו היו ליקום תכונות  אחרות כלשהן, לא היו מתקיימים חיים תבוניים שיכלו לראות זאת. קיומם של חיים תבוניים מעיד על כך שליקום אכן יש התכונות שיש לו. במילים אחרות, תכונותיו של היקום שלנו מוסברות בכך שאנו נמצאים כאן כדי לחקור אותן.

אף שהמילה ״יקום״ משמשת בדרך כלל לציון ״הדברים הקיימים בכללותם״, יש פיזיקאים המשתמשים בה לציון כלל הדברים הנמצאים רק במרחב הקשור פיזית למרחב שאנו חיים בו. תורת היחסות של איינשטיין קבעה שיקומים סופיים רבים עשויים להתקיים בו-זמנית, מבלי שקיומם יהיה ידוע ביקומים האחרים ובלא כל קשר ביניהם. פירוש הדבר, שעשויים להתקיים יקומים רבים מאוד שכל אחד מהם מאופיין בתכונות יסוד פיזיקליות שונות. אך מקרה הוא שליקום שלנו יש תכונות שתומכות בהופעת חיים, ולכן התאפשר לנו להימצא פה, אף שלא היה זה מחויב המציאות שנימצא פה. על פי השקפה זו לא דרוש אלוהים. בקיום הכמעט אינסופי החיים התרחשו במקרה.

אד ויטן, מהפיזיקאים הבולטים בתחום הפיזיקה התיאורטית, דוחה גרסה זו של העיקרון האנתרופי. ויטן סבור שייתכן שיום אחד יהיה אפשר להסביר את התכונות הפיזיקליות הבסיסיות של היקום שלנו - ושל כל היקומים - ישירות באמצעות תיאוריה פיזיקלית חדשה שתמזג את שתי התיאוריות הנפרדות הקיימות כיום - היחסות הכללית ומכניקת הקוונטים. אם תהיה בסופו של דבר תיאוריה פיזיקלית שתסביר את הכול, לא יהיה אפשר לייחס את התכונות המיוחדות של היקום המאפשרות קיום חיים ליד המקרה בלבד. תחת זאת יתקבל הרושם שהיקום נבנה בכוונה בדרך זו, אף שמשמעות המילה ״בכוונה״ תישאר שנויה במחלוקת.

פירוש פילוסופי אחד הוא גרסה של ״אמונה באל״ עם אלוהים מיטיב שיצא מן התמונה הרבה לפני הולדת התא הראשון. אחרי שהאלוהים יצר את היקום והפעיל אותו ברגע של המפץ הגדול, עם חוקים פיזיקליים מיוחדים שמבטיחים את הופעתם של יצורים בעלי תודעה במקום כלשהו, הוא הפך לצופה בלבד - בחיים המתפתחים כניצוצות מבודדים בכל תחום שליטתו. פרימן דייסון מרחיק לכת עוד יותר ומעלה את הרעיון ש״חוקי הטבע והתנאים ההתחלתיים הם חוקים ותנאים המיועדים לעשות את היקום למקום מעניין ככל האפשר [ליצורים תבוניים כמונו]״.

פירוש פילוסופי חלופי של התיאוריה הפיזיקלית הסופית הכוללת הכול הוא גרסה ״חדשה״ של ״פנתאיזם״. פנתאיזם הוא דוקטרינה הרואה את היקום ואת האלוהים כישות אחת, בלתי ניתנת לחלוקה. בגרסה חדשה זו כל מוח בעל תודעה מייצג ״פיסה קטנה מהמנגנון המנטלי של האלוהים״ כשהמנגנון כולו מתפתח ומתבגר עם הזמן. לפי השקפה זו אפשר לראות את האלוהים כ״נברא״ ולא כ״בורא״.

למרבה הצער, כל אחד מההסברים שהוצעו לגבי מקורם ומשמעותם של החיים והיקום מעורר בעיות פילוסופיות קשות. תיאוריות המבוססות על ההנחה שקיים בורא - ותהא צורתו אשר תהא - אינן מסבירות מאין בא בורא זה ומי היה בוראו-שלו. תיאוריות המבוססת על ההנחה שהתודעה נוצרה במקרה אינן מסבירות כיצד נוצר היקום ומדוע המצב הוא שיש משהו - ללא שאין משהו.

האם יש תשובות לשאלות הגדולות של קיומנו? ואם כן, האם ייוודעו אי-פעם לאנושות? הרגשתי היא שהתשובות ישנן, ושבסופו של דבר נדע אותן. בתוך תקופה קצרה ביותו בהיסטוריה שלנו העמקנו והרחבנו מאוד את הבנתנו לגבי החיים והיקום. וכעת אנו עומדים על סף שימוש בטכנולוגיות גנטיות בתהליך הרבייה כדי להרחיב את יכולותינו לחקור את היקום בדרכים שכיום אנו יכולים רק לנסות ולשוות בדמיוננו. משום כך אני מסרב להאמין שקיים ידע שהוא נשגב מבינתנו.

לפי שעה נסכם את הידוע לנו על ההיסטוריה של החיים על כדור הארץ בלבד. אנו יודעים שכדור הארץ היה מקום שומם כשהתקררו פניו והתמצקו לפני 4.6 מיליארד שנים, ושכעבור כמיליארד שנים כבר התקיימו על כדור הארץ יצורים חד- תאיים בעלי יכולת התרבות. החיים התאיים על פני כדור הארץ החלו, ככל הנראה, רק פעם אחת. אם התקיימו אי־ פעם צורות חיים אחרות שנוצרו באופן בלתי תלוי, הן נעלמו מבלי להותיר עקבות. לפיכך נראה שהתא הראשון התחלק לשניים וכל אחד משני התאים התחלק גם הוא לשניים. היו תאי-בנות שגוועו והיו אחרים שהשתנו בתגובה על סביבתם והמשיכו להתחלק. ואחרי כמאה מיליארד חלוקות, שהתקיימו ברצף, נוצר התא הראשון שלכם, שהוא נצר לתא הראשון עלי אדמות.

 פורסם ב"גליליאו" גיליון 69, מאי 2004.

לחיות על מאדים - נח ברוש

 

כיצד נוכל להפוך את כוכב הלכת האדום לראוי למגורי אדם? על-ידי ״הארצה": הערובה האולטימטיבית להמשך קיומו של המין האנושי

מערכת השמש שלנו נשלטת על-ידי גוף מרכזי גדול ומאסיבי, השמש. הכוכב שלנו מפיק אנרגיה על-ידי ״בעירת״ מימן - תהליך שבו כל ארבעה גרעיני מימן (פרוטונים) בליבה של השמש מתחברים, בתהליך מרובה שלבים, לגרעין מורכב יותר, המכיל שני פרוטונים ושני נויטרונים - גרעין של הליום. המאסה של גרעין ההליום קטנה במקצת מארבע פעמים המאסה של פרוטון בודד; הפרש מאסות זה, שהוא שווה-ערך ל-4% מהמאסה של אלקטרון בודד, הופך לאנרגיה הבוקעת משמש.

אנרגיית השמש מופקת בליבה ומועברת משם אל פני השמש בתהליך ארוך של פיזור פוטונים, בליעתם ופליטתם מחד וחימום וקירור של גושי גז לוהט. האנרגיה מתפשטת מפני השמש לחלל, בכל הכיוונים, וחלקה הקטן מגיע אלינו, לכדור הארץ. יש לזכור שרק חלק זעום של האנרגיה הכללית שנפלטת מהשמש מגיע אל הארץ: חלק זה הוא היחס בין שטח החתך של כדור הארץ (מעגל שרדיוסו שווה לרדיוס כדור הארץ) לבין שטח הפנים של כדור, שרדיוסו שווה לרדיוס המסלול של הקפת כדור הארץ סביב השמש. הערך הממוצע הוא כשתי מיליארדיות מהסך-הכול.

בין השמש למסלול כדור הארץ פוגשת האנרגיה שנפלטה מהחמה את מסלוליהם של עוד שני כוכבי לכת: כוכב חמה (מרקורי) ונוגה (ונוס). כוכב-חמה קטן בהרבה מהארץ ולמעשה נטול אטמוספרה. נוגה קטן במקצת מכדור הארץ, ולו אטמוספרה צפופה הכוללת בעיקרה פחמן דו-חמצני (CO₂) וחנקן.

אטמוספרה צפופה זו יוצרת אפקט חממה שגורם לפני נוגה להתחמם מאוד, עד לטמפרטורה של כמעט 500 מעלות צלזיוס - הפלנטה החמה ביותר במערכת השמש. במסלול שמעבר לכדור הארץ, רחוק יותר מהשמש, מוצאים את מאדים, קטן מהארץ ובעל אטמוספירה דלילה, את חגורת האסטרואידים הראשית, את ענקי מערכת השמש, כוכבי הלכת צדק, שבתאי, אורנוס, ונפטון, ואת עולם גופי הקרח, שהגדול ביניהם הוא פלוטו, שנחשב כרגיל לכוכב הלכת התשיעי.

כוכבי הלכת נקראים גם ״פלנטות׳׳ (planets) מן המלה היוונית ״לנדוד״, שהרי בתצפית ממושכת כוכבי הלכת נראים כ״הולכים״ או ״נודדים״ בין כוכבי השבת הקבועים. התנועה הנראית של כוכב הלכת היא תוצאה של תנועת ההקפה שלו סביב השמש ושל תנועת כדור הארץ. בתנועה משולבת זו נראה לפעמים כוכב הלכת משנה את מהירותו ואת מגמת תנועתו. לעתים נראית תנועתו של כוכב לכת כ״תנועת נסיגה״. זו מתרחשת כאשר כדור הארץ חולף במהלך הקפתו את השמש על פני כוכב לכת חיצוני יותר. המצרים הקדמונים זיהו תנועה אחורית זו של מאדים עוד לפני 50,000 שנים, ולפיה כינו אותו ״סקדת-אם אף חטחט״, לאמור - ״ההולך אחורה״.

מאדים נחשב ל״כוכב לכת ארצי״ משוס שיחד עם כוכב חמה ונוגה יש לו מאפיינים דומיס-יחסית לאלה של כדור הארץ. אחד ההבדלים הבולטים הוא הצפיפות הממוצעת, כ־3.9 גרם לסמ״ק, הקטנה במידה ניכרת מזו של הארץ (5.5 גרם לסמ״ק).

שני פנים של מאדים. התמונות צולמו על-ידי טלסקופ החלל האבל כאשר המרחק בין מאדים לכדור הארץ היה קטן ביותר, בקיץ של שנת 2003. תוואי הקרקע הבולט בתמונה השמאלית הוא הבליטה דמוית סנפיר של כריש: זהו"סירטים מייג׳ור״. הפרט הבולט בתמונה הימנית נראה מעל המרכז ככתם אליפטי: זהו הר הגעש המאדימי אולימפוס.

צילום: NASA, J. Bell (Cornell University), and M. Wolff (Space Science Institute)

חקר מאדים במאה השנים האחרונות

בהיסטוריה העתיקה מאדים הרשים את הצופים בעיקר בצבעו האדום. הדבר הזכיר את צבע הדם, שנקשר באופן טבעי למלחמות, ומכאן השם הרומי של כוכב הלכת: מארס (Mars), על-שם אל המלחמות. המחקר המדעי האמיתי של מאדים החל רק כאשר פותחו טלסקופים ראויים, שהצליחו להראות לצופה הקרקעי פרטים על פני כוכב הלכת. בימים שלפני המצאת הצילום ניתן היה רק לרשום ציורים של מה שעין האסטרונום ראתה. הציור המדעי הראשון של מאדים שמוכר הוא של המדען ההולנדי המפורסם כריסטיאן הויגנס (Huygens). ב-28 בנובמבר 1659 צייר הויגנס כתם שחור גדול על מאדים: זהו ככל הנראה אזור סירטיס מייג׳ור (Syrtis Major), שנקרא על שם מפרץ בחוף אפריקה הממוקם דרומית-מערבית לכרתים. אזור זה של מאדים הוא אזור געשי, שגונו כהה יותר משל רוב פני מאדים עקב היותו מכוסה בסלעי בזלת. הויגנס עקב אחר הכתם והבחין כי הוא חוזר אל אותו מצב מדי כ-24 שעות. הוא הסיק מזה נכונה כי מאדים סובב סביב עצמו תוך כ-24 שעות, בדומה לכדור הארץ. לקראת סוף חייו כתב הויגנס ספר (שפורסם ב- 1698, לאחר מותו) בו הוא דן בשאלה של קיום חיים על מאדים. הוא טען כי צורות חיים על מאדים צריכות היו להסתגל לטמפרטורות נמוכות מאשר בכדור הארץ, בגלל ריחוקו הגדול יותר של כוכב לכת מהשמש.

בשנת 1704 הבחין האסטרונום ג׳אקומו פילופו מאראלדי (Giacomo Filippo Maraidi) בכתמים לבנים קרוב לקטבים של מאדים. כעבור 15 שנים הציע שאלו כיפות שלג או קרח, לאחר שנראה כי כיפת הקוטב הדרומי שינתה צורה ואף נעלמה בחודשים אוגוסט וספטמבר - באותה שנה נמצא מאדים קרוב במיוחד לכדור הארץ, כך שהאסטרונומים היו יכולים להבחין בקלות בפרטים. 

בשנת 1784 פרסם האסטרונום הבריטי ויליאם הרשל (William Herschei) את תגליתו לפיה ציר הסיבוב של מאדים נטוי ביחס למסלול ההקפה שלו סביב השמש. הרשל חישב שמדובר בזווית בת 30 מעלות (הערך הידוע לנו כיום הוא כ-25 מעלות). הטיית ציר הסיבוב ביחס למסלול גורמת לעונות שנה על כוכב לכת. נטיית ציר הסיבוב של הארץ היא 23.5 מעלות והדבר משנה את זווית הפגיעה של קרני השמש על הקרקע בין הקיץ לחורף: עקב כך קר בחורף וחם בקיץ. כך גם על מאדים והדבר מתבטא בגודל כיפות הקטבים, שמשתנה בין חורף לקיץ על כוכב הלכת. עם הבחנה זו השווה הרשל את מאדים לארץ ומצא נקודות משותפות רבות: אורך היום והלילה, הטיית ציר הסיבוב העצמי. גם אורכה של השנה קרוב לזה של כדה״א יחסית לפלנטות המרוחקות יותר מהפלנטה שלנו: 687 ימים עבור מאדים לעומת 365 ימים לכדור הארץ.

ב-1858 צפה הכומר הישועי אנג׳לו סקי (Pietro Angelo Secchi) במאדים וצייר מפה מפורטת יותר מאלו של קודמיו. במפה זו הוא כינה את סירטיס מיג׳ור, האזור הכהה הבולט, בשם ״התעלה האטלנטית״. הסיבה להיצמדות למונח ״תעלה״ היתה כנראה הצמידות בזמן לתחילת העבודות בכריית תעלת סואץ בשנת 1859; מבצע זה נחשב באותם הימים לפלא הנדסי וזה השפיע על סקי כמו גם על אחרים. בשנים הבאות סקי ציין פעמים רבות את המונח ״תעלות״ כאשר התייחס לתוואי הנוף על מאדים. הוא השתמש במונח האיטלקי canali, שאומץ גם על ידי אסטרונום איטלקי אחר, מפורסם יותר, ג׳ובאני סקיאפארלי (Giovanni virginio Schiaparelli), שהיה מנהל מצפה הכוכבים במילאנו. סקיאפארלי צייר מפה של מאדים בשנת 1877 כאשר מאדים היה קרוב מאוד לארץ.

המפה של מאדים שצייר סקיאפארלי

באותה שנה (1877) גילה האסטרונום האמריקאי אסף הול (Asaph Hail) שני ירחים זעירים שהקיפו את מאדים, שזכו לשמות מתאימים למלווים של אל המלחמה: פחד (פובוס, Phobos) ואימה (דאימוס, Deimos), שמות שני סוסיו של מארס. מאותה שנה, ולמשך עשורים רבים, האמונה שעל מאדים קיימת רשת של תעלות הלכה והתפשטה, ולכדה את דמיון הקהל הרחב. המשפיעים העיקריים להשתרשות אמונה זו היו האסטרונום הצרפתי קמיל פלמריון (Nicolas Camille Flammarion), האמריקאי פרסיוול לוול (Percival Lowell), ובעיקר הסופר ה"ג ולס (Herbert G. Wells), שפירסם ב-1897 את הספר "מלחמת העולמות", שמתאר ניסיון לכיבוש כדור הארץ על-ידי יצורים ממאדים.

הירחים של מאדים והמאסה שלו

כאשר מדד אסף הול את מסלולי הירחים המקיפים את מאדים התקבלה הערכה סבירה של המאסה של מאדים. זוהי מסקנה ישירה מחוקי קפלר בניסוח של ניוטון, שמקשרים בין משך ההקפה של הירח את מאדים, ממדי מסלול ההקפה, וסכום המאסות של מאדים והירח שלו. כיוון ששני הירחים של מאדים זעירים לעומת גודלו של כוכב הלכת, בקירוב טוב מאוד, סכום המאסות מייצג את המאסה של מאדים. בהנחה שמסלול הירח הוא מעגל סביב מאדים, ניתן לכתוב את הקשר     4π²R³/G = (m₁+m₂)P²

R הוא רדיוס המסלול של הירח, G הוא קבוע הכבידה העולמי, P הוא משך ההקפה של הירח סביב 1 מאדים, ו-m₁ ו-m₂ המאסה של מאדים והמאסה של הירח. באמור, אפשר להזניח את מאסת הירח יחסית למאסת מאדים וכך ניתן לחלץ את מאסת מאדים מהצבת הערכים המדודים. קירוב גס מאוד עבור המאסה של מאדים היה ידוע עוד לפני גילוי הירחים, מתוך חישוב ההפרעות שמאדים גורם לתנועת גופים קרובים אליו במערכת השמש (הארץ, למשל).

אם מציבים את המספרים המתאימים עבור פובוס, הירח הפנימי, R=9380 km ו- ,P=0.319 day מקבלים עבור המאסה של מאדים ערך של  6.4x10²³ kg, כ-11% מהמאסה של כדור הארץ.

בתחילת המאה ה-20 החלו להופיע דיווחים רבים ששללו את קיום התעלות. הם ניזונו מתצפיות שערך האסטרונום ג׳ורג׳ אלרי הייל (George Ellery Hale) בעזרת טלסקופ שקוטר המראה בו היה מטר וחצי. השלילה נבעה מאי-גילויים של אדי מים בתצפיות הספקטרוסקופיות של ואלאס קמבל (Wallace Campbell), מהתצפיות של דונלד מנזל (Donald Menzel) לפיהן הלחץ האטמוספרי על מאדים צריך להיות זעום, ומאי גילויו של חמצן חופשי באטמוספרה של מאדים.

לאחר מלחמת העולם השנייה, ב-1947, התברר כי באטמוספרה של מאדים יש פחמן דו-חמצני. באותה שנה הציע חלוץ מפתחי הטילים, הגרמני ורנר פון בראון (Werner Von Braun), לבצע טיסת חלל מאוישת למאדים.

רק ב-1963, לאחר תחילת טיסות החלל, התברר על סמך תצפיות מכדור הארץ שיש אדי מים על מאדים. הירון ספינרד (Hiron Spinrad) ועמיתיו מדדו כמות דלה פי 1000 לפחות מזו המצויה מעל המידבריות הצחיחות ביותר של כדור הארץ. שנתיים לאחר מכן, ב-1965, נערכה טיסת החלל הראשונה לחקר מאדים. החללית מארינר 4 חלפה ליד כוכב הלכת, שידרה 22 תמונות של פניו, ופתחה בכך את עידן חקר החלל של מאדים.

אחת התמונות ששודרו מן החללית מארינר 4. תמונה זו צולמה ממרחק של 13,000 ק"מ ממאדים, ונראה בה שטח של כ-253 על 225 ק״מ. בתמונה נראים מכתשים רבים, ואין כל זכר לתעלות. צילום: NASA

מאדים בעידן החלל

ניסיונות להטיס חלליות אל מאדים נעשו החל מ-1960 (בתחילה על-ידי ברה׳׳מ), אך החללית הראשונה שהצליחה להתקרב למאדים ולשדר נתונים מסביבתו היתה כאמור מארינר 4 האמריקאית. בתחילת שנות ה-1970 הוטסו בהצלחה חלליות אל כוכב הלכת האדום ואף הייתה הנחיתה הראשונה על פניו (החללית מארס-3 של ברה״מ ב-1971); כמו כן החללית מארינר 9 של ארה״ב פעלה בהצלחה ממסלול לווייני סביב מאדים. הפרטים הראשונים ששידרה מארינר 9 - לאחר שנרגעה סופת החול הענקית שקידמה את פניה כשהגיעה לפני מאדים - היו ארבע נקודות בולטות מעל ענני החול; היו אלה הרי געש ענקיים שפסגותיהם בלטו מעל האבק. הגדול בהם הוא הר אולימפוס (Olympus Mons). וזאת יש לזכור - ככל שהכבידה של פלנטה קטנה יותר, יכולים להתרומם על פניו הרי געש גבוהים יותר.

גולת הכותרת של חקר מאדים במאה ה-20 היתה ללא ספק זוג חלליות וייקינג האמריקאיות, שנחתו על מאדים בשנת 1976 בשני מקומות שונים וביצעו שם מחקר לאורך יותר משנה. מבחינת תחכום ומורכבות המעבדות בשתי החלליות, הן היו חסרות תקדים. המטרה העיקרית של חלליות וייקינג, כפי שהבין הקהל הרחב, הייתה החיפוש אחר חיים: המעבדות הממוזערות בתוך החלליות בחנו את האפשרות של קיום חיים מיקרוסקופיים. תוצאות הניסויים הראשוניים היו מעודדות: נראה היה שהאפר על קרקע מאדים שורץ חיים! ואולם לאחר כשנה התברר שניתן להסביר את כל התגובות שהתקבלו מהמכשירים על-ידי הנחה של קיום תרכובת ברזל עתירת חמצן על-פני ובתוך הקרקע.

במרכז הדיון בנושא שאלת קיום חיים בעברו של כוכב הלנת מאדים עומד המטאוריט 84001 ALH. מטאוריט זה נאסף באנטארקטיקה על-ידי משלחת מדעית אמריקאית בשנת 1984. הוא אחד מבין כתריסר מטאוריטים שמקורם זוהה כמאדים. מדובר באבן שהתגבשה בעבר הרחוק של מאדים, לפני כ-4.5 מיליארדי שנים, כלומר סמוך לתחילת התהוות כוכב הלכת. 

חוקרי NASA גילו בתוך המטאוריט שרידים של חומרים אורגניים מקבוצת: PAH (polycyclic aromatic hydrocarbons), וכן תרכובות של חמצן או גופרית שמקורם יכול להיות מחומר חי, ומבנים זעירים שאפשר לפרש כמאובני חיידקים.

המטאוריט 84001 ALH נחת על הקרח האנטרקטי לפני כ-13,000 שנה. אף שלא ניתן לשלול בשלב זה אפשרות שהוא הזדהם בצורות חיים מכדור הארץ, סביר יותר שהתצורות הללו אמנם נמצאו בו כאשר עזב את מאדים. השאלה הגדולה ביותו היא אם אלה אכן סימנים של צורות חיים מאובנים, או שמא אלה רק הרהורי לבם של החוקרים.

חלקים של המטאוריט חולקו לחוקרים במדינות שונות, וסביר מתון שנים אחדות יופיעו פירושים שונים, ממקורות בלתי תלויים.

גרגרים זעירים של קרבונט, שגודלם עשיריות המילימטר, מרמזים שהמטאוריט 84001 ALH היה בתקופה מסוימת שקוע בתוך מים נוזליים.

תעלומת קיומם (או היעדר קיומם) של חיים על מאדים בתקופה העתיקה מאוד ואף בזמן הנוכחי עדיין לא נפתרה. חלק מחלליות המחקר שפועלות בימים אלה הן על פני הקרקע והן במסלול לווייני סביב מאדים נועדו למצוא סימנים שיכולים להעיד על אפשרות של קיום צורות חיים פשוטות, בעיקר על-ידי גילוי סימנים של מים. בתמונות רבות שצילמו חלליות המסלול מופיעים ערוצי ״נחלים״ יבשים. האם הדבר מוכיח שבעבר היו מים נוזליים על מאדים? יש סבירות גבוהה שנוכחות של מינרלים על מאדים שאותרו על-ידי הגשושית "אופורטוניטי", אשר על כדור הארץ נוצרים בתוך תמיסה מימית (האמטיט, תחמוצת של ברזל שנוסחתה הכימית וצבעה אדום עמוק כצבע הדם) אמנם תומכת בהימצאות מים נוזליים בתקופה כלשהי על מאדים.

צורות ארוכות אלה, שנראות בצילום החלק הפנימי של המטאוריט בעזרת מיקרוסקופ אלקטרונים, יכולות להיות מאובנים של חיידקים זעירים שהיו קיימים פעם על מאדים. צילום: NASA

בעזרת חלליות שהקיפו ומקיפות את מאדים התברר כי כיפות הקטבים, שקוטרן כמה מאות קילומטרים, מכילות גם קרח של מים (בהרכבן כלול גם הרבה קפוא). יש גם סברה שמתחת לפני הקרקע קיימים מרבצי קרח גדולים. במילים אחרות, חוקרים רבים חושבים שיש מים על מאדים, אם כי אלה לא נמצאים כיום במצב צבירה נוזלי. הסיבה לכך, כפי שכבר נרמז מקודם, הוא צירוף של טמפרטורה נמוכה עם לחץ האוויר הנמוך של האטמוספירה הדלילה. הטמפרטורה על מאדים משתנה (בהתאם לקו הרוחב) בין 27 (+) מעלות צלזיוס בקיץ, על קו המשווה, לבין 143- מעלות צלזיוס בקוטב של המחצית ה"חורפית", כאשר הטמפרטורה הממוצעת הכללית היא 55- מעלות צלזיוס (וזאת לעומת טמפרטורה ממוצעת כללית של 14 מעלות על פני כדור הארץ). בקטבים, שינויי הטמפרטורה על מאדים קיצוניים יותר ושם גם מוצאים את כיפות הקרח.

הקרח של מים ופחמן דו-חמצני זקוק בעצמו למנת חימום לא קטנה עד שהוא מתאדה. הטמפרטורה בקטבי מאדים משתנה בין 140- מעלות צלזיוס לבין 20- מעלות. שינויים קיצוניים אלה של טמפרטורה גורמים להתנדפות הפחמן הדו-חמצני. ממדידות וחישובים עולה שכרבע מכל הפחמן הדו-חמצני באטמוספרה קופא עם בוא החורף באחת המחציות של מאדים; רוב החומר שוקע באזורי הקטבים, שם הקור העז ביותר, ומכסה שכבות שהצטברו משנים קודמות. בשכבות אלו נמצא גם קרח של מים. כאשר במחצית הצפונית של מאדים שורר קיץ, שכבת הפחמן הדו-חמצני הקפוא על פני השטח נעלמת לחלוטין ושכבת קרח המים מתחילה להתנדף. בתקופה זו האטמוספרה מעל אזור הקוטב הצפוני של מאדים רוויה באדי מים וטמפרטורת פני השטח היא בערך 120- מעלות.

בחלקו הדרומי של מאדים נראית היטב כיפת הקוטב. רוחב התמונה כ-3000 ק״מ והאזור הלבן הוא כיסוי תמידי של פחמן דו-חמצני קפוא. המסגרת הצהובה מסמנת את אתר הנחיתה המתוכנן של הנחתת הקוטבית למאדים (Mars Polar Lander), שכשלה במשימתה.

הקור המקפיא השורר על מאדים, הלחץ האטמוספירי הנמוך מאד וכן הקרינה המסוכנת - בעיקרה קרינת על־סגול, אך גם קרינת X וקרינת גאמא ואף קרינה חלקיקית יחייבו את האסטרונאוט המשוטט על מאדים להצטייד בחליפת הגנה מתאימה. נציין כי האטמוספרה הדלילה מאד של מאדים, והשדה המגנטי החלש שלו אינם מספקים הגנה מפני קרינה מסוכנת, שבכדור הארץ נבלמת הודות לשדה המגנטי הניכר שלו, והאטמוספרה. לעומת זאת, כוח הכובד הקטן על-פני מאדים יסייע לאסטרונאוט להחזיק על עצמו את ה"שריון" ההגנתי. אך ראוי לתת את הדעת: על אף ההרגשה הקלילה של מאסה גדולה על הכתפיים בגלל כוח המשיכה המוקטן, ההתמדה של אותה מאסה גדולה נשמרת כיוון שהיא לא תלויה בכוח הכובד. לכן התנועה עם מאסה גדולה צריכה להתבצע בזהירות!

אבל ביקור חטוף, ולו למשך מספר חודשים, לא יספק את הרבים שהיו רוצים לראות נוכחות מתמדת של בני אדם על מאדים, שאף תתפתח למושבה משגשגת: מטרה אפשרית למושבה כזאת היא מתן מענה לסכנה הקיימת למין האנושי מהאירועים שיכולים להביא להשמדתו המוחלטת, כמו למשל פגיעה של אסטרואיד ענק (וראו: "אסונות מהחלל", גליליאו 57).

האם הקמת מושבה אנושית גדולה על מאדים היא בכלל אפשרית? לצורך זה הומצא המושג terraforming - הארצה - וייתכן שהיישום הראשון שלו יהיה במאדים.

הדוגלים ברעיון ההארצה רוצים להפוך את כוכב הלכת -צחיח למקום בו אפשר יהיה להסתובב ללא חליפות הגנה ולנשום אוויר צלול, עשיר בחמצן. כמו כן, אפשר יהיה לרחוץ ולשוט באגמים ובאוקיינוסים, אם כי אלה לא יהיו עמוקים במיוחד. חלום זה יכול להתממש, אולי, תוך כמה מאות שנים. בהמשך יתואר אחד התסריטים האפשריים, פרי סדנה בנושא זה שקיימה NASA בשנת 2000.

המלה terraforming (״הארצה״ היא התרגום המקובל לעברית) הומצאה על-ידי סופר המדע הבדיוני ג׳ק ויליאמסון ומופיעה בסיפור שפרסם בשנת 1942, ראשון סיפורי הז׳אנר בו מופיע אנטי־חומר!

הארצת מאדים

התנאי להפיכת מאדים למקום דמוי כדור הארץ הוא נוכחותם של מים ופחמן דו-חמצני בכיפות הקטבים, וכן הימצאות חנקן באטמוספרה ואולי גם בתוך הקרקע. מרכיבים אלה הנחוצים לקיום חיים אמנם מצויים על-פני מאדים, אך הבעיה היא בזמינותם של חומרים אלה ליצורים חיים. האטמוספרה הנוכחית של מאדים דלילה ביותר ורובה פחמן דו-חמצני. הסיבה היא המצב המיוחד בו לכוד מאדים בעידן הנוכחי, שהוא "תקופת קרח" עמוקה. תכלית התוכנית היא "לשחרר" את המים ואת הפחמן הדו-חמצני מכיפות הקרח כדי לעבות את האטמוספירה. הדבר יביא בהכרח להתחממות פני מאדים בגלל תופעת החממה, הבולטת כל כך על נוגה ובמידה פחותה יותר על כדור הארץ. הדבר יגביר יגביר עוד יותר את תהליך ההתחממות.

שינוי האקלים יהיה למצב קבוע של מאדים חם, וכך אולי תתאפשר בעוד כמה מאות שנים התיישבות אנושית מאסיבית על מאדים. אם, למשל, אפשר יהיה לשחרר את ה-CO₂ שלכוד במצב קפוא בקטבים ואולי גם מתחת לפני השטח של מאדים, אפשר יהיה "לבנות" אטמוספרה שתיצור לחץ קטן רק במקצת, בשליש עד חצי, מזה שבגובה פני הים על כדור הארץ. כמות החומר הלכוד בקטבים הוערכה על בסיס צילומי לוויינים: כל החומר שמראה מבנה שכבתי, הן במחצית הצפונית של מאדים והן בדרומית, מהווה נפח של כשלושה מיליון ק״מ מעוקבים. זהו הנפח של כיפת הקרח שבגרינלנד ואם אמנם מדובר בקרח של מים, אזי זהו חלק קטן מהמים שכיסו פעם את פני מאדים.

בשנים האחרונות הוצעו מספר תסריטים אפשריים להתחלת חימומו של מאדים. הרעיון הוא שתיווצר תופעת חממה שמזינה את עצמה, ותגרום להמסה ולנידוף נוספים של פחמן דו-חמצני. בסופו של התהליך הטמפרטורה הממוצעת של פני מאדים תעלה, כך משערים, כמעט ב-60 מעלות מערכה הנוכחי. להלן ארבע אפשרויות לבניית אטמוספרה ראשונית על מאדים, שממנה סביר להניח שאפשר לקבל גם אטמוספרה דומה לזו של כדור הארץ. 

זרקורים ענקיים מאירים את קטבי מאדים: אחת האפשרויות, הפחות סבירות, למימוש הוצגה על-ידי מדענים רוסיים; הם מציעים לשגר מראות ענק למסלול סביב מאדים כך שאור השמש שיחזירו לעבר הקטבים יחמם את הקוטב ויגביר את קצב התנדפות הגז הקפוא. הבסיס לשיטה זו היא טכנולוגיה שפיתחו הרוסים, ואף ניסו בהצלחה בטיסת חלל אחת, לפרישת מראות גדולות וקלות, שבנויות מיריעות חומר פלסטי דקיק, מיילר (mylar), שמשמש לעטיפת מזון, המצופה בשכבה דקיקה הרבה יותר של אלומיניום. כדי להעריך עד כמה מסובכת הצעה זו, נציין שכדי לגרום לעלייה של חמש מעלות בטמפרטורה הממוצעת של קטביו, יש לפרוש סביב מאדים מראות מסלוליות שקוטרן כ-200 ק״מ! עלייה כזו בטמפרטורה תגרום לנידוף כיפת הפחמן הדו-חמצני הקפוא בקוטב הדרומי של מאדים ולדרבון תהליך החממה.

"צביעת" אזורי הקטבים: אפשרות אחרת של שחרור גז החממה העיקרי שעל מאדים ממצבו הקפוא היא שינוי כושר החזרת האור של משטחי הקרח בקטבים. אם, למשל, אפשר יהיה "לצבוע" את כיפת הקרח הדרומית בצבע שחור, אזי היא תבלע יותר קרינה מהשמש וזה יביא לנידוף ה-CO₂. אפשרות כזו הוצעה על-ידי חוקרים במכון שימיזו (Shimizu) ביפן. אחת הדרכים להשגת התוצאה של כיסוי הקרח בצבע שחור היא התפוררות שני הירחים של מאדים תוך כניסה מבוקרת לאטמוספרה. בלימה חלקית של תנועת ההקפה יכולה לגרום לשינוי מסלול שיביא בבוא הזמן לנפילת פובוס, ואחריו דאימוס, על מאדים. תוך כדי החדירה לאטמוספרה חלק מחומר הירח הנופל יתפזר כגרגרי סלע זעירים. רובם של החלקיקים יגיעו לאזורי הקטבים בגלל התנועה הטבעית של האוויר.

 

מבנה שכבתי של קרח, כנראה של פחמן דו-חמצני, בקוטב הדרומי של מאדים. עיבוד ממוחשב של צילומים סטריאוסקופים של מקיפי מאדים בסדרת וייקינג.
NASA/JPL/MSSS

הפעלה יזומה של הרי געש: דרך אחרת היא לגרום התפרצות געשית על מאדים, באזור של הרי הגעש הגדולים, ובראשם הר אולימפוס. כמו בכדור הארץ, התפרצות געשית זורקת כמויות עצומות של אפר ועפר לאטמוספרה. השפעת הגרגרים הזעירים שמועפים לאטמוספרה על האקלים אינה ברורה מספיק כדי לנבא אם התהליך המוצע יחמם את מאדים או דווקא יקררו. אך השפעת הגרגרים לאחר נחיתתם באזורי הקטבים של מאדים ברורה; הימצאותם על הקרח תגרום להשחרה משמעותית, כלומר להגדלת מקדם הקליטה של הקרינה על-ידי הקרח, ולכן לחימום הקרח ונידופו. באותה הזדמנות, החייאת הר אולימפוס ואזורי הגעש האחרים על מאדים אמורה, כך מאמינים המציעים, להתיך את קרח העד שנמצא מתחת לפני הקרקע במקומות רבים על מאדים. הצירוף של כל התופעות אמור לחמם את כוכבי הלכת ולבנות עליו אטמוספרה משמעותית. הבעיה היא שדרבון הרי געש עשוי לדרוש פיצוצים גרעיניים בעומק הקליפה של מאדים!

עיבוד ממוחשב של תמונות מאדים מחלליות המסלול של מבצע וייקינג, מראות את הרמה השוכנת בקוטב הדרומי של מאדים ממבט אלכסוני. NASA / LPI

הפגזה מהחלל: הצעה אחרת, שהעלו החוקר כריסטופר מק-קי (Christopher McKee) מאוניברסיטת ברקלי, שארגן את הסדנה של NASA בעניין מאדים, ויו״ר ״חברת מאדים״ (Mars Society) האמריקאית, רוברט זוברין (Robert zubrfn), היא הפצצת מאדים בגופי קרח שכיום מקיפים את השמש (שביטים ועצמים מחגורת קויפר). שהרי בשולי מערכת השמש משייטים גרמי שמיים קטנים, שעשויים בעיקר מקרח של מים וגזים קפואים אחרים (פחמן חד-חמצני ודו-חמצני, אמוניה, מתאן). לרוב, אנו מכירים את הגופים הללו ככוכבי שביט. כאשר גוף כזה נמצא במסלול מאוד אליפטי, הוא מתקרב לפעמים לשמש ואז חום השמש גורם לחלק מהחומר הבונה את הגוף להתנדף. יחד עם הגזים שהיו קפואים, משתחררים גם גרגרי אבק רבים שהיו לכודים בתוך הקרח. האבק נדחה על-ידי רוח השמש והקרינה שנפלטת ממנה ויוצר זנב בהיר, שמחזיר את אור השמש. גם הגז נדחה הלאה מהגוף שפלט אותו ויוצר זנב שני. כל זה מתרחש מתוך גוף שקוטרו מקילומטרים אחדים עד לכמה מאות קילומטרים.

התסריט שהציעו מק-קי וזוברין דורש שינוי מסלולו של גוף כזה, כאשר הוא רחוק מאוד ממאדים. שינוי מסלול אפשרי על-ידי הפעלת מנוע רקטי (שיש להתקין על פני הגוף). על המנוע לפעול תקופה ארוכה, של מספר שנים, כדי לשנות במקצת את מסלולו של כוכב השביט. לאחר כמה עשרות שנים של טיסה בחלל עם בקרה צמודה, משולי מערכת השמש ועד מאדים, אמור הגוף לפגוע בכוכב הלכת. על-פי חישוביהם של מק-קי וזוברין, אסטרואיד קרח שמאסתו עשרה מיליארד טונות יפגע במאדים וישחרר מספיק אנרגיה בעת הפגיעה כדי לחמם את מאדים בשלוש מעלות. החימום, ואפקט החממה שיגרמו הגזים שהרכיבו את הגוף הפוגע, יגרמו להמסת כמויות אדירות של קרח (ממים) מהחומר הקפוא על מאדים. אם תתבצענה הפגזות חלל כאלו של גושי קרח ענקיים, מדי שנה במשך כחמישים שנה, יכולים להצטבר די מים בצורה נוזלית כדי לכסות רבע מפני מאדים באגמי מים רדודים. כיוון שהמרכיבים העיקריים של תוכנית זו - גושי הקרח - קיימים למכביר באזורים הרחוקים של מערכת השמש, נשארה רק המטלה ״הפשוטה״ של פיתוח מנוע רקטי רב-עוצמה שיהיה מסוגל להזיז אסטרואיד ממסלולו. גם דבר זה נמצא בתכנית העבודה של חוקרי החלל, כדי למגר סכנות שצפויות לכדור הארץ מגופי חלל שעלולים לפגוע בו.

בניית אטמוספירה שניונית: כל התסריטים הללו עשויים ליצור אטמוספרה עבה על מאדים, שתגרום ללחץ משמעותי בגובה פני הקרקע, אך כזו שאינה מסוגלת לקיים חיים כפי שאנו מכירים על כדור הארץ. אטמוספרה מסוג זה היתה קיימת על כדור הארץ כמעט מרגע היווצרותו. אטמוספרה בראשיתית כזאת, המורכבת מחנקן שמקורו מהקרקע, פחמן דו-חמצני, אמוניה, מים, וכו׳ אינה מסוגלת לקיים חיים כשלנו, מאחר שלא נמצא בה חמצן מולקולרי. עקב היעדרו של חמצן חופשי באטמוספירה תהליך שריפת החומרים המבוסס עליו לא יכול להתקיים. החמצן החופשי הופיע יחסית מאוחר בתולדות כדור הארץ, כמיליארד וחצי שנים לאחר היווצרות הפלנטה שלנו. עדות לכך הם מרבצים ברזליים שכבתיים, שמוסברים כשכבות משקעים של תחמוצות ברזל. החמצון של הברזל במים התאפשר, לפחות חלקית, הודות לתהליך הפוטוסינתזה, שמנצל את אור השמש כדי ליצור סוכרים אך שאחד ממוצריו הוא חמצן חופשי.

מרבצים ברזליים, שנוצרו בעת הופעת החמצן החופשי באטמוספרה של כדור הארץ. החמצן ששוחרר התחבר לאטומי הברזל החופשי באוקיינוס הקדום ושקע כמינרל המטיט היוצר את הפסים השחורים באבן. A. Fraser

כדי לשנות אטמוספרה ראשונית לאטמוספרה שניונית, הדומה לזו הנוכחית על כדור הארץ, מציעים חוקרים שונים ״להזריע״ אצות פשוטות באטמוספרה הראשונית. האצות הכחולות-ירוקות, יצרניות החמצן הראשונות על עולמנו, מוצעות כמחוללי אותה התופעה גם באוויר מאדים. מבחינה מעשית,

החישובים מראים שהזרעה של אצות כאלה על מאדים תדרוש כ-100,000 שנים כדי ליצור מספיק חמצן באטמוספרה. ייתכן שבעזרת הנדסה גנטית ניתן יהיה ליצור סוג משופר של אצות אלה, שיפיק הרבה יותר חמצן וגם יתרבה בקצב מהיר כך שבניית האטמוספרה תתרחש בקצב מזורז, אולי תוך 10,000 שנים בלבד. מתברר שכדי לאפשר פוטוסינתזה על-ידי אצות לא צריך לשנות הרבה. בטבלה הבאה מוסברים הגורמים השונים וכן הסיבות לנחיצותם:

הגורם	התחום	הסיבה
טמפרטורה ממוצעת	0°c<	מים במצב צבירה נוזלי
לחץ כללי	יותר מ-10 מיליבר	לחץ אדי מים, חמצן, חנקן דו-חמצני
פחמן דו-חמצני	יותר מ-0.15 מיליבר	פוטוסינתזה
חנקן מולקולרי	בין 1 ל-10 מיליבר	מספיק חנקן לצמחים
חמצן מולקולרי	יותר מ-1  מיליבר	נשימה של צמחים

אם ניתן יהיה להעלות את כמות ה-CO₂ באטמוספרה כך שהטמפרטורה על פני מאדים תעלה לערך הרצוי, גם ריכוז החמצן וגם ריכוז המים באטמוספרה יעלו. יש אפשרות שגם ניתן יהיה לשחרר כמות קטנה של חנקן על-ידי פעולת חיידקים על הקרקע של מאדים, לפחות מספיק כדי להעשיר את האטמוספרה בחומר זה מספיק כדי לקיים צמחייה פשוטה.

על-פי חישוביהם של מק-קי וזוברין, תהליך הפיכת מאדים לדומה לכדור הארץ ולמתאים להתיישבות מאסיבית של המין האנושי עשוי להימשך רק 5000 שנים, אם כל השיטות שתוארו לעיל יופעלו בו-זמנית. עוד הרבה לפני כן ניתן יהיה להתהלך על מאדים עם מיגון אישי פשוט יחסית, כגון חליפת חימום ומסיכת חמצן.

סיכונים אפשריים

למרבה האירוניה, האפשרות שפעם היו חיים על מאדים מהווה סכנה אפשרית לתוכנית הפיכת כוכב הלכת למקום מגורים עבור המושבה וגם (אולי) עבור חלק נכבד מהאנושות העתידית במערכת השמש. הגילויים החדשים, הן של הגשושיות שנוסעות על פני כוכב הלכת, הן מחלליות המקיפות את מאדים, והן ממחקרים על כדור הארץ, כאמור לעיל מעלים את האפשרות שצורות חיים פשוטות היו יכולות לקום ולשגשג על מאדים, לפחות בתחילת התפתחותה של הפלנטה. יש החושבים שצורות החיים על מאדים אף פיתחו מנגנוני הגנה דומים ליצורים ארציים חד-תאיים: אם תנאי הסביבה נעשים קשים, למשל עקב היעדר מים נוזליים לתקופה ארוכה הם הופכים לנבגים וכך יכולים להתקיים בתרדמת עד אשר תנאי הסביבה משתפרים. החשש הוא שאם התנאים על מאדים ישתפרו עקב פעולת ההארצה, יקומו לתחייה צורות חיים לא ידועות שיעשו שמות בקרב המתיישבים על מאדים.

לאמיתו של דבר, כבר קמה "ועדה בינלאומית להתנגדות להחזרת דגימות קרקע ממאדים" שמתנגדת לבדיקת דגימות כאלו על כדור הארץ לפני שמאדים ייחקר בצורה יסודית מאוד על-ידי חלליות בלתי מאוישות. עם חברי ועדת השתדלנים, שהינם מתנדבים שעמם נמנים מהנדס שהשתתף בתכנית ״אפולו״ של הנחתת אדם על הירח, שני חוקרים שהפעילו מעבדות בדיקה בנחתות מאדים של תוכנית ויקינג, ופרופסור לאסטרופיזיקה שמאמין כי המגפות על כדור הארץ הן תוצאה של חדירה לאטמוספירה שלנו של יצורים חד-תאיים מהחלל. הוועדה דוגלת בנקיטת אמצעי זהירות ללא תקדים כאשר יגיעו דגימות קרקע ממאדים לבדיקה על כדור הארץ, ומתריעה שכיום אין מתקנים ברמה הדרושה ולכן כדור הארץ חשוף לסכנת זיהום של צורות חיים ממאדים. כדוגמה של אסון אפשרי, מביאה הוועדה באתר האינטרנט שלה את מגיפת הדבר שחיסלה רבע מאוכלוסיית אירופה במאה ה-14, כתוצאה מהגעת חיידק ״חדש״ מסין.

למרבה המזל, נראה שניתן לבטל חלק מהחששות. בגיליון 68 של "גליליאו" הובהר, ברשימה שנושאה פנספרמיה, שהאפשרות שצורות חיים פשוטות הוחלפו בין כדור הארץ לבין מאדים אינה זניחה לגמרי. מכאן, שצורות חיים פשוטות ממאדים אולי כבר באו במגע עם צורות חיים ארציות. כיוון שקיים סיכוי שהיה כבר מגע בין צורות החיים של שני כוכבי הלכת מבלי שהחיים יפסיקו להתקיים (לפחות על כדור הארץ), נראה סביר שצורות החיים של מאדים לא יהוו סיכון משמעותי למתיישבים. לעומת זאת, יש הטוענים שדווקא האפשרות שצורות חיים על מאדים קרובות מבחינה גנטית לאלו של כדור הארץ מצביעה על ממשות הסכנה. חיידקים או נגיפים שהיו בתרדמה על מאדים יזהו סביבה אנושית, למשל זו של גוף האדם, כאתר בו תנאי הקיום טובים וכדאי להתרבות בו. קיימת גם אפשרות שמושבות אלו אף שיתפתחו לא יזיקו לנושא אותם, אך ודאי שהדבר ראוי לתשומת לב.

הסוגייה המוסרית

מתעוררת השאלה אם תוכנית הפיכת מאדים לדמוי כדור הארץ היא מוסרית, לאור האפשרות שצורות חיים שאולי קיימות כיום על מאדים, בתנאי הסביבה הקשים השוררים בו, עלולים להיכחד אם הסביבה אמנם תהפוך לדמוית כדור הארץ. חלק מהחברים של ״חברת מאדים״ (Mars Society) וזוברין בראשם מתארים תהליך הארצה של כוכב הלכת כדומה לכיבוש המערב בידי המתיישבים האמריקאים מידי האינדיאנים. אחרים משווים תהליך כזה להתפשטות המין האנושי על פני עולמנו שלנו: הרי כאשר בני האדם הקדמונים החלו להתפשט על פני היבשות הם גרמו להכחדת סוגים רבים של יצורים; יש הטוענים גם שההתרבות הבלתי מבוקרת של בני האדם גרמה לשינויים אקולוגים בלתי הפיכים על כדור הארץ.

האם עומדת לנו הזכות לשנות כרצוננו את סביבתו של כוכב־לכת שכן? סוגייה זו ראויה לדיון כיוון שאולי בה תלוי עצם קיומנו. המין האנושי המודרני שיגשג על-ידי התרבות והתפשטות, החל ממרכז אפריקה לפני יותר מ-100,000 שנים, דרך המזרח התיכון לכל עבר של הכדור. העולם שלנו התחיל להיות קטן עבור הגזע האנושי. כמו-כן, בשנים האחרונות התחלנו לתת דעתנו לסכנות שעלולות להמיט כליה על האנושות, או לנסיגה כה משמעותית שיידרשו עשרות אלפי שנים כדי לחזור לאותה רמת קיום. סכנות אלה באות לרוב מהחלל, עקב פגיעה אפשרית של גופים שמימיים קטנים יחסית, או עקב שינוי משמעותי של סביבתנו.

אחת האפשרויות להבטיח את המשך קיומנו, לא האישי אלא של האנושות כולה, היא פיזור הסיכון. על-ידי יוזמה של ״השתלת״ האנושות על כוכבי לכת אחרים ניתן לצמצם משמעותית את הסכנה. גם אם יתרחש אסון כבד ביותר על תושבי כדור הארץ, הענף שחי על מאדים עשוי לשרוד. עקב כך, יישוב מאדים הופך להיות משימה כלל-אנושית, שקיומנו הביולוגי והגנטי תלוי בו. הנימוק, דרך אגב, תקף לגבי כל סוג של התיישבות מחוץ לכדור הארץ, למשל על הירחים של צדק, או מחוץ למערכת השמש.

המין האנושי נמצא בנקודת מפנה התפתחותית, בה הוא יכול להישאר כבול לכוכב הלכת עליו נולד או להחליט להמשיך את התפתחותו ולהפוך מ-Homo sapiens ל-Homo spatiaiis, מה-"איש הנבון" ל-"איש החלל". ההחלטה נתונה בידינו ונקווה שהיא תהיה נכונה.

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" 69, מאי 2004

חשכת (תחילת) ימי הביניים - מיכל סחף ויורם אורעד

 

האם שרר חורף בימי הביניים המוקדמים? 

ימי הביניים, התקופה שנוהגים לקבוע את התחלתה בשנת 476 (שנת נפילת האימפריה הרומית המערבית) ואת סיומה במאה החמש-עשרה מצטיירת בעינינו כחשוכים. האם באמת היו כאלה? כנראה שאכן כן, לפחות במשך ארבע שנים!

צוות מדענים מאוניברסיטת קארדיף שבבריטניה גילה עדויות לכך שבין שנת 536 לספירה לשנת 540 לספירה שרר בעולם קור עז. אחת מן העדויות היתה צורת טבעות העצים (חתך רוחב של עץ מגלה טבעות המעידות על מזג האוויר בסביבתו של העץ במהלך השנים). עדות אחרת היתה הידרדרות משמעותית ביבולים החקלאיים! ימים המלווים בכפור שהופיעו (על-פי מקורות מאותה תקופה) במהלך הקיץ עצמו היוו עדות נוספת.

על פי השערת המדענים הסיבה לכך היתה פגיעתו של שביט בחלק העליון של אטמוספירת כדור הארץ. פגיעתו של השביט גרמה להיווצרות אבק ופיח שעטפו את כדור הארץ, מנעו את כניסתה של קרינת שמש, ובעקבות כך להתהוותו של מזג אוויר קר מאוד. תופעה זו ידועה בימינו כחורף גרעיני, שהוא אחת מתוצאותיה האפשריות הנוראות של מלחמה גרעינית רחבת הקף. מלחמה גרעינית רחבת הקף עלולה להרים למרומי האטמוספרה שלנו רסיסי אדמה שימנעו מאור השמש לחדור אל כדור הארץ.

כוכב שביט
 NASA/MSFC/Aaron Kingery

על פי חישובי צוות המדענים מאוניברסיטת קארדיף, היה גודלו של השביט שפגע בכדור הארץ מעט יותר ממחצית הקילומטר.

התנגשותו של השביט ותוצאותיה החקלאיות הביאו בעקבותיהם לרעב בקנה מידה גדול ברחבי העולם. במאה השישית, אותה מאה בה התרחשה פגיעתו, התחוללה גם מגפה הקרויה בשם המגיפה היוסטיניאנית, שאירעה בימי הקיסר הביזנטי יוסטיניאנוס והיא על־פי ההשערה הופעתה הראשונה של ״המגיפה השחורה״ המפורסמת. ייתכן מאד שהחלשת האוכלוסיה עקב הרעב הגדול ששרר אז, היא שאיפשרה את התפשטותה המהירה של מגיפה זו ואת תפוצתה הגדולה.  

פורסם ב"גלילאו" 69, מאי 2004