מודל חדש לחיפוש אחרי יצורים חיים מחוץ לכדור הארץ מציע פתרון חדש: לחפש באטמוספרה של כוכבי לכת אחרים עדויות לחוסר איזון כימי שאינו אמור להתקיים באופן ספונטני

מדענים מארצות הברית מציעים מודל חדש לגילוי חיים בכוכבי לכת רחוקים, שמתבסס על חוסר איזון כימי באטמוספרות שלהם. על פי המחקר, גילוי של גזים שאינם יכולים להתקיים לאורך זמן בשיווי משקל כימי יכול לספק דרך נוספת לגילוי חיים בשלבים הראשונים של התפתחותם על כוכבי לכת במערכות שמש רחוקות.

עד כה, אסטרוביולוגים ואסטרוכימאים שחיפשו סימני חיים מחוץ למערכת השמש התמקדו בחיפוש אחרי כימיקלים כמו חמצן, שמגיעים לאטמוספרה על ידי פוטוסינתזה, כלומר בתהליכים אורגניים. החוקרים מציעים ערוצים חדשים לזיהוי כימי של פעילות אורגנית שאינו מתבסס על פוטוסינתזה, שכן אין ודאות שאותו תהליך התפתח גם בעולמות אחרים.

בשנים האחרונות התגלו יותר מאלפיים כוכבי לכת סביב שמשות אחרות, רובם בעזרת תצפיות של טלסקופ החלל קפלר. כוכבי הלכת האלה, שנקראים אקסו-פלנטות, מעוררים עניין רב בקהילה המדעית ובציבור, מתוך תקווה למצוא בבוא היום כוכבי לכת שאפשר ליישבם.

חקר כוכבי הלכת מעורר עניין גם מכיוון שייתכן שיתגלו חיים בכוכבי לכת אחרים, שהתפתחו בנפרד מהחיים בכדור הארץ. דווקא מכיוון שכל צורות החיים בכוכב הלכת שלנו מבוססות על אותה מערכת, כלומר על פחמן והתרבות בעזרת DNA, מדענים מקווים לגלות סוג אחר של חיים שהתפתחו בנפרד ולהבין בעזרתם טוב יותר את מקור החיים בכדור הארץ עצמו. השוואה בין סוגים שונים לחלוטין של צורות חיים תוכל לגלות לנו מה ייחודי לחיים בכללם ואילו תופעות התפתחו בכדור הארץ רק במקרה שאינן חיוניות ליצירת חיים.

לתגלית כזאת תהיה גם חשיבות פילוסופית: האם החיים על פני כדור הארץ הם תופעה מיוחדת או שכיחה? ובמילים אחרות: האם אנחנו לבד ביקום?

חיים מיקרוסקופיים

מחקרים מסוימים מנסים למצוא חיים תבוניים במערכות שמש אחרות על בסיס קרינה אלקטרומגנטית שמעידה על נוכחותם ומיתרגמת בעיקר לשידורי רדיו. עד כה לא נמצאו שידורים כאלה, אך אין בכך הפתעה גדולה, שכן הטכנולוגיה האנושית בכדור הארץ התפתחה מספיק כדי לשדר גלי רדיו רק לאחרונה. לעומת זאת, חיים לא תבוניים, ובמיוחד יצורים חד תאיים מיקרוסקופיים, קיימים כבר יותר משלושה מיליארדי שנים.

נוכחותם של בעלי חיים מיקרוסקופיים השפיעה מאוד על הרכב האטמוספרה בעולמנו. לפני כ-2.5 מיליארד שנה החל להופיע חמצן באטמוספרה, בעיקר עקב פעילותן של אצות כחוליות שהחלו לייצר חמצן בתהליך הפוטוסינתזה שבו צמחים ואצות מפיקים אנרגיה מאור השמש, מים ופחמן דו-חמצני, ופולטים חמצן. מאחר שחמצן לא מופיע באופן ספונטני בתהליכים כימיים לא-ביולוגיים, גילוי של כמות גדולה שלו באטמוספרה של כוכבי לכת רחוקים תספק עדות חזקה מאוד לקיום חיים.

הדרך העיקרית להבין אילו כימיקלים נמצאים על פני כוכבי לכת אחרים היא באמצעות טכניקה שנקראת ספקטרוסקופיה: טלסקופים רבי עוצמה שמסוגלים למדוד את האור שמגיע בתדרים שונים מכוכבים רחוקים. בעזרת פירוק האור למרכיביו אפשר לדעת אלו אורכי גל נבלעו בדרך, ולהסיק דרך אלו חומרים עבר האור, או מה הרכב הגוף שפלט אותו. קשה מאוד לבצע ספקטרוסקופיה לכוכב לכת קטן ועמום, במיוחד כשהוא קרוב לשמש בהירה מאוד. ככל שטלסקופים חדשים וגדולים יותר ימדדו את הספקטרום של יותר כוכבי לכת, כך יגדל הסיכוי לגלות כימיקלים מסוימים באטמוספרות שלהם.

כמה טלסקופים קרקעיים, כמו ה-Very Large Telescope או ה-Extremely Large Telescope שאמור להתחיל לפעול בעשור הבא, יוכלו לנסות לגלות את סימני החיים הללו. בעשור הבא יתחיל לפעול גם טלסקופ החלל החדש ג'יימס ווב (James Webb), שיוכל להגיע לרמות דיוק גבוהות במיוחד במדידות כאלה.

יוכל לסייע בחיפוש החתימה הכימית של חיים בכוכבי לכת מרוחקים. טלסקופ החלל ג'יימס ווב | הדמיה: NASA
יוכל לסייע בחיפוש החתימה הכימית של חיים בכוכבי לכת מרוחקים. טלסקופ החלל ג'יימס ווב | הדמיה: NASA

השקעה מתמדת

במחקר החדש הציעו החוקרים סמנים כימיים נוספים לקיומם של חיים בכוכבי לכת אחרים. הם ערכו חישובים שבהם שחזרו את מאזן הגזים באטמוספרה של כדור הארץ לפני שהיה בה חמצן חופשי, והראו שנוכחות של חיים גורמת לייצור של מתאן ופחמן דו חמצני באותו זמן. בהיעדר חיים, שני החומרים אינם יכולים להתקיים באותו זמן בסביבה שמכילה חנקן ומים. בעולמות ללא חיים קשה לדמיין מצב שייצור חוסר איזון כזה באטמוספרה – כלומר אם נגלה נוכחות של חנקן, מתאן ופחמן דו-חמצני ביחד, זה יעיד על קיום של חיים.

מכיוון שאיננו יכולים לדעת אם חיים בעולמות אחרים יתפתחו בדומה לחיים בכדור הארץ, אי אפשר לפסול את האפשרות שכוכב לכת כזה לא יראה כלל סימנים לנוכחות חמצן. החוקרים טוענים שסמנים כאלה, שמתבססים על היחס בין כמה כימיקלים באטמוספרה, ולא רק קיום של חומר אחד כמו חמצן, יכולים לספק דרך נוספת לגלות חיים.

ככל שנחפש סימנים רבים יותר לקיומם של חיים, ובמיוחד סימנים לחוסר איזון כימי, כך יגדל הסיכוי שנוכל לגלות חיים מסוגים שונים, גם כאלה שלא מייצרים חמצן. בכדור הארץ למשל יש כיום הרבה חמצן באטמוספירה, אבל בעידנים קדומים יותר המצב היה שונה. באותה תקופה החיים על כדור הארץ התקיימו בסביבה של מתאן ופחמן דו חמצני.

מכיוון שהחיים, כפי שאנחנו מבינים אותם, הם תהליך של חוסר איזון שדורש השקעה מתמדת של אנרגיה לשימורו, חיפוש צורות חיים חדשות על סמך סוגים שונים של חוסר איזון כימי מציע כיוון מחקר מבטיח. לאור משמעות התגלית האפשרית וחשיבותה, חשוב להשקיע מאמץ בכמה שיותר דרכים לגלות חיים בכוכבי לכת אחרים.