מדענים אמריקאים מציגים נתונים המחזקים את ההשערה שמתחת לשכבות הקרח העבות של שניים מהירחים הגדולים במערכת השמש שלנו, אנקלדוס ואירופה, רוחשת פעילות כימית רבה, ומספקת אולי סביבה מתאימה לקיום חיים
החיפוש אחר חיים במקומות אחרים ביקום מתרחב והולך בשנים האחרונות, ככל שהטכנולוגיה שלנו משתכללת. גילויים של כוכבי לכת תאומי ארץ ואפילו של מערכות שמש שלמות מסעירים את הדמיון. אבל מחקרים שמציגים כעת מדענים מארצות הברית בשיתוף סוכנות החלל האמריקאית, נאס"א, מחזקים את הסברה שתנאים מתאימים לקיום חיים יכולים להימצא הרבה יותר קרוב ממה שחשבנו – ממש כאן במערכת השמש שלנו. על פי הממצאים החדשים, עשויים להימצא תנאים לקיום חיים באוקיינוסים שמתחת לפני השטח הקפואים של שניים מהירחים הגדולים במערכת השמש שלנו, אנקלדוס, החג סביב שבתאי, ואירופה, אחד מירחיו הגדולים של צדק.
הירח של שבתאי
החללית האמריקאית קסיני (Cassini) שוגרה ב-1997 לחקור את כוכב הלכת שבתאי וירחיו, בשיתוף עם הגשושית האירופית הויגנס (Huygens). בשנת 2004 נכנסה החללית למסלול סביב שבתאי, ומאז היא מסיירת בין הירחים והטבעות שלו, ומעבירה מידע רב עליהם.
התצפיות של קסיני העלו ממצא מעניין לגבי אחד מירחיו של שבתאי, אנקלדוס (Enceladus) – מעין עמודים של גז המיתמרים מפני הירח לגובה מאות קילומטרים. ניתוח של הרכבם העלה כי מדובר באדי מים מלוחים הנפלטים בעוצמה מאזור הקוטב הדרומי של הירח. הממצא חיזק את ההשערה כי מתחת לפני השטח הקפואים של הירח השומם, שוכן אוקיינוס גדול של מים נוזלים.
אנקלדוס הוא השישי בגודלו מבין ירחיו של שבתאי, וקוטרו כ-500 ק"מ – בערך 14 אחוז מקוטר הירח שלנו. החוקרים מעריכים כיום כי עובי שכבת הקרח החיצונית שלו הוא כ-40-30 ק"מ, ומתחתיה אוקיינוס של מי מלח נוזלים, בעומק שבין שני ק"מ ל-60 ק"מ באזורים מסוימים. במרכז הירח, מעריכים החוקרים, יש ליבה סלעית מוצקה, עשירה בתחמוצות סיליקון (סיליקטים).
במהלך שנות פעילותה, ביצעה החללית קסיני 21 יעפים סמוך לאנקלדוס, במרחקים שונים מפני הירח. ביעף האחרון, באוקטובר 2015, התקרבה החללית עד 49 ק"מ בלבד מפניו, וחלפה דרך אחד מעמודי האדים, בתקווה לקבל ניתוח טוב יותר של הרכבו. ממצאי היעף הזה מתפרסמים היום בכתב העת Science, והם מסעירים את הדמיון.
תהליכים שדורשים אנרגיה
אחד המכשירים של קסיני הוא ספקטרומטר-מסה, מכשיר המזהה חומרים באמצעות מדידת המטען והמסה שלהם. למכשיר של קסיני יש שתי אפשרויות פעולה: מצב "סגור", שבו החומר נאסף למיכל טיטניום ונמדד שם, ומצב "פתוח", שבו המדידה נעשית כמעט ישירות על החומר שבחוץ. החוקרים מעדיפים בדרך כלל את המצב הסגור, המאפשר לאסוף חומר רב יותר, וכך לקבל מדידה טובה גם כשהחומר דליל מאוד, כמו למשל באטמוספרה של כוכב לכת. אולם ביעף האחרון החליטו החוקרים, בהובלת הנטר ווייט (Waite) וכריס גליין (Glein) ממכון המחקר Southwest בטקסס, להפעיל את המכשיר במצב פתוח. מצב זה אמנם מספק מדידה טובה פחות של כמות החומר, אך הוא מאפשר לזהות לא רק את היסודות הקיימים בחומר, אלא את הצורה המולקולרית שלהם, בטרם היסודות מגיבים זה עם זה בתא המדידה הסגור.
השימוש במצב הפתוח, הניב תגלית מרגשת: החוקרים זיהו בדגימות חומר בעל מסה אטומית של 2. מכיוון שאין יסוד כזה, ומכיוון שהמסה של אטום מימן היא 1, המסקנה הייתה שמדובר במולקולות של שני אטומי מימן, כלומר גז המימן H2. מדוע זה כל כך מרגש? בגלל השאלה היכן נוצרו המולקולות האלה, וכיצד.
החוקרים בחנו תרחישים שונים של היווצרות מולקולות המימן בעת פליטת הגזים, את ההשערה כי מדובר בגז שהיה כלוא בשכבת הקרח והשתחרר בעת פליטת מי הים דרכה, ואפילו את הסברה שהגז נוצר בתהליכים גרעיניים בליבה המוצקה של הירח. אבל אף אחת מההשערות האלה סיפקה הסבר מניח את הדעת לריכוז גבוה יחסית של גז מימן שמדדה קסיני. לכן הם הגיעו למסקנה שגז המימן נוצר בתוך האוקיינוס התת-קרקעי של אנקלדוס, מפירוק מולקולות מים, המורכבות משני אטומי מימן ואטום חמצן, H2O, תהליך הדורש אנרגיה.
תנאים לקיום חיים
מהיכן מגיעה האנרגיה המספיקה לתגובות כאלה בירח שהטמפרטורה הממוצעת על פניו היא 198 מעלות צלזיוס מתחת לאפס? התשובה, לדברי החוקרים היא כוחות הגאות. כמו שעל כדור הארץ הכבידה של הירח מושכת את מעט את מי האוקיינוסים, כך נראה כשהכבידה של שבתאי עצמו מניעה את מי האוקיינוס בתוך אנקלדוס ואת ליבתו, והחיכוך ביניהם יוצר חום. החום הזה מספק אנרגיה לתהליכים הידרותרמיים, כלומר מעיד על אוקיינוס פעיל מבחינה כימית, וחמים, המסוגל לספק אולי סביבה לקיום חיים, ממש כמו האזורים העמוקים באוקיינוסים על פני כדור הארץ.
החוקרים משערים כי תהליך גיאותרמי נוסף, מאפשר לאותן מולקולות של גז מימן להגיב עם פחמן דו חמצני, CO2, וליצור גז מתאן, CH4. מדידות קודמות הצביעו על קיומו של גז כזה בעמודי הפליטה של אנקלדוס, והמדידה האחרונה של קסיני אישרה זאת. מתאן קיים בכמה וכמה מקומות במערכת השמש, ומעריכים למשל שיש אוקיינוסים של מתאן נוזלי על פני טיטאן, הירח הגדול ביותר של שבתאי. אבל אם הוא אכן נוצר בתהליכים הידרותרמיים בעומק האוקיינוס האנקלדי, זה מצית את הדמיון במיוחד, משום שמתאן הוא הבסיס למולקולות אורגניות רבות, כלומר תרכובות פחמן הנחוצות לקיום חיים. בעומק הים על כדור הארץ, יש מיקרואורגניזמים המנצלים גז מימן מנביעות גיאותרמיות לייצור מתאן מפחמן דו חמצני. האם זה קורה גם במים העמוקים של אנקלדוס?
המדידות שסיפקה קסיני הן כמובן ראשוניות מאוד. גם הגיאוכימאי ג'פרי סיוולד (Seewald) כותב במאמר פרשנות ב-Science כי קשה מאוד להסיק מהמדידות האלה מסקנות מוצקות לגבי הרכבו של האוקיינוס התת קרקעי באנקלדוס ושל התהליכים הכימיים בתוכו. הממצאים המעניינים של קסיני בהחלט מצביעים על אפשרות כזו.
מסע בין הטיפות. איור של קסיני חולפת בתוך סילון האדים של אנקלדוס. למעלה: איור אחר של המעבר על רקע שבתאי | הדמיות: נאס"א
הירח של צדק
אירופה (Europa) הוא אחד מארבעת הירחים הגדולים של כוכב הלכת צדק, המכונים ירחי גליליאו, משום שהוא ראה אותם באחד הטלסקופים הראשונים כבר ב-1610. אירופה הוא הירח הקטן מארבעתם, וקוטרו כ-3120 ק"מ (בערך 90 אחוז מהירח שלנו).
כמו אנקלדוס, גם הוא מכוסה קרח, והחוקרים מעריכים כי מתחת לעשרות קילומטרים של קרח, יש שכבה של מי מלח במצב נוזלי. על פי ההערכות, לאירופה יש ליבת ברזל, וסביבה מעטפת של סלעים, שכמו הליבה של אנקלדוס, גם הם עשירים בסיליקון. פני השטח של אירופה חרוצים קווים משונים, ומדענים מעריכים שאלה אזורים של קרח מופשר למחצה, משולב בסלעים עשירים בגופרית. ייתכן שהסדקים האלה בשכבה המוצקה נוצרים עקב הכבידה החזקה של צדק עצמו, ושל איו (Io) ירח נוסף שמסלולו קרוב יחסית לאירופה.
קווי הדמיון בין אנקלדוס לאירופה התעבו עוד בספטמבר 2016, כשתצפיות בעזרת טלסקופ החלל האבל זיהו מה שנראה כסילוני מים הבוקעים מפני אירופה ומיתמרים לגובה של כ-200 ק"מ ויותר, בדומה לסילונים של אנקלדוס. למעשה, קיומם של סילונים כאלה התגלה בשיטות עקיפות עוד ב-2012, אך הצוות של האבל הצליח לצלם אותם ישירות, ופרסם את הממצאים בכתב העת Astrophysical Journal.
אירופה זה כאן. כך בוקעים כנראה סילוני המים דרך מעטה הקרח החיצוני | הדמיה: נאס"א
התצפיות של האבל סיפקו עדות טובה שצורות הנראות בוקעות מאירופה הן אכן סילוני מים, אך לא הוכחה מוצקה לכך. כעת, במחקר שמפרסם אותו הצוות בהובלת וויליאם ספרקס (Sparks), מתחזקות הראיות שאכן מדובר בסילון מים. תצפיות מדויקות יותר ב-2016 מצאו מה שנראה כמו סילון בדיוק במקום שבו נצפתה תופעה כזו שנתיים קודם לכן. כמו כן, בדיקת מפות תרמיות שפורסמו על סמך ממצאי החללית "גליליאו", העלו כי אחת הנקודות החמות ביותר, שקודם לכן לא היה לה הסבר, נמצאת בדיוק במיקום של מה שנראה כעמוד של אדי מים. הממצאים האלה מחזקים את ההשערה שאכן יש אוקיינוס פעיל מתחת לפני השטח של אירופה, בדומה לזה שככל הנראה התגלה באנקלדוס.
הצילומים של האבל מצביעים על התפרצות בדיוק באותו מקום, בהפרש של שנתיים, ומחזקים את ההשערה שאלה סילוני מים | מקור: נאס"א
חלליות עתידיות
"הממצאים האלה מרגשים מאוד", אמרה האסטרוביולוגית מרי ווייטק (Voytek) במסיבת העיתונאים שבה הציגה נאס"א את שני המחקרים. "החיים כפי שאנו מכירים אותם, דורשים ארבעה תנאים עיקריים: מים, מקור אנרגיה, יסודות מתאימים, ומספיק זמן להתפתחות. ידענו כבר קודם שיש על הירחים האלה מים וככל הנראה את רוב היסודות הדרושים. הממצאים החדשים מעלים שככל הנראה יש שם גם את האנרגיה הדרושה. עכשיו השאלה הגדולה היא אם עבר מספיק זמן מהיווצרות התנאים האלה, כדי לאפשר לחיים להתפתח". בכל מקרה, אם אכן יש חיים באוקיינוסים האלה, לא מדובר ביצורים מורכבים, אלא ביצורים הדומים ככל הנראה לחיידקים או לאצות, מעריכים החוקרים.
בעשור הבא אמורה נאס"א לשגר חללית לחקור את הירחים של צדק. היא צפויה לאמת את התצפיות כי אכן מדובר בסילוני מים, וגם היא תהיה מצוידת בספקטרומטר שיוכל לחקור את הרכבם של הסילונים האלה, ולהפיק מידע על הרכב האוקיינוס האירופי. חללית כזאת יכולה להציב את חקר אירופה במקום שבו עומד כעת חקר אנקלדוס - השערות טובות, בלי דרך לאמת אותן. "האמת היא שאין לנו כרגע אפשרות מעשית לבחון מה קורה מתחת לפני השטח, בתוך האוקיינוסים של הירחים האלה", הודתה ווייטק. זה לא מונע מאנשי נאס"א לחשוב על פיתוח הדור הבא של חלליות, שיכללו מנגנון קידוח מתוחכם, ויוכלו להחדיר צוללות אל תוך האוקיינוסים של ירחים כאלה, כדי לחקור לעומק את צפונותיהם.
צפו בסרטון של נאס"א (באנגלית) על הממצאים החדשים:
