אסטרוביולוגיה: האם יתכנו חיים בחלל?
מדע האסטרוביולוגיה מחפש חייזרים זעירים שחיים, או שמסוגלים להתחיל חיים, על פני כוכבים שהתנאים בהם מאפשרים קיום. האם אנחנו נמצאים לבד ביקום?
האסטרונומים גילו מעט גרמי שמיים שבהם יש תנאים שיכולים לאפשר קיום חיים, אך מקווים שבהמשך יימצאו יותר. האם אמנם יש בהם חיים? ואם ישנם, האם הם מבוססים על אותה ביולוגיה שאנו מכירים?
זאת ועוד, יש החושבים על האפשרות של יישוב בני האדם בחלל: על הירח, בתחנות חלל ואולי גם על פלנטות אחרות. האם חיידקים המוכרים לנו יוכלו לסייע לנו בכך? מדע האסטרוביולוגיה מנסה למצוא את התשובות לשאלות הללו.
אסטרוביולוגיה
שילוב הידע בין האסטרונומיה, העוסקת בחקר החלל, ובין הידע המיקרוביולוגי של הסביבה, בעיקר בסביבות קיצוניות על פני כדור הארץ, יכול לאפשר לחזות היכן לחפש יצורים חיים בחלל – לפחות כאלה שדומים בתכונותיהם הביולוגיות-כימיות ליצורים החיים בכדור הארץ, ובייחוד לקיצונאים (extemophiles) שבהם.
כדי להגדיר את תנאי הקיום האפשריים לחיידקים בחלל מחפשים האסטרוביולוגים את תנאי הקיצון של החיים על פני כדור הארץ ומנסים למצוא אזורים כאלה (או שהיו בעבר כאלה) בפלנטות השכנות לנו ובירחיהן.
תנאי קיצון אלה הם למשל טמפרטורות גבוהות (עד 115ºC) או נמוכות (-20ºC), חומציות גבוהה מאוד (pH~0), בסיסיות גבוהה (pH~11-12), וללא חמצן (החיים הראשוניים על פני הארץ התפתחו ללא חמצן. החמצן באטמוספרה הוא תוצאה של פעילות פוטוסינתטית).
נוסף על כך, החיים המוכרים לנו דורשים מים נוזלים, מקורות פחמן (ויסודות אחרים) ומקור אנרגיה – לרוב אור בתחום הנראה, אך לא יותר מדי קרינת UV.
איפה החלו החיים? כאן או במקום אחר?
כדור הארץ נוצר לפני כ-4.6 מיליארד שנה. עדויות גאולוגיות לחיים קדומים כמו מאובני סטרוֹמָטוֹליטים מספרות לנו על חיידקים פוטוסינתטיים שחיו כאן לפני 3.9 מיליארד שנים.
אחת התיאוריות, המקובלת יותר, מציעה שהחיים התפתחו (בתהליך שמקובל לכנותו אבולוציה כימית, או כימיה פרֶה-ביוטית) על פני כדור הארץ (ולא רק פעם אחת...).
התיאוריה החלופית, המכונה פַּנספֶּרמיה (מיוונית: "זרע אוניברסלי"), מציעה שהחיים הראשונים הגיעו לכאן באמצעות מטאוריט או שביט שהתנגשו בכדור הארץ, ושבעצם כולנו צאצאים של חוצנים.
חיים בפלנטות אחרות
אם נמצא חיידקים בעלי מאפיינים דומים לחיים על פני כדור הארץ בפלנטות אחרות של מערכת השמש (או בירחים הסובבים אותן), אזי יינתן חיזוק של ממש לתיאוריית הפנספרמיה. המועמדים הטבעיים לכך הם מאדים, נוגה, וכמה מהירחים של צדק ושבתאי.
שתי אפשרויות עומדות בפני האסטרוביולוגים בנסותם לאתר חיידקים בפלנטות הסמוכות. הראשונה, לנסות ולאתר תנאים מתאימים לגידול חיידקים על אותן פלנטות; והשנייה, חיפוש שרידי חיים על מטאוריטים שמקורם בפלנטות אלה.
גרם השמיים הקרוב ביותר אלינו הוא הירח, וכפי שידוע לנו היום אין ולא היו בו חיים, אם כי מקווים למצוא עליו בעתיד מטאוריטים עם שרידי חיים שייתכן שהגיעו אליו מאזורים אחרים של מערכת השמש.
התנאים השוררים כיום על כוכב הלכת נוגה הם טמפרטורה שמגיעה לכ-450°C, אטמוספרה שמכילה כ-96% פחמן דו-חמצני ועננים המכילים חומצה גופרתית, תנאים שעד לא מזמן נחשבו ככאלה שאינם מאפשרים חיים. ייתכן שהיו שם חיים בעבר, כשהטמפרטורת היו נמוכות יותר והאטמוספרה היתה שונה.
חיים על נוגה?
בשנת 2004 ד"ר דירק שולץ מאקוץ' (Schulze Makuch) ועמיתיו מאוניברסיטת טקסס העלו תהייה לגבי הרכב האטמוספרה של נוגה. לטענתם, פחמן דו חמצני(CO2) אמור להגיב עם הקרינה החזקה המגיעה מהשמש בתהליך המכונה פוטודיסוציאציה ולהפוך לפחמן חד חמצני (CO).
נוסף על כך שלוש החלליות שחקרו את האטמוספרה של נוגה גילו בה שתי תרכובות, מימן גופרי (H2S) וגופרית דו-חמצנית (SO2) שאמורות "להשמיד" זו את זו, ותרכובת נוספת, קרבוניל-סולפיד (COS), שמקובל להשתמש בה (על כדור הארץ) כסמן (אינדיקטור) לתהליכים ביולוגיים. שולץ מאקוץ' טוען שמולקולות אלה מעידות על קיום של חיידקים בטיפות המים שבעננים של הכוכב.
ומה במאדים? היום כבר אין ספק בכך שבעבר זרמו מים על מאדים. נמצאו עדויות לקיומו של ים מלוח קדום ובכיפות של מאדים אף נמצאו מים קפואים. האם זה איפשר חיים? אולי. במאדים נמצא, בשלושה אתרים שונים, הגז מתאן (CH4), שבמקורו יכול להיות ביולוגי או געשי.
בינתיים אין עדויות לפעילות געשית עכשווית על מאדים. אם אכן חיידקים מייצרים את המתאן, הם אמורים להיות מתחת לקרקע באזור חם יחסית המאפשר את קיום המים במצב נוזלי (החיידקים המוכרים לנו המייצרים מתאן חיים בסביבות ללא חמצן). ייתכן שנקבל תשובות לתהיותנו (או לכמה מהן) לאחר שחלליות נוספות יחקרו את מאדים.
אירופה, הקטן מארבעת ירחי גליליאו של צדק, הוא מקום שבהחלט יש להביא בחשבון אפשרות של קיום חיים. יש בו אוקיינוס של מים קרים (-7°C עד -57°C) מלוחים, המכוסה קרח בעובי של 10 ק"מ.
ייתכן שבמעמקי אוקיינוס זה יש פעילות גאולוגית המאפשרת היווצרות של ארובות הידרותרמיות, כמו ברכסים המרכז אוקייניים בכדור הארץ. ייתכן שעל גנימד, הירח הגדול ביותר של צדק (ומערכת השמש) שוררים תנאים נוחים לחיים. שם גם ייתכן שיש חמצן.
רשות החלל האמריקנית החליטה בשנת 2000 שדגימות ממאדים, מאירופה ומגנימד יבודדו וייבדקו היטב בתנאי בטיחות מרבית, כדי שאם במקרה יש בהם חיים הם לא יזהמו את כדור הארץ.
כך רוצים למנוע זיהום אפשרי כזה, המכונה "תסמונת אנדרומדה" – על פי ספרו של מייקל קרייטון "זרע אנדרומדה". החלטה זו היא בעצם יישום של אמנה בין-לאומית מ-1967, שקראה למניעת זיהומים דו-כיוונית.
ואכן, הזיהום יכול גם להיות בכיוון הפוך − שיטות המחקר שלנו כוללות לעתים הנחתה או ריסוק של חלליות שמקורן בפלנטה שלנו. אם לא טוהרו מיצורים חיים עוד לפני יציאתן לחלל, הן יכולות לזהם את כוכב המטרה בחיידקים "ארציים"...
חיידקים ארציים בחלל
בשנת 1967 נחתה החללית הבלתי מאוישת "סרוויור (Surveyor) 3" על הירח. שלוש שנים מאוחר יותר נחת רכב הנחיתה של החללית אפולו 12 (החללית המאוישת השנייה) ליד סרוויור 3, ומצלמותיה נאספו והוחזרו לכדור הארץ.
אז התברר שבתוך המצלמות היו חבויים חיידקי Streptococcus mitis ש"זיהמו" את המצלמות לפני היציאה מהארץ ושרדו את כל המסע (לשם ובחזרה) ואת השהות הממושכת על הירח, בתנאי ריק, ללא מזון וללא הגנה מפני קרינה.
חשוב לציין שיש אי ודאות מסוימת לגבי נכונות ההנחה בדבר שהיית החיידקים בחלל ויש הסוברים שהמצלמה "הודבקה" בחיידקים בחללית המחזירה או במעבדות על כדור הארץ.
כיצד שרדו החיידקים על אפולו 12 את השהות הארוכה על הירח? (צילום: נאס"א)
חיידקים יסייעו לאכלוס החלל בבני אנוש
לנו מובן מאליו שבאטמוספרה שמקיפה אותנו יש חמצן, אחרת לא היינו חיים. נוכחנו שחיידקים כחוליים וצאצאיהם שבצמחים הם היצרנים של החמצן החופשי על-ידי ביקוע מולקולות מים בתהליך הפוטוסינתזה.
בתכנון עתידי של מושבות בחלל, בירח, במאדים או בכל מקום אחר, יש לדאוג למקור חמצן מתחדש, יעיל, יציב וזול שיאפשר את נשימת האנשים. בשנת 2008 נערך ביפן בהצלחה ניסוי המדמה את התאמתם של חיידקים כחוליים מהסוג Nostoc לקיום ולפעילות פוטוסינתטית בתנאי הלחץ האטמוספרי הנמוך הקיים במאדים ובאדמה המחקה את אדמתו.
ניסויים דומים נערכו במדינות שונות בעולם המעורבות בתוכניות החלל, גם באדמת הירח. תוצאות ניסויים אלו יובאו בחשבון בתכנון ובהפעלת מושבות החלל העתידיות.
חיידקים ומיקרואורגניזמים אחרים יוכלו לייצר בעבור מושבות החלל דלקים מסוגים שונים (מימן, מתאן) מחומרי הפסולת המיוצרים במושבה, ואף לייצר ישירות חשמל. קיומנו − גם בחלל, כמו גם על כדור הארץ − יהיה תלוי בפעילות החיידקים.
לסיכום נראה כי חיידקים יכולים לשרוד מסע לחלל, הן בחלליות וכנראה גם בתוך מטאוריטים. האם החיידקים הראשונים הגיעו לכדור הארץ מהחלל? או שהתפתחו כאן? יש הטוענים שהם עדיין מגיעים גם היום. וברבות הימים, כשנקים מושבות על גרמי שמיים אחרים, ניעזר בהם ליצירת סביבה אוהדת ליצורי אנוש.
ד"ר דרור בר-ניר מלמד מיקרוביולוגיה וביולוגיה של התא באוניברסיטה הפתוחה. תודה לפרופ' יואב יאיר על הערותיו והארותיו לטור.
המאמר פורסם בגיליון מרץ של המגזין "גלילאו"
לפנייה לכתב/ת 
