סיכוי לחיים? תשכחו ממאדים והכירו את ׳אירופה׳ של צדק

הירח מכוסה האוקיינוסים של כוכב צדק עשוי להכיל את החיים שאנחנו מחפשים מזה זמן רב בחלל. ולמדענים יש סיכוי אחד להגיע אליו

europa

הכתבה פורסמה לראשונה במגזין Popular Science ישראל בגיליון 257 שראה אור בספטמבר 2015 ונכתבה במקור על ידי קורי ס. פאוול.

בחיפוש אחר חיים על כוכב אחר חלה לאחרונה תפנית מפתיעה כשכדור קרח של ירח שנמצא במסלול לווייני מסביב לכוכב צדק הפנה את מיקודו מהמאדים לכיוון אירופה. כדי להבין מדוע, צריך פשוט להסתכל על שלושת המספרים האלה: אפס, 1.33 מיליארד, 3 מיליארד.

הראשון הוא נפח המים שיודעים על קיומם על המאדים (מצטער, קרח-עד ואפיקי נהרות יבשים בני מיליארד שנים לא נחשבים). השני הוא נפח המים על כדור הארץ, שנמדד בקילומטרים מעוקבים. השלישי הוא נפח המים בקילומטרים מעוקבים שמדענים מעריכים שזורמים ממש מתחת לפני השטח הקפואים של אירופה. אכן, למאדים אולי היו אוקיינוסים לפני מיליארדי שנים, אבל לאירופה יש אחד כרגע – והוא גדול יותר מפי שניים מכל האוקיינוסים של כדור הארץ גם יחד.

כל מה שאנחנו יודעים על אודות החיים מצביע על כך שהם זקוקים למים. באותה מידה, בכל מקום על פני כדור הארץ שבו קיימים מים מתקיימים חיים. החשיבה הקונבנציונלית, אם כך, היא שאם אנחנו רוצים למצוא חיים על כוכב אחר הדבר הראשון שאנחנו צריכים לחפש עליו הוא מים. אירופה הוא העולם הרטוב ביותר המוכר במערכת השמש. חיים צריכים גם מזון ואנרגיה. גם את אלה יש לאירופה: האוקיינוס שלו עשוי להיות מוזן על ידי קילוח של כימיקלים אורגניים ובחישה של פתחים געשיים כמו אלה שמנקדים את הרכס המרכז אטלנטי. אם יש מקום במערכת השמש שמכיל את התשובה לשאלה “האם אנחנו לבד?”, ההימור הטוב יותר הוא שזה אירופה ולא מאדים.

תצלום התקריב של אירופה, שצולם על ידי גלילאו ב-1997. התצלום עבר שיפורי צבע כדי לחשוף פרטים על פני השטח. שטח בצבע כחול-לבן מציג מי קרח טהורים באופן יחסי. פסים אדומים עשויים להכיל מלחים מאוקיינוס. (תצלום: מדע פופולארי)

תצלום התקריב של אירופה, שצולם על ידי גלילאו ב-1997. התצלום עבר שיפורי צבע כדי לחשוף פרטים על פני השטח. שטח בצבע כחול-לבן מציג מי קרח טהורים באופן יחסי. פסים אדומים עשויים להכיל מלחים מאוקיינוס. (תצלום: מדע פופולארי)

זה לא אומר שיהיה קל לקבל את התשובה – רחוק מזה. כדי לתת לכם את התחושה המדויקת כמה קשה זה יהיה, בדקו שלושה מספרים נוספים: 965 מיליון – מרחק הטיסה הממוצע, בקילומטרים, מכדור הארץ לאירופה, ופירוש הדבר שהמסע הזה עשוי לארוך שש שנים לפחות; 500 – מנת הקרינה הממוצעת, ביחידות רם ליום, על פני השטח של אירופה, מספיק כדי לטגן רכיבי חשמל בלתי מוגנים של מעבורת חלל בתוך ימים ספורים; ו-16 – העובי המוערך הממוצע, בקילומטרים, של קליפת הקרח של אירופה, עבה פי יותר מארבעה מהקרחונים המכסים את אנטארקטיקה. ההתגברות על המספרים האלה תבחן את גבולות כושר ההמצאה האנושי. אבל הולכים וגוברים קולות המדענים שטוענים שאנחנו חייבים לנסות.

פרוייקט של שני מיליארד דולר

במאי שעבר החליטה נאס”א סוף סוף להתחיל בפיתוחה של גששת שתבקר באירופה מתישהו בעשור הקרוב. פרטים רבים של המשימה, כולל שמה, עדיין נמצאים באוויר. אבל נאס”א בחרה את תשעת הכלים המדעיים שיבצעו את המסע על סיפון המעבורת כדי לאסוף נתונים, והקונגרס הקצה את המימון כדי להוציא לדרך את הפרויקט שעשוי לעלות שני מיליארדי דולרים.

החדשות האלה גרמו לנאמנים לאירופה להרים כוסית, כשהם מסוחררים מתדהמה. “אנחנו מבינים עד כמה אירופה מיוחד. זה שווה את ההשקעה. זה שווה את הסיכון”, אומרת לואיז פרוקטר, מדענית כוכבי לכת במעבדת הפיזיקה היישומית של אוניברסיטת ג’ונס הופקינס. פרוקטר כבר ביצעה את ההשקעה הזאת בעצמה, ובילתה מחצית מהקריירה שלה בחקר פני השטח הייחודיים והקפואים של אירופה. “אני רק מקווה שנצליח להגיע לשם עם משהו כשאני עדיין בחיים”.

לפעמים תגליות גדולות מתחילות עם מה שאי אפשר לראות. כזה היה המקרה כשה-Voyager 2 חלף על פני אירופה בטיסה ב-1979. הוא שלח ברדיו תמונות חזרה הביתה שחשפו עולם לבן כמו קרחון שסוע בחתכים חומים מסתוריים, ושטוח לחלוטין. “בלי מכתשים. הוא פשוט נראה כמו שקית קרח. זו הייתה הפתעה גדולה”, נזכר אד סטון, מדען פרויקט ה-Voyager במשך תקופה ארוכה. המחסור במכתשים הצביע על פני שטח שמשתנים במהירות ומוחקים במהירות את הצלקות של פגיעות אסטרואידים; עובדות אלה, בתורן, רמזו על כך שחייב להיות מקור אנרגיה שטרם זוהה שמניע את הפעילות הזאת. כיום אנחנו יודעים שהאינטראקציות של כוח המשיכה של אירופה עם אלה של הירחים הגדולים האחרים של צדק מותחים ומכווצים את פניו, ומייצרים חום חיכוך (בדומה לשפשוף הידיים זו בזו) ואוקיינוס חמים ואדיר ממדים. מעטה הקרח הוא רק הקצפת.

שלוש שנים אחרי שה-Voyager חלפה על פני אירופה, הסופר ארתור סי. קלארק הוקסם כל כך מהתגלית שהוא השתמש באירופה כתפאורה לספרו 2010. הוא דמיין שזהו עולם המאוכלס על ידי יצורים ימיים פרימיטיביים ומוגן על ידי המונוליתים מהספר 2001: אודיסאה בחלל. הם שלחו אזהרה לבני האדם: “כל העולמות האלה שייכים לכם – פרט לאירופה. אל תנסו לנחות שם”. בקרב מדעני כוכבי לכת, המילים האלה הפכו גם לבדיחה פנימית ולסוג של התגרות.

סיכוי גדול להמצאות חיים

ב-1995 נכנסה ספינת החלל גלילאו של נאס”א למסלול לווייני מסביב לצדק, והתצפית על אירופה התחדדה עוד יותר. סדרה של תמונות חדשות קרובות בהרבה הראתה שהחתכים שעל הירח נראים כמו סדקים בקרח שהוצפו מלמטה. אזורים אחרים נראו דומים לקרח ימי שנשבר לחתיכות וקפא מחדש. אבל תפקודה של גלילאו נפגע בשל אנטנת רדיו פגומה שהגבילה את שידורי הרדיו שלה לטפטוף. על פני חלק גדול מאירופה היא לא הייתה מסוגלת לקלוט פרטים בגודל קטן מכ-1.5 ק”מ, והגששת הותירה אזורים מסוימים בלתי ממופים. שום מעבורת חלל לא הגיעה לביקור מאז שמשימת גלילאו הגיעה לסיומה ב-2003.
פרוקטר עשתה כמיטב יכולתה בסיטואציה הקשה, וחיברה בקפדנות את הצילומים בני שני העשורים כדי להראות שקרח פני השטח של אירופה נע באופן מעגלי כלפי מטה אל השכבות החמות יותר שמתחת וחזרה מעלה – גרסה קרה יותר של פעילות הלוחות הטקטוניים של כדור הארץ. בריטני שמידט, אסטרוביולוגית באוניברסיטת ג’ורג’יה טק, מצאה ראיות לקיומם של גופי מים בגודל אגם אירי שמוטמעים בקליפה של אירופה, אשר עשויים לפעול כצינורות הולכה בין האוקיינוס לפני השטח. כשמשלבים אותן יחד, התגליות האלה מצביעות על מודל מעניין. בעוד הקליפה מתערבלת לאטה, הקרח שעל פני השטח עשוי להעביר חמצן, מינרלים וכימיקלים אורגניים, שהופקדו בתוכו על ידי כוכבי שביט, אל תוך מעמקי האוקיינוס. בינתיים, קרח העולה כלפי מעלה או אגמים מתפרצים עשויים לשאת אל פני השטח ראיות לחיים. “אם נצליח להבין באמת כיצד פועלת קליפת הקרח, נוכל ללמוד על היכולת של אירופה לתמוך בחיים, ואיפה אנחנו צריכים לחפש”, אומרת שמידט.

הגששת לאירופה תישא רדאר שמשדר אורכי גל קצרים וארוכים. אלה יחדרו את קליפת הירח כדי למדוד את עובי הקרח ולזהות כיסי מים (מדע פופולארי)

הגששת לאירופה תישא רדאר שמשדר אורכי גל קצרים וארוכים. אלה יחדרו את קליפת הירח כדי למדוד את עובי הקרח ולזהות כיסי מים (מדע פופולארי)

מחקרים מטווח רחוק שבוצעו לאחרונה הוסיפו למסתורין של אירופה. לפני כמעט שנתיים זיהו חוקרים שעבדו עם טלסקופ החלל האבל ענן אדים אדיר מרחף מעל חציו הדרומי. ככל הנראה מים נוזליים מסוגלים לפרוץ מבעד לקליפה ולעוף אל תוך החלל, ופירוש הדבר הוא שיש מים קרוב לפני השטח או שיש סדקים עמוקים מאוד בקרח. נוסף על כך, במאי שעבר דיווח צוות של המעבדה להנעה סילונית (JPL) של נאס”א על ניסויים שהצליחו לשחזר את הצבע האדום-חום של הפסים של אירופה: עושה רושם שהסימנים הם תוצר של מלחים ימיים שהגיעו לפני השטח וצבעם שונה על ידי הקרינה של צדק. אוקיינוס מלוח הוא בדיוק מה שהיית מצפה לראות כשמים באים במגע פעיל מאוד עם קרקעית ים סלעית, ומעלים מעלה מלחים מומסים. מים מעורבלים היטב ועשירים במינרלים מבשרים טובות לקיום חיים.

כל אלה היו הופכים את אירופה ליעד מרתק גם אם הוא היה נקודה חריגה ומוזרה; אבל הוא לא. עולמות קרח דומים זה לזה באופן כללי – כולל ירחים, כוכבי לכת ננסיים ואסטרואידים ענקיים – הם הנורמה באזור החיצוני האדיר של מערכת השמש. על פי המחקרים העדכניים ביותר, לתשעה לפחות מבין הגופים האלה יש גם אוקיינוסים פנימיים. אפילו פלוטו עשוי להיות רטוב מבפנים, חשד שנתמך על ידי הרי הקרח בגובה 3,350 מ’ וגאולוגיות פני שטח דרמתיות אחרות שהתגלו לאחרונה על ידי הגששת New Horizons. במילים אחרות, רוב המים הנוזליים במערכת השמש נמצאים לא על פני שטחים סלעיים כמו כדור הארץ, אלא בתוך גופי קרח כמו אירופה. זה מעלה את ההימור במשימה הקרבה של נאס”א. אם נמצא ראיות לקיום חיים על אירופה, הדבר יצביע על קבוצה חדשה לחלוטין של עולמות הניתנים לאכלוס ברחבי מערכת השמש, וככל הנראה ברחבי היקום.

פחות או יותר מהרגע שבו גלילאו הגיעה לצדק, לפני 20 שנה, חסידי אירופה מנסים למצוא דרך לחזור ולחקור את הירח בצורה מפורטת יותר. לאורך הדרך הם עבדו על שלושה קונספטים שונים למשימות שנאס”א יזמה, ואז ביטלה. בשלב הזה הם מכירים את האתגרים של אירופה מכל הכיוונים.

המרחק הוא הפשוט ביותר, כיוון שיש לו פתרון ישיר באמצעות אמצעי שילוח והטסה חזקים. בעזרת רקטת Atlas V מהמדף, המסע אל אירופה יימשך שש שנים לפחות – זמן ארוך להכאיב עבור אקדמאים ותומכיהם הפוליטיים. לכן הקונספט העכשווי למשימת הטיסה לאירופה מציע לתפוס טרמפ על הרקטה של נאס”א שמתוכננת לשיגור בקרוב – Space Launch System – SLS (מערכת השיגור לחלל הענקית). בתצורה הראשונית שלה, ה-SLS תהיה בגובה 98 מ’ ויהיה לה כוח דחיפה של 3.8 מיליון ק”ג. זה טוב מספיק כדי לצמצם בפוטנציה את זמן הטיסה לאירופה בחצי לפחות. בלוח הזמנים העכשווי של נאס”א, ה-SLS הראשונה תהיה מוכנה לטיסת מבחן ב-2018 – מוקדם מספיק בשביל משימה לאירופה, המתוכננת בינתיים לשיגור ב-2022.

מים אולי יש, אבל גם קרינה

ההתמודדות עם הקרינה מסובכת יותר. קונספט מוקדם יותר למשימה לאירופה כלל מעבורת לוויינית בעלת מיגון כבד שתוכננה לשרוד את המטח הבלתי פוסק של חלקיקים אנרגטיים ליד צדק. מהסיבה הזאת באופן חלקי, ההערכה הייתה שעלות הגששת תגיע לסכום נכבד של ארבעה מיליארדי דולרים ויותר. צוות שכלל את רוברט פפלארדו מ-JPL העלה פתרון פשוט וזול יותר: לוותר על הרעיון של טיסה לוויינית סביב אירופה, ובמקום זאת להתפשר על טיסה במסלול לווייני סביב צדק כולו. כשהמעבורת תטוס מסביב לכוכב הלכת הענק, היא תחלוף על פני אירופה כ-45 פעמים, ותגיע אפילו למרחק של 24 ק”מ מעל פני השטח שלו. אחרי כל מעבר היא תחזור במהירות לנקודה מרוחקת יותר של המסלול הלווייני שלה, שם רמות הקרינה נמוכות באופן משמעותי. הצוות מעריך שגישת ה”התקרב וברח” תאפשר לרכיבים החשמליים של הגששת לשרוד בקלות את שלוש השנים המיועדות למשימה.

אבל קרינה יוצרת אתגר מידע בנוסף לאתגר הפיזי. גם אם יש חיים על אירופה, וגם אם מחזוריות הקרח נושאת לפעמים אורגניזמים ימיים אל פני השטח, השדה המגנטי של צדק מפציץ אותם בחלקיקים אנרגטיים ברגע שהם נחשפים. החלקיקים האלה מפרקים מולקולות אורגניות, כך שיהיה קשה לזהות עקבות של מיקרובים חייזריים השוכבים על פני השטח של אירופה (לווייתן אירופי מוחף? אולי. אבל אף אחד לא מהמר על זה).

למרבה המזל, אירופה עצמו סיפק לכך פתרון. מתמרות האדים הקפואים עשויות להיפלט דגימות מים בגובה של עד 200 ק”מ מעל פני השטח – עמוק בטווח מסלול הטיסה של הגששת. קבוצה של מדענים התאספה לאחרונה בסדנה שנקראת “הפוטנציאל למצוא חיים בתמרות האדים של אירופה”, כדי לחשוב כיצד לנצל את התגלית הזאת. הם הגיעו למסקנה שאפשר לשכוח מלמצוא מיקרובים שלמים. גם אם מי האוקיינוס של אירופה עשירים בחיים כמו האוקיינוסים של כדור הארץ, הסיכויים לאסוף תא חי הם קלושים. אה, ומעבורת החלל תנוע במהירות של 16,000 קמ”ש ביחס לתמרות האדים; כל חלקיק אוקיינוס, וכל אורגניזם בתוכו, יפגעו במעבורת במהירות גבוהה פי שישה מקליע של קלצ’ניקוב.

למרות זאת החוקרים אופטימיים, משתי סיבות. הראשונה, שמציאת חותמות כימיות של חיים היא דבר פשוט בהרבה ממציאת חיידק חייזרי שלם. כשלוקחים את זה בחשבון, שתי מעבדות זעירות על סיפון הגששת שיעדן יהיה למדוד את התרכובת של האדים שהן חולפות דרכם יוכלו לבצע את העבודה. הסיבה השנייה היא שיכול להיות שניתן יהיה לזהות מי ים נושאי חיים שקפאו בהבזק (או לפחות כימיה התומכת בחיים) על פני השטח של אירופה לפני שהם ייחשפו לקרינה שתשמיד אותם. הגששת תישא רדאר שיחקור אזורי קרח דק, ומכשיר שנקרא ספקטרומטר דימות יסרוק את תרכובת השטח בפירוט רב. אבל בסופו של דבר, תמרות האדים של אירופה יספקו כנראה רק ראיות נסיבתיות. הדרך הטובה יותר לקבל תשובות – שמציתה זיק של אור בעיניהם של החוקרים – היא להתעלם מהמונוליתים של ארתור סי. קלארק ולשלוח נחתת.

הטמפרטורה ביום חם: 134-

נוכל רק לנחש מה נמצא אם ננחת על פני השטח של אירופה. בני אדם מעולם לא נחתו על עולם קרח בעבר. המקבילות הקרובות ביותר הן אזורי הקוטב הצפוני והדרומי של כדור הארץ, אבל במובנים רבים הדמיון הוא שטחי בלבד. פפלארדו מצביע על כך שאירופה קר בהרבה, הטמפרטורות המרביות שם אף פעם לא עולות על 134 מעלות צלסיוס מתחת לאפס. בטמפרטורות האלה המים קשים כמו בטון ומייצרים תצורות חדשות של גאולוגיית קרח. קרינה שוחקת את פני השטח באופנים בלתי צפויים. בקיצור, אין לנו כמעט מושג על איזה סוג שטח אנחנו נוחתים, או מה נראה כשנגיע לשם.

אדם סטלצנר, מהנדס JPL שצוותו תכנן את מערכת הנחיתה המטורפת בגאוניותה skycrane (מנוף שמים) עבור נחתת המאדים Curiosity, מוכן למרות זאת לתכנן נחתת עבור אירופה. הוא מציין שהמהנדסים לא הכירו את נוף פני השטח של המאדים כשהנחתות Viking נחתו ב-1976, וזה עבר בהצלחה. נחיתה היא פשוט עניין של מדע רקטות. “מדובר באיזה משקל אתה יכול לשאת”, הוא אומר, “כמה כוח, איזה גודל רקטת האטה”. אם רוצים שהנחתת תחזיק מעמד למשך יותר מכמה ימים יש צורך גם בהרבה הגנה מפני קרינה. ככל שהנחתת כבדה יותר, כך המדחפים צריכים להיות גדולים יותר כדי להאט מ-19,000 קמ”ש במסלול לווייני ל-0 קמ”ש בנחיתה. וצריך שהמעבורת הלוויינית העיקרית תאתר אתרי נחיתה טובים לפני שחרור הנחתת. משימות קשות, אבל אין משהו יוצא דופן מבחינה הנדסית.
יש לסטלצנר כבר כמה רעיונות חכמים בנוגע לאופן שבו הנחתת עשויה לבצע את עבודתה המדעית. חילוץ דגימות מפני השטח הקפואים של אירופה לא ידרוש מקדח יקר, הוא מציין; הנחתת תוכל לבצע את העבודה בצורה אלגנטית יותר על ידי שימוש באספקת חשמל פנימית כדי להפעיל תנור חימום באחת מרגליה. מעט חום יהיה מספיק כדי להמס ולאדות את הקרח שמתחת. אז הנחתת תוכל לינוק את האדים מבעד לרגל, להעביר אותם דרך מעבדת כימיה מיניאטורית, ולחפש אחר סימני חיים. כשהנחתת תתמקם, היא תבצע חפירה זעירה, ותחדור דרך פני השטח החשופים לקרינה אל תוך הקרח הבלתי פגום שמתחת.
נאס”א הזמינה גם את סוכנות החלל האירופאית להגיש הצעה לנחתת לאירופה או לחודר קרח מהיר, שהוא למעשה כידון שמושלך אל תוך הקרח. כל אחד מהרעיונות האלה יצטרך לעבור תהליך סקירה, וכנראה לא יזכה לאישור רשמי עד 2016 או 2017. קיים גם עניין המימון: לנאס”א אין תקציב לנחתת אירופה, אף שכמה חברי קונגרס תומכים ברעיון.

החשש הגדול של מאמיני אירופה הוא לא שהאתגרים שבביקור בירח הקרח הזה הם מאיימים מדיי, אלא שהתהליך שיידרש כדי לבצע אותם יהיה פשוט יקר מדיי. המאדים קרוב יותר, נגיש יותר, ומוכר יותר; אם רק מחשבים את סכומי התקציב, זה המקום ללכת אליו. אבל אירופה הוא העולם עם המספרים המדעיים הזוכים. אם נשקיע את הזמן והכסף, משימה אל ירח האוקיינוס של צדק תוכל להניב את המספר המרגש ביותר מכול: 2, מספר המקומות ביקום שם אנחנו יודעים שקיימים חיים.


אוהבים מדע ולא מקבלים מספיק ממנו בגיקטיים? Popular Science ישראל וגיקטיים יוצאים בשיתוף פעולה במיוחד במסגרתו יוכלו 100 הגולשים הראשונים להנות מגיליון חינם של Popular Science מתנה, ללא כל התחייבות.  לפרטים נוספים

מדע פופולארי

הגב

1 תגובה על "סיכוי לחיים? תשכחו ממאדים והכירו את ׳אירופה׳ של צדק"

avatar
Photo and Image Files
 
 
 
Audio and Video Files
 
 
 
Other File Types
 
 
 

* היי, אנחנו אוהבים תגובות!
תיקונים, תגובות קוטלות וכמובן תגובות מפרגנות - בכיף.
חופש הביטוי הוא ערך עליון, אבל לא נוכל להשלים עם תגובות שכוללות הסתה, הוצאת דיבה, תגובות שכוללות מידע המפר את תנאי השימוש של Geektime, תגובות שחורגות מהטעם הטוב ותגובות שהן בניגוד לדין. תגובות כאלו יימחקו מייד.

סידור לפי:   חדש | ישן | הכי מדורגים
Roni Rom
Guest

פשוט משוגע ובלתי נתפס למוח האנושי

wpDiscuz

תגיות לכתבה: