"הסימן הברור ביותר לחיים שמצאנו אי פעם על מאדים"

האם מצאנו חיים על מאדים? רובר פרסווירנס של נאס"א צילם סלע חיוור ומוזר וגילה בתוכו שילוב כימי מסתורי: חומר אורגני לצד מינרלים שעל כדור הארץ נוצרים כמעט תמיד על ידי... חיידקים. זהו הרמז החזק ביותר שנמצא עד כה לקיום חיים קדומים על מאדים, והוא מספר סיפור בלשי מרתק על כימיה עתיקה. התשובה הסופית ארוזה בתוך מבחנה שממתינה על אדמת מאדים. אתמול (10 בספטמבר) התקיימה מסיבת עיתונאים מסתורית של נאס"א של צוות פרסווירנס, שקודמה מראש, שודרה בשידור חי ובה הוכרזו הממצאים: "הסימן הברור ביותר לחיים שמצאנו אי פעם על מאדים". מוקדם יותר השבוע, נאס"א רמזה על הכרזה "מרגשת" שתגיע מצוות הרובר פרסווירנס. ההודעה המקדימה הייתה מעורפלת לגבי תוכן ההכרזה, אך כעת יש לנו תשובה.

"במהלך 30 השנים האחרונות, נאס"א חוקרת את מאדים. ובחקירה הזו אנחנו מחפשים סימני חיים, אנחנו מחפשים מים", אמר מנהל נאס"א בפועל, שון דאפי, במהלך מסיבת העיתונאים. "בעבר חשבנו שמצאנו סימני חיים. וכשעשינו זאת, הצגנו זאת לקהילה המדעית, והקהילה המדעית הייתה חוזרת ואומרת 'טוב, תקשיבו, יש הסברים שונים למה שאתם חושבים שהיו חיים. למעשה, זה נוצר על ידי משהו אחר'".

במקרה של הממצא האחרון, ככל הנראה, זה לא המצב.

"לפני שנה מצאנו דגימה", הוא הוסיף. "חשבנו שמצאנו את מה שאנו מאמינים שהוא סימנים לחיים מיקרוביאליים על פני השטח של מאדים. אז העברנו אותה לחברינו המדענים כדי שיבחנו אותה, ינתחו אותה וישאלו 'האם צדקנו, האם אנחנו חושבים ש[אלה] סימנים לחיים קדומים על מאדים?' לאחר שנה של בחינה, הם חזרו ואמרו 'תקשיבו, אנחנו לא מוצאים הסבר אחר. זה בהחלט עשוי להיות הסימן הברור ביותר לחיים שמצאנו אי פעם על מאדים'. זה באמת יום מרגש היום. [...] בטווח של 10 שנות אור מכדור הארץ, ישנם לפחות 400 כוכבי לכת מוכרים. זה אומר שיש אפשרות, ויש שיאמרו אף סבירות, לקיום חיים מחוץ לכדור הארץ, ואולי אפילו חיים תבוניים מורכבים", הוסיפה סגנית המנהלת, ניקי פוקס (Nicky Fox). "היום, אנחנו באמת מראים לכם כיצד אנחנו צעד אחד קרוב יותר למענה על אחת השאלות העמוקות ביותר של האנושות, והיא, האם אנחנו באמת לבד ביקום?"

פוקס הציגה תמונה של כתמים שנמצאו על סלע באבן בוץ באזור "מפלי צ'יבה" (Cheyava Falls) על מאדים, ואמרה שהמדענים ידעו "מיד" שזה מעניין. "לא ראינו שום דבר כזה בעבר על מאדים, ודיברנו על זה בקיץ שעבר", היא המשיכה. "הם ביצעו את הניתוח על 'כתמי הנמר' האלה, ואנחנו, אתם יודעים, חושבים שהם נוצרו ככל הנראה על ידי סוג כלשהו של חיים קדומים. הממצא הזה של הרובר המדהים שלנו, פרסווירנס, הוא הדבר הקרוב ביותר שהגענו אליו אי פעם לגילוי חיים קדומים על מאדים."

וכעת בואו נצלול למחקר.

זהו סיפור המתרחש בנוף הצחיח והאדום של מאדים, כארבע מאות מיליון קילומטרים מכאן. החוקר הוא רובוט משוכלל במשקל טון, גדוש במעבדות זעירות, והוא נושא על כתפיו המתכתיות את אחת השאלות הגדולות והעתיקות ביותר של האנושות: האם אנחנו לבד? רכב המאדים פרסווירנס של נאס"א, מאז נחיתתו הדרמטית במכתש ג'זרו בפברואר 2021, סורק, קודח ומנתח את הקרקע העתיקה בחיפוש אחר תשובה. המשימה שלו כפולה: לאפיין את ההיסטוריה הגיאולוגית של המכתש, שהיה פעם אגם שופע מים, ולאתר "חתימות ביולוגיות" - רמזים כימיים או מבניים שהותירו אחריהם חיים מיקרוסקופיים, אם אכן התקיימו שם אי פעם. כעת, במחקר שפורסם בכתב העת Nature, צוות המשימה חושף את התגלית המורכבת והמסקרנת ביותר שלו עד כה. זהו סיפור על סלעים חיוורים במיוחד, על חומר אורגני מסתורי, ועל שילוב מינרלים נדיר כל כך, שעל פני כדור הארץ הוא כמעט תמיד צועק בקול רם מילה אחת: חיים.

א. תמונת הקשר מסלולית עם מסלול נסיעת הרובר מוטבע בלבן. קו לבן וחיצים מציגים את כיוון נסיעת הרובר מהמגע הדרומי בין יחידת השוליים ל"נרטבה ואליס" (Neretva Vallis) לאזור ה"ברייט אנג'ל" (Bright Angel) ולאחר מכן לאזור ה"מייסוניק טמפל" (Masonic Temple). משולשים כתומים מסומנים מציגים את מיקומי יעדי המחקר הקרובים הנידונים בטקסט. ב. פסיפס תמונה ב-360° שצולם על ידי Mastcam-Z, המביט במגע שבין תצורת ה"ברייט אנג'ל" בהירה-הגוון (בחזית) ובין יחידת השוליים הנישאת יותר מבחינה טופוגרפית, מתוך ערוץ "נרטבה ואליס". / NASA/JPL-Caltech/ASU/MSSS

המסע של פרסווירנס הוביל אותו אל השוליים המערביים של מכתש ג'זרו, אל ערוץ נחל קדום בשם "נרטבה ואליס" (Neretva Vallis), שבעבר הזין מים אל האגם הגדול. שם, בין הסלעים הכהים המוכרים, נחשפה תצורה גאולוגית חדשה ויוצאת דופן, אזור של סלעים בהירים שקיבל את הכינוי הלא רשמי "ברייט אנג'ל" (Bright Angel), או "המלאך הבוהק". כבר מהתמונות הראשונות היה ברור שהרובר הגיע למקום מיוחד. במקום הסלעים הגעשיים הכהים של רצפת המכתש, או סלעי המשקע הכהים של הדלתא, ניצבו מולו סלעי בוץ בהירים, שכבות-שכבות, שנראו כאילו עברו תהליך כימי שונה לחלוטין. הצוות המדעי, בהובלת הגיאולוג ג'ואל הורוביץ (Joel A. Hurowitz) מאוניברסיטת סטוני ברוק, כיוון את זרועו הרובוטית של פרסווירנס כדי להתחיל בחקירה.

השלב הראשון, כמו בכל חקירה, היה לבחון את הזירה מקרוב. מצלמות הרובר, Mastcam-Z ו-WATSON, צילמו תמונות תקריב מפורטות. הן חשפו סלעי בוץ עדינים, המורכבים מגרגירים קטנים כל כך עד שלא ניתן להבחין בהם. בתוך הסלעים הללו נראו תופעות מוזרות: גושים זעירים ועגולים בגודל של מאית עד מאתיים מיקרון, שזכו לכינוי "זרעי פרג", וכתמים גדולים יותר, בקוטר של עד מילימטר, עם שוליים כהים וליבה בהירה, שכונו "כתמי נמר". היה ברור שלא מדובר בגרגירים רגילים שנסחפו עם הזרם. צורתם ותפוצתם האקראית בסלע הצביעו על כך שהם נוצרו במקומם, בתהליך כימי שהתרחש בתוך הסלע לאחר שכבר התגבש. אבל איזה תהליך?

כאן נכנסו לפעולה המכשירים המתקדמים יותר. הראשון היה SHERLOC, מעין "כלב גישוש" מולקולרי המשתמש בקרן לייזר אולטרה-סגולה כדי לזהות תרכובות אורגניות ומינרלים. SHERLOC כוון אל אחד הסלעים, והתוצאה הייתה מרגשת: המכשיר זיהה בבירור את טביעת האצבע של פחמן אורגני, בדמות אות ספקטרלי המכונה G band. חשוב להדגיש: "חומר אורגני" אינו בהכרח "חיים". תרכובות פחמן מורכבות יכולות להיווצר גם בתהליכים שאינם ביולוגיים או להגיע מהחלל באמצעות מטאוריטים. ובכל זאת, פחמן אורגני הוא אבן היסוד הבסיסית של כל יצור חי שאנו מכירים. מציאתו בסלעי משקע שנוצרו במים היא תנאי הכרחי, גם אם לא מספיק, לקיומם של חיים קדומים.

התעלומה הסתבכה כאשר המכשיר השני, PIXL, החל לפעול. PIXL הוא מעבדה גאוכימית זעירה שיורה קרן רנטגן ממוקדת וממפה את ההרכב היסודי של הסלע בדיוק של מיקרונים. ניתוח הנתונים של PIXL חשף את הרמז המכריע: הגושים והכתמים המסתוריים, אותם "זרעי פרג" ו"כתמי נמר", היו עשירים באופן חריג בברזל ובזרחן (פוספט). יתרה מכך, בסביבתם הקרובה נמצאו גם ריכוזים גבוהים של ברזל וגופרית. ההרכב הכימי המדויק הצביע על נוכחותם של שני מינרלים ספציפיים: ויויאניט (vivianite), מינרל של ברזל-פוספט, וגרייגיט, מינרל של ברזל-סולפיד. שני המינרלים הללו חולקים תכונה משותפת וחשובה: הברזל שבהם נמצא במצב חיזור (reduced state), כלומר, הוא קיבל אלקטרונים. זאת בניגוד לרוב הברזל על פני מאדים, שנמצא במצב מחומצן (oxidized), מה שמעניק לכוכב הלכת את צבעו האדום המפורסם.

כעת היו לצוות כל חלקי הפאזל: סלע בוץ שנוצר במים, חומר אורגני, ומינרלי ברזל-פוספט וברזל-סולפיד במצב חיזור. השילוב הזה סיפר סיפור. התיאוריה שהעלו החוקרים היא שהסלעים נוצרו במקור כמשקע עשיר בברזל מחומצן (חלודה) ופוספט, בדומה לסלעים אדומים רבים אחרים במאדים. לאחר שקיעתם, החומר האורגני שהיה כלוא בתוכם החל להגיב עם המינרלים בסביבה המימית. בתהליך כימי המכונה חמצון-חיזור (redox reaction), החומר האורגני "תרם" אלקטרונים לברזל המחומצן, חיזר אותו, והפך אותו למסיס. הברזל המחוזר נדד מרחקים קצרים בתוך הסלע והגיב עם הזרחן והגופרית ליצירת המינרלים החדשים - ויויאניט וגרייגיט. תהליך זה גם "הלבין" את הסלע, והסביר מדוע תצורת ברייט אנג'ל בהירה כל כך יחסית לסביבתה. במילים אחרות, החומר האורגני לא רק נכח בסלע, הוא היה שחקן פעיל ששינה את הכימיה והמראה שלו.

א. תמונת WATSON לילה של Cheyava Falls (סול 1188), 3.91 ס"מ, 21 µm/פיקסל. ב. תמונת ACI צבעונית מ־SHERLOC (סולים 1201–1202), מיזוג מוקד, ~10 µm/פיקסל; סריקות ספקטרליות 1×1 מ"מ בנקודות הכתומה והכחולה; תחום PIXL מסומן במלבן שחור. ג. תמונת ACI צבעונית המציגה נודולה אוטיגנית, חזית תגובה ומיקומי סריקות. ד. ספקטרי ראמן: אות G-band סביב 1,600 cm⁻¹ מעיד על פחמן אורגני (Walhalla Glades, Cheyava Falls, Apollo Temple), בעוד Malgosa Crest ללא אות. סרגל: 5 מ"מ / NASA/JPL-Caltech/MSSS

וכאן הסיפור מגיע לשיאו. על פני כדור הארץ, התרחיש הזה - חומר אורגני שגורם לחיזור ברזל ויצירת ויויאניט וגרייגיט בסביבת משקעים מימית - מוכר היטב למדענים. ברוב המוחלט של המקרים, הכוח המניע מאחורי התהליך הזה הוא ביולוגי. אלו הם חיידקים, מיקרואורגניזמים, ש"נושמים" ברזל או סולפט במקום חמצן, ומשתמשים בחומר אורגני כמקור אנרגיה. המינרלים שנמצאו על מאדים הם תוצר לוואי נפוץ של המטבוליזם של חיים כאלה. האם ייתכן שפרסווירנס מצא את טביעת האצבע הכימית של חיידקים קדומים על מאדים?

החוקרים, כדרכם, זהירים. הם מציגים גם את "השערת האפס" - האפשרות שהתהליך כולו התרחש באופן אביוטי, כלומר ללא מעורבות של חיים. תגובות חמצון-חיזור יכולות להתרחש גם באופן ספונטני, אך הן דורשות בדרך כלל תנאים ספציפיים של טמפרטורה ולחץ, שלפי ניתוח הסלעים, כנראה לא התקיימו בברייט אנג'ל. הממצאים כה חזקים עד שהצוות הגדיר אותם רשמית כ"חתימה ביולוגית פוטנציאלית". זהו המונח המדעי הזהיר ל"זה נראה כמו ברווז והולך כמו ברווז, אבל אנחנו צריכים להביא אותו למעבדה כדי לוודא שאינו רובוט מתוחכם".

והמעבדה, במקרה הזה, נמצאת בכדור הארץ. פרסווירנס לא רק צילם וניתח, הוא גם ביצע את משימתו החשובה ביותר: הוא קדח בסלע המכיל את "כתמי הנמר", אסף דגימת ליבה, וארז אותה במבחנת טיטניום סטרילית. המבחנה הזו, שזכתה לשם "ספייר קניון" (Sapphire Canyon), ממתינה כעת על פני מאדים, חלק ממצבור דגימות שאמור להיות מובא חזרה לכדור הארץ במשימת "החזרת דגימות ממאדים" (Mars Sample Return) העתידית. רק כאן, במעבדות המשוכללות ביותר בעולם, ניתן יהיה לבצע את הבדיקות המכריעות שיקבעו את מקורו של החומר האורגני ויאששו, או יפריכו, את האפשרות המדהימה שהתגלו עדויות לחיים. כפי שאמר מדען הפרויקט, קן פארלי (Ken Farley): "מה שכל כך מרגש בדגימת ברייט אנג'ל הוא שהיא מכילה גם את הראיות הפוטנציאליות... וגם את ההקשר של הסביבה שבה נוצרו. זהו דף שלם מספר סיפורים. הבאת הדגימה הזו בחזרה לכדור הארץ תאפשר לנו לקרוא את הסיפור הזה". עד אז, הסיפור הבלשי במאדים נותר עם סוף פתוח, והתשובה לאחת השאלות הגדולות ביותר של האנושות ממתינה, ארוזה ומוכנה, על אדמתו האדומה של כוכב הלכת השכן.

המחקר:

Redox-driven mineral and organic associations in Jezero Crater, Mars