חיים במלח: האם טעינו כל הזמן בחיפוש אחר עולמות אחרים?

האם חיים חייבים מים? מחקר פורץ דרך מציע רעיון מהפכני: ייתכן שחיים חוצניים יכולים להתקיים בעולמות צחיחים ולוהטים, שבהם האוקיינוסים אינם עשויים ממים, אלא ממלח נוזלי. התגלית הזו מאתגרת את כל מה שחשבנו שידענו על "אזורים ישיבים" ומרחיבה באופן דרמטי את החיפוש אחר חיים ביקום.

במשך דורות, המסע הגדול של האנושות אל הכוכבים הונחה על ידי מנטרה אחת פשוטה, כמעט מקודשת: "עקוב אחר המים". משימות למאדים חופרות בקרקע האדומה בחיפוש אחר עדויות לאגמים קדומים. טלסקופים רבי עוצמה סורקים את האטמוספירות של כוכבי לכת רחוקים בחיפוש אחר טביעת האצבע הכימית של אדי מים. הרעיון כולו של "אזור ישיב", אותה רצועת מרחק מושלמת סביב כוכב שבה לא חם מדי ולא קר מדי, מוגדר על ידי התנאי האחד והיחיד לקיומם של מים במצב נוזלי.

עשינו זאת מסיבה טובה וברורה: כל צורת חיים שאנו מכירים על פני כדור הארץ, מהחיידק הפשוט ביותר ועד ללווייתן הכחול, תלויה באופן מוחלט במים. הם הממס האוניברסלי, המדיום שבו מתרחשים כל הריקודים הכימיים העדינים שאנו מכנים חיים. אך מה אם ההתמקדות הזו במים, הגיונית ככל שתהיה, היא בעצם מגבלה שהטלנו על עצמנו? מה אם היקום, ביצירתיותו האינסופית, מצא דרך אחרת? מחקר חדש שפורסם בכתב העת היוקרתי Proceedings of the National Academy of Sciences, מציע בדיוק את זה: רעיון נועז שמאתגר את ההנחה הבסיסית ביותר שלנו, ומציע סוג חדש לחלוטין של עולם שעשוי להיות ישיב - כוכב לכת חם וצחיח, שבו האוקיינוסים אינם עשויים ממים, אלא ממלח נוזלי.

כדי להבין את גודל המהפכה המחשבתית הזו, עלינו להכיר בבעיה מרכזית בחיפוש הנוכחי שלנו אחר כוכבי לכת. רוב אלפי כוכבי הלכת מחוץ למערכת השמש (כוכבי לכת חוץ-שמשיים) שהתגלו עד כה נמצאו הודות ל"הטיית בחירה". קל לנו יותר למצוא כוכבי לכת גדולים המקיפים את הכוכב שלהם במסלול קרוב ומהיר. כתוצאה מכך, רבים מהעולמות שאנו יכולים לחקור לעומק עם טלסקופים כמו ג'יימס ווב, הם עולמות לוהטים, כאלה שפני השטח שלהם חמים הרבה מעל לנקודת הרתיחה של מים. על פי ההגדרה המקובלת, כוכבי לכת אלה נחשבים באופן אוטומטי ל"בלתי ישיבים", מדבריות סלעיים ועקרים. אך קבוצת המדענים מאחורי המחקר החדש שאלה שאלה פשוטה אך עמוקה: האם אנחנו בטוחים? האם באמת אין שום דרך שבה נוזל כלשהו יכול להישאר יציב על פני השטח של עולם כזה?

התשובה שהם מציעים טמונה בקבוצה מסקרנת של חומרים המכונים "נוזלים יוניים" (Ionic Liquids). רובנו חושבים על מלח כמונח נרדף לגבישים מוצקים, כמו מלח הבישול שבמטבח שלנו. אך נוזלים יוניים הם סוג מיוחד של מלחים שנמצאים במצב נוזלי בטווח רחב של טמפרטורות, לעיתים קרובות גם בטמפרטורת החדר ואף הרבה מעליה. מה שהופך אותם למועמדים מושלמים לתפקיד "ממס החיים" האלטרנטיבי הוא תכונה פיזיקלית קריטית: לחץ אדים זניח. במילים פשוטות, הם כמעט ולא מתאדים. בזמן ששלולית מים על כדור הארץ תתאדה במהירות ביום חם, שלולית של נוזל יוני יכולה להישאר נוזלית גם בטמפרטורות של מאות מעלות צלזיוס, וגם תחת אטמוספירה דלילה מאד. תכונה זו הופכת אותם לאידיאליים עבור אותם כוכבי לכת חמים ויבשים שנחשבו עד כה לאבודים.

המחקר משרטט תמונה של סוג חדש של ביוספרה היפותטית. דמיינו כוכב לכת סלעי, מעט גדול מכדור הארץ, המקיף את הכוכב שלו במסלול קרוב. פני השטח שלו חמים מדי לקיום מים, אך הם מכוסים בימים ואגמים של נוזל יוני צלול. האטמוספירה דלילה, אך הנוזל שעל פני השטח אינו מתאדה לחלל. בתוך אותו "ים מלח" קדמוני, מתרחשים תהליכים כימיים מורכבים. הנוזל היוני, בדומה למים, יכול להמיס מגוון רחב של מולקולות אורגניות, לאפשר להן לנוע, להיפגש ולהגיב זו עם זו. אולי, רק אולי, בתוך תמיסה מלוחה וחמה כזו, יכלו להיווצר אבני היסוד של סוג אחר לגמרי של ביולוגיה. חיים שאינם מבוססים על מים, אלא על מלח.

הרעיון הזה אינו מדע בדיוני טהור. למעשה, החוקרים מציינים שנוזלים יוניים מסוימים יכולים לתמוך בתפקודם של חלבונים ואנזימים, ואף לייצב את מבנה הדנ"א. הם מציעים שהחיים יכלו להתפתח בתוך כיסים של מים שהיו מעורבבים עם הנוזל היוני, או שהם יכלו להתפתח באופן עצמאי לחלוטין בתוך הממס המלוח. תרחיש כזה פותר בעיה נוספת. קיומם של חיים דורש לא רק נוזל, אלא גם אטמוספירה יציבה לאורך זמן. על כדור הארץ, מחזור המים (אידוי, עננים, גשם) משחק תפקיד חיוני בוויסות האקלים. על כוכב לכת חם, מים באטמוספירה היו יוצרים אפקט חממה בלתי נשלט שהיה הופך את פני השטח לגיהינום רותח, בדומה לנוגה. כוכב לכת עם נוזל יוני, לעומת זאת, יכול להישאר יציב מבחינה אקלימית לאורך מיליארדי שנים, מכיוון שהנוזל אינו מתאדה ואינו תורם לאפקט החממה. זהו פרק הזמן הדרוש לאבולוציה כדי לעשות את קסמיה.

ההשלכות של המחקר הזה על החיפוש אחר חיים ביקום הן אדירות. אם הרעיון נכון, הרי שמספר כוכבי הלכת שעשויים להיות ישיבים גדול בסדרי גודל ממה ששיערנו. זה אומר שאנחנו צריכים להתחיל לחפש "חתימות ביולוגיות" חדשות. במקום לחפש חמצן ואדי מים באטמוספירות של כוכבי לכת רחוקים, אולי עלינו לחפש תוצרי לוואי של כימיה המתרחשת בנוזלים יוניים. ייתכן שהחיים שם בחוץ, אך אנחנו פשוט חיפשנו אותם במקומות הלא נכונים ועם הכלים הלא נכונים.

כמובן, חשוב להדגיש שזהו עדיין מודל תיאורטי. איננו יודעים אם חיים אכן יכולים להיווצר בסביבה כזו, וכיצד הם ייראו. אך יופיו של המדע טמון ביכולתו לשאול שאלות נועזות המרחיבות את גבולות הדמיון שלנו. המחקר הזה אינו טוען שמצאנו חיים במלח. הוא עושה משהו חשוב הרבה יותר: הוא נותן לנו סיבה טובה להתחיל לחפש. הוא לוקח את אותם עולמות חמים וצחיחים שפטרנו כלאחר יד כ"אבודים", ומציב אותם מחדש במרכז הבמה של החיפוש האסטרוביולוגי. הוא מזכיר לנו שהיקום אינו מחויב לפעול על פי כללי המשחק של כדור הארץ. אולי, אי שם בים של כוכבים, על חוף של ים מלח קדמוני, מתקיימת צורת חיים שמביטה לשמיים ותוהה אם ייתכנו חיים בעולם מוזר וקר, שבו נוזל חסר צבע וטעם בשם "מים" יורד מהשמיים.

המחקר:

Warm, water-depleted rocky exoplanets with surface ionic liquids: A proposed class for planetary habitability