הייתכן כי החיים בקעו מתוך גוש של קרח?

שיטות מתקדמות של הקפאה מהירה בשילוב עם שיטות מתוחכמות של מיקרוסקופיה אלקטרונית מאפשרות לפיסיקאים ליצור במעבדה שכבות קרח בתנאים קרים, הדומים לאלו השוררים בחלל החיצון, ולצפות בארגון המולקולארי המפורט שלהן, תוך קבלת רמזים לשאלות מהותיות בנוגע למקור החיים.

היקום מלא במים, בעיקר בצורה של שכבות קרח קרות ביותר הנמצאות בחלקיקי האבק הבינכוכבי. אולם, עד לאחרונה לא היה ידע מפורט על המבנה המדויק של חלקיקים זעירים אלו. עתה, שיטות מתקדמות של הקפאה מהירה בשילוב עם שיטות מתוחכמות של מיקרוסקופיה אלקטרונית מאפשרות לפיסיקאים ליצור במעבדה שכבות קרח בתנאים קרים, הדומים לאלו השוררים בחלל החיצון, ולצפות בארגון המולקולארי המפורט שלהן, תוך קבלת רמזים לשאלות מהותיות בנוגע למקור החיים.

חוקרים הופתעו מחלק מהממצאים, ולא פחות מכך – מיופיין המופלא של תמונות אחדות שהתקבלו, לדבריו של Julyan Cartwright, מומחה למבני קרח מהמכון האנדלוסי למדעי כדור-הארץ (IACT) באוניברסיטת גרנאדה שבספרד.

תגליות עדכניות בנוגע למבנה של שכבות קרח בתנאים של החלל החיצון נדונו לאחרונה בסדנא מדעית שאורגנה ע”י קרן המדע האירופית. רבות מהתגליות בנוגע למבני קרח בטמפרטורות נמוכות התאפשרו בעקבות מחקר קודם שדן ביישומים תעשייתיים הקשורים לשקיעתן של שכבות דקות על חומרים שונים (כגון סלע) בכללם ייצור של חומרים קראמיים ומוליכים-למחצה. מחקר נוסף על שכבות קרח לבטח יוביל לתובנות חדשות שתהיינה בעלות ערך רב ביישומים תעשייתיים כאלו.

אולם, הסדנא האירופית התמקדה בעיקר בקרח המצוי בחלל, זה הנוצר בדר”כ בטמפרטורות הנמוכות יותר אפילו מהאתרים הקרים ביותר על פני כדור-הארץ – בין 3 ל- 90 מעלות מעל האפס המוחלט (3-90K) – שהן בין מינוס 270 למינוס 184 מעלות צלסיוס. רוב הקרח מצטבר על גרגירי אבק, מכיוון שיש כה רבים מהם, אך חלקו מצוי גם על גופים גדולים יותר כגון אסטרואידים, שביטים, ירחים או כוכבי-לכת קרים ולעיתים גם כאלו המסוגלים לקיים חיים, כדוגמת כדור-הארץ.

בטמפרטורות נמוכות מאוד קרח מסוגל להתקיים במבנים שונים לחלוטין מאלו הקיימים בתנאים הרגילים. במקרים מסוימים הוא יכול להיות אמורפי (חסר צורה מסודרת), בדומה לזכוכית, ובצורה זו פרודות המים “קפואות” בחלל ולא מסתדרות כגביש המוכר לנו כקוביית קרח. לשם קבלת צורה אמורפית זו יש לקרר את המים לטמפרטורת המעבר הזכוכיתי שלה – מינוס 143 מעלות צלסיוס – ללא היוצרות קודמת של גבישי קרח בתהליך. לשם קבלת מבנה זה במעבדה יש צורך בקירור מהיר, אותו השיגו החוקרים במהלך עבודתם עם “אצבע קירור” של הליום ששולבה במיקרוסקופ אלקטרוני סורק תוך קבלת התמונות המתאימות.

החוקרים ראו שקרח מסוגל להתקיים במבנים אמורפיים וגבישיים יחדיו, כלומר – תערובת של סדר וחוסר סדר, תוך קבלת מגוון אפשרויות מעניינות. בתנאים מסוימים הקרח נוצר במבנים ביומימטיים (biomimetic) – מחקי-חיים, כלומר – הם קיימים בצורות המופיעות בטבע עם מבנים של כפות דקלים, תולעים ואפילו חיידקים. עובדה זו הובילה את החוקר הראשי לציין כי אסור לחוקרים להניח כי קיומם של צורות הקיימות בטבע ומופיעות על עצמים שמקורם בחלל, כגון סלעים מהמאדים, הינו עובדה לכך שאכן חיים היו קיימים שם בעבר. מאידך גיסא, קיומם של צורות דמויות-טבע המופיעות בקרח מצביע על כך שלטבע אכן יש פיזיקה אחידה. למרות שקרח קר מדי מכדי לקיים חיים בצורה שאנו מכירים אותה, ייתכן והוא סיפק בעבר סביבה פנימית הולמת לצמיחתם של חיים קדם-ביולוגיים.

“ברור מאליו שהביולוגיה משתמשת בפיסיקה,” אומר החוקר. “הייתכן שלא תעשה כן? לכן איננו צריכים להיות מופתעים לראות שלעיתים מבנים ביולוגיים משתמשים באופן ברור בעקרונות פיסיקאליים. אזי, אם נביט אחורה בזמן, סביר להניח שכאשר החיים הופיעו לראשונה הם השתמשו בסוג של מארז שהיה הרבה יותר פשוט מהתא הביולוגי של היום, קרוב לוודאי סוג מסוים של בועית פשוטה כמו זו של בועיות סבון. סוג זה של בועית נמצא כיום במערכות א-ביוטיות (שאינן חיים, abiotic), הן בתנאים חמים כגון קרקעית האוקיינוסים והן בתנאים קרים של ימות מים קפואים.”

זהו רעיון מעניין שייבחן עוד במיזמים עתידיים. הוא עשוי לספק תפנית חדשה לרעיון שהחיים הגיעו מהחלל. ייתכן כי הצורות הקודמות לחיים אכן הגיעו מהחלל, אך הביוכימיה המבוססת-פחמן שבבסיס כל צורות החיים על פני כדור הארץ התפתחה דווקא כאן.

ידיעת החדשות על המחקר

באותו הנושא באתר הידען:

• כיצד נתהוו החיים?
• הביצה והתרנגולת של החיים
• האם הרי געש סיפקו את הניצוצות לחיים?