מסע אל תהומות הים / מארק שרופ

צוללות משוכללות מוכנות לסרוק את התהומות העמוקות ביותר בקרקעית האוקיינוסים ולהשיב על שאלות ותיקות העוסקות ביצורים האקזוטיים השוכנים שם, במקורות גלי הצונאמי ובמוצא החיים על פני האדמה

הערת העורכים: חלקים נרחבים במאמר מתארים את משימתה של הצוללת הרובוטית “נראוס”. בעת עריכת המהדורה העברית, נשלחה הצוללת כמתוכנן למשימתה במעמקי הים. ואולם, באחת הצלילות הראשונות שלה היא נמעכה בלחץ המים ונהרסה.

ב-10 באפריל 2014 יצאה ספינת המחקר תומס ג’ תומפסון והרחיקה כ-900 קילומטרים צפונית מזרחית לניו-זילנד, היא עגנה בלב האוקיינוס השקט והורידה אל המים את “נראוס” (Nereus) – צוללת רובוטית שגודלה כגודל מכונית קומפקטית קטנה (שהחלה לפעול ב-2009 – העורכים). נראוס צללה עוד ועוד אל אחד המקומות העמוקים והמסוכנים בעולם: תהום קרמדק, שעומקה יותר מ-10,000 מטרים – כגובהו של האוורסט כשעליו מונח הר מירון. בקרקעית התהום שוררת עלטה מוחלטת ולחץ המים הוא כ-1,000 אטמוספרות, כמו הלחץ שיפעילו שלושה רכבי שטח גדולים, אם יניחו אותם על בוהן רגלכם. נראוס הייתה אמורה להאיר בפנסיה את הבלתי נודע. מצלמת הווידאו שלה הייתה אמורה להזרים תמונות למעלה, אל התופסון, באמצעות רצועת סיבים אופטיים דקה כשערה שנראוס פרשה ומשכה אִתה מטה.

המדענים על הסיפון ציפו לראות על מסכי המחשב שלהם יצורים חיים מוזרים, בעת שהזרוע הרובוטית של נראוס מלקטת אבנים ובעלי חיים מתחתית התהום. הצוללת הייתה אמורה להחדיר צינור קשיח אל קרקעית הים כדי לשלוף דגימות גליליות של המשקעים הטמונים בה. הצוללת הרובוטית הייתה מתוכננת גם לגמוע כמויות של מים בתקווה ללכוד חיידקים ושאר אורגניזמים המסוגלים לשרוד בתנאים הקיצוניים האלה.
הביולוגים והגאולוגים קיוו, ולא סתם, שנראוס תגלה תגליות מופלאות. אבל למסע המחקר הזה הייתה חשיבות גדולה עוד יותר. כמעט מעולם לא ירד איש לעומק של יותר משישה קילומטרים, כלומר אל התהומות העמוקות ביותר בעולם, המכונות “האזורים ההאדליים” (על שם האדס, אל השאול – העורכים). אבל המשלחת של אפריל השנה, בראשות המכון האוקיינוגרפי ווּדְס הול (WHOI), נועדה לסמן את תחילתה של תקופה שהמדענים נלחמים להגיע אליה ומייחלים לה זה עשרות שנים: חקר שיטתי של התחום הבלתי ידוע האחרון שנשאר על כוכב הלכת שלנו. המשלחת של נראוס הייתה “תחילתו של מפעל חקר האזורים ההאדליים,” כדברי פטרישיה פרייר, גאולוגית ימית מאוניברסיטת הוואי במנואה. “וזה מפעל שבהחלט יכול לספק לנו תגליות מדהימות.”

חקר האזורים ההאדליים יצא לדרך בזכות צירוף מוצלח של מימון, של טכנולוגיה ושל פרסום. תשומת הלב הציבורית התמקדה בתהומות הים ב-2012, כשבמאי הקולנוע והחוקר ג’יימס קמרון השיט צוללת של איש אחד אל הקרקעית העמוקה ביותר בעולם, תהום אחרת הקרויה “מריאנה”. WHOI שיפרה את טכנולוגיית המים העמוקים של קמרון, והנראוס הייתה אמורה להיות חזקה יותר ועם זאת זריזה דיה. מקורות המימון מתרחבים. וככל שנבנות עוד צוללות, הולכת ומתממשת האפשרות להגיע לעוד ועוד מקומות עמוקים.
ועדיין התקציבים דחוקים והמשימה כבירה. שטחם הכולל של התהומות העמוקות קרוב לשטחה של אוסטרליה. לאן כדאי לשלוח את הצוללות? מה עליהן לחפש? מראיונות שערכנו עם יותר מתריסר מומחים ימיים, עולה הסכמה על מספר מצומם של נושאים בעדיפות עליונה ובהם: להבין איך יצורים שורדים בלחץ המים האדיר, לבדוק אם גופם של אורגנזימים גדולים וקטנים מכיל תרכובות בלתי מוכרות שיכולות לשמש לתרופות חדשות, לברר איך מתחילות רעידות האדמה מחוללות צונאמי, ולהשיב על השאלה הגדולה מכולן – האם בתהומות האלה התחילו החיים בכדור הארץ, כפי שסבורים מדענים אחדים, השערה שבינתיים אין יודעים איך להוכיח אותה או להפריכה.

שפע של יצורים חדשים

לוּ הייתה הנראוס שורדת את לחץ המים המשימה הייתה עשויה להביא להתקדמות בלתי מבוטלת בכמה מן הנושאים העומדים בראש סדר העדיפויות המחקרי. היתרונות החשובים ביותר של הרובוט הזה, שעלותו כ-8 מיליון דולר, הייתה יכולתו לצלם סרטונים ולשדרם בשידור חי לספינה (שאכן שידר עד לרגע התרסקותו – העורכים), ויכולתו ללקט יותר דוגמאות סלעים, משקע ומים מכל אותן “נחתות” שחוקרים הורידו עד כה לקרקעית הים, ושהיו לא יותר מתאי מחקר קטנים ונייחים השוקעים לנקודה יחידה בקרקעית הים ומספקים מידע שימושי, אבל מוגבל. הנראוס הייתה יכולה להישאר מתחת למים במשך 12 שעות, ואפילו כשנקרע הכבל הקושר אותה לספינה, היא ידעה לצוף למעלה בעצמה.
בזכות התכונות האלה, הייתה הנראוס המתאימה ביותר לסריקה ולחיפוש בעלי חיים מוזרים, המשימה הראשונה על סדר היום. עד עכשיו, המדענים חיפשו במקומות מוגדרים, והנראוס הייתה אמורה לקחת אותם לסיור וירטואלי רחב היקף בתהום קרמדק ולאסוף דוגמאות ביולוגיות בדרכה. “אני חושב שנכונו לנו הפתעות,” אמר טימותי שאנק, ביולוג של מים עמוקים מ-WHOI והמדען הראשי של המשלחת באפריל, לפני היציאה לדרך. “אלה יהיו דברים שלא העלינו בדעתנו, על אף שנדמה לנו שחשבנו על הכול. זה מה שמניע אותי.”
מי שמבקר במעבדה של שאנק, שבה הוא מחזיק דוגמאות משומרות של כוכבי ים, חסילונים, “תולעי צינור” ושאר שוכני מעמקים, יראה מדפים מסומנים בשמות מסקרנים של מקומות ברחבי כדור הארץ, כמו “בקע גלפגוס” או “הרכס המרכז-אטלנטי”. אבל אין בה אפילו מדף אחד שמסומן בשם של תהום האדלית. עד כדי כך מעטות הדוגמאות מן המעמקים האלה.
למעט כמה צוללות נדירות ויוצאות דופן, צוללות מאוישות ורובוטיות נועדו לצלול לכל היותר קצת יותר עמוק מן הגבול העליון של מה שמוגדר כאזור האדלי: כלומר כל האזורים באוקיינוס המצויים בעומק של יותר מ-6,000 מטרים. הלחץ הגבוה וגורמים אחרים מסבכים ומייקרים תפעול של צוללות בעומקים גדולים מזה.

רק ארבעה כלי צלילה הגיעו לנקודה העמוקה ביותר בעולם: “שקע צ’לנג’ר” (Challenger Dip) שבתהום “מריאנה” על יד חופי גואם, שעומקו 10,989 מטרים. קצין חיל הים האמריקני דון וולש והמהנדס הימי השוויצרי ז’ק פיקארד צללו לשם ב-1960 ב-Trieste – פעמון צלילה סגלגל ועתיר חיזוקים. איש לא שב לשם עד 1995, כש”הסוכנות היפנית למדעים ולטכנולוגיות של חקר כדור הארץ והימים” (JAMSTEC), שלחה לשם צוללת נשלטת מרחוק שנקראה בשם “קאיקו”. אחרי קאיקו, נראוס עצמה ביקרה בשקע צ’לנג’ר ב-2009. שלוש שנים אחר כך צלל לשם ג’יימס קמרון בצוללת המעמקים הפרטית שלו DEEPSEA CHALLENGER [ראו “צוללים למעמקים”, סיינטיפיק אמריקן ישראל, אוקטובר 2013].
רוב הצלילות שבו עם דוגמאות לצורכי מחקר, אבל הן נועדו בעיקר לבחון את ההיבטים ההנדסיים של המשימה, להוכיח שאפשר לשרוד שם, ואם שם אז בכל מקום. המדענים קיוו שקאיקו תשרת את המדע לאורך זמן, אבל ב-2003, אחרי כמה משימות קצרות ומוגבלות באזורים האדליים, היא נסחפה ואבדה בסערה גדולה. המחליפה הראשית שלה מסוגלת להעמיק רק עד שבעה קילומטרים. כלי אחר, אביסמו, מסוגל לצלול לעומק של עשרה קילומטרים, אבל יכולותיו מוגבלות בהרבה ולא נעשה בו שימוש רב.
שאנק קיווה שבעזרת הנראוס יוכל למלא בקרוב מדף נוסף, שיסומן בתווית “קרמדק”. המשלחת הייתה חלק מן “התכנית לחקר מערכות אקולוגיות באזורים האדליים” (HADES) שמממנת הקרן הלאומית האמריקנית למדע (NSF). התכנית מאגדת מדענים מארה”ב, מבריטניה, מניו-זילנד ומיפן, ובמסגרתה יקדמו את חקר האזורים ההאדליים.
משלחות שקדמו לה התרכזו במרכזו השטוח של שקע צ’לנג’ר, מישור שקרקעיתו מורכבת מחומרי משקע, בגלל עומקו הרב. אבל הנקודה העמוקה ביותר אינה הנקודה המעניינת ביותר בשקע מבחינה מדעית. החלקים המסקרנים יותר בתהומות הם השוליים והמדרונות הסלעיים שבדפנות.
החוקרים בחרו להתמקד במצוקי הדפנות של קרמדק כי המים שמעליהם שוקקי חיים, וסביר להניח שיותר מזון שוקע מהם למטה, אל בעלי החיים השוכנים בקרקעית. (תהום מריאנה, לעומת זה, מצויה מתחת לאזור עקר באופן יחסי של האוקיינוס.) מאחר שהנראוס הייתה יכולה לצלול שעות, החוקרים קיוו שהיא לא רק תצפה בבעלי חיים, אלא גם תלכוד כמה מהם לשם ניתוח גנטי, אם הם אינם גדולים או חמקמקים מדי.
משלחת קרמדק “בהיותה הסקירה השיטתית הראשונה, אמורה להיות ציון דרך ואבן בוחן למחקרים עתידיים,” אמר שאנק לפני שהנראוס אבדה. “אחר כך נלך לתהומות אחרות לשם השוואה.” הוא היה סמוך ובטוח שהדבר יעלה בידם: “הנושא מצוי בתקופה של תנופה אדירה.”

ייתכן שבכל תהום כזאת שוכנת קבוצה ייחודית של בעלי חיים, אבל ראשי HADES אינם ממהרים להחזיק בהשערה הזאת. לפנים סברו חוקרים שבכל הר תת-ימי שוכנים מינים שונים, אבל לימים הופרכה ההשערה שלא הייתה מבוססת דיה.

שגשוג תחת לחץ

הנושא השני בסדר העדיפויות של הביולוגים מהותי כמעט כמו הנושא הראשון: הבנת הדרך שבה תאיהם של יצורי המעמקים הגדולים והקטנים מתפקדים בלחצים העצומים האדירים האלה. הבנת המנגנונים האלה תאפשר אולי לרקוח תרופות חדשות.
התעלומה התחילה עוד בצלילה של וולש ופיקארד ב-1960. הם שהו על הקרקעית כ-20 דקות ודיווחו שראו שם “דג משה רבנו” (flatfish). אבל לא היו להם מצלמות והביולוגים היום מפקפקים בתצפית הזאת.

“אין סיכוי שהם ראו דג כזה, פשוט אין סיכוי,” אומר ג’פרי ק’ דרייזן, מומחה לדגה של מים עמוקים ואחד מראשי HADES. מחקרים מלמדים שדגים פשוט אינם יכולים לעמוד בלחץ כזה. את הדגים שנצפו בוודאות בעומק העמוק ביותר אפשר לראות בסרטון שצולם בעומק של כ-7,700 מטרים. וולש מודה שהוא אינו מומחה לדגים, אבל עומד מאחורי מה שראה. “אני רק יכול לומר שאני חושב שראיתי כמה דגים. אבל כל הזמן אומרים לי שלא ראיתי אפילו דג אחד.”

בשנות ה-90, גילה הביולוג פול ינסי ממכללת ויטמן שככל שעומק המים גדול יותר, ריכוז התרכובת טרימתילאמין N-אוקסיד (TMAO) בתאי הדגים גבוה יותר. התרכובת הזאת היא האחראית לריח הלא נעים שנודף מדגים. המתאם הזה תקף עד לעומק של כ-7,000 מטרים, העומק המרבי שממנו יש לינסי ולדרייזן, השותף למחקרו כעת, דגימות.

המנגנון שבאמצעותו ה-TMAO מייצב את החלבונים ועושה אותם עמידים ללחץ אינו ברור, וייתכן שיש גבול להשפעתו. תפקידו של TMAO במערכת הדם של הדג דומה לתפקיד המלח: הוא עוזר לשמור על הלחץ האוסמוטי הקובע אם מים יחדרו לתאים או יצאו מהם. בעומק של כ-8,000 מטרים, המליחות בגוף הדג אמורה להיות קרובה לזו של מי הים. המדענים משערים אפוא שאם הדג יצלול לעומק גדול יותר, תחדור לתאי גופו כמות מים שתמית אותו. המדע אינו יכול להוכיח את אי קיומו של דבר כלשהו, אבל אם לא יימצאו דגים בעומקים הגדולים של האזורים ההאדליים, הדבר יאשש במידה רבה את ההשערה שדגים אינם יכולים לשרוד שם. ועם זאת, ינסי קיווה שנראוס תוכיח שהוא טועה. “הייתי רוצה מאוד לתפוס את הדג הזה, כדי להבין איך זה פועל.”

לפי מעט המידע המצוי בידנו, נראה שיצורים אחרים, כמו סרטנים וחסילונים מוגבלים אף הם לעומק של כ-8,000 מטרים. אבל בצלילות הספורות שהיו לעומקים גדולים מזה, ראו החוקרים אורגניזמים גדולים כדוגמת מלפפוני ים ואמפיפודים (amphipods), השייכים למשפחת הסרטנאים. ואולם, יצורים מיקרוסקופיים נמצאו בשפע. ינסי סבור שצורות החיים האלה נעזרות אולי בכימיקלים מייצבי-חלבון אחרים, המכונים פְּיֶיזוֹליטים, כמו אלה שמצא באמפיפודים שליקטו אנשי צוותו של ג’יימס קמרון.

חוקרים בתחום הביו-רפואה כבר חקרו תרכובת אחרת שמצא ינסי ושמה סילו-אינוזיטול (scyllo-inositol). הם מקווים להשתמש בה לטיפול במחלת אלצהיימר, שהיא אחת המחלות הקשורות בבעיות בקיפול חלבונים. בגלל ההקשר הזה, ביולוגים להוטים לגלות באורגניזמים המתקיימים בתהומות ההאדליות מייצבי חלבונים שאולי יוכלו לשמש כתרופות.

דאג ברטלט, מיקרוביולוג ממכון סקריפס לאוקיינוגרפיה עשה גם הוא מחקרים מקדמיים בחיידקי מעמקים שליקטו הנחתות ונמצאו בבוץ שעלה בידי קמרון לדלות מן הקרקעית. ברטלט קיווה לחקור חיידקים המצויים במים, בדוגמאות הבוץ ובבעלי החיים שנראוס הייתה מתוכננת לאסוף, והוא מקווה שיום אחד יוכל לקבל דגימות שיישמרו במכלים שהלחץ בהם דומה ללחץ בעומק ההאדלי, כך שיוכל לצפות בתאים בעודם חיים.

פחמן וצונאמי

מאחר שנעשו רק מחקרים מעטים באזורים ההאדליים, ייתכן שיהיה די במערך נתונים יחיד שתביא אחת הצוללות העתידיות כדי להאיר נושאים העומדים בראש סדר העדיפויות בכמה תחומים שונים. כמו למשל, בשאלה המכרעת: כמה פחמן נושר, או שוקע, אל התהומות האלה.

בשביל יצורי הים, מולקולות המכילות פחמן הן מזון. ומפל המולקולות הנושרות מלמעלה כולל כל מיני מטעמים, כמו אצות, דגים מתים וצואה של שוכני המים הרדודים יותר. כמות הנשורת אולי פוחתת ככל שמעמיקים, שכן חלק גדול ממה ששוקע נאכל בדרכו למטה. אבל ייתכן גם שהתהומות פועלות כמשפכים המרכזים אליהם את כל החומר האורגני שבא מלמעלה ומן הבוץ הגולש במדרונות. אם ידעו הביולוגים היכן מתרכז הפחמן, הם ידעו גם היכן אפשר למצוא את מגוון בעלי החיים הרחב ביותר. ואם יש די מזון, ייתכן שיש גם בעלי חיים גדולים מן המשוער.

גם עיני הגאוכימאים נשואות אל הפחמן הזה, משום שהאוקיינוסים סופגים כ-40% עד 50% מן הפחמן הדו-חמצני הנפלט לאטמוספרה בדרך הטבע ועקב פעילויות בני האדם, מה שמאט את התגברות אפקט החממה. החוקרים משערים שהרבה מן הפחמן הזה נקבר בקרקעית הים, אבל הם אינם יודעים אפילו את סדר הגודל של הכמות המגיעה לתהומות.

הצוללות העתידיות ילקטו דגימות משקע שמדענים ינתחו כדי למדוד את כמות הפחמן שבהן, כפי שהיו אמורים לעשות מדעני משימת נראוס. הם גם ימדדו את כמויות החמצן, כדי להעריך את מידת הפעילות הביולוגית המתרחשת שם. “חיישני החמצן שלי מיועדים לתהומות העמוקות ביותר בעולם, ואני משתוקק להוריד אותם,” אמר דרייזן לפני התאונה.

גאולוגים, לעומת זה, מתעניינים בהיבט אחר של קרקעית התהום, היבט שיכול להשפיע עלינו באופן ישיר הרבה יותר.

המוקד של רעידת האדמה בעוצמה 9 שהִכתה באזור טוהוקו ביפן ב-2011 וגרמה לגל הצונאמי ההרסני שהביא לקריסת הכור הגרעיני בפוקושימה, היה בתהום יפן. מדענים רבים נדהמו לגלות שרעש בעוצמה כזאת אפשרי שם, אומר הירושי קיטזטו מ-JAMSTEC. לחוקרים יש ליבות-קידוח של חומרי משקע שנאספו בקרקעית הים באזור הזה, ודגימות אבן שהביא רובוט שצלל לעומק של 7,000 מטרים.

אבל התהום עמוקה יותר מכך ב-1,500 מטר, ורעש האדמה התחיל עמוק מתחת קרקעית הים. המומחים אינם יודעים אפילו מהי הדרך הטובה ביותר לסרוק אזורים כאלה, אומר ג’רארד פרייר, גאופיזיקאי ממרכז ההתרעות מפני צונאמי באוקיינוס השקט הפועל בהונולולו. “נוכל ללמוד הרבה אם נוכל לראות מה קורה שם למטה.” דגימות סלע מעומקים גדולים יותר, יוכלו לשפר את הבנתנו בדבר התפשטות המתח באזורי הֶעְתֵּק, ודגימות משקע נוספות יסייעו לחוקרים לקבוע אם סוג המשקע בתהומות יכול להשפיע על עוצמת הרעשים.

תהליך אחר שנרשם ברשימת המשאלות של הגאולוגים בעניין האזורים ההאדליים הוא סֶרְפֶּנְטיניזציה. לתהליך הזה חשיבות רבה בהבנת האיזון ארוך הטווח שבין היווצרות לוחות טקטוניים ובין הריסתם. ההרס קורה בתהומות, במקומות שבהם שני לוחות נתקלים זה בזה והאחד מחליק אל מתחת לאחר. רוב החומר ניתך, ותהליך הסרפנטיניזציה, שהיא תגובה כימית בין מים ובין סוג מסוים של סלעים, הוא גורם מכריע בשמירת האיזון הזה.

כך לפחות סבורים המדענים. דגימות סלע ומשקע מן התהומות, בצירוף סקירה חזותית מפורטת של הסביבה שבה נמצאו, יכולים לסייע רבות בהוכחת השערות ובהפרכתן, אומר הגאולוג דניאל ליזרלד מ-WHOI. הוא קיווה שנראוס תוכל לספק מידע כזה מתהום קרמדק או, במשימתה הבאה, מתהום מריאנה שתוכננה להמשך 2014. “זה יהיה האישוש הראשון לכך שתהליכים שנראים לנו סבירים אכן מתרחשים במציאות,” אומרת פטרישיה פרייר.

ערש החיים

תגובת הסרפנטיניזציה אולי גם טומנת בחובה חלק מן התשובה לשאלת השאלות: “האם החיים על פני כדור הארץ החלו במצולות העמוקות ביותר האלה?”. התגובה משחררת למים חום, מימן, מתאן ומינרלים שונים, כל המרכיבים הדרושים לחיים המבוססים על תהליכים כימיים, או “חיים כימו-סינתטתיים”. יש כמה מקומות עמוקים שבהם אורגניזמים מקבלים את האנרגיה הדרושה להם מתגובות כימיות, ולא באמצעות פוטוסינתזה מן השמש. יש מדענים הטוענים שהחיים אולי התחילו בפתחים הידרותרמיים, חורים בקרקעית האוקיינוס שמהם בוקעים מי ים, שחלחלו במקומות אחרים אל שכבת הסלע, והם שבים אל הים כשהם חמים ועשירים בכימיקלים ובמינרלים. רובנו ראינו תמונות של תולעים ענקיות שנמצאו בקרבת הפתחים האלה.

אבל הפתחים ההידרותרמיים אינם מאריכים ימים בדרך כלל, ולכן כמה מן המדענים היום מפקפקים בסברה שהם מקור החיים. השערה חדשה יותר מציעה שספרנטיניזציה בתהומות אולי מתאימה יותר להזין את ראשית החיים, שכן היא משתרעת על פני שטח נרחב הרבה יותר, ונמשכת זמן ארוך הרבה יותר, בסדרי גודל גאולוגיים. קמרון אומר שההשערה הזאת היא שדחפה אותו יותר מכול למסעו אל שקע צ’לנג’ר: “הרגשתי כאילו אני מביט בערש החיים עצמם.”

למעשה, במהלך צלילות הניסוי של קמרון, לפני הירידה לעומק המלא, שלשלו אנשיו כלי נחיתה מאובזר לשקע סירֶנה, מקום לא רחוק משקע צ’לנג’ר ועמוק כמעט כמוהו. תיבת הפיברגלס, שגודלה כגודל מקרר, הייתה מצוידת בדוגמי מים, במלכודת עם פיתיון, במצלמת וידאו ובמכשירים נוספים. באחת הצלילות, היא נחתה בדיוק מול דבר שנראה כמרבד סיבי לבן של מיקרו-אורגניזמים. “זה היה כמו לשחק בזריקת חצים בכיסוי עיניים ולפגוע בול באמצע,” אומר קמרון.

קווין האנד, מדען כדור הארץ ואסטרו-ביולוג מן המעבדה להינע סילוני (JPL) של נאס”א, שהשתתף במשלחת, גילה את המרבד כשבחן את הסרטונים שצילם הכלי. התיבה בוודאי החרידה ממקומם את היצורים הזעירים כשנחתה על הקרקעית, וזה מה שהדוגם תפס. תוצאות מקדמיות מלמדות שייתכן שלחיידקים האלה יש גנטיקה המאפשרת להם לייצר אנרגיה מתרכובות המשתחררות בסרפנטיניזציה.

מובן שאין בעצם סיבה שלא יהיו גם פתחים הידרותרמיים בתהומות העמוקות. ממילא בעלי החיים המצויים בקרבת הפתחים שבמים רדודים יותר הם מוזרים למדי. כך שבהתחשב גם בלחץ העצום שבעומק התהום, אין לדעת אילו יצורים משונים יימצאו בקרבת הפתחים ההידרותרמיים שם.

מירוץ חלל תת-ימי

סדר היום של חוקרי האזורים ההאדליים מרתק, אבל לעת עתה, יהיה קשה להוציאו לפועל לאחר שהכלי הראשי, נראוס, אבד. קמרון העניק ל-WHOI זכויות שימוש בצוללת שלו ובטכנולוגיות שפותחו בשבילה, אבל המוסד אינו מתכוון להשתמש בה בינתיים, בין השאר בשל ענייני ביטוח.

מבחר האפשרויות אולי יתרחב לקראת סוף 2015. מכון שמידט לחקר הים, שהקימו מנכ”ל גוגל אריק שמידט ואשתו ונדי שמידט, עובד עם WHOI על בניית היורשת של נראוס, N11K. הצוללת הזאת תוכל לשאת מטען דגימות גדול יותר, ויהיו לה שתי זרועות רובוטיות ולא רק אחת, כך שתוכל להיאחז בקרקעית בזרוע אחת ולחפור היטב בשנייה. [גילוי נאות: אני מייעץ למכון שמידט בענייני תקשורת מדיה.]

צוללות מאוישות כנראה לא ימלאו תפקיד חשוב, לפחות לא בשנים הקרובות. בדומה למתרחש בתכנית החלל האמריקנית, גם כאן מתנהל דיון בשאלת יתרונותיהם היחסיים של רכבים מאוישים. שאנק ופטרישיה פרייר טוענים שצילום וידאו אינו יכול להחליף את היכולת האנושית לתפוס את הנראה במעמקים האפלים בתלת-ממד.

קמרון מוסיף שצלילות מאוישות מספקות השראה [ראו תיבה בעמוד שממול]. ואכן, מייסד קבוצת וירג’ין, ריצ’רד ברנסון, ושותפו, היזם כריס וולש, מתכוונים להשיט צוללת ובה אדם אחד לנקודה העמוקה ביותר בכל אחד מחמשת האוקיינוסים של כדור הארץ. בעיות הקשורות לכיפה השקופה בדגם האב-טיפוס של כלי השיט שלהם האטו את התקדמות המיזם.

בחברת הצוללות טריטון בוֶורוֹ ביץ’ שבפלורידה תכננו צוללת לשלושה אנשים המסוגלת להגיע לתהומות העמוקות ביותר, אבל טרם נמצא המימון לבנייתה. סין, שלא מזמן השיקה צוללת מאוישת שיכולה להגיע לעומק של 7,000 מטרים, מתכננת צוללת אחרת, שתגיע למלוא העומק ההאדלי, וכמוה גם יפן. אבל יעברו שנים עד ששני המיזמים האלה יושלמו.

ב-JPL, האנד מתכנן צוללת רובוטית קטנה שיהיה אפשר לשגרה בקבוצות מכלי שיט לא גדול. הוא אומר שהעלות המתוכננת היא כ-10,000 דולר לכל צוללת, כך שיהיה אפשר להרכיב צי של צוללות כאלה, ואם אחת תאבד לא יהיה זה אסון נורא. הוא, מהנדסים של JPL ומהנדסים מקבוצתו של קמרון מקווים להשיג מימון לפרויקט מנאס”א. “אנחנו רוצים לייבא כמה יכולות ולקחים שנלמדו במסעות הגילויי הרובוטיים לעולמות אחרים, כמו מאדים ומעבר לו, ולגייס את היכולות ואת הכישרונות האלה לחקר האוקיינוסים כאן,” אומר האנד.

עם שכלול טכנולוגיית המחקר והגידול בתקציבים, ניצבים החוקרים לפני הסוגיה המבורכת: איזו תהום ואיזה תלם לחרוש תחילה. ייתכן שיצורים שונים בתכלית שוכנים בתנאי הבידוד הרב של תהום סנדוויץ’ הדרומית הסמוכה לחופי אנטארקטיקה, שעומקה 8,428 מטרים. תהום פוארטו ריקו יכולה להציע מידע בעל ערך בדבר הקשרים שבין התהומות. ויש גם כמה מישורים פתוחים בעומק האדלי שהחוקרים ישמחו להשוותם לתהומות.

פטרישיה פרייר מנסה להשיג מימון לסדנה שבה ישתתפו מדעני מים עמוקים מכל העולם לדיון בסדר העדיפויות ולקביעת הדרך הטובה ביותר להמשיך הלאה. המחקר עד כה נעשה טיפין טיפין, ובדומה לחקר החלל החיצון, גם כאן שיתוף פעולה בין-לאומי מתואם יכול לנצל את המשאבים ואת ידע המומחים טוב יותר ממירוץ תחרותי אל הקרקעית בין המדינות. “נדמה לי שקהילת מדעני האוקיינוסים מוכנה” לקבוע סדר יום שיטתי לחקר האזורים ההאדליים, אומרת פרייר. דרייזן מסכים: “כעת עומדת לרשותנו הטכנולוגיה לחקור את המקומות האלה. ואנחנו עומדים היכון בקוצר רוח לקראת היציאה לדרך.”

על המחבר
מרק שרופ (Schrope) הוא כותב ועורך עצמאי מפלורידה, ששהה במשך יותר משבעה חודשים בהפלגות לחקר האוקיינוסים. הוא עובד גם כיועץ תקשורת במכון שמידט לחקר הים.

בקיצור
באפריל 2014 צלל כלי השיט “נראוס” לקרקעית תהום קרמדק, שעומקה 10,047 מטרים. הוא היה מתוכנן לצלם סרטונים חיים של יצורים משונים ולאסוף דגימות של משקע, סלעים ומים – אך טבע.
גם לאחר התאונה, הטכנולוגיה, המימון ודעת הקהל מוכנים לסקר שיטתי של התהומות התת-ימיות. החוקרים רוצים להבין כיצד אורגניזמים שורדים בלחץ המים האדיר ולבחון אם החיים בכדור הארץ החלו במקומות כאלה וניזנו שם מאנרגיה כימית ולא מאנרגיית השמש.
תרכובות יוצאות דופן המצויות ביצורי המעמקים יוכלו להביא לחידושים בתחום התרופות, וסלעים משם יגלו אולי מדוע גלי צונאמי מגיעים לעוצמה רבה כל כך. כבר מתנהל ויכוח מה משתלם יותר: צוללות מאוישות או רובוטיות.

מחשבות מעמיקות מאת ג’יימס קמרון / מרק שרופ
דיון עם הקולנוען בצורך ביותר מסעות גילוי ימיים ובשאלה מדוע כשמדובר בתהומות העמוקות ביותר באוקיינוסים, אין כמו לצלול לשם בגופך וממש להיות שם
הבמאי ג’יימס קמרון (“אווטאר”, “טיטניק”) הוא היחיד שצלל לבדו למקום העמוק ביותר בכדור הארץ: שקע צ’לנג’ר שבתהום מריאנה, דרומית מערבית לגואם, שעומקו כ-11,000 מטרים. סרט תיעודי שיראה אור בקרוב מנציח את ההישג. קמרון רכש לו כבוד בקרב המדענים משום שהשתדל מאוד להבטיח שהצלילה, שהייתה ב-26 במארס 2012, תשרת גם מטרות מדעיות חשובות. לאחר הצלילה, הוא תרם את הצוללת שלו, DEEPSEA CHALENGER, למכון האוקיינוגרפי ווּדְס הול (WHOI).
כתב סיינטיפיק אמריקן שוחח עם קמרון בביקורו בוודס הול, שם עבדו אנשי הצוות הפרטי שלו בשיתוף עם מהנדסי המכון. הנה קטעים שערכנו מן השיחה.
מה הרגשת כשנחתת סוף סוף בתחתית שקע צ’לנג’ר?
הרגשה אדירה של הישג וגאווה השתררה בקרב אנשי הצוות, בהתחשב בבעיות שכל אחד מהם התגבר עליהן. לא הרגשתי בסכנה כלל. אפילו לא חשבתי על זה. סמכתי על ההנדסה. הרגשתי שנפלה בחלקי זכות גדולה לראות דבר שאיש עדיין לא ראה. ועם זאת אני תוהה אם מה שראיתי מן החלון באמת היה קסנופיופור [אורגניזם חד תאי גדול]. הרושם הראשוני שלי היה שהמקום מאוד ירחי ושומם. מתברר שזה היה רושם מוטעה. היו שם כל מיני יצורים קטנים, אבל ראיתי רק מעטים מהם. את האחרים גילינו כשבחנו את הסרטונים שצולמו בהפרדה הגבוהה. אבל יש גבול למה שאפשר ללמוד בצלילה אחת. אילו הייתי נוחת עשרים מטר ימינה או שמאלה אולי הייתי מגלה את תגלית המאה. זה משאיר טעם של עוד וגורם לך לרצות להמשיך.

מדוע בשנים האחרונות ההשקעה בצלילות מחקר מאוישות לעומקים גדולים קטנה באופן יחסי?

לצוללות מאוישות עדיין יש תפקיד חשוב מאוד, אבל מעצם טיבן הן גדולות יותר מצוללות רובוטיות נשלטות מרחוק (ROV) או עצמאיות לגמרי (AUV), והפעלתן יקרה יותר. הואיל והלך הרוח באשר למימון חקר המעמקים הוא, איך נאמר, בקרקעית, לרבים מן החוקרים הגישה האפשרית היחידה לעומק רב היא רק באמצעות צוללות רובוטיות, עצמאיות הנשלטות מרחוק. אבל אם בונים רק צוללות בלתי מאוישות, ואז אומרים שצוללות מאוישות לא יניבו תשואה מדעית גבוהה דיה, יוצרים בעצם נבואה המגשימה את עצמה. לכן מיזמים מערערים כמו DEEPSEA CHALENGER חשובים. הם מנערים דרכי חשיבה מאובנות.

מה דעתך על מצבו של חקר האוקיינוסים הממומן בידי ממשלות?
זאת דרך פעולה שלא הוכיחה את עצמה עד כה. ואם הממשלות אינן תומכות במשלחות גילוי, נצטרך לממן אותן ממקורות פרטיים או מסחריים, וזה המצב היום.

מהו החלק המסקרן ביותר בעיניך בחקר התהומות התת-ימיות העמוקות?
גילוי ראיות המאששות את ההשערה שהחיים הראשונים ניזונו אולי מתגובות כימיות שהתרחשו באזורי הפחתה גאולוגיים [התהליך הטקטוני שיוצר את התהומות]. זה יכול להיות תחום פורה במיוחד. אנחנו יודעים שהפעילות הטקטונית מתרחשת פחות או יותר מאז שכדור הארץ נוצר, וזהו מקור אנרגיה טוב, יציב וארוך טווח. כשההשערה הזאת במוחי הגעתי אל הקרקעית והרגשתי כאילו אני מביט בערש החיים עצמם.

מה הדבר הבא שאתה רוצה לעשות?
עדיין לא החלטנו. הייתי רוצה שייבנו מערכות משולבות, נשלטות מרחוק ועצמאיות, לסריקה של העומקים ההאדליים [עמוק מ-6,000 מטרים] והייתי תומך בפרויקט כזה, אם מישהו אחר יוביל אותו. אבל בשנים הקרובות לא אוכל להריץ מיזם כזה בעצמי מפני שאהיה עסוק במשרה מלאה בסרטי ההמשך של “אוואטר”. אבל אני אחזור לזה. טעמנו רק על קצה המזלג. ירינו רק חצים אחדים אל המטרה.

עוד בנושא
Hadal Trenches: The Ecology of the Deepest Places on Earth. Alan J. Jamieson
et al. in Trends in Ecology & Evolution, Vol. 25, No. 3, pages 190–197; March 2010.
אתר האינטרנט של נראוס

דיווח על טביעתה של נראוס, מאת לארי גרינמאייר
דיווח נוסף

הכתבה התפרסמה באישור סיינטיפיק אמריקן ישראל