סיקור מקיף

האם למאדים היתה אטמוספירה עשירה בחמצן לפני 4 מיליארד שנים?

מדענים מאוניברסיטת אוקספורד שהשוו בין מטאוריטים שמקורם במאדים ובין הסלעים הנמצאים היום על פני הקרקע של מאדים ונחקרו בידי ספיריט הגיעו למסקנה המפתיעה הזו

רכב המאדים ספיריט מבצע בדיקות של סלע שכונה "הילרי" בשנת 2008. צילום: נאס"א
רכב המאדים ספיריט מבצע בדיקות של סלע שכונה "הילרי" בשנת 2008. צילום: נאס"א

ההבדלים בהרכב הכימי בין מטאוריטים שהגיעו ממאדים וסלעים שנחקרו בידי רכבי השטח במאדים, חושפים כי לכוכב הלכת הרביעי היתה אטמוספירה עשירה בחמצן לפני 4 מיליארד שנים – הרבה לפני התחמצנות אטמוספירת כדור הארץ לפני כ־2.5 מיליארד שנים.

מדענים מאוניברסיטת אוקספורד חקרו את הרכבם של מטאוריטים שמקורם במאדים והגיעו לכדור הארץ, עם נתונים של רכב המאדים ספיריט שחקר את הרכב הסלעים במכתש גוסב שבמאדים.
העובדה שהסלעים שנבדקו על פני הקרקע במאדים היו עשירים בניקל יותר מאשר המטאוריטים היוותה חידה והטילה ספק בשאלה האם המטאוריטים הם תוצר ולקני על מאדים.

"מה שהראינו הוא שהן המטאוריטים והן הסלעים הגעשיים מפני השטח, מגיעים באופן עקבי ממקור דומה מפנים כוכב הלכת מאדים. עם זאת, הסלעים על פני שטחו של מאדים נוצרו בסביבה עשירה בחמצן. ככל הנראה ההבדל נגרם ממיחזור של חומרים עשירים בחמצן לתוך פנים כוכב הלכת", אומר פרופ' ברנרד ווד מהמחלקה למדעי כדור הארץ באוניברסיטת אוקספורד שהוביל את המחקר שפורסם השבוע בכתב העת נייצ'ר.

התוצאה מפתיעה משום שבעוד המטאוריטים היו "צעירים" יחסית – רק בני 180 מיליון עד 1.4 מיליארד שנים, רכב הספיריט ניתח חלק מאוד עתיק במאדים – שהתוואים בו הם בני למעלה מ-3.7 מיליארד שנים.

יתכן בהחלט שההרכב הגיאולוגי במאדים משתנה מאזור לאזור. החוקרים מאמינים כי סביר יותר שההבדלים הופיעו לאורך תהליך המכונה subduction (אזור הפחתה – מקום שבו לוח טקטוני אחד נופל ונדחף אל מתחת ללוח טקטוני אחר). באזור זה, החומרים ממוחזרים לתוך מעטפת כוכב הלכת. הם משערים כי פני השטח של מאדים היו מחומצנים בשלב מוקדם בהיסטוריה של כוכב הלכת, ושבאמצעות ההפחתה, החומרים העשירים בחמצן נדדו אל שכבה הנמצאת מעט מתחת לפני השטח ועלו מחדש לפני השטח במהלך התפרצויות שהתרחשו לפני 4 מיליארד שנים.

בניגוד לכך, המטאוריטים הם סלעים געשיים צעירים בהרבה שהגיעו מעומק כוכב הלכת ולכן הושפעו פחות מהתהליך.
מסביר פרופ' ווד: "המסקנה היא שלמאדים היתה אטמוספירה עשירה בחמצן באותו זמן לפני 4 מיליארד שנים, הרבה לפני עליית שיעור החמצן באטמוספירת כדור הארץ שהתרחשה לפני 2.5 מיליארד שנים. מכיוון שהחמצן הוא מה שנתן למאדים את צבעו האדום, סביר גם שמאדים היה רטוב, חם וחלוד מיליארדי שנים לפני שאטמוספירת כדור הארץ הפכה להיות עשירה בחמצן."

להודעה של החוקרים

14 תגובות

  1. אריק ל.

    לא הבנת לגמרי את הדיון אליו התייחסתי. אני מתייחס לקרקע על מאדים היום ולשאלה למה הקרקע שם מכילה חומרים מחומצנים.

    האקולוגיה של מאדים אינה דומה לאקולוגיה של כדור הארץ, גם לא דומה לאקולוגיה של נוגה, גם לא דומה לאקולוגיה של הירח טיטן, לא דומה לאקולוגיה של הפלנטה צדק …. וכולי וכולי. לכל גורם שמימי יש אקולוגיה שונה, לכן אין סיבה להקיש מהאקולוגיה של כדור הארץ לגבי אקולוגיות בגרמי שמים אחרים.

    חוץ מזה האקולוגיות של כל גרמי השמים היום אינן האקולוגיות שהיו להם בעת היווצרותם (בשעה שהיו לוהטים מחום או אפילו מותכים). לכן לא מן הנימנע שהחימצון המסיבי על הקרקע של מאדים נעשה בראשית הייוצרות מערכת השמש בתנאי אקולוגיה שונים לגמרי ממה שיש שם היום (לאו דווקא מחימצון קרקע על ידי אטמוספירה המוכרת לנו *היום*). משום כך המאמר שהבאת כלל לא רלוונטי כלל לשאלה שנישאלת על מצבו של מאדים היום.

    לפני שאתייחס עוד למאדים (אם תהיה לי סבלנות להתייחס אליו במקום אחר) יש לי "חידה" אליך לגבי ההרכב "האטמוספירי" של כדור הארץ *היום* בגובה 500 קילומטר (כתבתי "אטמוספירה" במרכאות כי היא דלילה מאוד). הנה החידה:
    א. מה אחוז החמצן הנקי ב"אטמוספירה" שציינתי.
    ב. מה הגורם להרכב של "האטמוספירי" שאליו התייחסתי בסעיף א.

    אם אתה מתעצל לחפש תשובות הנה הן:
    א. "האטמוספירה" של כדור הארץ בגובה 500 קילומטר (שהיא דלילה מאוד) מורכבת מ 90 אחוז חמצן נקי ו- 10 אחוז חומרים אחרים. כאשר אני אומר "חמצן נקי" כוונתי לחמצן שאינו קשור קשר כימי לכל חומר שהוא.
    ב. הגורם המשוער ליצירת חמצן נקי כמתואר בחלק א, הוא תנאים אקולוגיים בגובה רב (אם אני זוכר, התנאים האקולוגיים שם הם חשיפה לקרינה קוסמית ואולי גם חשיפה לקרינת שמש אולטרא סגולה). לא פוטוסינטזה ולא נעליים.

  2. הרצל
    חבל שאתה לא מקשיב ל-safkan, כי אתה מביך את עצמך. הכתבה שהפנית אליו אינה תיאוריה מדעית שצריך להתייחס אליה יותר מידי רצינות. ראשית, בכתבה יש המון הנחות. חוק מור אינו חוק – אלא תצפית על העולם בנושא מאוד מאוד צר. מעבר לכך, החוק הוא "נבואה המגשימה את עצמה" – מכיוון שהחוק סיפק יעדים לפיתוח, וציפיות מתאימות.
    גם הכותבים עצמם כותבים שזה "תרגיל מחשבתי".
    safkan, למיטב הבנתי, גם צודק בקשר להמצאות חמצן חופשי. אנחנו יודעים, למשל, שיש חמצן חופשי בשבתאי, ללא כל צורך בחיים. התנאים להמצאות חמצן הם חריגים, אך בהחלט לא בלתי סבירים.

    אבל – הימצאות חמצן חופשי בהחלט מרמז שיש, או שהיו חיים, מהסוג שאנחנו מכירים. זה חלק מתיאורית "גאיה" של ג'יימס לאבלוק והיא בכלל לא טיפשית.

  3. לא צריך לשבור את הראש יותר מידי. תחת הערך חמצן, מוסבר נושא החמצן החופשי בצורה די ברורה:

    "Oxygen is too chemically reactive to remain a free element in Earth's atmosphere without being continuously replenished by the photosynthetic action of living organisms, which use the energy of sunlight to produce elemental oxygen from water. Free elemental O
    2 only began to accumulate in the atmosphere about 2.5 billion years ago (see Great oxygenation event) about a billion years after the first appearance of these organisms."

    https://en.wikipedia.org/wiki/Oxygen

  4. הרצל.

    אתה ממשיך להתעקש ולהחזיק בדעות מוטעות. זה שאתה מרים את הקול לא הופך את דבריך לנכונים. הדעה המוטעית שלך היא שחימצון חומרים אפשרי רק כאשר יש חמצן באטמוספירה בכמות ניכרת וזה אפשרי רק בתהליכי פוטוסינטזה.

    תהליכי חימצון-חיזור אפשריים גם בהעדר חמצן חופשי באטמוספירה בכמויות ניכרות, כמו כן תנאים מסויימים מאפשרים שיחרור חמצן לאטמוספירה בלי תהליכי פוטוסינטזה, אם אינך מודע לזה כנראה ידיעותיך בכימיה לא שוות הרבה. כל מדע הכימיה מבוסס על כך שקשרים בין יסודות במולקולה אינם קשרים נצחיים, קשרים אילו עשויים להיות מותרים בתנאים מסויימים ואז האטומים שבמולקולה יכולים להפוך לחופשיים או להקשר בקשרים מולקולרים אחרים (וליצור תרכובות חדשות). כלל זה חל בפרט על אטומי חמצן כאשר הוא בתרכובת.

    אשר לחוסר רצינותך באופן כללי. ראיה לכך היא ההפניה שלך למאמר על על היווצרות החיים לפני 9 מיליארד שנים. זה בסך הכל מודל שמבוסס על *הנחות מסוימות* שלא ניתן להוכיחן או להפריכן, ברגע שאתה טוען שהמאמר הזה הוא מקור *בטוח* לתיאור המציאות אתה מעיד על עצמך שאתה שיטחי. להערכתי ההנחות שעליהן מבוסס המאמר הנ"ל אינן מוסכמות על רוב החוקרים, קל וחומר שאינן *בטוחות* כפי שאתה מציג זאת.

  5. לספקן – מצטער, אבל יש כאן פער ידע בסיסי בכימיה שאי אפשר לחצות במספר משפטים. או שתקבל שחמצן נקי לא יתכן בלי חיים, או שלא. או שתלמד קצת כימיה – מספיקה רמה של תיכון.

  6. הרצל

    נראה לי שאתה מתעקש סתם. מניין היה חמצן שנידרש ליצירת co2 וליצירת h2o ? הרי אילו ברובם נוצרו בשחר היקום לפני היווצרות החיים. כנראה יש חמצן זמין ביקום בלי קשר למציאות חיים ופוטוסינטזה.

    חמצן זמין לא חייב להיות חמצן נקי. יש תהליכים כימיים שבהם יסודות שקשורים זה לזה בקשר רופף משתנים, השינוי הוא כזה שחלק מהיסודות הנ"ל עוברים לתירכובת אחרת יציבה יותר. מעבר כזה אפשרי עקרונית לגבי חמצן.

  7. אטומי החמצו קיימים, אבל חמצן בפני עצמו הוא כל כך ראקטיבי שהוא מייד מתחבר עם פחמן, מימן, ברזל וכו'. רק תהליכים ביולוגיים משחררים חמצן ועל מנת שיהיה חמצן באטמוספרה צריך שהתהליכים הביולוגיים יימשכו לאורך זמן.

  8. לדן – בדיוק. מה שלא אמרו בכתבה, אבל ברור מאליו, זה שחמצן באטמוספרה יכול להיות אך ורק ממקור ביולוגי. מתחבר יפה עם המאמר הזה:
    http://phys.org/news/2013-04-law-life-began-earth.html
    אשר מראה שהחיים התחילו כנראה לפני 8-9 מלירד שנים והתפשטו בין מערכות כוכבים בגלקסיה.

  9. רגע, אבל חמצן נובע רק כתוצאה מפעילות בילוגית מתקדמת יחסית מבחינה אבולציונית של פוטוסינטזה? ועוד מספיק חמצן בכדי לחמצן את כל הברזל רומזעל קיום של ביומסה עצומה למשך תקופת זמן גאולוגית.

  10. מה זה לא ברור לכם? אפילו ראינו את זה בסרט זכרון גורלי שיש המון חמצן מתחת לאדמה

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן