‫חידת המתאן על מאדים וטיטאן‬

נוכחותו של הגז מתאן באטמוספרות של מאדים ושל טיטאן עשויה לרמז על חיים או על פעילות גאולוגית בלתי רגילה. בכל מקרה מדובר באחת התעלומות המאתגרות ביותר במערכת השמש שלנו

תפיסת אמן של אגם על הירח השבתאי טיטאן. איור: נאס"א
תפיסת אמן של אגם על הירח השבתאי טיטאן. איור: נאס"א

מאת סושיל ק' אטריה

בין כל כוכבי הלכת במערכת השמש, חוץ מכדור הארץ, מאדים הוא ללא ספק המקום שבו הסיכוי למצוא חיים, בין אם סימנים לחיים שכבר נכחדו ובין אם חיים המתקיימים שם כיום, הוא הגבוה ביותר. מאדים דומה לכדור הארץ במובנים רבים מאוד. תהליך היווצרותו, ההיסטריה האקלימית הקדומה שלו, מאגרי המים המצויים בו, הרי הגעש שלו ותהליכים גאולוגיים אחרים יוצרים תמונה שבה יכולים יצורים מיקרוסקופיים להשתלב ללא קושי. גוף פלנטרי אחר במערכת השמש, טיטאן, הירח הגדול ביותר של שבתאי, עולה אף הוא דרך שגרה על שולחן הדיונים העוסקים בביולוגיה שמחוץ לכדור הארץ. בעברו הבראשיתי, התרחשו על טיטאן תהליכים המעודדים את היווצרותן של מולקולות טרום-חיים, ויש מדענים הסבורים שהיו עליו חיים אז, ואולי אף היום.

להגברת האתגר, גילו אסטרונומים הבוחנים את שני העולמות האלה גז הקשור לעתים קרובות ליצורים חיים: מתאן. על מאדים מצוי הגז בכמויות קטנות, אך בעלות משמעות, ואילו טיטאן למעשה מוצף בו. מקור ביולוגי למתאן במאדים הוא הסבר מתקבל על הדעת לא פחות ממקור גאולוגי, ואולי הדבר כך גם בטיטאן. כל אחד משני ההסברים מרתק כשהוא לעצמו. הראשון מרמז על כך שאיננו לבד ביקום. ההסבר האחר חושף את קיומם של מאגרי מים תת-קרקעיים גדולים לצד פעילות גאולוגית ברמה בלתי צפויה, גם על מאדים וגם על טיטאן. הבנת מקור המתאן וגורלו בשני המקומות תספק רמזים חיוניים לתהליכים המעצבים את היווצרותם, את התפתחותם ואת כושר נשיאת החיים של עולמות דמויי כדור הארץ במערכת השמש שלנו, ואולי אף במערכות שמש אחרות.

הגז מתאן (CH4) נפוץ בכוכבי הלכת הענקיים – צדק, שבתאי, אורנוס ונפטון – שם הוא נוצר בתהליכים הכימיים שהתרחשו בעננת הגז הראשונית שיצרה את מערכת השמש. לעומת זאת, על כדור הארץ מתאן הוא בבחינת מקרה מיוחד. מתוך 1,750 החלקים למיליארד (ppbv) שתופס המתאן בנפח האטמוספרה של כדור הארץ, 90% עד 95% הם ממקור ביולוגי. בעלי חיים אוכלי עשב ומפריסי פרסה, כגון פרות, עזים ויאקים, פולטים חמישית מכמות המתאן השנתית העולמית כתוצר לוואי של חילוף חומרים חיידקי במעיהם. בין המקורות החשובים האחרים נכללים טרמיטים, שדות אורז, ביצות, דליפה של גז טבעי (שגם הוא תוצר של חיים בעבר) וצמחים פוטוסינתטיים [ראו "מתאן, צמחים ושינוי האקלים" מאת פרנק קפלר ותומס רוקמן, סיינטיפיק אמריקן ישראל, יוני-יולי 2007]. הרי הגעש תורמים פחות מ-0.2% ממאזן המתאן העולמי של כדור הארץ, ואולי גם הם פשוט פולטים לאוויר מתאן שהפיקו יצורים חיים בעבר. בהשוואה לכך, הפליטה ממקורות שאינם ביולוגיים, כגון תהליכים תעשייתיים, היא פליטה משנית. איתור מתאן על גוף אחר הדומה לכדור הארץ מעלה אפוא את התקווה שיש שם חיים.

נישא באוויר

זה בדיוק מה שקרה במאדים ב-2003 וב-2004, כששלוש קבוצות נפרדות של מדענים הודיעו על גילוי מתאן באטמוספרה של כוכב הלכת הזה. באמצעות ספקטרוגרפים ברזולוציה גבוהה, המוצבים במתקן טלסקופ האינפרה-אדום שבהוואי ובטלסקופ ג'מיני הדרומי שבצ'ילה, מדד צוות בראשות מייקל מוּמָה ממרכז גודארד לתעופת חלל של נאס"א ריכוזי מתאן של מעל 250 חלקים למיליארד. נצפו גם שינויים בריכוז בין האזורים השונים של מאדים, ואולי אף שינויים שחלו עם הזמן. ויטוריו פורמיזאנו מן המכון לפיזיקה ולמדע בין-פלנטרי ברומא ועמיתיו (ובהם אני) ניתחו אלפי מדידות ספקטרליות שנאספו באמצעות החללית מארס אקספרס המקיפה את מאדים. מצאנו שמתאן נפוץ הרבה פחות: טווח הריכוזים שלו הוא בין אפס ל-35 חלקים למיליארד והממוצע הפלנטרי הוא כ-10 חלקים למיליארד. ולבסוף, ולדימיר קרסנופולסקי מן האוניברסיטה הקתולית של אמריקה ועמיתיו מדדו באמצעות הטלסקופ הקנדי-צרפתי בהוואי ממוצע פלנטרי של כ-10 חלקים למיליארד. הם לא היו יכולים לקבוע שינויים בריכוז המתאן באזורים שונים של כוכב הלכת בשל רזולוציות אות ומרחב נמוכות.

הצוות של מומה מנתח עתה את הנתונים שבידיו כדי לנסות לקבוע, מדוע הערך שקבעו הוא מחוץ לטווח המדידות האחרות. לעת עתה, אניח כי ריכוז נפחי של 10 חלקים למיליארד הוא הערך הסביר ביותר. הריכוז הזה, במונחים של מספר מולקולות ליחידת נפח, הוא רק 40 מיליוניות מריכוז המתאן באטמוספרה של כדור הארץ. למרות זאת, אפילו הנוכחות הזעומה הזאת של הגז דורשת הסבר.

אף על פי שאסטרונומים גילו מתאן על טיטאן כבר ב-1944, הגילוי הנוסף של חנקן, 36 שנים אחר כך, הוא שעורר את ההתעניינות העצומה בירח הקר והמרוחק הזה. חנקן הוא מרכיב מרכזי במולקולות ביולוגיות כמו חומצות אמיניות וחומצות גרעין. גוף בעל אטמוספרה המכילה חנקן ומתאן ושהלחץ על פני הקרקע שלו גדול פי 1.5 מזה של כוכב הלכת שלנו, עשוי להכיל את המרכיבים המתאימים להיווצרות מולקולות טרום-חיים ואולי, כפי שכמה מדענים משערים, אפילו להיווצרות חיים ממש.

למתאן יש תפקיד בקרה מרכזי בשמירת אטמוספרת החנקן הסמיכה של טיטאן. הוא המקור לאובך הפחמימני הבולע את הקרינה האינפרה-אדומה המגיעה מן השמש ומעלה את טמפרטורת הסטרטוספרה של טיטאן ב-100 מעלות צלזיוס בקירוב. הוא גם המקור למימן, שההתנגשויות המולקולריות שלו מחממות ב-20 מעלות את הטרופוספרה. אם יאזל המתאן, יצנחו הטמפרטורות, החנקן יתעבה לטיפות נוזליות, האטמוספרה תקרוס והאופי הייחודי של טיטאן ישתנה לעד. הערפיח והעננים שלו יתפזרו. גשמי המתאן, שעיצבו ככל הנראה את פני השטח, יחדלו לרדת. אגמים, ברכות ונחלים של מתאן נוזלי יתאדו. ואז, כשיוסר הצעיף המכסה אותו, יתגלו פני השטח השוממים לעיני הטלסקופים שעל כדור הארץ. טיטאן יאבד את המסתורין שלו וייעשה לסתם עוד ירח בעל אטמוספרה דלילה.

הייתכן שמקור המתאן על מאדים ועל טיטאן הוא מקור ביולוגי, כפי שהוא על פני כדור הארץ? או שאולי יש הסבר אחר, כמו פעילות געשית או פגיעות של שביטים ומטאוריטים? ההבנה שלנו של תהליכים גאופיזיקליים, כימיים וביולוגיים עזרה לנו לצמצם את טווח המקורות האפשריים למתאן על מאדים, ורבים מן הנימוקים האלה תקפים גם לגבי טיטאן.

פירוק באור השמש

השלב הראשון בתשובה על השאלות האלה הוא קביעת הקצב שבו חייב המתאן להיווצר או להגיע לאטמוספרה. הקצב הזה בתורו, תלוי בקצב סילוק הגז מן האטמוספרה. בגבהים של 60 ק"מ ויותר מעל פני השטח של מאדים מפרקת הקרינה האולטרה-סגולה את מולקולות המתאן. נמוך יותר באטמוספרה אטומי חמצן ורדיקלים הידרוקסיליים (OH), הנוצרים כשמולקולות מים נשברות בידי פוטונים של קרינה אולטרה-סגולה, מחמצנים את המתאן. ללא אספקה מחדש, ייעלם המתאן בהדרגה מן האטמוספרה. "זמן החיים" של מתאן – המוגדר כפרק הזמן שבו ריכוז הגז יורד לכדי אחד חלקי הקבוע המתמטי e, או בערך לשליש – הוא 300 עד 600 שנה, בהתאם לכמות אדי המים, העוברים שינויים עונתיים, ובהתאם לעוצמת קרינת השמש, המשתנה על פי מחזוריות השמש. על פני כדור הארץ, קובעים תהליכים דומים את זמן החיים של מתאן ל- 10 שנים. על טיטאן, שבו הקרינה האולטרה-סגולה מן השמש חלשה הרבה יותר, ומולקולות מכילות חמצן נפוצות הרבה פחות, עשוי המתאן להישאר באטמוספרה במשך 10 מיליון עד 100 מיליון שנה (פרק זמן קצר עדיין במונחים גאולוגיים).

זמן החיים של מתאן על מאדים ארוך דיו כדי שרוחות ופעפוע יפזרו אותו באטמוספרה באופן אחיד למדי. ההבדלים הנצפים ברמות המתאן באזורים שונים של כוכב הלכת הם אפוא תופעה מפתיעה. הם מרמזים אולי שהגז נובע ממקורות מקומיים או שהוא נעלם באתרים מסוימים. מִסלקה אפשרית אחת היא קרקע פעילה מבחינה כימית, העשויה לזרז את היעלמות המתאן. אם פועלות מסלקות אחרות, ייתכן שפועלים גם מקורות גדולים עוד יותר השומרים על הריכוז הנצפה.

השלב הבא הוא לשקול תרחישים אפשריים להיווצרות מתאן. כוכב הלכת האדום הוא מקום טוב להתחיל בו משום שתפוצת המתאן בו נמוכה כל כך. אם מנגנון מסוים אינו יכול להסביר אפילו את הכמויות הזעומות האלה, אין זה סביר שיוכל להסביר את הכמויות הגדולות הרבה יותר של טיטאן. כשזמן החיים עומד על 600 שנה, די בתפוקה שנתית של 100 טונות מתאן כדי לשמור על ממוצע גלובלי קבוע של 10 חלקים למיליארד. תפוקה כזאת היא כרבע מיליונית מקצב הייצור של מתאן על כדור הארץ.

כמו על כדור הארץ, קרוב לוודאי שהרי געש אינם אחראים לכך. הרי הגעש של מאדים כבויים כבר מאות מיליוני שנה. יותר מכך, לו היה הר געש אחראי למתאן, הוא היה פולט גם כמויות אדירות של גופרית דו-חמצנית. אך האטמוספרה של מאדים נקייה מתרכובות גופרית. גם תרומתם של מקורות חוץ-פלנטריים היא כנראה מזערית. מעריכים שכ-2,000 טונות של אבק מיקרו-מטאוריטי צונחות על פני השטח של מאדים מדי שנה. פחות מאחוז אחד של מסת החלקיקים האלה מכיל פחמן, וגם הוא מחומצן רובו, ולכן הוא מקור זניח למתאן. מתאן מהווה כ-1% ממשקלם של שביטים, אך הם פוגעים במאדים רק אחת לכ-60 מיליוני שנה בממוצע. לפיכך, כמות המתאן שהם מספקים עומדת על כטונה אחת בשנה, או פחות מ-1% מן הכמות הדרושה.

האם ייתכן ששביט פגע במאדים בעבר הקרוב? הוא היה עשוי לספק כמות גדולה של מתאן, ובחלוף הזמן כמותו הגדולה באטמוספרה הייתה יורדת עד לערכה כיום. פגיעה של שביט בקוטר של 200 מטרים לפני 100 שנה, או של שביט בקוטר של 500 מטרים לפני 2,000 שנה, הייתה יכולה לספק את כמות המתאן המסבירה ממוצע גלובלי של 10 חלקים למיליארד כפי שצופים היום. אבל הרעיון הזה נתקל בקושי: תפוצת המתאן אינה אחידה. לא נדרשים יותר מכמה חודשים כדי לפזר את המתאן באופן אחיד הן לגובה והן לצדדים. מקור שביטי ייצור אפוא פיזור אחיד של מתאן על פני מאדים, וזאת בניגוד לתצפיות.

עשן במים

אנו נותרים אפוא עם שני מקורות אפשריים: מקור הידרו-גאוכימי או מקור חיידקי. כל אחד מהם מרתק. ארובות הידרותרמיות, הקרויות גם בשם מעשנות, התגלו לראשונה בכדור הארץ ב-1977 בשבר הגאולוגי של גלפגוס. מאז, מצאו אוקיינוגרפים ארובות דומות לאורך רוב הרכסים המרכז אוקייניים. ניסויי מעבדה הראו שבתנאים השוררים בארובות האלה, עשויה להתרחש תגובה כימית, המוכרת בשם סרפנטיניזציה, שבה ייווצר גז מימן מסיליקאטים אולטרה-מַאפיים, עתירי ברזל או מגנזיום, כגון אוליבין ופירוקסן. המימן הזה עשוי להגיב בתורו עם גרגרי פחמן, עם פחמן דו-חמצני, עם פחמן חד-חמצני או עם מינרליים פחמניים ולייצר מתאן.

גורמי המפתח לתהליך הזה הם מימן, פחמן, מתכות (המשמשות כזרזים), חום ולחץ. כולם מצויים גם במאדים. תהליך הסרפנטיניזציה יכול להתרחש בטמפרטורות גבוהות (350 עד 400 מעלות צלזיוס) או בטמפרטורות מתונות יותר (30 עד 90 מעלות). טמפרטורות בטווח הנמוך אמורות לשרור באקוויפרים משוערים על מאדים.

אף על פי שיש אולי ביכולתה של הסרפנטיניזציה בטמפרטורה נמוכה להפיק את המתאן במאדים, נותר עדיין התהליך הביולוגי כאפשרות שאין להקל בה ראש. בכדור הארץ מייצרים את המתאן יצורים מיקרוסקופיים הקרויים מתאנוגנים כתוצר לוואי בתהליכי צריכת מימן, פחמן דו-חמצני או פחמן חד-חמצני. לו היו חיים יצורים כאלה על מאדים, הם היו מוצאים אספקה שוטפת של חומרים הנחוצים למחייתם: מימן (אם כתוצר של תהליך הסרפנטיניזציה או בפעפוע לקרקע מן האטמוספרה) וגם פחמן דו-חמצני ופחמן חד-חמצני (בסלעים או מן האטמוספרה).

ברגע שמתאן נוצר, בין אם בתהליך הסרפנטיניציה או על ידי חיידקים, הוא עשוי להיאגר בתרכובות יציבות של קְלַתְרַאט הידראט, מבנה כימי הלוכד מולקולות של מתאן כאילו היו בעלי חיים בכלוב, ולהשתחרר אחר כך לאטמוספרה. השחרור עשוי להתרחש אולי בפליטה הדרגתית מבעד לסדקים וחריצים או בהתפרצויות מקריות שנגרמות עקב פעילות געשית. אין איש יודע בביטחון מהי יעילות היווצרותן של תרכובות הכלוב או כמה קל לערער את יציבותן.

התצפיות שערכה החללית מארס אקספרס מרמזות על ריכוזי מתאן גבוהים יותר מעל לאזורים המכילים קרח מים תת-קרקעי. שני התהליכים, הגאולוגי או הביולוגי, מסבירים את ההתאמה הזאת. אקוויפרים המצויים מתחת לקרח מסוגלים לספק בית גידול ליצורים חיים או מקום שבו תהליך הייצור ההידרו-גאוכימי יכול להתרחש. ללא נתונים נוספים, נראה שאפשרויות הביולוגיות והגאולוגיות נותרות סבירות באותה מידה.

אוקיינוס טיטני

במבט ראשון אפשר לחשוב אולי שקל יותר להסביר את המתאן של טיטאן: הירח נוצר בתוך תת-העננה של שבתאי, שהאטמוספרה שלו מכילה כמויות אדירות של הגז. ועם זאת, הנתונים מורים על ייצור מתאן על טיטאן ולא על העברת הגז אל הירח הזה. רכב הנחיתה הויגנס, חלק ממשימת קסיני-הויגנס המשותפת לנאס"א ולסוכנות החלל האירופית, לא מצא קסנון או קריפטון באטמוספרה של טיטאן. לו היו הגופים הקטנים שיצרו את טיטאן מביאים אתם מתאן, הם היו מביאים גם את הגזים האצילים הכבדים האלה. היעדר גזים כאלה מעיד על כך שרוב המתאן נוצר כנראה על טיטאן.

ולכן, הנוכחות של מתאן על טיטאן מסתורית לא פחות מנוכחותו על מאדים, ובכמה מובנים מסתורית אף יותר בשל כמותו (5% מנפח האטמוספרה). מקור סביר אחד, כמו על מאדים, הוא תהליך הסרפנטיניזציה בטמפרטורות נמוכות יחסית. כריסטוף סוטין מאוניברסיטת נאנט בצרפת ועמיתיו טוענים שבטיטאן עשוי להתקיים אוקיינוס תת-קרקעי של מים נוזליים [ראו תיבה בעמודים הקודמים]. אמוניה המומסת במים תשמש כחומר מונע קיפאון (antifreeze) ותסייע לשמור עליו במצב נוזלי. על פי המודל שלהם, האוקיינוס מצוי 100 קילומטר מתחת לפני השטח של טיטאן ועומקו 300 עד 400 קילומטרים. בעבר, החום שנפלט מדעיכה של יסודות רדיואקטיביים והחום שנותר לאחר יצירתו של טיטאן התיכו כמעט את כל הקרח על הירח הזה, והאוקיינוס הגיע אולי עד לליבה הסלעית שלו.

בתנאים כאלה, תגובות כימיות בין המים לבין הסלעים היו עשויות לשחרר מימן גזי, שבתורו היה עשוי להגיב עם פחמן דו-חמצני, עם פחמן חד-חמצני, עם גרגרי פחמן או עם חומרים אחרים מכילי פחמן ולייצר מתאן. אני מעריך שהתהליך הזה יכול להסביר את שפע המתאן הנצפה על טיטאן. לאחר שנוצר, המתאן היה אגור אולי בתרכובות קלתראט הידראט יציבות והשתחרר בהדרגה, בתהליכים געשיים, או בהתפרצויות שנגרמו על ידי פגיעה של גופים מן החלל.

רמז מסקרן מספק הגז ארגון 40 שהחללית הויגנס הבחינה בו בעת שצנחה דרך האטמוספרה של טיטאן. האיזוטופ הזה נוצר מדעיכה רדיואקטיבית של אשלגן 40, הלכוד במעמקי ליבת הסלע של טיטאן. מכיוון שזמן מחצית החיים של אשלגן 40 הוא 1.3 מיליארד שנה, מעידה הכמות הקטנה של ארגון 40 באטמוספרה על שחרור אטי של גזים מן הפנים. כמו כן, צילומים ותמונות מכ"ם של פני השטח מראים סימנים לפעילות קְרִיוֹ-געשית – התפרצויות דמויות גייזרים של קרח אמוניה-מים – המרמזים שוב שחומרים עשויים לעלות מן המעמקים אל פני השטח. על פי ההשערה, קצב יציאת החומר מן המעמקים אל פני השטח מהיר דיו כדי לספק מתאן שיפצה על האיבוד הפוטוכימי. התפקיד שממלא המתאן על פני טיטאן דומה לתפקיד המים על כדור הארץ. הוא מקיים מחזור מתאן בהיקף מלא: מאגרים נוזליים על פני השטח, עננים וגשם. יש אפוא גוף ראיות מוצק, אפילו יותר מאשר לגבי מאדים, לכך שהמתאן האגור בעומק לא יתקשה לצאת ולהגיע אל פני השטח ובסופו של דבר להתנדף אל האטמוספרה.

האם גם על טיטאן יכולה הביולוגיה למלא תפקיד ביצירת מתאן? כריסטופר מק'קיי ממרכז המחקר איימס של נאס"א והת'ר סמית מאוניברסיטת החלל הבין-לאומית בשטרסבורג שבצרפת, כמו גם דירק שולץ-מקוש מאוניברסיטת המדינה של וושינגטון ודייוויד גרינספון ממוזיאון הטבע והמדע של דנוור, הציעו שאצטילן ומימן יכולים לשמש כחומרים מזינים לחיידקים מתאנוגנים, אפילו בקור העז השורר על פני השטח של טיטאן (179 מעלות צלזיוס מתחת לאפס). התהליך הביוגני הזה נבדל מן התהליך שמבצעים המתאנוגנים בכדור הארץ וקרוביהם, אם יש כאלה, על מאדים, מפני שאין צורך במים כדי לבצעו. ובמקום זאת, הפחמימנים הנוזליים המצויים על פני השטח של טיטאן משמשים כתווך.

עם זאת, להשערה הזאת יש חיסרון. הנתונים שאספה החללית הויגנס פסלה אפשרות למקור תת-קרקעי של אצטילן. ולפיכן, התרכובת הזאת חייבת להיווצר באטמוספרה ממתאן. הטיעון הוא אפוא טיעון מעגלי: כדי לייצר מתאן (על ידי חיידקים) צריך מתאן. יותר מכך, לנוכח הכמויות העצומות של מתאן על טיטאן, היו המתאנוגנים צריכים לעבוד שעות נוספות כדי לייצר אותו, ולכלות את כל מקורות המזון הזמינים.

בהתחשב במכשלות האלה, הסבר ביולוגי למתאן על טיטאן נראה פחות סביר מאשר על מאדים. ועם זאת, ההשערה שטיטאן עשוי לתמוך בקיום חיים ראויה למחקר. יש מדענים הטוענים שהירח הזה היה מסוגל לתמוך בחיים בעבר, ואולי גם עכשיו. הוא מקבל קרינת שמש שדי בה כדי להפוך חנקן ומתאן למולקולות המשמשות כחומרי הגלם של הביולוגיה. תמלחת תת-קרקעית של מים-אמוניה, שמכילה גם קצת מתאן ופחמימנים אחרים, עשויה לשמש כסביבה ידידותית לקיומן של מולקולות מורכבות ואולי אף ליצורים חיים. בעבר הרחוק, כשטיטאן הצעיר עדיין התקרר, מים נוזליים זרמו אולי אפילו על פני השטח.

מזון אורגני

מדידה חשובה אחת, שעשויה לעזור ולהכריע מהו מקור המתאן על מאדים ועל טיטאן, היא קביעת יחס האיזוטופים של פחמן. התפתחות החיים על כדור הארץ הביאה להעדפת פחמן 12, שאנרגיית הקשר שלו חלשה יותר מזו של פחמן 13. כשחומצות אמיניות נקשרות זו לזו ויוצרות חלבונים, מראים החלבונים מחסור ניכר באיזוטופ הכבד. יצורים חיים על פני כדור הארץ מכילים פי 92 עד פי 97 יותר פחמן 12 מאשר פחמן 13, ואילו בחומר אי-אורגני היחס התקני הוא 89.4.

ואולם, על טיטאן מדדה החללית הויגנס יחס של 82.3 במולקולות המתאן, שהוא יחס קטן יותר, ולא גדול יותר, מזה של התקן האי-אורגני על כדור הארץ. הממצא הזה משמש עדות חשובה נגד קיומם של חיים כפי שאנו מכירים אותם. יש לזכור, עם זאת, שכמה מדענים טוענים שהחיים בטיטאן היו יכולים להתפתח באופן שונה מזה שעל כדור הארץ או שאולי יחס האיזוטופים האי-אורגני שם שונה מאשר כאן.

עדיין לא נקבע יחס האיזוטופים של פחמן על מאדים. המדידה הזאת קשה הרבה יותר כשריכוז הגז כה נמוך (מיליארדית הריכוז שעל טיטאן). "מעבדת המדע למאדים" (MSL), רכב החלל של נאס"א המיועד להגיע למאדים ב-2010, אמורה להיות מסוגלת לקבוע בדיוק את יחסי האיזוטופים של פחמן במתאן, ואולי גם בתרכובות אורגניות אחרות. המעבדה גם תבחן דוגמאות מוצקות וגזיות כדי לחפש סימנים כימיים נוספים לחיים בעבר או בהווה, כמו למשל יחס גבוה במיוחד בין מתאן לבין פחמימנים כבדים יותר (אתאן, פרופאן, בוטאן) וכיראליות (העדפה למבנה מולקולרי אחד, על פני תמונת הראי שלו בתרכובות אורגניות מסוימות).

שאלה הקשורה לנושא היא השאלה "מדוע נעדרות תרכובות אורגניות מפני השטח של מאדים?" גם בהיעדר חיים, היו מטאוריטים, שביטים וחלקיקי אבק בין-פלנטרי אמורים להביא עמם חומרים אורגניים במהלך ארבעה מיליארד וחצי השנים האחרונות. התשובה טמונה, אולי, בעלעולי האבק ובסופות החול של מאדים ובקפיצות ובניתורים שמקפיצה הרוח את גרגרי העפר. התהליכים האלה יוצרים שדות חזקים של חשמל סטטי, שעשויים לעורר סינתזה כימית של מי-חמצן. מי-חמצן הם חומר מחמצן חזק, והם מסוגלים לעקר במהירות את פני השטח ולהרחיק מהם תרכובות אורגניות. יכולת החמצון של מי-החמצן עשויה לזרז גם איבוד של מתאן מאזורים מסוימים של האטמוספרה. משמעותו של התהליך הזה היא שיש צורך במקורות גדולים עוד יותר של מתאן במאדים כדי להסביר את הכמות הנצפית באטמוספרה שלו.

לסיכום, מתאן משמש כדבק שמחזיק את המערכת של טיטאן בדרכים מסתוריות. נוכחות הגז במאדים מרתקת לא פחות, בייחוד מפני שהיא מעוררת חזיונות של חיים על פני כוכב הלכת הזה. מחקר נוסף של שני גופים שמימיים אלה ישאף לקבוע אם התקיימו בהם אי-פעם חיים. אף על פי שהחיים, כפי שאנו מכירים אותם, מסוגלים לייצר מתאן, נוכחותו אינה מורה בהכרח על קיומם של חיים. מדענים פלנטריים חייבים אפוא לחקור ביסודיות את מקורות הגז, את התהליכים המסלקים אותו ואת ההרכב האיזוטופי שלו. כמו כן הם חייבים לבחון מולקולות אורגניות אחרות ועקבות של מרכיבים נוספים בדוגמאות גזיות ומוצקות. גם אם יתברר שאין כל קשר בין מתאן לחיים, יחשוף המחקר כמה היבטים בסיסיים של היווצרות מאדים וטיטאן ושל ההיסטוריה האקלימית, הגאולוגיה וההתפתחות שלהם.

ועוד בנושא

Detection of Methane in the Atmosphere of Mars. Vittorio Formisano, Sushil Atreya, Thérèse Encrenaz, Nikolai Ignatiev and Marco Giuranna in Science, Vol. 306, pages 1758–1761; October 28, 2004.

A Sensitive Search for SO2 in the Martian Atmosphere: Implications for Seepage and Origin of Methane. Vladimir A. Krasnopolsky in Icarus, Vol. 178, No. 2, pages 487–492; November 2005.

Episodic Outgassing as the Origin of Atmospheric Methane on Titan. Gabriel Tobie, Jonathan I. Lunine and Christophe Sotin in Nature, Vol. 440, pages 61–64; March 2, 2006.

Titan’s Methane Cycle. Sushil K. Atreya, Elena Y. Adams, Hasso B. Niemann, Jaime E. Demick-Montelara, Tobias C. Owen, Marcello Fulchignoni, Francesca Ferri and Eric H. Wilson in Planetary and Space Science, Vol. 54, No. 12, pages 1177–1187; October 2006.

Methane and Related Trace Species on Mars: Origin, Loss, Implications for Life, and Habitability. Sushil K. Atreya, Paul R. Mahaffy and Ah-San Wong in Planetary and Space Science, Vol. 55, No. 3, pages 358–369; February 2007.Sushil K.

אתר האינטרנט של סושיל אטריה: www.umich.edu/~atreya

שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook

2 תגובות

  1. האנושות מבצעים פשעים במאדים ומעלימה שיש שם ציביליזציה מפותחת שאנו משעבדים ומשמידים לצרכינו.

    בצד השני (האפל) של המאדים ובחלק הצפוני של טיטאן חיות ציביליזציות שב-35 השנים האחרונות האנושות משעבדת לצורך כריית מיניראל בשל "קלופודיום" שמשמש להכנת הפצצות החכמות של האמריקאים.

    צריך להפסיק את השיעבוד!!!!!!!!!!!!!!!!!!

  2. אני מקווה שינחיתו רכב גם בטיטאן וכן גם בירח של צדק ארופה במהרה, עוד בימנו.

    יהיה מרתק!

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן