כדור-הארץ הנדיר 764
שני אסטרוביולוגים טוענים בספר חדש כי אולי, אחרי הכל, אנחנו דווקא כן לבד.
Rare Earth: Why Complex Life is Uncommon in the Universe
by Peter D. Ward and Donald Brownlee
Copernicus Press, 2000



מספרים כי אחת התכונות החשובות ביותר אצל פיזיקאים היא היכולת לבצע חישובי־הערכה זריזים. אנריקו פרמי, למשל, חישב את עוצמת הפיצוץ הגרעיני הראשון על־ידי כך שקרע פיסת נייר לגזרים, וזרק אותם באוויר בזמן הפיצוץ (הוא התחבא מאחורי קיר מגן נמוך, במרחק קילומטרים ספורים ממקום הפיצוץ, יחד עם רוברט אופנהיימר ופיזיקאים בכירים אחרים בפרוייקט). לאחר שגל ההדף שכך, הוא מדד בפסיעות את המרחק אותו עפו פיסות הנייר, וחישב על־סמך זאת את עוצמת הפיצוץ. ההערכה הייתה מדויקת להפליא, כפי שהתברר אחר־כך ממכשירי המדידה.

אולם לא תמיד ישנם מכשירי מדידה מדויקים, שניתן להשוות אליהם את תוצאות החישוב, ולכן לפעמים כל הידע שיש לנו מתבסס רק על הערכות גסות. קחו למשל את השאלה "כמה תרבויות תבוניות בעלות יכולת להתקשר בעזרת גלי־רדיו קיימות כיום בגלקסיית שביל החלב". התשובה לשאלה זו קשורה קשר הדוק, למשל, לכדאיות שבמאמצי החיפוש (כגון פרוייקט SETI). מספר התרבויות המוכרות בוודאות הוא בדיוק אחד: התרבות האנושית. ובכל זאת, מדענים רבים מאמינים, או לפחות האמינו עד לא מזמן, שהמספר גבוה בהרבה.

אמונה זו התבססה על חישובי הערכה שונים, כגון חישוב־ההערכה שביצע האסטרופיזיקאי פרנק דרייק, ונקרא על שמו כיום - "משוואת דרייק". משוואה זו הוצגה לציבור הרחב בסדרת הטלוויזיה "קוסמוס" של קארל סאגאן, אסטרופיזיקאי נודע אחר, שהאמין באמת ובתמים בתוצאות שהתקבלו מהחישוב, והיה ממובילי פרוייקט SETI.

משוואת דרייק היא פשוטה וקלה להבנה. ניקח את מספר השמשות הקיימות בגלקסיה (200 עד 300 מיליון, על־פי ההערכות האחרונות) ונכפיל אותו באחוז השמשות הדומות לשמש שלנו מבחינת תפוקת האנרגיה והיציבות שלהם. את התוצאה נכפיל באחוז השמשות שיש להן כוכבי־לכת (שכן לא כל שמש מוקפת על־ידי כוכבי־לכת), ואז באחוז הכוכבים הנמצאים במרחק המתאים מהשמש שלהם (כדי שיתקיימו בהם מים במצב נוזלי, תנאי הכרחי לחיים), ואז באחוז מתוך הכוכבים הנ"ל בהם התפתחו חיים, ובאחוז החיים ההופכים לתבוניים (כלומר מסוגלים לקיים קשרי רדיו). בסך־הכל, כחמישה או שישה גורמים במכפלה, והשורה התחתונה היא: אלפי תרבויות בשביל החלב, ובוודאי מיליונים רבים של תרבויות ביקום כולו.

אבל מה הם הערכים? דרייק ביצע חישוב שמרני, לדעתו, כאשר העריך שרק לאחת מעשר שמשות יש כוכבי־לכת, ורק אחד מעשרה כוכבים סב סביב שמש במרחק מתאים, וכן הלאה. למרות השמרנות, התוצאות היו מעודדות. יש חיים בחוץ, בסבירות גבוהה מאוד; עכשיו צריך רק לחפש אותם.



בספרם "כדור־הארץ הנדיר" (Rare Earth), שהתפרסם בשנת 2000, מצביעים פיטר ווארד ודונאלד בראונלי על שגיאתו של דרייק (ומרבית הפיזיקאים האחרים) בדיון ארוך ומעציב, דיון שהוציא את הרוח מהמפרשים ליותר מסופר מדע־בדיוני אחד.

הספר מציג את "היפותזת כדור־הארץ הנדיר": חיים פשוטים (בקטריולוגיים) הם נפוצים מאוד ביקום; חיים מורכבים (בעלי־חיים רב־תאיים, קל וחומר תבוניים) הם נדירים עד מאוד. החלק הראשון קל להבנה, ומעטים המדענים שיתווכחו עמו: חיים פשוטים נתגלו כבר על סלעים שמקורם במאדים, וגם כאן על כדור־הארץ בתנאים שנחשבו לבלתי־אפשריים עד לא מזמן (כגון בקטריות המתקיימות בטמפרטורות גבוהות בהרבה ממאה מעלות). החלק השני הוא המעניין, והוא רומז בעצם כי קיום חיים פשוטים לא בהכרח מוביל להתפתחות אבולוציונית ולחיים מורכבים, מסיבות רבות ושונות.

השגיאה בחישוב של דרייק, ביסודו של דבר, היתה בהנחה כי די לו לכוכב־לכת שיהיה במרחק המתאים משמש הולמת כדי שיתפתחו עליו חיים מורכבים בסבירות גבוהה. למעשה, אומרים ווארד ובראונלי, עלינו לסקור כל אחת ואחת מהתכונות של כדור־הארץ, ולהעריך מחדש את חשיבותה לקיום החיים. משוואת דרייק היא חישוב סטטיסטי, אולם בהעדר כל דוגמאות נוספות לחיים, חישוב זה מתבצע עבור N=1.

ובכן, מהן התכונות המיוחדות של כדור־הארץ שעלינו לקחת בחשבון בבואנו לבצע את החישוב?

מרחק מתאים מהשמש. מרחק גדול או קטן מדי ימנע קיום מים במצב צבירה נוזלי. אין כאן הרבה מקום למשחק: שינוי של 5 עד 15 אחוז במרחק של כדור־הארץ מהשמש יגרום לקפיאת או התאדות כל המים.

מרחק מתאים ממרכז הגלקסיה. צפיפות השמשות במרכז הגלקסיה גורמת לכך שאזור זה רווי יותר בקרינה. קרוב מדי למרכז הגלקסיה, וכמות הקרינה מונעת כל קיום חיים.

שמש בעלת מסה מתאימה. שמש מסיבית מדי פולטת קרינה אולטרה־סגולה רבה, שתמנע התפתחות חיים. שמש בעלת מסה קטנה מדי תדרוש מכוכב־הלכת להיות קרוב אליה (כדי לקיים מים נוזליים), ולכך מתלוות סכנות רבות ושונות. אחד הסיכונים, למשל, הוא "נעילת מסלול", מצב בו רק צד אחד של הכוכב פונה אל השמש (כפי שקרה לירח בסיבובו סביב כדור־הארץ). במצב כזה צד אחד הופך לוהט, השני קופא, והאטמוספירה כולה מתנדפת.

מסה מתאימה. כוכב־לכת במיקום הולם סביב שמש מתאימה לא יוכל לשמור על אטמוספירה אם המסה שלו קטנה מדי, וימשוך אסטרואידים רבים אם המסה שלו גדולה מדי.

אוקיינוסים. היכולת לקיים מים נוזליים לא מבטיחה באופן אוטומטי כי אכן יהיו על כוכב־הלכת מים. כפי הנראה, המים שעל כדור־הארץ הגיעו מאסטרואידים של קרח שהתרסקו כאן לפני מיליארדי שנים, בתקופת התהוותו של כדור־הארץ. מצד שני, יותר מדי מים (כלומר, כוכב ללא יבשה) יובילו לאטמוספירה לא יציבה שאינה מתאימה לקיום חיים.

שמש בעלת פלט אנרגיה יציב. אם פלט האנרגיה של השמש יקטן, אפילו לתקופה קצרה (תופעה לא נדירה, כפי הנראה), כל המים על־פני כוכב־הלכת יקפאו. מצב זה הוא בלתי־הפיך, משום שלאחר הקפיאה, פני השטח הלבנים יגרמו להחזרת אנרגית השמש, והקרח לא יפשיר. וכמובן שאם פלט האנרגיה של השמש יגבר, אפילו לתקופה קצרה, כל האוקיינוסים יתאדו והמים יברחו מהאטמוספירה, שוב תופעה בלתי־הפיכה.

אבולוציה מוצלחת. גם אם כל התנאים מתקיימים, וחיים פשוטים מתעוררים (כפי שקורה, סביר להניח, גם אם לא כל התנאים אכן מתממשים), עדיין אין פירוש הדבר שהתוצאה היא חיים רב־תאיים. האבולוציה על־פני כדור־הארץ כללה כמה "קפיצות" מפתיעות. שתיים מהן הראויות לאזכור מיוחד הוא המעבר מתא פשוט לתא בעל אברים פנימיים (תא איוקריוטי), והופעת השלד מבוסס הסידן. הקפיצה הראשונה דרשה, כפי הנראה, פרק זמן ארוך יותר מאשר ההתפתחות מתא איוקריוטי לאדם.

הימנעות מאסונות. מספר רב של אסונות אזוריים יכולים להוביל למחיקה כללית של החיים כולם, או לפחות החיים הרב־תאיים, מעל פני כוכב־הלכת. בין האסונות האפשריים: סופר־נובה (פיצוץ של שמש) בסביבה הקרובה; פגיעה מסיבית של אסטרואיד (כמו זו שגרמה, כנראה, להכחדת הדינוזאורים ומרבית המינים האחרים בני זמנם); שינויי אקלים קיצוניים המובילים לאפקט חממה מוחלט או לעידן־קרח אינסופי; וכן הלאה.

ישנם גם כמה גורמים שנשמעים, ברגע הראשון, כמוזרים, לא קשורים, או ממש לא הכרחיים:

קיום כוכב־לכת דמוי־צדק. צדק, בעל המסה המרשימה, משך אליו כפי הנראה אסטרואידים רבים שאלמלי כן היו עשויים לפגוע בכדור־הארץ ולהוביל לאובדן החיים המורכבים (בקטריות תשרודנה, כפי הנראה, כמעט כל אסון). האם יכולים להתפתח חיים בכוכב שאין צדק במערכת שלו, והוא נתון להפגזה חוזרת ונשנית של גופים אחרים? מצד שני, כוכב דמוי־צדק אך גדול מדי, או קרוב מדי לשמש, יגרום לאי־יציבות במערכת ולקריסתה, או יזרוק את הכוכבים האחרים אל החלל הקר.

קיום ירח גדול וקרוב. הירח של כדור־הארץ הוא יוצא־דופן בגודלו ובקרבתו. שני הירחים של מאדים, לשם השוואה, הם סלעים זניחים. מה לכך ולקיום חיים? מתברר כי הירח שמר (ועודו שומר) על יציבות זווית הסיבוב של כדור־הארץ סביב עצמו, ביחס למישור הסיבוב שלו סביב השמש. ללא הירח, זווית זו היתה עוברת שינויים רבים במהירות רבה, ולכן לא יכול היה להתקיים אקלים יציב. בנוסף, אם הזווית היתה מתאפסת, רק צד אחד של כדור־הארץ היה פונה (באופן קבוע) אל השמש, תופעה שכבר הוזכרו תוצאותיה הרות־האסון.

קיום מערכת לוחות טקטוניים. די מפתיע, אבל נראה כי מערכת הלוחות הטקטוניים הכרחית לשמירת יציבות האטמוספירה. המערכת מעורבת בתגובת משוב כימית מורכבת (המוסברת בפירוט מופרז בספר) הדואגת, בשורה התחתונה, לכך שכמות גזי החממה באטמוספירה תשאר יציבה. נדמה כי באף כוכב־לכת או ירח אחר במערכת השמש (למעט, אולי, באירופה, ירחו של צדק) לא קיימת מערכת טקטונית. האם מדובר בתופעה נדירה אך הכרחית?

השורה התחתונה היא כי יש להוסיף למשוואת דרייק עוד גורמים רבים. צריך לזכור כי מדובר במכפלה: אם אחד מהגורמים שואף לאפס, התשובה הסופית שואפת לאפס אף היא. לגבי מרבית הגורמים, קשה לנו מאוד לקבוע הערכה מדויקת, אך נראה שהערכים הנכונים נמוכים עד מאוד.

קריאת הספר מוליכה לכמה כיווני דיון מעניינים. ראשית, לגבי מה שאין בו: למרות שאני בטוח שיהיה מי שימצא בתיאורית כדור־הארץ הנדיר הוכחות לקיומו של בורא כל־יכול, הרי שהוכחה זו רחוקה מרוח הספר כרחוק מזרח ממערב. הטענה היא שהתנאים לקיום חיים הם נדירים - אולם עובדתית, מוכר לנו לפחות מקרה אחד בו כל התנאים הנחוצים התקיימו. המחברים שוללים אפשרות של התערבות "חיצונית" כלשהי (למעשה, הם כלל לא מתייחסים לכך). בנוסף, מי שיתעקש לקבל את הספר כהוכחה לקיומו של האל יאלץ גם לקבל את הנחותיהם של המחברים בדבר גיל היקום בכלל וגיל כדור־הארץ בפרט, שלא לדבר על תורת האבולוציה.

שנית, לגבי מה שיש בו: הספר דן באריכות רבה בכל הנושאים שהזכרתי לעיל. הבעיה היא, שלפעמים האריכות רבה מדי, ונוצרת הרגשה כי המחברים חוזרים על עצמם, או לחלופין נכנסים עמוק מדי לעובי הקורה. הספר אינו ספר מדע־פופולרי טיפוסי; הוא מסתמך על מחקרים מעודכנים מאד ועל תוצאות מחזית המחקר (ובכלל זה התייחסויות למאמרים שפורסמו פחות משנה לפני פרסום הספר, ואף למחקרים שטרם פורסמו באותה העת). הכתיבה נכנסת לעומק רב יחסית בנושאים מסוימים באסטרופיזיקה, ביולוגיה, כימיה וגיאולוגיה (וכמובן בתחום המחקר החדש המכונה "אסטרוביולוגיה"). הספר כולל מעל 25 עמודים של הפניות ומראי־מקום.

ולבסוף, נקודת החולשה של התיאוריה כולה: המחברים מודים (לאחר 281 עמודי דיון) כי הנחת המוצא שלהם היתה כי כל צורת חיים מורכבת תהיה דומה, במידה רבה, לחיים שהתפתחו על־פני כדור־הארץ. לא בצורה הפיזית, כמובן, אלא במנגנונים המאפשרים חיים. המחברים שוללים, למשל, את האפשרות של קיום אבולוציה והתפתחות חיים מורכבים ללא מים, או ללא חמצן, פחמן, וברזל. הם מניחים שכל צורת חיים מורכבת תהיה מבוססת על קידוד־מידע דמוי דנ"א. הם מודים, למעשה, שהם חסרי כל דמיון ומעוף: הם מתבססים רק על המוכר והידוע, רק על מה שהוכח כ"עובד".

קריאת הספר, מבחינתי לפחות, היתה חוויה מרתקת ומעוררת־יראה (למרות האמור לעיל בנוגע להתערבות חיצונית וללא כל קשר). המסקנה החשובה ביותר (מעבר לכך שפרוייקט SETI הוא בזבוז איום של משאבים) היא קלישאה בלתי־נמנעת, שהמחברים הקפידו להיזהר מלהציגה במפורש, למרות שהיא "יושבת לקורא על הכתף" במשך כל הקריאה: מה שיש לנו כאן נדיר, ואולי אף ייחודי ביקום כולו. צריך להקפיד קצת יותר ולנסות לשמור על כל זה.
קישורים
Rare Earth - הספר באמאזון
אסטרוביולוגיה - סדרת מאמרים מאת גל חיימוביץ', באתר האגודה הישראלית למד"ב
פרסום תגובה למאמר

פרסומים אחרונים במדור "ספרים"


הצג את כל התגובות | הסתר את כל התגובות

  אין חדש תחת השמש • אלי • 190 תגובות בפתיל
  מה????? • עמית
  ללא כותרת • ewilde • 5 תגובות בפתיל
  תיקונים והערות • גל • 9 תגובות בפתיל
  הבעיה עם הפיזיקאים היא שאין להם • כרמית • 20 תגובות בפתיל
  מעניין מאד • יו • 33 תגובות בפתיל
  ללא כותרת • פו • 4 תגובות בפתיל
  מפחיד להיות לבד • חן • 10 תגובות בפתיל
  Rare Earth • רון בן-יעקב • 6 תגובות בפתיל
  האינסוף והאפס • Ergil • 28 תגובות בפתיל
  התגלה כוכב לכת עם אטמוספרה • אסתי • 2 תגובות בפתיל
  ?Is there anybody out there • דרור דביר • 38 תגובות בפתיל
  קצת מד''ב • ע' • 2 תגובות בפתיל
  ואולי לא... • טל כהן
  יש אלוהים • משה • 6 תגובות בפתיל
  יש חיים באירופה? • טל כהן • 7 תגובות בפתיל
  מיסטיקה קוסמולוגית • God eat God
  הדוסים אומרים את זה כל הזמן • ירדן
  דיון נוסף • טל כהן
  את כל זה אנחנו אומרים בהנחה • אינדי • 74 תגובות בפתיל
  seti@home בצרות • שוטה הכפר הגלובלי • 2 תגובות בפתיל
  קיימת עוד מגבלה לדעתי • הוד ק.
  ללא כותרת • החייזר שבאייל • 11 תגובות בפתיל
  נא לא לאבד תקווה • שוטה הכפר הגלובלי
  קידוד מידע דמוי דנ''א • האיילים המקוריים 4 • 3 תגובות בפתיל
  לא כל כך נדיר (?) • שוטה הכפר הגלובלי • 17 תגובות בפתיל
  ועכשיו מגזין גלילאו • Xslf
  חסר פוונטה לחלוטין • גלעד
  לבד, או סתם לא יכולים למדוד? • Xslf • 7 תגובות בפתיל
  מאמר חובבני ולא מדוייק • עדי, טורונטו • 5 תגובות בפתיל
  יומרה אנושית • נדב
  ועכשיו ב-TED • Xslf

חזרה לעמוד הראשי פרסום תגובה למאמר

מערכת האייל הקורא אינה אחראית לתוכן תגובות שנכתבו בידי קוראים