הרבה מילים ברומו של עולם נאמרו על הקשר שלנו ליקום, כשחלק גדול מהן נתפס כאנטי-מדעי. אבל מה אם במקום לחפש ברומו של עולם, בודקים את הקשר ליקום דווקא במקום הארצי ביותר שאפשר לחשוב עליו – הסלעים שמרכיבים את קרום הפלנטה שלנו? גיאולוגים שעשו זאת מציגים תיאוריה שלפיה חיים הם תכונה של כדור הארץ עצמו, ואילו אנחנו רק ביטוי שלה.
במעמקים שמתחת לגופה של אוניית המשא USS – קייפ ג'ונסון ארבה סכנה מסוג חדש. כלי השיט שובר השוויון של מלחמת העולם השנייה, הצוללת, היווה איום שקט וקטלני. בניסיון להתמודד איתו פותחה טכנולוגיה חדשה – הסונאר. מפקד הספינה קפטן הארי האמונד-הס היה סורק באמצעותו את קרקעית הים כדי לאתר צוללות עוינות. הוא טרם ידע כי הניסיון שלו להוביל את הכוחות האמריקאיים בבטחה בין איי האוקיינוס השקט יוביל לאחת המהפכות המדעיות המשמעותיות ביותר בהיסטוריה של כדור הארץ, תרתי משמע.
במקצועו האזרחי היה הס גיאולוג, ומוחו המחווט לחקר כדור הארץ החל להבחין בדפוסים משונים העולים מקריאות הסונאר. קרקעית הים, שלמיטב ידיעתו אמורה להיות שטוחה, נראתה כבעלת רכסים, עמקים וטופוגרפיה לא שונה בהרבה מזו שקיימת על הקרקע.
שנים לפניו מדענים ממגוון תחומים הביאו רמזים מטרימים למה שעתיד הס לגלות. דמויות כמו חוקר הארצות הגרמני אלכסנדר פון הומבולדט, הגיאוגרף הצרפתי אנטוניו סניידר-פלגריני והגיאולוג הגרמני אלפרד וגנר, הבחינו כי קו החוף של מערב אפריקה מותאם באופן מעורר פליאה לקו החוף של דרום אמריקה, מעברו השני של האטלנטי. כאילו שני גושי האדמה נתלשו זה מזה. הם ואחרים אף מצאו מאובנים זהים ביבשות הללו, וכן מאפייני טבע ונוף נוספים. הצטברות הראיות הללו גרמה להם לפתח תיאוריה שלפיה בעבר היה רצף יבשתי אחד והקרקע נמצאת בתנועה.
בחוגים הגיאולוגיים של שלהי המאה ה-19 רעיון נדידת היבשות נשמע מגוחך. הוא אופסן על מדף הקוריוזים המדעיים ושם נותר להעלות אבק בדרך אל תהום הנשייה.
"מטלטל לחשוב שרק בשנות ה-60 של המאה ה-20 התגלה קיומם של לוחות טקטוניים, האחראיים לרעידות אדמה וצונאמי, אבל גם לעצם קיומם של חיים בכדור הארץ. למעשה, השברים הללו בקרום הפלנטה הם האיכות שמבדילה אותנו מפלנטות מתות".
כארבעה עשורים מאוחר יותר, כשהס קיבל את הקריאות המשונות ממערכת הסונאר החדישה, דברים החלו להתחבר. או שמא להיפרד. הס הבין שקרקעית הים דינמית ונפערת תדיר, ומשם נסללה במהירות הדרך להבנה שקרום כדור הארץ עשוי לוחות לוחות, והם נמצאים בתנועה מתמדת. תנועת היבשות היא רק הקצה הנראה לעין של תכונה זו של הפלטנה.
מטלטל לחשוב שרק בשנות ה-60 של המאה ה-20 התגלה קיומם של לוחות טקטוניים, האחראיים לרעידות אדמה וצונאמי, אבל גם לעצם קיומם של חיים בכדור הארץ. למעשה, השברים הללו בקרום הפלנטה הם האיכות שמבדילה אותנו מפלנטות מתות.
אבנים עם לב אדם
השברים בקרום הפלנטה שלנו עומדים בלב מחקר יוצא דופן שבו ניסו שני מדענים, האחד גיאולוג והשני גיאופיזיקאי, לבדוק: מה הסיכויים לקיום חיים בפלנטות אחרות? בשנות ה-50 של המאה ה-20 זרק הפיזיקאי האיטלקי אנריקו פרמי את השאלה "איפה כל החייזרים?" לקלחת המדעית. מאז, מסבירה פרופסור למדעי כדור הארץ מרשיה ביורנרוד ב-Nautilus, רוב הניסיונות להשיב על מה שזכה לכינוי "פרדוקס פרמי" עסקו בכל מה שלא קשור לערש החיים. נבדקו אפשרויות טכנולוגיות, סטטיסטיקות אסטרונומיות, אמצעי תקשורת וכן הלאה. אבל כדור הארץ עצמו, המקום שמסביר כיצד חיים יכולים להתפתח, לא ממש נלקח בחשבון.
אחת הדרכים המקובלות להעריך את הסיכוי לחיים בחלל, מספרת ביורנרוד, היא נוסחה שחיבר בשנות ה-60 האסטרונום פרנק דרייק. היא מכילה מגוון משתנים וחישובים שאינם מענייננו. מה שחשוב הוא שצמד החוקרים הוסיפו לנוסחה של דרייק שני משתנים שמכניסים למשוואה את הכדור שלנו עצמו: קיומם של יבשות ואוקיינוסים מובחנים, וקיומם של לוחות טקטוניים פעילים. הגורמים הללו, לשיטתם, הם תנאים קריטיים המאפשרים את שגשוגם של חיים. החישובים שלהם הולידו תוצאות עגומות, או משמחות, תלוי בעמדתכם לגבי חייזרים, והן שההיתכנות לקיומם שואפת לאפס.
פעילות הלוחות הטקטוניים ומחזור החומר הסלעי במעטפת ובקרום כדור הארץ.
הסיבה לכך היא שלוחות טקטוניים פעילים, מסבירה ביורנרוד, הם תופעה נדירה בקוסמוס, ובייחוד כאלה שכפופים לתהליך המתרחש פה אצלנו. הדינמיקה שבה הם נמצאים, לדבריה, היא תנאי הכרחי, ראשון במעלה ויסודי להתפתחותם של חיים. כדור הארץ מורכב בגסות משלוש שכבות. החיצונית היא הקרום שעליו אנו חיים והוא מורכב מהלוחות הטקטוניים. תחתיו נמצאת המעטפת, שמורכבת מסלעים בטמפרטורות אדירות ובמצבי צבירה משתנים, נוזליים בחלקם. במרכז נמצא גלעין כדור הארץ. "המערכת הטקטונית של כדור הארץ" מסבירה ביורנרוד, "מאפשרת לאטמוספרה ולהידרוספרה של הפלנטה להישאר בקשר עם הליבה שלה, במעגל קבוע ויוצא דופן". בסדקים של הקרום מתרחש הקסם. מכיוון שהלוחות למעשה כמו צפים על חומר צמיגי, הם נמצאים בתנועה. קרקע האוקיינוס של לוח אחד מזדחלת בתהליך איטי מתחת ללוח השכן ובכך יוזמת שרשרת שינוע אספקה: תנועת הלוח מורידה חומרים למעטפת, בזמן שפעילות וולקנית מחזירה אותם לפני השטח, וחוזר חלילה.
אחד החומרים שחודרים למעטפת הוא מי אוקיינוס. בעומקים רדודים זה מוביל להורדת סף טמפרטורת ההיתוך של סלעים, ומכאן להיווצרות של פעילות געשית שמייצרת יבשות. הסלעים הללו, שעלו מהכבשן תחת רגלינו, עשירים בחומרים החיוניים לשגשוגם של חיים. בעומקים יותר משמעותיים מי הים, שחודרים למעטפת בעקבות תזוזת הלוחות, מפחיתים את צמיגות הסלע המותך ומאפשרים לו תנועה יותר חופשית. תנועת הסלע המותך שמתחת ללוחות גורמת גם להם להיות דינמיים יותר, וכך נשמר מעגל אספקה שמניע את עצמו.
המעגל החוזר הזה כרוך בנידוף כמויות גדולות של אנרגיית חום מפנים כדור הארץ החוצה. כאן מתרחשת תופעה נוספת שאנו חייבים לה את חיינו: שינוע החום, מסבירה ביורנרוד, "מעודד את ליבת הברזל החיצוני הנוזלית להסעת חום גם כן, וזה יוצר את השדה המגנטי המגונן של כדור הארץ, ששומר על פני השטח מפני קרינה קוסמית מזיקה".
"הפצעים בקרום כדור הארץ הם מה שמאפשר לתערובת המינרלים העצומה שמרכיבה את הפלנטה להתערבל בינה לבין עצמה בפיצוץ מתמשך של אינטראקציות כימיות, שבסופו של דבר התגלמו לכדי חיים".
במקביל, תנועת הלוחות אחראית גם ליצירת הרים, עמקים וכל יתר הטופוגרפיה של הכדור. אחת התוצאות של כך היא נהרות, שבין היתר משמשים כמסוע של חומרים מזינים מאזורים גבוהים לאזורים נמוכים, ובכלל זה ימים רדודים הסמוכים לחוף, שם מתקיימים לפי הערכות כ-90 אחוז מהחיים הימיים. "תנועת הלוחות הטקטוניים", מסכמת ביורנרוד, "שזורה בכל התופעות שתומכות בחיים על כדור הארץ".
מחקר השוואתי נוסף שערכו מדענים לפלנטות אחרות מאשש את החשיבות שמקנה ביורנרוד ללוחות הטקטוניים. קנת' צ'אנג כותב ב-New York Times כי מודלים שבדקו את הרכב הגזים בכוכב נוגה הובילו למסקנה כי ייתכן מאוד שבעבר התקיימה בו תנועה של לוחות טקטוניים. הראיה לכך היא ריכוז גבוה של חנקן באטמוספרה של הפלנטה. כיום ידוע כי בנוגה אין תנועה של לוחות טקטוניים ולכן הפלנטה חמה מאוד ולא מאפשרת קיום חיים. בכדור הארץ, היכן שהלוחות פעילים, הטמפרטורה מווסתת ומאפשרת למים להיות במצב נוזלי, תנאי קריטי לקיום חיים.
אטול גאפו דהאלו במלדיביים. דארווין חשב על איים סמי-גיאולוגיים, סמי-ביולוגיים אלו כאנדרטאות להרי געש. צילום: ajaaibu on Unsplash
חוקרים שהגיבו למאמר טוענים כי ייתכנו הסברים אחרים, אבל כולם מאוחדים מאחורי ההנחה שהדינמיות של קרום הפלנטה היא הטריגר להיווצרות חיים: למאדים, לירח ולנוגה (לפחות כיום) יש מה שצ'אנג מכנה "מכסה סטגנטי", בזמן שבכדור שלנו יש סדקים. הציפוי המושלם של הפלנטות הללו כולא את הגזים בפנים וגורע אותם מפני השטח. לעומת זאת, הפצעים בקרום כדור הארץ הם מה שמאפשר לתערובת המינרלים העצומה שמרכיבה את הפלנטה להתערבל בינה לבין עצמה בפיצוץ מתמשך של אינטראקציות כימיות, שבסופו של דבר התגלמו לכדי חיים.
רבקה בויל מפרטת במגזין Quanta מה בדיוק קורה שם בפתחים של הקרום. "עם גרירתו מטה של הלוח הפסיפי אל מעטפת כדור הארץ, הוא מתחמם ומשחרר מים הכלואים בסלעים. בתהליך שמכונה 'התנחשות' [מלשון נחש] המים מבעבעים מחוץ ללוח ומשנים את התכונות של המעטפת העליונה. השינוי הזה מאפשר למתאן ולתרכובות נוספות לפעפע מחוץ למעטפת דרך מעיינות חמים בקרקעית אוקיינוס, שמלבד זה קרובה לקיפאון". לדבריה, תהליך זה לצד התהליכים שפירטנו קודם הציפו והפגישו את החומרים הדרושים למטבוליזם, פעולת הבסיס של תאים.
החיים גומלים לכדור בעיצוב מחדש
העובדה שפעילות טקטונית וגעשית – למעשה כימיה של סלעים – יצרה את התנאים לחיים, היא צד אחד של הסיפור. התהליך, כפי שעולה מכתבה של אוליביה ג'דסון ב-Aeon, הוא דו-סטרי. בקצרה, כשם שהאדמה מייצרת חיים, כך חיים מייצרים אדמה. קיימות דוגמאות רבות של בעלי חיים המשפיעים על הנוף, אבל דוגמה אחת שבה מתמקדת ג'דסון ממחישה את הקיבולת של יצורים חיים לבנות צורות נוף גיאולוגיות שלמות: אטולים.
אטולים הם אותם איים טבעתיים ושטוחים המעטרים בעיקר את האוקיינוס השקט. למעשה, מסבירה ג'דסון, מדובר בשוניות אלמוגים שנבנו לחופם של הרי געש עתיקים. הייתה זו תגליתו של צ'ארלס דרווין: לפעמים ההרים הללו שוקעים בשל תנועת קרקעית האוקיינוס, והלוע הפעור שלהם יורד מתחת לפני הים. האלמוגים, ששואפים לאור השמש, ממשיכים לגדול כלפי מעלה, ואם קצב השחיקה של ההר לא מהיר מדי, היצורים הימיים מצליחים לשמר את המבנה. דמיינו גביע גלידה ששואבים מתחתיתו את הגלידה עצמה ונותר רק הקונוס.
בניגוד לגביע שיעבור כרסום בפי ילד מרוצה, האטולים ממשיכים לבנות את עצמם. אך "מכיוון שאלמוגים לא יכולים לשרוד חשיפה מרובה לאוויר, הם לא גדלים מעל גובה פני הים – מה שמסביר מדוע הם כה שטוחים", כותבת ג'דסון. "בינתיים, הגלים סוחפים שברי אלמוגים והרוח עורמת חולות, מה שיוצר איונים נמוכים ושרטונים". על המצע הזה ינבטו צמחים שייסחפו על הגלים או יגיעו עם עופות, חיות אמפיביות ימצאו בו בית – ועם התנועה של הטבע, הריף, שפעם הקיף את מימיו הרדודים של הר געש, יהיה למערכת אקולוגית יבשתית בפני עצמה. חשוב לחדד שהאטולים אינם חלק מהרצף היבשתי של קרום כדור הארץ, אלא צורת חיים שיצרה שלדה לבנות עליה יבשה מסוג חדש.
גיאולוגיה, אמה של הביולוגיה
אפשר להסתכל על הדוגמאות הללו כסימביוזת חיים בין הכדור לדייריו: הוא מעניק להם פלטפורמה לשגשוג, והם בונים ומעצבים את נופו. אך אין לשלול אופציה נוספת: הכדור לא סתם מאפשר את קיומן של צורות חיים, אלא מתפקד כישות חיה בפני עצמה.
אחת הראיות התומכות בראיה זו היא שהמבנה והמאפיינים של כדור הארץ משתקפים מצורות החיים שבו. אומנם התוצרים של הכדור מוכרחים להתבסס על חומרי הגלם שקיימים בו, וכל אלה כפופים לאותם חוקי פיזיקה. אך אם נביט על הארגון של התכונות נגלה כי גם בכדור וגם ביצורים החיים מתקיימת הולכה חשמלית בליבה, בשניהם קיים מבנה המשלב מים, מעטפת רכה ושלד קשיח, תנועה פנימה והחוצה של גזים מאפיינת את שניהם, ועוד ועוד.
הדמיון באופן הארגון של תכונות הכדור וצורות החיים שבו מעלה את האפשרות שהחלוקה בין הכדור לתוצריו וליצוריו היא תולדה של הפרספקטיבה המוגבלת שלנו כיצורים זמניים. סנאפשוט מבודד מהקשר של תכונה או של תהליך שהתקיימו כאן במשך מיליארדי שנים יכול להציג אקראיות. אך כשמותחים את הפרספקטיבה על פני החלל והזמן, כל התכונות של כדור הארץ נדמות כבעלות מטרת קצה אחת שאותה אנו מכנים 'חיים'. ומכיוון שהכדור הוא חלק ממערכת השמש, והיא חלק מהגלקסיה וכן הלאה, אפשר להרחיב את הטיעון הזה עמוק אל היקום ככל שנרצה.
לכן, את ההנחה שלפיה התכונות של כדור הארץ מאפשרות לנו חיים, אפשר לנסח גם אחרת: החיים שלנו הם ביטוי לתכונות של כדור הארץ, המשך ישיר שלו, בשר מבשרו. אנחנו, והטבע בכלל, שייכים לכדור, ילדיהם של הלוחות הטקטוניים, המעטפת והגלעין.
תמונת כותרת: Tetiana Grypachevska on Unsplash
כתבות נוספות שעשויות לעניין אותך:
תנועה מחוללת את החיים, עצירה מאפשרת אותם
גלגולה של קובייה – מה יש בצורה הזו שמדענים מחפשים בה את סודות היקום?
סדר מתוך כאוס – פיזיקאים מנסים להסביר את העיקרון האניגמטי של היווצרות החיים
עוד מרדיו מהות החיים:
