עמוד הבית > מדעי כדור-הארץ והיקום > אסטרונומיה [מדעי החלל] > גרמי שמים > מערכת השמש
גליליאו : כתב עת למדע ומחשבה



תקציר
האם ניתן לקיים חיים על כוכב הלכת מאדים? כיצד אפשר להפוך את מאדים לראוי למגורי אדם? מה דרוש לשם כך, ומה הסכנות הכרוכות בכך?



לחיות על מאדים
מחבר: ד"ר נח ברוש


כיצד נוכל להפוך את כוכב הלכת האדום לראוי למגורי אדם? על-ידי "הארצה": הערובה האולטימטיבית להמשך קיומו של המין האנושי

מערכת השמש שלנו נשלטת על-ידי גוף מרכזי גדול ומאסיבי, השמש. הכוכב שלנו מפיק אנרגיה על-ידי "בעירת" מימן - תהליך שבו כל ארבעה גרעיני מימן (פרוטונים) בליבה של השמש מתחברים, בתהליך מרובה שלבים, לגרעין מורכב יותר, המכיל שני פרוטונים ושני נויטרונים - גרעין של הליום. המאסה של גרעין ההליום קטנה במקצת מארבע פעמים המאסה של פרוטון בודד; הפרש מאסות זה, שהוא שווה-ערך ל-4% מהמאסה של אלקטרון בודד, הופך לאנרגיה הבוקעת משמש.

אנרגיית השמש מופקת בליבה ומועברת משם אל פני השמש בתהליך ארוך של פיזור פוטונים, בליעתם ופליטתם מחדש, וחימום וקירור של גושי גז לוהט. האנרגיה מתפשטת מפני השמש לחלל, בכל הכיוונים, וחלקה הקטן מגיע אלינו, לכדור הארץ. יש לזכור שרק חלק זעום של האנרגיה הכללית שנפלטת מהשמש מגיע אל הארץ: חלק זה הוא היחס בין שטח החתך של כדור הארץ (מעגל שרדיוסו שווה לרדיוס כדור הארץ) לבין שטח הפנים של כדור, שרדיוסו שווה לרדיוס המסלול של הקפת כדור הארץ סביב השמש. הערך הממוצע הוא כשתי מיליארדיות מהסך-הכול.

בין השמש למסלול כדור הארץ פוגשת האנרגיה שנפלטה מהחמה את מסלוליהם של עוד שני כוכבי לכת: כוכב חמה (מרקורי) ונוגה (ונוס). כוכב-חמה קטן בהרבה מהארץ ולמעשה נטול אטמוספירה. נוגה קטן במקצת מכדור הארץ, ולו אטמוספירה צפופה הכוללת בעיקרה פחמן דו-חמצני (CO2) וחנקן. אטמוספירה צפופה זו יוצרת אפקט חממה שגורם לפני נוגה להתחמם מאוד, עד לטמפרטורה של כמעט 500 מעלות צלזיוס - הפלנטה החמה ביותר במערכת השמש. במסלול שמעבר לכדור הארץ, רחוק יותר מהשמש, מוצאים את מאדים, קטן מהארץ ובעל אטמוספירה דלילה, את חגורת האסטרואידים הראשית, את ענקי מערכת השמש, כוכבי הלכת צדק, שבתאי, אורנוס, ונפטון, ואת עולם גופי הקרח, שהגדול ביניהם הוא פלוטו, שנחשב כרגיל לכוכב הלכת התשיעי.

כוכבי הלכת נקראים גם "פלנטות" (planets) מן המלה היוונית "לנדוד", שהרי בתצפית ממושכת כוכבי הלכת נראים כ"הולכים" או "נודדים" בין כוכבי השבת הקבועים. התנועה הנראית של כוכב הלכת היא תוצאה של תנועת ההקפה שלו סביב השמש ושל תנועת כדור הארץ. בתנועה משולבת זו נראה לפעמים כוכב הלכת משנה את מהירותו ואת מגמת תנועתו. לעתים נראית תנועתו של כוכב לכת כ"תנועת נסיגה". זו מתרחשת כאשר כדור הארץ חולף במהלך הקפתו את השמש על פני כוכב לכת חיצוני יותר. המצרים הקדמונים זיהו תנועה אחורית זו של מאדים עוד לפני כ-5000 שנים, ולפיה כינו אותו "סקדת-אם אף חטחט", לאמור - "ההולך אחורה".

מאדים נחשב ל"כוכב לכת ארצי" משום שיחד עם כוכב חמה ונוגה יש לו מאפיינים דומים-יחסית לאלה של כדור הארץ. אחד ההבדלים הבולטים הוא הצפיפות הממוצעת, כ-3.9 גרם לסמ"ק, הקטנה במידה ניכרת מזו של הארץ (5.5 גרם לסמ"ק).


שני פנים של מאדים. התמונות צולמו על-ידי טלסקופ החלל האבל כאשר המרחק בין מאדים לכדור הארץ היה קטן ביותר, בקיץ של שנת 2003. תוואי הקרקע הבולט בתמונה השמאלית הוא הבליטה דמוית סנפיר של כריש: זהו "סירטיס מייג'ור". הפרט הבולט בתמונה הימנית נראה מעל המרכז ככתם אליפטי: זהו הר הגעש המאדימי אולימפוס.

חקר מאדים במאה השנים האחרונות

בהיסטוריה העתיקה מאדים הרשים את הצופים בעיקר בצבעו האדום. הדבר הזכיר את צבע הדם, שנקשר באופן טבעי למלחמות, ומכאן השם הרומי של כוכב הלכת: מארס (Mars), על-שם אל המלחמות. המחקר המדעי האמיתי של מאדים החל רק כאשר פותחו טלסקופים ראויים, שהצליחו להראות לצופה הקרקעי פרטים על פני כוכב הלכת. בימים שלפני המצאת הצילום ניתן היה רק לרשום ציורים של מה שעין האסטרונום ראתה. הציור המדעי הראשון של מאדים שמוכר הוא של המדען ההולנדי המפורסם כריסטיאן הויגנס (Huygens). ב-28 בנובמבר 1659 צייר הויגנס כתם שחור גדול על מאדים: זהו ככל הנראה אזור סירטיס מייג'ור (Syrtis Major) שנקרא על שם מפרץ בחוף אפריקה הממוקם דרומית-מערבית לכרתים. אזור זה של מאדים הוא אזור געשי, שגונו כהה יותר משל רוב פני מאדים עקב היותו מכוסה בסלעי בזלת. הויגנס עקב אחר הכתם והבחין כי הוא חוזר אל אותו מצב מדי כ-24 שעות. הוא הסיק מזה נכונה כי מאדים סובב סביב עצמו תוך כ-24 שעות, בדומה לכדור הארץ. לקראת סוף חייו כתב הויגנס ספר (שפורסם ב-1698, לאחר מותו) בו הוא דן בשאלה של קיום חיים על מאדים. הוא טען כי צורות חיים על מאדים צריכות היו להסתגל לטמפרטורות נמוכות מאשר בכדור הארץ, בגלל ריחוקו הגדול יותר של כוכב לכת מהשמש.

בשנת 1704 הבחין האסטרונום ג'אקומו פיליפו מאראלדי (Giacomo Filippo Maraldi) בכתמים לבנים קרוב לקטבים של מאדים. כעבור 15 שנים הציע שאלו כיפות שלג או קרח, לאחר שנראה כי כיפת הקוטב הדרומי שינתה צורה ואף נעלמה בחודשים אוגוסט וספטמבר - באותה שנה נמצא מאדים קרוב במיוחד לכדור הארץ, כך שהאסטרונומים היו יכולים להבחין בקלות בפרטים.

בשנת 1784 פרסם האסטרונום הבריטי ויליאם הרשל (William Herschel) את תגליתו לפיה ציר הסיבוב של מאדים נטוי ביחס למסלול ההקפה שלו סביב השמש. הרשל חישב שמדובר בזווית בת 30 מעלות (הערך הידוע לנו כיום הוא כ-25 מעלות). הטיית ציר הסיבוב ביחס למסלול גורמת לעונות שנה על כוכב לכת. נטיית ציר הסיבוב של הארץ היא 23.5 מעלות והדבר משנה את זווית הפגיעה של קרני השמש על הקרקע בין הקיץ לחורף: עקב כך קר בחורף וחם בקיץ. כך גם על מאדים והדבר מתבטא בגודל כיפות הקטבים, שמשתנה בין חורף לקיץ על כוכב הלכת. עם הבחנה זו השווה הרשל את מאדים לארץ ומצא נקודות משותפות רבות: אורך היום והלילה, הטיית ציר הסיבוב העצמי. גם אורכה של השנה קרוב לזה של כדה"א יחסית לפלנטות המרוחקות יותר מהפלנטה שלנו: 687 ימים עבור מאדים לעומת 365 ימים לכדור הארץ.

ב-1858 צפה הכומר הישועי אנג'לו סקי (Pietro Angelo Secchi) במאדים וצייר מפה מפורטת יותר מאלו של קודמיו. במפה זו הוא כינה את סירטיס מיג'ור, האזור הכהה הבולט, בשם "התעלה האטלנטית". הסיבה להיצמדות למונח "תעלה" היתה כנראה הצמידות בזמן לתחילת העבודות בכריית תעלת סואץ בשנת 1859; מבצע זה נחשב באותם הימים לפלא הנדסי וזה השפיע על סקי כמו גם על אחרים. בשנים הבאות סקי ציין פעמים רבות את המונח "תעלות" כאשר התייחס לתוואי הנוף על מאדים. הוא השתמש במונח האיטלקי canali, שאומץ גם על ידי אסטרונום איטלקי אחר, מפורסם יותר, ג'ובאני סקיאפארלי (Giovanni Virginio Schiaparelli) שהיה מנהל מצפה הכוכבים במילאנו. סקיאפארלי צייר מפה של מאדים בשנת 1877 כאשר מאדים היה קרוב מאוד לארץ.

באותה שנה (1877) גילה האסטרונום האמריקאי אסף הול (Asaph Hall) שני ירחים זעירים שהקיפו את מאדים, שזכו לשמות מתאימים למלווים של אל המלחמה: פחד (פובוס, Phobos) ואימה (דאימוס, Deimos), שמות שני סוסיו של מארס. מאותה שנה, ולמשך עשורים רבים, האמונה שעל מאדים קיימת רשת של תעלות הלכה והתפשטה, ולכדה את דמיון הקהל הרחב. המשפיעים העיקריים להשתרשות אמונה זו היו האסטרונום הצרפתי קמיל פלמריון (Nicolas Camille Flammarion), האמריקאי פרסיוול לוול (Percival Lowell), ובעיקר הסופר ה"ג ולס (Herbert G. Wells), שפירסם ב-1897 את הספר "מלחמת העולמות", שמתאר ניסיון לכיבוש כדור הארץ על-ידי יצורים ממאדים.

‏‏הירחים של מאדים והמאסה שלו

כאשר מדד אסף הול את מסלולי הירחים המקיפים את מאדים התקבלה הערכה סבירה של המאסה של מאדים. זוהי מסקנה ישירה מחוקי קפלר בניסוח של ניוטון, שמקשרים בין משך ההקפה של הירח את מאדים, ממדי מסלול ההקפה, וסכום המאסות של מאדים והירח שלו. כיוון ששני הירחים של מאדים זעירים לעומת גודלו של כוכב הלכת, בקירוב טוב מאוד, סכום המאסות מייצג את המאסה של מאדים. בהנחה שמסלול הירח הוא מעגל סביב מאדים, ניתן לכתוב את הקשר .

R הוא רדיוס המסלול של הירח, G הוא קבוע הכבידה העולמי, P הוא משך ההקפה של הירח סביב מאדים, ו- m1 ו- m2 המאסה של מאדים והמאסה של הירח. כאמור, אפשר להזניח את מאסת הירח יחסית למאסת מאדים וכך ניתן לחלץ את מאסת מאדים מהצבת הערכים המדודים. קירוב גס מאוד עבור המאסה של מאדים היה ידוע עוד לפני גילוי הירחים, מתוך חישוב ההפרעות שמאדים גורם לתנועת גופים קרובים אליו במערכת השמש (הארץ, למשל).

אם מציבים את המספרים המתאימים עבור פובוס, הירח הפנימי, R=9380 km ו-day P=0.319, מקבלים עבור המאסה של מאדים ערך של 6.4x1023 kg, כי-11% מהמאסה של כדור הארץ.

בתחילת המאה ה-20 החלו להופיע דיווחים רבים ששללו את קיום התעלות. הם ניזונו מתצפיות שערך האסטרונום ג'ורג' אלרי הייל (George Ellery Hale) בעזרת טלסקופ שקוטר המראה בו היה מטר וחצי. השלילה נבעה מאי-גילויים של אדי מים בתצפיות הספקטרוסקופיות של ואלאס קמבל (Wallace Campbell), מהתצפיות של דונלד מנזל (Donald Menzel) לפיהן הלחץ האטמוספרי על מאדים צריך להיות זעום, ומאי-הגילוי של חמצן חופשי באטמוספירה של מאדים. לאחר מלחמת העולם השנייה, ב-1947, התברר כי באטמוספירה של מאדים יש פחמן דו-חמצני. באותה שנה הציע חלוץ מפתחי הטילים, הגרמני ורנר פון בראון (Werner Von Braun), לבצע טיסת חלל מאוישת למאדים. רק ב-1963, לאחר תחילת טיסות החלל, התברר על סמך תצפיות מכדור הארץ שיש אדי מים על מאדים. הירון ספינרד (Hyron Spinrad) ועמיתיו מדדו כמות דלה פי 1000 לפחות מזו המצויה מעל המדבריות הצחיחות ביותר של כדור הארץ. שנתיים לאחר מכן, ב-1965, נערכה טיסת החלל הראשונה לחקר מאדים. החללית מארינר 4 חלפה ליד כוכב הלכת, שידרה 22 תמונות של פניו, ופתחה בכך את עידן חקר החלל של מאדים.

מאדים בעידן החלל

ניסיונות להטיס חלליות אל מאדים נעשו החל מ- 1960 (בתחילה על-ידי ברה"מ), אך החללית הראשונה שהצליחה להתקרב למאדים ולשדר נתונים מסביבתו היתה כאמור מארינר 4 האמריקאית. בתחילת שנות ה-1970 הוטסו בהצלחה חלליות אל כוכב הלכת האדום ואף היתה הנחיתה הראשונה על פניו (החללית מארס-3 של ברה"מ ב-1971); כמו כן החללית מארינר 9 של ארה"ב פעלה בהצלחה ממסלול לווייני סביב מאדים. הפרטים הראשונים ששידרה מארינר 9 - לאחר שנרגעה סופת החול הענקית שקידמה את פניה כשהגיעה לפני מאדים - היו ארבע נקודות בולטות מעל ענני החול; היו אלה הרי געש ענקיים שפסגותיהם בלטו מעל האבק. הגדול בהם הוא הר אולימפוס (Olympus Mons). וזאת יש לזכור - ככל שהכבידה של פלנטה קטנה יותר, יכולים להתרומם על פניו הרי געש גבוהים יותר.

גולת הכותרת של חקר מאדים במאה ה-20 היתה ללא ספק זוג חלליות וייקינג האמריקאיות, שנחתו על מאדים בשנת 1976 בשני מקומות שונים וביצעו שם מחקר לאורך יותר משנה. מבחינת תחכום ומורכבות המעבדות בשתי החלליות, הו היו חסרות תקדים. המטרה העיקרית של חלליות וייקינג, כפי שהבין הקהל הרחב, היתה החיפוש אחר חיים: המעבדות הממוזערות בתוך החלליות בחנו את האפשרות של קיום חיים מיקרוסקופיים. תוצאות הניסויים הראשוניים היו מעודדות: נראה היה שהאפר על קרקע מאדים שורץ חיים! ואולם לאחר כשנה התברר שניתן להסביר את כל התגובות שהתקבלו מהמכשירים על-ידי הנחה של קיום תרכובת ברזל עתירת חמצן על-פני ובתוך הקרקע.

‏‏במרכז הדיון בנושא שאלת קיום חיים בעברו של כוכב הלכת מאדים עומד המטאוריט 84001 ALH. מטאוריט זה נאסף באנטארקטיקה על-ידי משלחת מדעית אמריקאית בשנת 1984. הוא אחד מבין כתריסר מטאוריטים שמקורם זוהה כמאדים. מדובר באבן שהתגבשה בעבר הרחוק של מאדים, לפני כ-4.5 מיליארדי שנים, כלומר סמוך לתחילת התהוות כוכב הלכת.

חוקרי נאס"א גילו בתוך המטאוריט שרידים של חומרים אורגאניים מקבוצת: PAH (polycyclic aromatic hydrocarbons), וכן תרכובות של חמצן או גופרית שמקורם יכול להיות מחומר חי, ומבנים זעירים שאפשר לפרש כמאובני חיידקים.

המטאוריטם 84001 ALH נחת על הקרח האנטארקטי לפני כ-13,000 שנה. אף שלא ניתן לשלול בשלב זה אפשרות שהוא הזדהם בצורות חיים מכדור הארץ, סביר יותר שהתצורות הללו אמנם נמצאו בו כאשר עזב את מאדים. השאלה הגדולה ביותר היא אם אלה אכן סימנים של צורות חיים מאובנים, או שמא אלה רק הרהורי לבם של החוקרים.

חלקים של המטאוריט חולקו לחוקרים במדינות שונות, וסביר שתוך שנים אחדות יופיעו פירושים שונים, ממקורות בלתי תלויים.

תעלומת קיומם (או היעדר קיומם) של חיים על מאדים בתקופה העתיקה מאוד ואף בזמן הנוכחי עדיין לא נפתרה. חלק מחלליות המחקר שפועלות בימים אלה הן על פני הקרקע והן במסלול לווייני סביב מאדים נועדו למצוא סימנים שיכולים להעיד על אפשרות של קיום צורות חיים פשוטות, בעיקר על-ידי גילוי סימנים של מים. בתמונות רבות שצילמו חלליות המסלול מופיעים ערוצי "נחלים" יבשים. האם הדבר מוכיח שבעבר היו מים נוזליים על מאדים, יש סבירות גבוהה שנוכחות של מינרלים על מאדים שאותרו על-ידי הגשושית "אופורטוניטי", אשר על כדור הארץ נוצרים בתוך תמיסה מימית (האמטיט, תחמוצת של ברזל שנוסחתה הכימית וצבעה אדום עמוק כצבע הדם) אמנם תומכת בהימצאות מים נוזליים בתקופה כלשהי על מאדים.

בעזרת חלליות שהקיפו ומקיפות את מאדים התברר כי כיפות הקטבים, שקוטרן כמה מאות קילומטרים, מכילות גם קרח של מים (בהרכבן כלול גם הרבה קפוא). יש גם סברה שמתחת לפני הקרקע קיימים מרבצי קרח גדולים. במילים אחרות, חוקרים רבים חושבים שיש מים על מאדים, אם כי אלה לא נמצאים כיום במצב צבירה נוזלי. הסיבה לכך, כפי שכבר נרמז מקודם, הוא צירוף של טמפרטורה נמוכה עם לחץ האוויר הנמוך של האטמוספירה הדלילה. הטמפרטורה על מאדים משתנה (בהתאם לקו הרוחב) בין 27 (+) מעלות צלזיוס בקיץ, על קו המשווה, לבין 143- מעלות צלזיוס בקוטב של המחצית ה"חורפית", כאשר הטמפרטורה הממוצעת הכללית היא 55- מעלות צלזיוס (וזאת לעומת טמפרטורה ממוצעת כללית של 14 מעלות על פני כדור הארץ). בקטבים, שינויי הטמפרטורה על מאדים קיצוניים יותר ושם גם מוצאים את כיפות הקרח.

הקרח של מים ופחמן דו-חמצני זקוק בעצמו למנת חימום לא קטנה עד שהוא מתאדה. הטמפרטורה בקטבי מאדים משתנה בין 140- מעלות צלזיוס לבין 20- מעלות. שינויים קיצוניים אלה של טמפרטורה גורמים להתנדפות הפחמן הדו-חמצני. ממדידות וחישובים עולה שכרבע מכל הפחמן הדו-חמצני באטמוספירה קופא עם בוא החורף באחת המחציות של מאדים; רוב החומר שוקע באזורי הקטבים, שם הקור העז ביותר, ומכסה שכבות שהצטברו משנים קודמות. בשכבות אלו נמצא גם קרח של מים. כאשר במחצית הצפונית של מאדים שורר קיץ, שכבת הפחמן הדו-חמצני הקפוא על פני השטח נעלמת לחלוטין ושכבת קרח המים מתחילה להתנדף. בתקופה זו האטמוספירה מעל אזור הקוטב הצפוני של מאדים רוויה באדי מים וטמפרטורת פני השטח היא בערך 120- מעלות.

הקור המקפיא השורר על מאדים, הלחץ האטמוספירי הנמוך מאד וכן הקרינה המסוכנת - בעיקרה קרינת על-סגול, אך גם קרינת X וקרינת גאמא ואף קרינה חלקיקית יחייבו את האסטרונאוט המשוטט על מאדים להצטייד בחליפת הגנה מתאימה. נציין כי האטמוספירה הדלילה מאד של מאדים, והשדה המגנטי החלש שלו אינם מספקים הגנה מפני קרינה מסוכנת, שבכדור הארץ נבלמת הודות לשדה המגנטי הניכר שלו, והאטמוספירה. לעומת זאת, כוח הכובד הקטן על-פני מאדים יסייע לאסטרונאוט להחזיק על עצמו את ה"שריון" ההגנתי. אך ראוי לתת את הדעת: על אף ההרגשה הקלילה של מאסה גדולה על הכתפיים בגלל כוח המשיכה המוקטן, ההתמדה של אותה מאסה גדולה נשמרת כיוון שהיא לא תלויה בכוח הכובד. לכן התנועה עם מאסה גדולה צריכה להתבצע בזהירות!

אבל ביקור חטוף, ולו למשך מספר חודשים, לא יספק את הרבים שהיו רוצים לראות נוכחות מתמדת של בני אדם על מאדים, שאף תתפתח למושבה משגשגת: מטרה אפשרית למושבה כזאת היא מתן מענה לסכנה הקיימת למין האנושי מאירועים שיכולים להביא להשמדתו המוחלטת, כמו למשל פגיעה של אסטרואיד ענק (וראו: "אסונות מהחלל", גליליאו 57).

האם הקמת מושבה אנושית גדולה על מאדים היא בכלל אפשרית? לצורך זה הומצא המושג terraforming - הארצה - ייתכן שהיישום הראשון שלו יהיה במאדים.

הדוגלים ברעיון ההארצה רוצים להפוך את כוכב הלכת הצחיח למקום בו אפשר יהיה להסתובב ללא חליפות הגנה ולנשום אוויר צלול, עשיר בחמצן. כמו כן, אפשר יהיה לרחוץ ולשוט באגמים ובאוקיינוסים, אם כי אלה לא יהיו עמוקים במיוחד. חלום זה יכול להתממש, אולי, תוך כמה מאות שנים. בהמשך יתואר אחד התסריטים האפשריים, פרי סדנה בנושא זה שקיימה נאס"א בשנת 2000.

‏‏המלה terraforming ("הארצה" היא התרגום המקובל לעברית) הומצאה על-ידי סופר המדע הבדיוני ג'ק ויליאמסון ומופיעה בסיפור שפרסם בשנת 1942. ראשון סיפורי הז'אנר בו מופיע אנטי-חומר!

הארצת מאדים

התנאי להפיכת מאדים למקום דמוי כדור הארץ הוא נוכחותם של מים ופחמן דו-חמצני בכיפות הקטבים, וכן הימצאות חנקן באטמוספירה ואולי גם בתוך הקרקע. מרכיבים אלה הנחוצים לקיום חיים אמנם מצויים על-פני מאדים, אך הבעיה היא בזמינותם של חומרים אלה ליצורים חיים. האטמוספירה הנוכחית של מאדים דלילה ביותר ורובה פחמן דו-חמצני. הסיבה היא המצב המיוחד בו לכוד מאדים בעידן הנוכחי, שהוא "תקופת קרח" עמוקה. תכלית התוכנית היא "לשחרר" את המים ואת הפחמן הדו-חמצני מכיפות הקרח כדי לעבות את האטמוספירה. הדבר יביא בהכרח להתחממות פני מאדים בגלל תופעת החממה, הבולטת כל כך על נוגה ובמידה פחותה יותר על כדור הארץ. הדבר יגביר עוד יותר את תהליך ההתחממות. שינוי האקלים יהיה למצב קבוע של מאדים חם, וכך אולי תתאפשר בעוד כמה מאות שנים התיישבות אנושית מאסיבית על מאדים. אם, למשל, אפשר יהיה לשחרר את ה-CO2 שלכוד במצב קפוא בקטבים ואולי גם מתחת לפני השטח של מאדים, אפשר יהיה "לבנות" אטמוספירה שתיצור לחץ קטן רק במקצת, בשליש עד חצי, מזה שבגובה פני הים על כדור הארץ. כמות החומר הלכוד בקטבים הוערכה על בסיס צילומי לוויינים: כל החומר שמראה מבנה שכבתי, הן במחצית הצפונית של מאדים והן בדרומית, מהווה נפח של כשלושה מיליון ק"מ מעוקבים. זהו הנפח של כיפת הקרח שבגרינלנד ואם אמנם מדובר בקרח של מים, אזי זהו חלק קטן מהמים שכיסו פעם את פני מאדים.

בשנים האחרונות הוצעו מספר תסריטים אפשריים להתחלת חימומו של מאדים. הרעיון הוא שתיווצר תופעת חממה שמזינה את עצמה, ותגרום להמסה ולנידוף נוספים של פחמן דו-חמצני. בסופו של התהליך הטמפרטורה הממוצעת של פני מאדים תעלה, כך משערים, כמעט ב-60 מעלות מערכה הנוכחי. להלן ארבע אפשרויות לבניית אטמוספירה ראשונית על מאדים, שממנה סביר להניח שאפשר לקבל גם אטמוספירה דומה לזו של כדור הארץ.

זרקורים ענקיים מאירים את קטבי מאדים: אחת האפשרויות, הפחות סבירות, למימוש הוצגה על-ידי מדענים רוסיים, הם מציעים לשגר מראות ענק למסלול סביב מאדים כך שאור השמש שיחזירו לעבר הקטבים יחמם את הקוטב ויגביר את קצב התנדפות הגז הקפוא. הבסיס לשיטה זו היא טכנולוגיה שפיתחו הרוסים, ואף ניסו בהצלחה בטיסת חלל אחת, לפרישת מראות גדולות וקלות, שבנויות מיריעות חומר פלסטי דקיק, מיילר (mylar), שמשמש לעטיפת מזון, המצופה בשכבה דקיקה הרבה יותר של אלומיניום. כדי להעריך עד כמה מסובכת הצעה זו, נציין שכדי לגרום לעלייה של חמש מעלות בטמפרטורה הממוצעת של קטביו, יש לפרוש סביב מאדים מראות מסלוליות שקוטרן כ-200 ק"מ! עלייה כזו בטמפרטורה תגרום לנידוף כיפת הפחמן הדו-חמצני הקפוא בקוטב הדרומי של מאדים ולדרבון תהליך החממה.

"צביעת" אזורי הקטבים: אפשרות אחרת של שחרור גז החממה העיקרי שעל מאדים ממצבו הקפוא היא שינוי כושר החזרת האור של משטחי הקרח בקטבים. אם, למשל, אפשר יהיה "לצבוע" את כיפת הקרח הדרומית בצבע שחור, אזי היא תבלע יותר קרינה מהשמש וזה יביא לנידוף ה-CO2 אפשרות כזו הוצעה על-ידי חוקרים במכון שימיזו (Shimizu) ביפן. אחת הדרכים להשגת התוצאה של כיסוי הקרח בצבע שחור היא התפוררות שני הירחים של מאדים תוך כניסה מבוקרת לאטמוספירה. בלימה חלקית של תנועת ההקפה יכולה לגרום לשינוי מסלול שיביא בבוא הזמן לנפילת פובוס, ואחריו דאימוס, על מאדים. תוך כדי החדירה לאטמוספירה חלק מחומר הירח הנופל יתפזר כגרגרי סלע זעירים. רובם של החלקיקים יגיעו לאזורי הקטבים בגלל התנועה הטבעית של האוויר.

הפעלה יזומה של הרי געש: דרך אחרת היא לגרום התפרצות געשית על מאדים, באזור של הרי הגעש הגדולים, ובראשם הר אולימפוס. כמו בכדור הארץ, התפרצות געשית זורקת כמויות עצומות של אפר ועפר לאטמוספירה. השפעת הגרגרים הזעירים שמועפים לאטמוספירה על האקלים אינה ברורה מספיק כדי לנבא אם התהליך המוצע יחמם את מאדים או דווקא יקררו. אך השפעת הגרגרים לאחר נחיתתם באזורי הקטבים של מאדים ברורה, הימצאותם על הקרח תגרום להשחרה משמעותית, כלומר להגדלת מקדם הקליטה של הקרינה על-ידי הקרח, ולכן לחימום הקרח ונידופו. באותה הזדמנות, החייאת הר אולימפוס ואזורי הגעש האחרים על מאדים אמורה, כך מאמינים המציעים, להתיך את קרח העד שנמצא מתחת לפני הקרקע במקומות רבים על מאדים. הצירוף של כל התופעות אמור לחמם את כוכבי הלכת ולבנות עליו אטמוספירה משמעותית. הבעיה היא שדרבון הרי געש עשוי לדרוש פיצוצים גרעיניים בעומק הקליפה של מאדים!

הפגזה מהחלל: הצעה אחרת, שהעלו החוקר כריסטופר מק-קי (Christopher McKee) מאוניברסיטת ברקלי, שארגן את הסדנה של נאס"א בעניין מאדים, ויו"ר "חברת מאדים" (Mars Society) האמריקאית, רוברט זוברין (Robert Zubrin), היא הפצצת מאדים בגופי קרח שכיום מקיפים את השמש (שביטים ועצמים מחגורת קויפר). שהרי בשולי מערכת השמש משייטים גרמי שמיים קטנים, שעשויים בעיקר מקרח של מים ומים קפואים אחרים (פחמן חד-חמצני ודו-חמצני, אמוניה, מתאן). לרוב, אנו מכירים את הגופים הללו ככוכבי שביט. כאשר גוף כזה נמצא במסלול מאוד אליפטי, הוא מתקרב לפעמים לשמש ואז חום השמש גורם לחלק מהחומר הבונה את הגוף להתנדף. יחד עם הגזים שהיו קפואים, משתחררים גם גרגרי אבק רבים שהיו לכודים בתוך הקרח. האבק נדחה על-ידי רוח השמש והקרינה שנפלטת ממנה ויוצר זנב בהיר, שמחזיר את אור השמש. גם הגז נדחה הלאה מהגוף שפלט אותו ויוצר זנב שני. כל זה מתרחש מתוך גוף שקוטרו מקילומטרים אחדים עד לכמה מאות קילומטרים.

התסריט שהציעו מק-קי וזוברין דורש שינוי מסלולו של גוף כזה, כאשר הוא רחוק מאוד ממאדים. שינוי מסלול אפשרי על-ידי הפעלת מנוע רקטי (שיש להתקין על פני הגוף). על המנוע לפעול תקופה ארוכה, של מספר שנים, כדי לשנות במקצת את מסלולו של כוכב השביט. לאחר כמה עשרות שנים של טיסה בחלל עם בקרה צמודה, משולי מערכת השמש ועד מאדים, אמור הגוף לפגוע בכוכב הלכת. על-פי חישוביהם של מק-קי וזוברין, אסטרואיד קרח שמאסתו עשרה מיליארד טונות יפגע במאדים וישחרר מספיק אנרגיה בעת הפגיעה כדי לחמם את מאדים בשלוש מעלות. החימום, ואפקט החממה שיגרמו הגזים שהרכיבו את הגוף הפוגע, יגרמו להמסת כמויות אדירות של קרח (ממים) מהחומר הקפוא על מאדים. אם תתבצענה הפגזות חלל כאלו של גושי קרח ענקיים, מדי שנה במשך כחמישים שנה, יכולים להצטבר די מים בצורה נוזלית כדי לכסות רבע מפני מאדים באגמי מים רדודים. כיוון שהמרכיבים העיקריים של תוכנית זו - גושי הקרח - קיימים למכביר באזורים הרחוקים של מערכת השמש, נשארה רק המטלה "הפשוטה" של פיתוח מנוע רקטי רב-עוצמה שיהיה מסוגל להזיז אסטרואיד ממסלולו. גם דבר זה נמצא בתכנית העבודה של חוקרי החלל, כדי למגר סכנות שצפויות לכדור הארץ מגופי חלל שעלולים לפגוע בו.

בניית אטמוספירה שניונית: כל התסריטים הללו עשויים ליצור אטמוספירה עבה על מאדים, שתגרום ללחץ משמעותי בגובה פני הקרקע, אך כזו שאינה מסוגלת לקיים חיים כפי שאנו מכירים על כדור הארץ. אטמוספירה מסוג זה היתה קיימת על כדור הארץ כמעט מרגע היווצרותו. אטמוספירה בראשיתית כזאת, המורכבת מחנקן שמקורו מהקרקע, פחמן דו-חמצני, אמוניה, מים, וכו' אינה מסוגלת לקיים חיים כשלנו, מאחר שלא נמצא בה חמצן מולקולרי. עקב היעדרו של חמצן חופשי באטמוספירה תהליך שריפת החומרים המבוסס עליו לא יכול להתקיים. החמצן החופשי הופיע יחסית מאוחר בתולדות כדור הארץ, כמיליארד וחצי שנים לאחר היווצרות הפלנטה שלנו. עדות לכך הם מרבצים ברזליים שכבתיים, שמוסברים כשכבות משקעים של תחמוצות ברזל. החמצון של הברזל במים התאפשר, לפחות חלקית, הודות לתהליך הפוטוסינתזה, שמנצל את אור השמש כדי ליצור סוכרים אך שאחד ממוצריו הוא חמצן חופשי.

כדי לשנות אטמוספירה ראשונית לאטמוספירה שניונית, הדומה לזו הנוכחית על כדור הארץ, מציעים חוקרים שונים "להזריע" אצות פשוטות באטמוסיפרה הראשונית. האצות הכחולות-ירוקות, יצרניות החמצן הראשונות על עולמנו, מוצעות כמחוללי אותה התופעה גם באוויר מאדים. מבחינה מעשית, החישובים מראים שהזרעה של אצות כאלה על מאדים תדרוש כ-100,000 שנים כדי ליצור מספיק חמצן באטמוסיפרה. ייתכן שבעזרת הנדסה גנטית ניתן יהיה ליצור סוג משופר של אצות אלה, שיפיק הרבה יותר -חמצן וגם יתרבה בקצב מהיר כך שבניית האטמוספירה תתרחש בקצב מזורז, אולי תוך 10,000 שנים בלבד. מתברר שכדי לאפשר פוטוסינתזה על-ידי אצות לא צריך לשנות הרבה. בטבלה הבאה מוסברים הגורמים השונים וכן הסיבות לנחיצותם:

אם ניתן יהיה להעלות את כמות ה-CO2 באטמוספירה כך שהטמפרטורה על פני מאדים תעלה לערך הרצוי, גם ריכוז החמצן וגם ריכוז המים באטמוספירה יעלו. יש אפשרות שגם ניתן יהיה לשחרר כמות קטנה של חנקן על-ידי פעולת חיידקים על הקרקע של מאדים, לפחות מספיק כדי להעשיר את האטמוספירה בחומר זה מספיק כדי לקיים צמחייה פשוטה.

על-פי חישוביהם של מק-קי וזוברין, תהליך הפיכת מאדים לדומה לכדור הארץ ולמתאים להתיישבות מאסיבית של המין האנושי עשוי להימשך רק כ-500 שנים, אם כל השיטות שתוארו לעיל יופעלו בו-זמנית. עוד הרבה לפני כן ניתן יהיה להתהלך על מאדים עם מיגון אישי פשוט יחסית, כגון חליפת חימום ומסיכת חמצן.

הגורם

התחום

הסיבה

טמפרטורה ממוצעת

0°C<

מים במצב צבירה נוזלי
לחץ כללי יותר מ-10 מיליבר לחץ אדי מים, חמצן, חנקן דו-חמצני
פחמן דו חמצני יותר מ-0.15 מיליבר פוטוסינטזה
חנקן מולקולרי בין 1 ל-10 מיליבר מספיק חנקן לצמחים
חמצן מולקולרי יותר מ-1 מיליבר נשימה של צמחים

סיכונים אפשריים

למרבה האירוניה, האפשרות שפעם היו חיים על מאדים מהווה סכנה אפשרית לתוכנית הפיכת כוכב הלכת למקום מגורים עבור המושבה וגם (אולי) עבור חלק נכבד מהאנושות העתידית במערכת השמש. הגילויים החדשים, הן של הגשושיות שנוסעות על פני כוכב הלכת, הן מחלליות המקיפות את מאדים, והן ממחקרים על כדור הארץ, כאמור לעיל מעלים את האפשרות שצורות חיים פשוטות היו יכולת לקום ולשגשג על מאדים, לפחות בתחילת התפתחותה של הפלנטה. יש החושבים שצורות החיים על מאדים אף פיתחו מנגנוני הגנה דומים ליצורים ארציים חד-תאיים: אם תנאי הסביבה נעשים קשים, למשל עקב היעדר מים נוזליים לתקופה ארוכה הם הופכים לנבגים וכך יכולים להתקיים בתרדמת עד אשר תנאי הסביבה משתפרים. החשש הוא שאם התנאים על מאדים ישתפרו עקב פעולת ההארצה, יקומו לתחייה צורות חיים לא ידועות שיעשו שמות בקרב המתיישבים על מאדים.

לאמיתו של דבר, כבר קמה "ועדה בינלאומית להתנגדות להחזרת דגימות קרקע ממאדים" שמתנגדת לבדיקת דגימות כאלו על כדור הארץ לפני שמאדים ייחקר בצורה יסודית מאוד על-ידי חלליות בלתי מאוישות. עם חברי ועדת השתדלנים, שהינם מתנדבים שעמם נמנים מהנדס שהשתתף בתכנית "אפולו" של הנחתת אדם על הירח, שני חוקרים שהפעילו מעבדות בדיקה בנחתות מאדים של תוכנית ויקינג, ופרופסור לאסטרופיזיקה שמאמין כי המגפות על כדור הארץ הן תוצאה של חדירה לאטמוספירה שלנו של יצורים חד-תאיים מהחלל. הוועדה דוגלת בנקיטת אמצעי זהירות ללא תקדים כאשר יגיעו דגימות קרקע ממאדים לבדיקה על כדור הארץ, ומתריעה שכיום אין מתקנים ברמה הדרושה ולכן כדור הארץ חשוף לסכנת זיהום של צורות חיים ממאדים. כדוגמה של אסון אפשרי, מביאה הוועדה באתר האינטרנט שלה את מגיפת הדבר שחיסלה רבע מאוכלוסיית אירופה במאה ה-14, כתוצאה מהגעת חיידק "חדש" מסין.

למרבה המזל, נראה שניתן לבטל חלק מהחששות. בגיליון 68 של "גליליאו" הובהר, ברשימה שנושאה פנספרמיה, שהאפשרות שצורות חיים פשוטות הוחלפו בין כדור הארץ לבין מאדים אינה זניחה לגמרי. מכאן, שצורות חיים פשוטות ממאדים אולי כבר באו במגע עם צורות חיים ארציות. כיוון שקיים סיכוי שהיה כבר מגע בין צורות החיים של שני כוכבי הלכת מבלי שהחיים יפסיקו להתקיים (לפחות על כדור הארץ), נראה סביר שצורות החיים של מאדים לא יהוו סיכון משמעותי למתיישבים.

לעומת זאת, יש הטוענים שדווקא האפשרות שצורות חיים על מאדים קרובות מבחינה גנטית לאלו של כדור הארץ מצביעה על ממשות הסכנה. חיידקים או נגיפים שהיו בתרדמה על מאדים יזהו סביבה אנושית, למשל זו של גוף האדם, כאתר בו תנאי הקיום טובים וכדאי להתרבות בו. קיימת גם אפשרות שמושבות אלו אף שיתפתחו לא יזיקו לנושא אותם, אך ודאי שהדבר ראוי לתשומת לב.

הסוגייה המוסרית

מתעוררת השאלה אם תוכנית הפיכת מאדים לדמוי כדור הארץ היא מוסרית, לאור האפשרות שצורות חיים שאולי קיימות כיום על מאדים, בתנאי הסביבה הקשים השוררים בו, עלולים להיכחד אם הסביבה אמנם תהפוך לדמוית כדור הארץ. חלק מהחברים של "חברת מאדים" (Mars Society) וזוברין בראשם מתארים תהליך הארצה של, כוכב הלכת כדומה לכיבוש המערב בידי המתיישבים האמריקאים מידי האינדיאנים. אחרים משווים תהליך כזה להתפשטות המין האנושי על פני עולמנו שלנו: הרי כאשר בני האדם הקדמונים החלו להתפשט על פני היבשות הם גרמו להכחדת סוגים רבים של יצורים, יש הטוענים גם שההתרבות הבלתי מבוקרת של בני האדם גרמה לשינויים אקולוגים בלתי הפיכים על כדור הארץ.

האם עומדת לנו הזכות לשנות כרצוננו את סביבתו של כוכב-לכת שכן, סוגייה זו ראויה לדיון כיוון שאולי בה תלוי עצם קיומנו. המין האנושי המודרני שיגשג על-ידי התרבות והתפשטות, החל ממרכז אפריקה לפני יותר מ-100,000 שנים, דרך המזרח התיכון לכל עבר של הכדור. העולם שלנו התחיל להיות קטן עבור הגזע האנושי. כמו-כן, בשנים האחרונות התחלנו לתת דעתנו לסכנות שעלולות להמיט כליה על האנושות, או לנסיגה כה משמעותית שיידרשו עשרות אלפי שנים כדי לחזור לאותה רמת קיום. סכנות אלה באות לרוב מהחלל, עקב פגיעה אפשרית של גופים שמימיים קטנים יחסית, או עקב שינוי משמעותי של סביבתנו.

אחת האפשרויות להבטיח את המשך קיומנו, לא האישי אלא של האנושות כולה, היא פיזור הסיכון. על-ידי יוזמה של "השתלת" האנושות על כוכבי לכת אחרים ניתן לצמצם משמעותית את הסכנה. גם אם יתרחש אסון כבד ביותר על תושבי כדור הארץ, הענף שחי על מאדים עשוי לשרוד. עקב כך, יישוב מאדים הופך להיות משימה כלל-אנושית, שקיומנו הביולוגי והגנטי תלוי בו. הנימוק, דרך אגב, תקף לגבי כל סוג של התיישבות מחוץ לכדור הארץ, למשל על הירחים של צדק, או מחוץ למערכת השמש.

המין האנושי נמצא בנקודת מפנה התפתחותית, בה הוא יכול להישאר כבול לכוכב הלכת עליו נולד או להחליט להמשיך את התפתחותו ולהפוך מ-homo sapiens ל-homo spatialis, מה-"איש הנבון" ל-"איש החלל". ההחלטה נתונה בידינו ונקווה שהיא תהיה נכונה.

ביבליוגרפיה:
כותר: לחיות על מאדים
מחבר: ברוש, נח (ד"ר)
תאריך: מאי 2004 , גליון 69
שם כתב העת: גליליאו : כתב עת למדע ומחשבה
הוצאה לאור: SBC לבית מוטו תקשורת ולאתר IFEEL
הערות לפריט זה:

1. ד"ר נח ברוש הנו אסטרונום ועמית מחקר בחוג לאסטרונומיה ואסטרופיזיקה של אוניברסיטת תל אביב. כיום הוא משמש כמנהל מוקד הידע בנושא גופים קטנים שמתקרבים אל כדור הארץ.


הספרייה הוירטואלית מטח - המרכז לטכנולוגיה חינוכית