האם אנחנו לבד ביקום?
מאחורי המושג "מערכות שמש אקסטרה-סולאריות" מסתתרות, אולי, התשובות לאחת מהשאלות המרתקות ביותר שנשאלו מאז החל האדם לחקור את החלל בצורה מדעית - האם אנחנו לבד? כיצד מגלים את כוכבי הלכת הרחוקים, כיצד השפיע הגילוי על מודל היווצרות מערכות השמש, ואיך נוכל לוודא שאכן קיימים חיים בחלל?
עד לפני כ- 20 שנה, מערכת השמש היחידה שהכרנו היתה מערכת השמש "שלנו" - שמרכזה בשמש, כוכב בעל מקור אנרגיה פנימי - וסביבה חגים כוכבי הלכת ויתר הגופים הקטנים, דוגמת שביטים, אסטרואידים, אבק ועוד. כוכבי הלכת שונים מהותית מהשמש - הם קטנים הרבה יותר ואין להם מקור אור משלהם. אנו רואים אותם בזכות אורה של השמש המוחזר מהם. גם הירח הסובב סביב כדור הארץ, כמו עשרות הירחים המקיפים את מרבית כוכבי הלכת, מאיר הודות לאור השמש המוחזר ממנו.
כוכב הלכת הגדול ביותר במערכת השמש - צדק, שגדול פי 1000 לערך מכדור הארץ, עדיין קטן מהשמש פי 1000. העובדה שכוכבי הלכת אינם מאירים בזכות עצמם מקשה עלינו לגלותם כאשר הם רחוקים מהשמש, ולראייה, פלוטו, שהתגלה רק בשנת 1930. גופים שמצויים במרחק דומה מהשמש התגלו רק בשנים האחרונות, הודות להתקדמות הטכנולוגית באמצעי התצפית.
מכאן, קל וחומר שיש בעייה מהותית באשר לגילויים של כוכבי לכת שסובבים סביב שמשות אחרות. לצורך כך יש להמחיש את סדרי הגודל:
את המרחקים בחלל אנו מודדים בזמן אור; זמן אור הוא המרחק שהאור הנע במהירות פנטסטית של 300 אלף קילומטר בשנייה (בריק) עובר בזמן נתון. כך, לדוגמה, הירח מצוי במרחק של כ- 1.3 שניות אור והשמש מצויה במרחק של 8.3 דקות אור - הרבה יותר נוח לרשום זאת מאשר את המספר האסטרונומי של 150,000,000 ק"מ, ועדיין לא יצאנו מגבולות השכונה הקרובה שלנו...
פלוטו, שעד לפני שנה סימן את הגבול החיצוני של כוכבי הלכת, מצוי במרחק של למעלה מ- 5 שעות אור. מערכת השמש משתרעת עד למרחק של כשנת אור אחת מהשמש. מרחק זה גדול פי 60 אלף ממרחקו של כדור הארץ מהשמש.
אך כשאנו יוצאים החוצה ממערכת השמש ונושאים את עיננו לכוכבים, אנו למעשה מביטים בשמשות רחוקות: מהן גדולות מהשמש, מהן קטנות ממנה, כל נקודה ונקודה מציינת שמש רחוקה שהקרובה בהן מרוחקת למעלה מ- 4.2 שנות אור מהשמש שלנו. כיוון שגם המטייל הוותיק ביותר אינו יכול לדמיין לעצמו מרחקים שנמדדים במיליוני ק"מ בודדים, קל לעשות את ההשוואה בין המרחק בין הירח שמצוי במרחק של שניית אור מאתנו (ונדרשים כמה ימים להגיע אליו) לבין כוכב שמצוי במרחק של 4.2 שנות אור שיידרשו עשרות אלפי שנים להגיע אליו. אם אנו רואים שמשות אדירות כנקודות קלושות, אנו מצויים בבעייה חמורה עוד יותר כשאנו מבקשים לגלות סביבן כוכבי לכת זעירים ואפלוליים.
אז איך מגלים את כוכבי הלכת המרוחקים?
פריצת הדרך נקרתה בשלהי שנות ה- 80 של המאה ה- 20. בזכות רעיון מבריק החלו להתגלות כוכבי לכת באופן עקיף בזכות הכבידה שהם מפעילים על השמשות סביבן הם חגים. אם נחזור למערכת השמש שלנו, נזכור שכל כוכבי הלכת חגים סביב השמש כפי שהירח חג סביב כדור הארץ. אך אמירה זו אינה מדויקת וקל להדגימה במערכת של כדור הארץ והירח: כאשר אנו אומרים שהירח סובב סביב כדור הארץ, אנו מניחים שהוא סובב סביב מרכז כדור הארץ, ולמעשה מתעלמים מהעובדה שגם הירח מושך את כדור הארץ.
בפועל, שני הגופים חגים סביב מרכז כובד משותף שמצוי על הקו המחבר את שני מרכזי הגופים, ממש כמו בנדנדה שבה נקודת המשען מצויה היכן שהוא בין שני הקצוות. כיוון שמסתו של כדור הארץ גדולה משמעותית ממסת הירח מצויה נקודת מרכז המסה בתוך כדור הארץ. צופה היפותטי המצוי הרחק בחלל מעל המישור שבו הירח סובב סביב כדור הארץ שמביט על כדור הארץ, יבחין שכדור הארץ נע במעין מעגל קטן. צופה המצוי על מישור הסיבוב של הירח סביב כדור הארץ יבחין שכדור הארץ מתקרב ומתרחק אליו חליפות: מתקרב כאשר הירח יהיה מצוי בין הצופה לכדור הארץ וימשוך את כדור הארץ לכיוון הצופה, ומתרחק כאשר הירח מצוי מעברו השני של מסלולו וימשוך את כדור הארץ הלאה ממנו.
באמצעות מכשיר מדידה הקרוי ספקטרוסקופ, שמנתח את האור המוחזר מכדור הארץ, אפשר למדוד את המהירות שבה כדור הארץ "מתנדנד" כתוצאה ממשיכת הירח, את פרק הזמן הנדרש לכל מחזור נדנוד ומכאן לחלץ את מסת הירח (האפקט הוא תוצא דופלר שבו מוסחת הקרינה הנפלטת מגוף מתרחק לכיוון האדום ומגוף מתקרב לכיוון הכחול).
הבעיה בגילוי כוכבי לכת בצורה זו היא שמסתם קטנה מאוד ביחס למסת השמש אותה הם סובבים ולכן המהירות שבה השמשות מתנדנדות קטנה מאוד, כמעט זניחה. רק כאשר הטכנולוגיה אפשרה להבחין במהירויות כאלה החלו להתגלות כוכבי הלכת הראשונים סביב שמשות רחוקות.
כל גילוי מעלה אינספור בעיות חדשות
כמו בכל סיפור במדע, כל גילוי פותר שאלה או שתיים ופותח אינספור שאלות חדשות, חלקן מציקות ביותר. מרבית כוכבי הלכת שהתגלו היו מטבע הדברים גדולים מאוד, מסתם גדולה עד פי כמה אלפים ממסת כדור הארץ. עובדה זו מתבקשת כיוון שבמגבלות הטכנולוגיות היה אפשר להבחין רק בהשפעה של כוכבי לכת מסיביים על השמשות סביבן הם חגים. אך הבעיה המטרידה באמת היתה במיקומם: הם נעים קרוב מאוד, קרוב עד כדי אבסורד, לשמשות. כל המודלים שניסו להסביר את אופן היווצרות מערכת השמש שלנו הסבירו בצורה מצוינת מדוע כוכבי הלכת הקטנים, דמויי ארץ, שהרכבם סלעי, קרובים לשמש ואילו הענקים, מצדק והלאה, שהרכבם גזי, מצויים הרחק מהשמש.
הסיבה לכאורה ברורה - קרוב לשמש היה חם מאוד בעת היווצרותה, ומרבית הגזים והקרח מהם נוצרו כוכבי הלכת התנדפו. לכוכבי הלכת הפנימיים, כדור הארץ וחבריו לא נותרה אלא השארית הסלעית בחומר גלם להיווצרותם. לכוכבי הלכת הרחוקים לא היתה הבעייה הזו והיה להם די והותר חומר גלם, קרחי וגזי בעיקרו, בכדי להיווצר. כך נוצרו כוכבי לכת שהרכבם בעיקר גזי, שיהיו גדולים מאוד כיוון שבאותו אזור קר התנאים אפשרו יצירת גופים גדולים מאוד יחסית לכוכבי הלכת הקרובים יותר לשמש.
דומה שמי שיצר את מערכות השמש שזה עתה נתגלו לא קרא את הוראות ההרכבה של מערכת השמש שלנו. כוכבי לכת גזיים סובבים כדי נגיעה מהשמשות סביבן הן נוצרו. יתרה מכך - מרבית המסלולים של כוכבי הלכת הענקיים האלה לא היו מעגליים, נאים לעין, דוגמת מסלוליהם של כוכבי הלכת במערכת השמש שלנו: מסלוליהם אליפטיים יותר, חלקם בצורה קיצונית. ברור שבמערכת שמש כזו שבה כוכב לכת בריון מתרוצץ ללא הבחנה - מתקרב לשמש ומתרחק ממנה - אין סיכוי לכוכבי לכת קטנים להימצא באזור שבו קיים סיכוי לתנאי חיים (טמפרטורה המאפשרת מים נוזליים). כוכבי לכת אלה פשוט יועפו מהמערכת על ידי הבריון המשתולל.
המודלים הפכו למורכבים יותר
בשני העשורים האחרונים הוצעו כמה מודלים המסבירים את הסתירה שבין תיאורית ההיווצרות של מערכת השמש שלנו ומערכות השמש החדשות. אחת מהן טוענת שכוכבי הלכת הגזיים אכן נוצרו הרחק מהכוכב, אך במשך הזמן הם היגרו פנימה. מודל זה מסביר את קיומם של כוכבי לכת גזים קרוב מאוד לכוכב החם.
מודל אחר, שעבדכם הנאמן דוגל בו, טוען כי כוכבי הלכת הענקיים האלה נוצרו בעת קריסת הענן שיצר את הכוכב ולמעשה מדובר ביצירה סימולטנית של שמשות וכוכבי לכת ענקים שאט אט קרסו פנימה לכדי יצירת מערכת שמש. כך או כך, מרבית כוכבי הלכת שהתגלו היו בקרבה גדולה מאוד לכוכב סביבו הם חגים בכדי לאפשר טמפרטורה נוחה לקיום חיים.
כאן המקום לציין כי יש הבחנה בין 2 שלבים של חיים - השלב הבסיסי שבו חיים נוצרים, קרוב לוודאי באופן פרימיטיבי מאוד. ייתכן מאוד כי שלב זה יכול להיווצר כמעט בכל מקום בו קיימים התנאים הבסיסיים ליצירת חיים - מים נוזליים וחומרי גלם ליצירת תרכובות אורגניות המצויים בשפע בכל היקום. אולם קיום חיים אינטליגנטיים הוא אופרה אחרת לגמרי: מדובר במאות מיליוני שנות אבולוציה המצריכים תנאים נוספים על התנאים הבסיסיים ליצירת חיים ומכשלות גדולות שעשויות לטרפד את השלב הזה. מרבית השואלים את השאלה הנצחית - האם אנחנו לבד - אינם מתכוונים לבקטריה או נבג, שגילוי אחת כזו בחלל יסעיר בצורה שלא תתואר את עולם המדע, אלא ליצור חביב (או שלא...) דמוי אי-טי, שיזנק מצלחת מעופפת כסופה וילחץ לנשיא האמריקני התורן את היד.
החיפוש נמשך
נקל אם כן להבין את האושר שהציף את האסטרונומים כאשר התגלה סוף-סוף כוכב לכת קטן, מעט גדול מכדור הארץ שמקיף כוכב אדום, קר אמנם מהשמש שלנו, אך עדיין במרחק די קרוב המאפשר טמפרטורות "נוחות" על פני כוכב הלכת, בטווח שמאפשר קיומם של מים נוזליים.
אולם הגילוי לא סיפק הוכחה חותכת לקיומם של חיים סביב אותו כוכב לכת. גם הירח שלנו מצוי בדיוק באותו המרחק מהשמש, וגם המאדים מצוי בטווח מרחק "סביר" מהשמש. בשניהם נדמה שהחיים לא היוו הצלחה מסחררת, לפחות כפי הידוע לנו עד כה. ואם אנו לא בטוחים בקיומם של חיים על פני מאדים הותיק והטוב, אף-על-פי שהנחתנו עליו כמה וכמה גישושיות שמטרתן העיקרית היא לבדוק התכנות חיים על פניו, נראה שהדרך לגילוי חיים סביב כוכבי לכת מרוחקים עדיין ארוכה.
בינתיים, לטוב ולרע, ככל הידוע לנו בכל הקשור לחיים אינטליגנטיים ביקום אנחנו די לבד. אם כי מבחינת המבט הקוסמית, לפי האופן שבו אנו מתייחסים אל כדור הארץ שהעניק לנו את האפשרות לקיים חיים על פניו ואל יתר צורות החיים על פניו שנוצרו בעמל רב של מיליארדי שנות אבולוציה, ייתכן שעדיף שכך.
יגאל פת-אל הוא מנהל פורום אסטרונומיה ב- YNET, מנהל מצפה הכוכבים בגבעתיים ומחבר הספר "מדריך להכרת השמים".
