מפלי הדם: הקרחון האנטארקטי שמדמם, והמאה שנדרשה כדי להסביר
עמדו למרגלות קרחון טיילור, במדבר הקפוא של העמקים היבשים של מקמרדו באנטארקטיקה, ולרגע העיניים מספרות לכם שמשהו השתבש נורא. העמקים היבשים הם מן המקומות היבשים, הקרים והנטולי-חיים למראה ביותר על פני כדור הארץ, נוף של סלע חשוף וקרח כחלחל-לבן שכמעט לא ירד בו גשם זה שני מיליון שנה. ומתוך סדק בקיר הקרח העתיק ההוא נשפך זרם בצבע דם יבש במורד הפן החיוור ונקווה על פני אגם בוני הקפוא. זה נראה, ללא ספק, כמו פצע. זה נראה כאילו הקרחון מדמם. אין פצע, ואין דם.
המפל נתגלה ב-1911 בידי הגיאולוג האוסטרלי תומאס גריפית טיילור, שמיפה את העמק הנושא כיום את שמו במסגרת משלחת "טרה נובה" של רוברט פלקון סקוט - אותה משלחת שממנה סקוט וארבעה מחבריו לא ישובו לעולם. טיילור הביט בכתם האדום ושיער שהצבע נובע מאצות אדומות הגדלות בקרח. זו הייתה מחשבה ראשונה סבירה, מן הסוג שחוקר טבע קפדן בן תקופתו היה אוחז בו, והיא הייתה שגויה. רעיון האצות החזיק מעמד עשורים, בין השאר משום שהמקור האמיתי שכן במקום שאיש לא יכול היה להגיע אליו.
התעלומה הייתה למעשה שתי שאלות. מה צובע את המים באדום? ומהיכן בכלל מגיעים המים האלה, אטומים כפי שנדמה שהם בתוך קרחון שכמעט אינו נמס, במקום קר מכדי שלמים נוזליים יהיה בו עסק להתקיים?
האדום, כך התברר, אינו חיים אלא חלודה. עמוק מתחת לקרח שוכן מאגר עתיק של מי מלח - מים כה כבדים במלח שהם נותרים נוזליים בטמפרטורות שמקפיאות מים רגילים למוצק, וכה עמוסים בברזל מומס שאיש לא יכנה אותם ראויים לשתייה. שם למטה, במאגר החשוך וחסר האוויר, מי המלח צלולים כמי ברז. ברגע שהם מגיעים אל פני השטח ופוגשים חמצן בפעם הראשונה זה אולי מיליון שנה, הברזל המומס מתחיל להתחמצן, ובתוך שניות הזרם נשטף באדום. מפלי הדם הם, במילים הפשוטות ביותר, צבעו של ברזל המחליד לנגד עיניך, אותה תגובה עצמה שמכתימה מסמר ישן, רק מבוימת בקנה מידה של מפל.
ב-2023 צוות ובו המדען לחומרים מאוניברסיטת ג'ונס הופקינס קן ליוי והמיקרוביולוגית ג'יל מיקוצקי הניחו דגימות תחת מיקרוסקופ אלקטרונים חודר, מכשיר עתיר עוצמה בהרבה מכל מה ששימש קודם, ומצאו את מה שהעבודה הקודמת פספסה. האדום נובע מאינספור כדוריות-ננו עשירות בברזל, חלקיקים בגודל כמאית מתא דם אדום יחיד, הנושאים לא רק ברזל אלא גם סיליקון, סידן, אלומיניום ונתרן. וחשוב מכול: הן אינן גבישים. "כדי להיות מינרל, האטומים חייבים להיות מסודרים במבנה גבישי מסוים מאוד", הסביר ליוי; ומכיוון שלכדוריות הזעירות האלה אין שום מבנה מסודר כזה, השיטות הרגילות לזיהוי מינרלים, כמו עקיפת קרני רנטגן, פשוט מעולם לא קלטו אותן. הן היו שם כל העת, נסתרות מן הכלים עצמם שנשלחו לחפשן.
השאלה השנייה, האינסטלציה הנסתרת, החזיקה מעמד עד 2017. מי המלח היו צריכים לנוע ממקום עמוק בתוך הקרח או מתחתיו עד לוע הקרחון, ובמשך מאה שנה המסלול הזה היה נסתר. צוות בהובלת ג'סיקה בדג'לי, אז סטודנטית לתואר ראשון במכללת קולורדו, בעבודה משותפת עם הגלציולוג אֶרין פטיט מאוניברסיטת אלסקה פיירבנקס, השתמש בהד רדיו, מכ"ם הרואה דרך הקרח, וגרר אנטנות על פני הקרחון בתבניות רשת כדי לצייר את מה שמתחת, כדרך שעטלף ממפה חדר בעזרת הדים. דווקא המלח עצמו, שחידד את הניגוד מול הקרח הטרי, הוא שאִפשר לגלות את הרשת הנסתרת בכלל. הם התחקו אחר סדקים וערוצים הנושאים מי מלח בלחץ לאורך כתשעים מטר דרך קרח מוצק ותת-אפסי עד הנקודה שבה הוא בוקע, וקשרו אותו למאגר שאולי היה אטום למעלה ממיליון שנה, מאז שכיס מי ים נלכד ונחתך בעת התקדמותו האיטית של הקרחון. קרחון קר, התעקשו ספרי הלימוד מאז ומתמיד, קפוא לכל עומקו ואינו יכול להכיל מים נוזליים הנעים בתוכו. מפלי הדם אומרים אחרת.
וכאן הסיפור חדל להיות סתם חידה כימית ונעשה מוזר באמת. במאמר מ-2009 בכתב העת "סיינס" הראו מיקוצקי ועמיתיה שמי המלח הקבורים אינם עקרים. הם מכילים קהילה משגשגת של מיקרובים, לפחות שבעה-עשר סוגים נבדלים, החיים בחשכה נצחית וכמעט בלי חמצן, ומפיקים אנרגיה לא מנשימת אוויר אלא ממחזור תרכובות ברזל וגופרית, ומנצלים ברזל מומס באופן שמעטים מן היצורים על פני השטח נוהגים בו. כך הם ממשיכים לעשות, בחשכה קרה ומלוחה, מנותקים מן השמש ומן האטמוספרה, זה משהו כמו מיליון וחצי שנה. המאגר הוא, למעשה, קפסולת זמן, והחיים שבתוכו פועלים על הכימיה השקטה שלהם עוד מלפני שהמין שלנו היה קיים.
כך התשובה לחידה בת המאה של הקרחון המדמם מורכבת כעת משלושה חלקים. הצבע הוא ברזל מתחמצן, שב-2023 זוקק עד לכדוריות-ננו א-מורפיות שאף מכשיר קודם לא ראה. המים הם מי מלח עתיקים, שערוציהם הנסתרים מופו במכ"ם ב-2017. והמאגר המזין אותם חי, ביתם של מיקרובים ששרדו בבידוד למעלה ממיליון שנה. קרחון שנראה תחילה ככוריוז, ואחר כך כפצע, התגלה כאחת ממערכות החיים המוזרות ביותר על פני כדור הארץ.
מסקנות ושאלות פתוחות
הצבע פוענח והאינסטלציה מופתה, אך "נפתרה" היא מילה נדיבה למה שאנו יודעים על החיים שמתחת. כיצד מערכת אקולוגית שלמה מזינה את עצמה, מנותקת מאור שמש ומאוויר, במשך מיליון שנה ומעלה, בלי לקרוס? על מה בדיוק חיים היצורים האלה, ובאיזו מהירות, או באיזו איטיות בלתי-נתפסת, הם חיים? האם התפתחו בבידוד כל העת הזו, ונסחפו הלאה מבני-דודיהם הימיים אל משהו חדש ממש? אימתנו שהמיקרובים שם ושרטטנו את קווי המתאר של האופן שבו הם מתפרנסים, אך המאזן המלא של אנרגיה נכנסת ואנרגיה יוצאת, שיסביר כיצד החיים מאזנים את ספריהם במקום כזה, נותר פתוח.
יש דרכים מתחרות לקרוא את משמעותם של מפלי הדם. יש הטוענים שהמפל הוא בעצם חזרה כללית לחיפוש חיים מעבר לכדור הארץ. חוזקה של קריאה זו באנלוגיה אמיתית ומסוימת: עולם קר, חשוך, מלוח, עשיר בברזל ודל בחמצן, שבכל זאת מקיים חיים, הוא בדיוק הסוג של מקום שאנו חושדים שאולי קיים במקומות אחרים. חולשתה, כפי שהמדענים עצמם מודים, היא שאנלוגיה אינה תגלית; שום דבר במפלי הדם אינו מוכיח שיש חיים במקום כלשהו מלבד כאן. העולמות שעליהם נתלית תקווה זו מסוימים: האוקיינוס הקבור של אירופה, ירח של צדק; מזרקות המלח שאנקלדוס, ירח של שבתאי, פולט אל החלל; הקרקע הקפואה ועתירת הברזל של מאדים. כל אחד מהם קר, חשוך ומלוח באופן המתחרז עם המאגר שמתחת לקרחון טיילור. אך חריזה אינה זהות: האוקיינוס של אירופה עשוי להיות עמוק מאה קילומטרים ושונה לחלוטין מכיס מי מלח אנטארקטי דקיק, ומאדים אולי הפך עקר מיליארד שנה לפני שדבר הדומה למפלי הדם יכול היה להיווצר.
קריאה שנייה, זהירה יותר, גורסת שהשיעור העמוק ביותר אינו אסטרוביולוגי כלל אלא מתודולוגי, וכאן מילותיו של ליוי עצמו מורות את הדרך. אם כדוריות-ננו של ברזל יכלו להתחבא מאה שנה מתחת לכתם האדום הנבחן ביותר באנטארקטיקה, נסתרות מן המכשירים שבטחנו בהם, ייתכן שמכשירינו מטעים אותנו גם במקומות אחרים. ליוי ציין שהציוד הנישא ברכבי-החלל על כוכבי לכת אחרים אינו מסוגל לאפיין במלואם חומרים מסוג זה בדיוק, החלקיקים הלא-גבישיים בסדר גודל ננומטרי שהשיטות הרגילות לציד מינרלים חולפות על פניהם. יש הגורסים ששתי הקריאות אינן מתחרות אלא שני חצאים של אותה אזהרה: רכב-חלל שיגיע אל מקבילה מאדימית של מפלי הדם עלול לדווח "תחמוצות ברזל" ולהמשיך הלאה, בדיוק כפי שעשה כאן מאה שנות מדע ארצי, ולהחמיץ הן את כדוריות-הננו הא-מורפיות והן את מה שאולי חי במים. זו נותרת השערה, לא עובדה.
מה שנותר עדין יותר מתעלומה שנפתרה. פנקס המיקרובים עדיין אינו מאוזן, האינסטלציה המלאה ממופה בקווי מתאר בלבד, והזינוק אל עולמות אחרים עודנו זינוק בלבד. מאה שנה של טעות לגבי מפל קטן אחד, אצות, אחר כך ברזל, ואחר כך ברזל מסוג שאיש לא חשב לחפש, היא שיעור מתמשך בכמה זמן המובן מאליו מסוגל להמשיך ולהסתיר את האמת.