מיליארד השנים הראשונות (של כדור הארץ)
מאת עמי אור
הכוכב המכונה שמש, מצוי באחת הזרועות הספירליות של גלקסיית שביל החלב במרחק של כ - 30 אלף שנות אור מהחור השחור המהווה את ליבת הגלקסיה. בגלקסיית שביל החלב ישנם כ - 400 מיליארד כוכבים והערכות שונות מצביעות על כמות גדולה מזו אולי עד לטריליון כוכבים.
מערכת השמש החלה את דרכה כערפילית - ענן בין-כוכבי, המורכב מגזים ומחלקיקים אחרים, בגודל של כמה מאות שנות אור (המרחק אותו עובר אור הנע במהירות של 300,000 קילומטר בשנייה, במשך שנה אחת – כ 9 טריליון קילומטרים). שבר העננה ממנו נוצרה השמש, היה בעל רדיוס של כ - 7,000 עד 20,000 יחידות אסטרונומיות (יחידה אסטרונומית מוגדרת כמרחק הממוצע בין כדור הארץ לשמש שהוא כ – 150 מיליון קילומטר). הרכב הערפילית היה דומה למדי להרכב החומר שנוצר במפץ הגדול: כ – 98% מימן והליום וכ – 2% יסודות כבדים, שלא מהמפץ הגדול. השמש היא כוכב מדור שלישי כך שהמרכיבים המתכתיים בה ובערפילית ממנה נוצרה, מקורם בהתפוצצויות סופרנובה של דורות כוכבים קודמים. (סופרנובה היא שלב הסיום במחזור החיים של כוכב כבד בעל מסה של 8-10 מסות שמש או יותר. כאשר אוזל הדלק הגרעיני בכוכב (כלומר, כלים היסודות שיכולים להתמזג בהיתוך גרעיני ליסודות כבדים יותר תוך שחרור אנרגיה), אין כוח שיתנגד למשיכת הכבידה העצמית שלו, וליבת הכוכב קורסת לתוך עצמה. הסופרנובה נוצרת מכך שכל השכבות החיצוניות של הכוכב נופלות במהירות אדירה על הליבה המתמוטטת ומותזות ממנה בגל הלם שהאנרגיה שלו כמו עוצמתה של קרינת גלקסיה שלמה. מה שנותר בליבה הוא כוכב ניטרונים או חור שחור).
מבנה הערפילית בחלל נשמר הודות לשיווי משקל הידרוסטטי, כלומר איזון בין שני כוחות מנוגדים הפועלים בתוכה: הנטייה של הגז להתפשט ולהתפזר במרחב, מול כוחות הכבידה בין החלקיקים שמושכים אותם זה לזה. כשמשהו שיבש את האיזון העדין הזה – כנראה גל הלם שהגיע מסוּפֶּרנוֹבָה סמוכה, כוחות המשיכה גברו על הלחץ, והחלקיקים המרכיבים את הערפילית נמשכו אל עבר מרכז הכובד שלה, בתהליך המכונה קריסה כבידתית. קריסה זו מעלה את החום במרכז הערפילית.
לפני קצת יותר מ 4.7 מיליארד שנים, הגיע הטמפרטורה במרכז הערפילית המתכווצת, לכ – 15 מיליון מעלות צלזיוס והיתוך המימן בשמש החל. נולד כוכב חדש. צריך לזכור כי כמות האנרגיה שהוקרנה על ידי השמש בתחילת חייה הייתה נמוכה ב – 25-30 אחוז מהכמות היום. מה שיצר את פרדוקס השמש החלשה (על כך בהמשך).
רוב החומר שממנו הורכבה הערפילית הקורסת נאסף במרכזה ויצר בסופו של דבר את השמש שהיוותה כ - 99.8% ממסת הערפילית. במקביל לקריסת הענן וליצירת השמש, ומתוך החומר הנותר, התפתחו כוכבי הלכת. מסת השמש מוערכת בכ - 30^10X1.99 X10^30 ק"ג, פי 333,000 ממסת כדור הארץ וקוטרה כ - 1,392,000 קילומטר. (במאמר מוסגר השמש "שורפת" בהיתוך גרעיני כיום בכל שנייה כ - 600 מיליון טון מימן).
על פי התיאוריה הרווחת לגבי היווצרות מערכת השמש שלנו, כוחות משיכה מקומיים שפעלו בין חלקיקי הערפילית השמשית, לצד הירידה ההדרגתית בטמפרטורה שלהם, גרמו להם להתאגד לגופים קטנים רבים, שהוסיפו להתנגש זה בזה ולהתאחד. הגופים האלה, שנקראים פלנטסימלים, גדלו בהיקפם במהלך מיליוני השנים הראשונות של מערכת השמש. מדובר במיליארדי התנגשויות כאלה, כשכל אחת מהם תרמה להתחממות הגוף שנוצר. עם הגיעו של הפלנטסימל, שלימים יקרא ארץ, לקוטר של כ – 320 קילומטרים, החלה להיווצר במרכזו ליבה חמה של ברזל וניקל.
ההרכב של קדם-כוכבי הלכת הללו לא היה אחיד. רוח השמש (פלסמה הנורית מתוך השמש בתהליך הבערה שלה. מהירות החלקיקים המרכיבים את רוח השמש – כמה עשרות או מאות קילומטרים לשנייה) החזקה המורגשת בחלקים הפנימיים של מערכת השמש, לא הניחה לגזים נדיפים כמו מימן ואדי מים, להתעבות ולהתמזג עם כוכבי הלכת הצעירים. לפיכך, הפלנטסימלים שהתפתחו סמוך לשמש כללו רק חומרים כבדים כמו מתכות וחלקיקי אבק. אלה הוסיפו להתאחד זה עם זה, עד שהפכו בסופו של דבר לארבעת כוכבי הלכת הסלעיים הקיימים כיום: חמה (מרקורי), נוגה (וונוס), כדור הארץ ומאדים.
בחלקים החיצוניים יותר של המערכת, הגזים הנדיפים יכלו להתעבות ואף לקפוא, וכך נוצרו מהם ארבעת כוכבי הלכת הגזיים (ענקי הגז) של מערכת השמש שלנו: צדק, שבתאי, אורנוס, ונפטון.
בין שתי הקבוצות הללו של כוכבי הלכת, במרווח שבין מאדים לצדק, התפתחה חגורה צפופה יחסית של אסטרואידים. כוחות המשיכה שהפעיל צדק – כוכב הלכת הגדול ביותר במערכת השמש – על המרחב הזה, לא הניחו לחומר המוצק שבו להתאחד לכוכב לכת נוסף. כך האסטרואידים שמרו במידה רבה על התכונות שהיו להם בראשית ימיה של מערכת השמש. גודלם - משברי אבן ועד קרס, כדור בקוטר של כ - 900 קילומטרים.
לארבעת כוכבי הלכת הפנימיים נוצרו ליבות של ברזל וניקל כאשר לוונוס, ארץ ומאדים יש פעילות של מגמה ויצירת הרי געש. כיום, בארץ מקור חלק מהרי הגעש הוא בתזוזת לוחות טקטוניים, מה שכנראה לא קיים בשאר כוכבי הלכת.
מעבר לנפטון, נוצרו גופים כוכביים (הנקראים טרנס נפטוניים) בינם ניתן למנות את פלוטו המוגדר ככוכב ננסי (אינו אחד מכוכבי הלכת). כל הגופים כלולים בשתי עננות – האחת נקראת חגורת קויפר והמצויה במרחק של 30-50 יחידות אסטרונומיות מהשמש, והשנייה הנקראת ענן אורט, שמרחקה מהשמש יכול להגיע עד ל 1.5 שנות אור. בתוך אזורים אלה מצויים מיליארדי גופים. מקור השביטים הוא בענן אורט והם מכילים בעיקר קרח ומעט חלקים מוצקים.
התאוריה הרווחת היא כי כדור הארץ נוצר לפני כ - 4.6 מיליארד שנים, יחד עם כוכבי הלכת האחרים, מהצטברות של גז ואבק, כאמור, שנותרו בערפילית לאחר היווצרות השמש.
מבחינת זמן גיאולוגי, מיליארד השנים הראשונות מכוסות בעידן ההאידן שנמשך מ - 4.6 מיליארד שנים ועד לפני כ - 4 מיליארד שנים, ועידן הארכאיקון, שנמשך מלפני 4 מיליארד שנים ועד ל - 2.5 מיליארד שנים. כלומר שפוסט זה, מתייחס מבחנת זמן גיאולוגי, לעידן ההאידן ולחלק מעידן הארכאיקון.
צריך לזכור כי במהלך התקופה אליה מתייחס הפוסט, מצב הארץ היה שונה מכיום:
- לא הייתה קיימת קליפה לארץ במובן המוכר לנו כיום – רוב הקליפה הייתה מותכת.
- פנים כדור הארץ, היה חם בהרבה, מה שיצר פעילות טקטונית ערה מאוד.
- האוקיינוסים החלו להיווצר לפני כ 4.4 מיליארד שנים – ברובם חומציים יותר מהיום.
- האטמוספירה הייתה עשירה מאוד בדו תחמוצת הפחמן, מעט חמצן, אדי מים וגזים אחרים
- ללא חמצן לא הייתה קיימת שכבת אוזון – כלומר פני הארץ היו חשופים לקרינת UV של השמש.
במהלך עידן ההאידן, קליפת הארץ הייתה ברובה נוזלית. בשלב מסוים החלו להתמצק גושים של קרום אשר מתחתיו זרמה מאגמה לוהטת שביקעה את הקרום הצעיר ונפלטה בהתפרצויות געשיות. הלבה שנפלטה מהתפרצויות אלה יצרה סלעים וולקניים: בזלת כהה ואנדזיט בהיר יותר. עדות להיווצרות סלעים בתקופה זו הוא גביש זירקון בן 4.4 מיליארד שנה בסלעי גנייס מותמרים. מסלעים אלה נוצר הרושם כי בקרום הבראשיתי חלו תהליכים טקטוניים, אם כי ההנחה היא שהקרום היה בזלתי בעיקרו.
הירח נוצר כ - 20 מיליון שנים אחרי לידת הארץ, כנראה כתוצאה מהתנגשות עם אובייקט בגודלו של מאדים הקרוי תיאה.
השערת המכה הגדולה, שהעלתה האסטרופיזיקאית האמריקנית רובין קאנופ, היא המקובלת ביותר כיום לגבי יצירת הירח. על פיה, הירח נוצר כאשר מערכת השמש הייתה בתקופת היווצרותה, ועצם שנקרא תיאה בגודלו של מאדים התנגש בכדור הארץ המתהווה. שברים מן הפגיעה נזרקו לחלל, התמזגו, ויצרו את הירח. אם אכן כך התרחש הדבר, ומכיוון שפני כדור הארץ מכילים בעיקר מתכות קלות יותר כמו מגנזיום ואלומיניום, הירח עשוי להכיל פחות ברזל מאשר כדור הארץ. לפי אותו מודל, חלק מהשברים לא התמזגו בירח המתהווה, אלא שבו והתנגשו עם כדור הארץ. כתוצאה מההתנגשות עם גוף שמימי זה הותכה כל קליפת הארץ. גם ציר הסיבוב של הארץ השתנה מניצב לזווית דומה להיום כ - 23 מעלות.
בגלל המשיכה ההדדית הירח נסוג מכדור הארץ בקרוב ל - 38 מ"מ בכל שנה, ולמעשה התרחקות הירח מאיטה את סיבוב כדור הארץ סביב עצמו. לאורך מיליוני שנים שינויים זעירים כאלה, והתארכות היממה על כדור הארץ ב - 17 מיקרו שניות בשנה מצטברים לשינויים רבי השפעה. בעידנים הראשונים היו 400 ימים בשנה, בני 21.8 שעות כל אחד. כלומר, בתקופה מוקדמת, הירח היה קרוב לארץ מאוד.
כדור הארץ שלאחר ההתנגשות עם תיאה נטה על צדו וקיים הקפה עצמית שאורכה 6 שעות בקירוב. השפעת כבידתו של הירח – שמרחקו מכדור הארץ היה אז רק 16,000 ק"מ בלבד – הייתה בשלב זה עזה ביותר: התפתחה גאות תכופה שהתבטאה בגלי ענק בגובה של מאות ואלפי מטרים אשר שטפו את הקרום בעוצמה רבה וסחפו ממנו את חומרי הבליה של הסלעים. סחף עצום זה של הקרום הבזלתי צבע את האוקיינוס בירוק בשל תכולת הברזל הגבוהה. (על היווצרות האוקיינוסים ראה להלן).
לירח תפקיד משמעותי בהתפתחות החיים על כדור הארץ בגלל השפעתו על מזג האוויר. עדויות פלאונטולוגיות מראות שזווית הנטייה של כדור הארץ מיוצבת על ידי יחסי גאות ושפל עם הירח. כמה תאוריות מאמינות שללא הייצוב של הירח כנגד מומנט הכוח, זווית הנטייה של כדור הארץ הייתה בלתי יציבה ברמה כאוטית, כפי שהיא בלתי יציבה במאדים. אם זווית הנטייה של כדור הארץ תתקרב למישור המילקה שינויים עונתיים אדירים יגרמו למזג אוויר יוצא דופן, ומסוכן. קוטב אחד יפנה ישירות אל השמש בקיץ, ולהפך, בחורף. פלאונטולוגים שלמדו את המקרה התאורטי הזה, הגיעו למסקנה ששינוי כזה יחסל את כל צורות החיים הגדולות והעליונות על כדור הארץ. עם זאת, נושא זה שנוי במחלוקת, וייתכן שניתן ליישבה בעזרת מחקר נוסף של מאדים, החולק עם כדור הארץ זווית נטייה דומה ואורך יום דומה, אך שונה ממנו בכך שאין לו ירח גדול.
כדור הארץ עבר תהליך ספיחה משני לפני 4.1 – 3.8 מיליארד שנים. (LHB – (LATE HEAVY BOMBARDMENT תהליך זה נוצר כתוצאה מהמטרה של "גשם" של שביטים ואסטרואידים שמקורם הן בחגורת האסטרואידים והן בעננת אורט ובחגורת קויפר. מדענים חושבים שהפגזה זו על כדור הארץ, נגרמה מהתרחקות הכוכבים החיצונים החוצה במסלולם, מה שערער את שיווי המשקל של חגורת קויפר וענן אורט. תאוריה חלופית היא כי למאדים היה מסלול שחלף בחגורת האסטרואידים ועם התקרבותו לשמש ערער את שיווי המשקל בחגורת האסטרואידים. תאוריה שלישית מציעה כי כוכב לכת חמישי שנוצר במערכת הפנימית נדד כלפי חוץ ונפלט ממערכת השמש בהפריעו לכל הגופים הנ"ל ויצירת "ההפגזה" הזו. ההשערה היא כי פגעו בארץ, יותר מ 20,000 שביטים ואסטרואידים במהלך תקופה זו. מאחר ששביטים מכילים ברובם מים, הייתה להם תרומה מכרעת בהוספת כמות גדולה של מים למאזן. התוצאה של "ההפגזה" היא שכל פני הארץ היו מותכים ללא קליפה מוצקה. תוצאות נוספות הן הגדלת הקוטר של הארץ לקוטרה הנוכחי, הוספת מים ויסודות ברזליים לקליפת הכדור בשכיחות גבוה יותר (כפי שמוסבר בהמשך ברזל וניקל שקעו לליבת הכדור), והוספה של יסודות נוספים כגון פלדיום, זהב וכו.
גלעין כדור הארץ (או: ליבת כדור הארץ) הוא החומר הנמצא במרכז כדור הארץ, החל מ - 2,890 קילומטר מתחת לפני השטח. סביב הגלעין נמצאת המעטפת וסביב המעטפת נמצא קרום כדור הארץ, כשביניהם מפריד תחום אי הרציפות וייכרט-גוטנברג. רדיוס הליבה הוא בערך 3,500 קילומטר. היא עשויה מניקל ומברזל ומורכבת משכבה חיצונית נוזלית ומליבה פנימית מוצקה. קוטר הגלעין הוא כמחצית מקוטר כדור הארץ, ומסתו 32.4% ממסת כדור הארץ. הטמפרטורה המשוערת במרכז הגלעין מגיעה ליותר מ - 6,000 מעלות צלזיוס. מקור החום הוא כתוצאה מהתהליכים הבאים:
אנרגיה כבידתית - כוח הכבידה של כדור הארץ עצמו, אשר יוצר לחץ רב והופך לאנרגיית חום.
חום שיורי – מההתנגשויות של גופים אחרים בארץ.
משיכת הכבידה של הירח היוצרת תנועה בלוחות וחיכוך.
דעיכה רדיואקטיבית - האיזוטופים אשר יוצרים את מירב החום הם: אשלגן-40, אורניום-238, אורניום-235, תוריום-232. תהליך זה מרכיב כ - 80% מהחום הפנימי. כתוצאה מהעובדה שרוב החום נוצר מדעיכה של איזוטופים רדיואקטיביים, מדענים מאמינים שגרעינו של כדור הארץ הקדום היה חם הרבה יותר, זאת משום שמספר איזוטופים רדיואקטיביים שהיו אז, טרם השלימו את דעיכתם.
ההערכה היא טמפרטורת הגרעין של כדור הארץ הייתה כפולה לפני 3-4 מיליארד שנה, חום רב זה האיץ מספר תהליכים, כמו טקטוניקת הלוחות, זרמי הערבול, ועוד. גורם נוסף להתחממות הליבה היו גם כמות ההתנגשויות בכדור וכן מחזורי הגאות והשפל של הירח שהיה באותה תקופה קרוב יותר וגרם למשיכת הקליפה אליו מה שיצר חיכוך וחום.
מדענים משערים כי לפני ה - LHB החלה להיווצר קליפה מוצקה לארץ אך כתוצאה מה LHB ההשערה היא כי קליפת הארץ הייתה מותכת עד לפני כ 3.8 מיליארד שנים ואז החלה להתמצק. ישנן עדויות של קליפה מוצקה כזו מקנדה ואוסטרליה בערך בתקופה זו.
כאמור, צריך לזכור כי טמפרטורת הליבה הייתה גבוה משמעותית בתקופה זו ולכן הופיעו תהליכים געשיים מסיבים ששלחו לאטמוספירה מיליוני טונות של גזים: דו תחמוצת הפחמן, אדי מים, תחמוצות גופרית ועוד. אדי המים האלה בצרוף למים שהובאו על ידי שביטים, כאמור, החלו ליצור את האוקיינוסים המוקדמים.
הטמפרטורה הגבוה של הליבה יצרה זירמי הסעה חזקים שקרעו את הקליפה ולכן ההשערה היא כי למרות היעדר מים לשימון תנועת הלוחות, בתקופה זו התקיימה טקטוניקת לוחות ערה מאוד שיצרה ושברה לוחות כל הזמן.
התהליכים הגעשיים הנ"ל, הם אלה שהחלו את יצירת הקרום היבשתי. חלק מהפליטות האלה היו בזלת, שמשקלה הסגולי גבוה יותר ולכן הכמות הגדולה שנפלטה החלה לשקוע על גבי הקרום ויצרה את האגנים הראשונים שלתוכם ניקוו המים – ויצרה את הימים הראשונים (תופעה דומה ניתן לראות על הירח).
התקררות איטית של הקרום אפשרה את התעבותם של מים, וכדור הארץ היה מוקף בעננים כבדים. התקררות נוספת חוללה סופות ענק והמטירה גשמים עזים שנמשכו מיליוני שנים. תחילה התאדו מי הגשמים בבואם במגע עם הקרום החם, אולם אותם גשמים החלו לקרר את הקרום עד שהמים הפסיקו להתאדות והצטברו במקומות הנמוכים. תהליך ממושך זה יצר בסופו של דבר אוקיינוס, שכיסה כ - 90% משטח כדור הארץ ומתוכו הציצו איים געשיים קטנים. עדויות הנתמכות בגבישי זירקון, קובעות כי אוקיינוסים התקיימו לצד קרום יבשתי כבר לפני 4.4 מיליארד שנה.
תהליך ירידת הגשמים, היקוות אוקיינוסים ואידוי חוזר של המים יצר את מחזור המים, שהוביל ליצירתם של סלעי משקע באמצעות סחף ממקומות גבוהים אל קרקעית האוקיינוס. ב - 1983 נמצאו במערב אוסטרליה הסלעים העתיקים ביותר הידועים כיום. סלעים אלה מתוארכים לתקופה שלפני 4.2 מיליארד שנה. להפתעתם של החוקרים התברר כי אלה סלעי אבן חול – עובדה המציינת כי הם נבנו משרידיהם של סלעים קדומים יותר. הרכבם של הקרום והמעטפת החלו להשתנות בשל המסה והתמרה של סלעים מסוגים שונים.
פרדוקס השמש החלשה – עוצמת הקרינה של השמש בתקופה זו של חייה של השמש, היית נמוכה משמעותית מהיום – ברמות של 25-30 אחוז פחות. כתוצאה טמפרטורת פני השטח הייתה צריכה להיות ברמת הקיפאון כלומר כל המים היו אמורים להיות קפואים. אבל העדויות הן כי היו מים נוזליים שבהם החלו להתפתח חיים. הוכחה נוספת היא גבישי זירקון שניתוח שלהם, מצביע כי היו במגע עם מים נוזליים. איך מוסברת עובדה זו?
ההסבר לכך נובע מאחת מארבע האפשרויות הבאות (או שילוב שלהן):
1. אפקט החממה – נוכחות דו תחמוצת הפחמן. מיתן ואדי מים יוצרים אפקט חממה הגורם לכך שקרינה נכנסת לאטמוספירה נכלאת ואינה יכולה להיפלט בחזרה לחלל.
2. דעיכה רדיואקטיבית מתחת לקליפת הארץ היוצרת חום רב שחלחל דרך הקליפה וחימם אותה.
3. כוחות גאות – מהירח הקרוב שגרמו לחיכוך ולחום.
4. אלבדו – אלבדו היא מידת החזר הקרינה לחלל. גופי מים הם גופים שסופגים קרינה ולכן האלבדו נמוך מה שיוצר חימום פני השטח.
ביחד עם הלבה נפלטו לאטמוספירה גזים הלוגניים, פחמן דו-חמצני, מימן, חמצן, חנקן, אמוניה ואדי מים אשר מהם נוצרה אטמוספירה ראשונית בתהליך שארך כ - 100 מיליון שנה. האטמוספירה החדשה הייתה רעילה, בדומה לזו של טיטאן – ירחו של שבתאי. צבעם של השמים בשלב זה היה אדמדם.
בהדרגה השתנתה האטמוספירה: גזים קלים דוגמת מימן נפלטו אל החלל. הגזים האחרים ואדי מים החלו להצטבר, אם כי המים לא התעבו בשלב זה מאחר שטמפרטורת הקרום הייתה עדיין גבוהה.
האטמוספירה בתקופה זו, כאמור, עשירה בגזים דו תחמוצת הפחמן, מיתן, אמוניה, תחמוצות גופרית אבל מעט מאוד חמצן. אנחנו יודעים זאת כי מינרליים כמו אוראניט ופיריט, מתפרקים מהר בנוכחות חמצן ולמרות זאת נמצאו בסלעי משקע של אותה תקופה. מקורו של החמצן כיום באטמוספירה הוא ברובו מתהליכים פוטו סינטטים שהחלו לפני כ 3 וחצי מיליארד שנים.
הופעת החיים – קיימים מאובנים של חד תאיים מלפני כ 3 מיליארד שנים, אבל אנו עוסקים במיליארד השנים הראשונות. נשאלת השאלה האם חיים החלו במהלך תקופה זו?
התשובה היא לא חד משמעית. קיימות עדויות לקיום של חד תאים מלפני כ – 3.5 מיליארד שנים וקיימות גם עדויות של משטחי גרפיט עם חתימות ביולוגיות ברורות כבר לפני כ – 3.8 שנים מה שמרמז כי שכבות אלה מקורן בחיים כל שהם.
תהליך יצירת החיים מחומרים שאינם אורגניים נקרא אביוגנסיס (ABIOGENESIS). זהו תהליך שבו מולקולות יוצרות בסופו של דבר חומצות אמינו שמהוות את אבני הבניין של חיים. זהו תהליך ארוך של ברירה טבעית שהתרחש ככל הנראה במים רדודים שבהם היו מקורות של כל היסודות הנדרשים כמו פחמן, חמצן, חנקן, זרחן ואחרים. זהו תהליך בעל מיליארדי שלבים, תהליכים כימיים של ניסוי וטעיה שהתרחשו בכל מקום על פני הארץ.
נשאלת השאלה מה מוגדר כאורגניזם חי?
קיימים 7 אינדיקטורים לכך:
1. כלל ההומאוסטאזיס – האורגניזם חייב לקיים שיווי משקל פנימי.
2. לאורגניזם חייב להיות מבנה מאורגן ברמה גבוה.
3. לאורגניזם חייב להיות מטבוליזם מסוג כל שהוא כלומר יצירת חומרים מזינים.
4. האורגניזם חייב לגדול. כלומר המבנה הפנימי ישתנה לאורך זמן בצורה שתקנה לאורגניזם יתרון.
5. לאורך זמן, האורגניזם חייב להתאים את עצמו לסביבה בה הוא נמצא.
6. האורגניזם חייב להגיב לגירויים מהסביבה.
7. האורגניזם חייב להיות בעל יכולת רביה או שכפול עצמי.
מתוך השבעה מספר 3 ומספר 7 הם החשובים והאורגניזם חייב להגיע למטרה זו קודם לכן.
מתוך היסודות הקיימים בסביבה נוצרו בתחילה מולקולות מונומריות למשל חומצות אמינו, שמהוות בתורן אבני בניין למולקולות גדולות יותר ומסובכות יותר.
ב 1950 מדען בשם סטנלי מילר ביצע ניסוי על מנת לבדוק את מקור החיים.
מטרת הניסוי הייתה לדמות את הסביבה ששררה על כדור הארץ הקדמון, על פי ההשערות, במטרה לבחון האם מולקולות יסוד, המרכיבות את כל היצורים החיים על פני כדור הארץ, יכלו להיווצר באופן ספונטני בסביבה זו.
ההנחה הייתה כי האטמוספירה על כדור הארץ הקדמון הייתה אטמוספירה מחזרת, המורכבת ממימן, ממתאן, מאמוניה וממים, בדומה לאטמוספירה בענקי הגז, דוגמת צדק. אף על פי שהשערה זו התגלתה מאוחר יותר כמוטעית וכיום מקובל כי האטמוספירה על כדור הארץ הקדמון הייתה אטמוספירה חצי-מחזרת, על סמך השערה זו ביצע סטנלי מילר, את סדרת הניסויים תחת התנאים המשוערים ששררו לדעתו על כדור הארץ הקדמון. (ראה תרשים הניסוי בתמונות).
הניסוי בוצע במערכת צינורות זכוכית סגורה ומעגלית ובה תערובת גזים בהרכב המשוער של אטמוספירת כדור הארץ הקדמון. למערכת חובר מכל מלא בתמיסה המדמה בהרכבה מי-ים. תמיסה זו חוממה ליצירת אדי מים שנחשפו לניצוצות חשמליים, שנוצרו על ידי אלקטרודות טונגסטן כדי לדמות ברקים. לאחר מכן קוררו אדי המים וחזרו למכל המקורי. באופן זה עברה התמיסה מחזורי אידוי ועיבוי, כפי שקורה למי ים ההופכים לאדי מים, עננים, ובסופו של דבר גשם. הניסוי נמשך כשבוע ובסופו נמדדו כמויות התרכובות שנוצרו מחומרי המוצא הבסיסיים. התמיסה שנוצרה בניסוי זכתה לכינוי" המרק הקדמון".
בסופו של הניסוי נמדדו כמויות החומרים שנוצרו במערכת. נתגלה כי מכ - 10%-15% מתכולת הפחמן במערכת הניסוי (שמקורו במתאן) נוצרו תרכובות אורגניות. 2% מתכולת הפחמן בניסוי הפכו לחומצות אמינו - 3 מתוך 20 חומצות האמינו המופיעות ביצורים חיים. חומצת האמינו שנוצרה בשכיחות הגדולה ביותר הייתה גליצין, חומצת האמינו הקצרה והפשוטה ביותר.
הניסוי הדגים היווצרות ספונטנית של תרכובות אורגניות מורכבות, מחומרי מוצא פשוטים. מילר הראה לראשונה כי חומצות אמינו, חומר המוצא של חלבונים, יכולות בתנאים מסוימים להיווצר באופן ספונטני ממולקולות פשוטות ביותר.
לאחרונה בוצע הניסוי עם תרכובת הגזים המתאימם על פי המחקרים האחרונים ונמצא כי נוצרו כמעט כל 20 חומצות האמינו הנדרשות לקיום חיים.
חומצות אמינו מיוצרות גם כתוצאה מפגיעת אור אולטרה סגולי – ויש לזכור כי בתקופה זו לא הייתה קיימת שכבת אוזון. מחקרים נוספים מצביעים כי יש חומצות אמינו גם בשביטים שהתנגשו, כאמור, עם כדור הארץ בתקופה זו.
מכאן נדרש רק תהליך של פילמור החומצות כלומר יצירת שרשת ארוכה של חומצות אמינו בתוך מולקולה אחת. התהליך קרה אבל מקוצר ביריעה איני רוצה להיכנס לכל השלבים אבל התוצאה הסופית לאחר כמה מיליוני שנים היא תאים המאפשרים לבצע פוטוסינתזה כלומר לקחת את החומרים ולהפכם לאנרגיה תוך פליטת חמצן. זה התהליך שהניע את העשרת החמצן באטמוספירה.
תגובה מומלצת
עדיין לא נוספו תגובות.
הצטרף לשיחה
אתה יכול לכתוב עכשיו ולהרשם אחר כך אם יש לכם חשבון הכנס עכשיו בשביל לכתוב מהחשבון שלך