באדיבות Astropedia Textbook
במהלך שנות השישים, של המאה שעברה, אמריקה נמצאה בעידן פוסט-ספוטניק שהתאפיין במרוץ חלל מול ברית-המועצות. בני אדם שוגרו לחלל, פני הירח נחקרו לראשונה, ותוכננה המשימה הראשונה מבין משימות רבות לחקר מאדים. במהלך התכנון של משימות ויקינג החלו להתהוות הרעיונות העומדים מאחורי השערת גאיה (Gaia Hypothesis). ג'יימס לוולוק (Lovelock), מדען אטמוספרי, התבקש על ידי נאס"א ומעבדת ההנעה הסילונית לסייע בביצוע ניסויים במשימת וויקינג לאיתור חיים במאדים. הניסויים שנערכו במהלך המשימה של וויקינג לא מצאו ראיות לחיים בפלנטה, וזו לא הייתה הפתעה ללוולוק. הוא כבר ניבא זאת באמצעות תצפיות באטמוספירת מאדים.
איך יכול היה לוולוק להיות כה בטוח לגבי הסיכויים למציאת חיים במאדים? השוואה פשוטה בין האטמוספירה של כדור הארץ לאלו של נוגה ומאדים מגלה הבדל מהותי בין כדור הארץ לשכנותיו. בעוד שהאטמוספירות של נוגה ומאדים מורכבות בעיקר מפחמן דו חמצני עם כמויות קטנות של חמצן, חנקן וגזים אחרים, הרי שהאטמוספרה של כדור הארץ מכילה מעל ¾ חנקן וכמעט רבע חמצן. האטמוספירות של נוגה ומאדים, כפי שציינו לוולוק ומדענים אחרים, נמצאות בשיווי משקל, "שיווי משקל מת". לכדור הארץ, לעומת זאת, יש אטמוספירה הרחוקה ממצב של שווי משקל. מה מונע ממנה להגיע למצב שיווי המשקל? החַיִים.
באדיבות NASA
בהתבסס על תצפיותיו על האטמוספירה הפלנטרית, הציע לוולוק תיאוריה שלו, שהפכה ידועה כ"השערת גאיה". הרעיון שלו נחשף לראשונה בספרו, גאיה, מבט חדש על החיים בכדור הארץ, ב-1979. כך תיאר לוולוק את כדור הארץ כ"פלנטה משתנה המושפעת ממערכת חיים מתפתחת המסדירה את עצמה. לפי אופי פעילותה נראה כי היא נחשבת ליצור חי". הוא כינה את החיים הללו כ"גאיה". בתוך גאיה, הביומסה הקיימת נחשבת להסדרת התנאים הפיזיים שעל פני כדור הארץ, כדי להפוך אותה מתאימה יותר לחיים. השערתו של לוולוק נתקלה בביקורת רבה מצד הקהילה המדעית. אף על פי שמדענים לא יכלו להכחיש את הקשר שבין אורגניזמים לסביבה, הם נרתעו מהרעיון שלכדור הארץ יש התנהגות עקבית הדומה במשהו לאורגניזם חי. בנוסף, מאחר שגאיה אינה יכולה להתרבות, היא אינה יכולה להיחשב כחיה, על פי כל הגדרה קונבנציונלית של חיים. לבסוף, מדענים טענו כי אין דרך לבצע ניסוי כדי להראות כיצד מערכות המשוב שמופיעות בהצעת גאיה יכולות להתפתח לאורך זמן.
חלפו כמה עשורים מאז פירסם לוולוק את הספר הפרובוקטיבי הראשון שלו. מאז, השערת גאיה התפתחה, כמו גאיה עצמה. מאוחר יותר לוולוק ויתר על כל ההשלכות שנובעות מההנחה שגאיה היא ישות מודעת, "בשום מקום בכתבינו אין אנו מבטאים את הרעיון התכליתיות לפיו קיימת רגולציה עצמית פלנטרית, ותכנון של מערכות ביולוגיות". השערת הגאיה השתנתה מתיאוריה שתיארה את גאיה כמערכת הומיאוסטטית (שבה המשוב ממערכת ביולוגית הומיאוסטטית חיה משפיע על העולם האביוטי) למערכת שהיא הומיאותרמית. ההבדל בין שתי המערכות הוא מתוחכם. במערכת הומיאוסטטית, קיימת מגמה לשמור על ערכים קבועים עבור פרמטרים שונים (כלומר: לחץ אטמוספרי, הידרוספרה וכו '). מערכת שהיא הומיאותרמית תהיה דינמית באופן דומה, אבל לא תתכנס בהכרח למצב קבוע. השקפה זו של גאיה מקובלת על יותר מדענים, שכן היא מסייעת להסביר כיצד המערכת, כדור הארץ שלנו, יכולה להתפתח במהלך הזמן. אחרי הכל, קיימת דוגמה קונקרטית אחת לשאלה כיצד אורגניזמים חיים? נוכחות כמות גדלה של חמצן באטמוספירה השפיעה בצורה דרסטית על הסביבה הפיזית, בעקבות פעילותם של חיידקים פוטוסינתטיים במהלך התקופה הפרה-קמבריאנית. זהו סמן משמעותי לציון בהיסטוריה האבולוציונית של כדור הארץ.
באדיבות NASA
לגבי החיפוש שלנו אחר החיים ביקום, התוצאה החשובה ביותר של השערת גאיה הייתה ההכרה כי המרכיבים הביוטיים והאביוטיים של כוכב לכת קשורים באופן אינטגראלי. ככל שאנו מרחיבים את החיפושים אחר החיים שלנו מעבר למערכת השמש שלנו, ידע זה יהיה שימושי ביותר. המרחקים העצומים בין הכוכבים כיום לא מאפשרים לחקור ישירות כוכבי לכת מחוץ למערכת. עם זאת, עם התקדמות השימוש בטלסקופים והתפתחותן של טכנולוגיות חדשות, נוכל לבצע בקרוב מדידות של אטמוספרות זרות. אם נזהה אטמוספירה הנמצאת רחוק משיווי המשקל, נוכל להפיק לקחים בעקבות המחקרים שבוצעו בשל המחלוקות סביב השערת גאיה.
Author: Chris Impey