הם נמצאים סביבנו, מתחתינו, מעלינו ואפילו בתוכנו. בלעדיהם לא היינו חיים. ובכל זאת קיומם בכמויות גדולות בכדור הארץ – ועוד במצב נוזלי – הוא פלא גדול. איך הם הגיעו לכאן?
מים הם הבסיס לקיומנו ולחיים כולם. הם מכסים יותר מ-70 אחוז משטח כדור הארץ ונמצאים באוויר, ביבשה ובכל מקום. אפילו רוב הגוף האנושי, כ-60 אחוז ממנו, הוא מים.
בטבע, מים עוברים מעגל מחזורי, מהאוקיינוסים והנהרות לעננים שבשמיים ובחזרה לפני הקרקע. אך מה מקורם ואיך קרה שכדור הארץ כל כך שופע בהם? ראו בסרטון.
הסרטון הופק במסגרת TEDed
כדור הארץ שלנו הוא כוכב לכת שנמצא בתוך מערכת פלנטרית גדולה שנקראת "מערכת השמש". היא כוללת שמונה כוכבי לכת, כמה כוכבי לכת ננסיים והרבה מאוד גופים קטנים כמו אסטרואידים ושביטים. בכל המערכת האדירה הזאת כמעט בלתי אפשרי למצוא מים נוזליים. איך קרה שדווקא העולם שלנו זכה במשאב החשוב הזה?
היווצרות המים
מולקולת מים מורכבת משני אטומים של מימן ומאטום חמצן אחד (H2O) ותהליך היצירה שלה מרתק וקשור כבר לאופן שבו כוכבים נוצרים.
כוכבים נוצרים מעננים של מולקולות מימן שנדחסים יחד בלחץ עצום ויוצרים כוכבים, כלומר שמשות. הלחץ הזה גדול עד כדי כך שבמרכז הכוכב נוצר תהליך של היתוך גרעיני: אטומי מימן מותכים יחד לאטומי הליום ומהם נוצרים יסודות כבדים יותר, כמו החמצן. בהמשך התהליך הכוכבים קורסים לתוך עצמם, מתפוצצים ומפיצים את היסודות שלהם ברחבי היקום.
מולקולת המים: שני אטומי מימן ואטום חמצן אחד | תרשים: ויקיפדיה
היסודות שהתפזרו מתחברים לאחר מכן זה לזה ויוצרים מולקולות, למשל מים. המולקולות הללו היו בתוך ענן האבק שיצר את מערכת השמש שלנו והביא את המים בין השאר לכדור הארץ שלנו.
הדרך לעולם עם מים
עד כאן התהליך ברור למדי למדענים, אך עדיין חסרים בו חלקים מעניינים, ובהם השאלה כמה מים הגיעו לכדור הארץ ומתי קרה התהליך? נכון להיום אין תשובות ברורות לכך, אך יש השערות. אחת מהן היא שיחסית מעט מים הגיעו לכדור הארץ בעת שהוא נוצר, אך הטמפרטורות הגבוהות ששררו בו גרמו להם להתאדות בחזרה לחלל.
רק מאות מיליוני שנים לאחר מכן נוצרה האטמוספרה שמקיפה את כוכב הלכת. הדבר התרחש כשהסלע המותך במרכז כדור הארץ הרותח שחרר גזים מבטן האדמה לפני השטח, שהתאספו לשכבה סביב כוכב הלכת. נראה שהשכבה הזאת הייתה הדבר שלכד את המים שהתאדו מכדור הארץ.
בהמשך התהליך היה על המים שנפלטו לחזור לכדור הארץ. גם על הדרך שבה זה קרה אין תשובה מדעית חותכת, אך מדענים חושדים שמים הוחזרו לכוכב הלכת על ידי שביטים עשויי קרח (כלומר מים קפואים) שהתרסקו במשך מיליוני שנים על כדור הארץ.
מחקרים חדשים שנעשו על מטאורים, שהם גרגרי חול וסלעים שמרחפים במערכת השמש ונוצרו אחרי כוכבי הלכת עצמם, מראים שהרכב המינרלים שבהם דומה לסלעי כדור הארץ ובנוסף לכך הם מכילים גם מולקולות מים. מכאן נובע שכדור הארץ אגר מים מוקדם מכפי שהיה יכול לשמר אותם. אם זה נכון והמים הגיעו לכאן מוקדם יותר מהידוע לנו, ייתכן שגם החיים נוצרו מוקדם מכפי שהערכנו עד כה, כי הרי מים הם הבסיס לחיים.
השביט הייל-בופ בשמי כדור הארץ. מקור המים? | צילום: פיליפ זלצגבר, ויקיפדיה
מים "תוצרת בית"
מים יכולים להיווצר גם מתגובה כימית בין גז מימן וגז חמצן. על מנת שהריאקציה תצא לפועל צריך להשקיע אנרגיה רבה, כך שמדובר בתהליך שיכול להתקיים רק בתנאים מתאימים ובסביבה שיכולה לספק לו את האנרגיה שתניע אותו. הריאקציה המאוזנת היא:
2H2 + O2⇔ 2H2O + energy
התגובה הנחוצה ליצירת מים, היא בעצם התהליך ההפוך לאלקטרוליזה של מים ואפשר לבצע אותו בקלות במעבדה. לפי ההשערה, בשלב מסוים במהלך היווצרות כדור הארץ התפתחו בו תנאים מתאימים של לחץ וטמפרטורה שיצרו את הריאקציה הזאת והשאירו את המים שנוצרו בעקבותיה בתוך האטמוספירה. נראה שבכוכבי לכת אחרים במערכת השמש לא היו אותם תנאים, כך שגם אם אולי בהם נוצרו מים, הם פשוט התנדפו אל מחוץ לאטמוספרה שלהם.
כל אלה, כאמור, עדיין השערות בלבד ועדיין לא ברור אם המים הקיימים בכדור הארץ היו בו כבר כשנוצר או הגיעו אליו מפגיעות של גופים אחרים. ייתכן שזה היה מצירוף של שני התסריטים גם יחד. מה שברור הוא שהמשאב הכל כך יומיומי ומובן מאליו הזה לא נמצא כאן "סתם", אלא עבר מסע מרתק כדי להגיע ולאפשר לנו להתקיים.
חגית ניסן משה
מכון דוידסון לחינוך מדעי
מכון ויצמן למדע
הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בתגובה לכתבה זו ואנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה יתקבלו תמיד בברכה.
