بعد زلزال روسيا.. علماء صينيون يكتشفون سر في باطن الأرض
كشفت دراسة رائدة أجراها علماء صينيون وكنديون عن "محرك الطاقة" المفاجئ الذي يغذي هذا المحيط الحيوي الخفي، والمتمثلة في تكسر وطحن قشرة الأرض أثناء الزلازل والتحولات التكتونية.وبعيداً عن تصور الروائي الفرنسي جول فيرن الخيالي في القرن التاسع عشر لحيوانات الماستودون واليعسوب العملاقة التي تعيش في غابات الفطر التي يتراوح ارتفاعها بين 9 و12 متراً في عالم جوفي مضاء. فقد كان العلم التقليدي يعتقد أنه على بعد كيلومترات تحت السطح، ومعزولة عن ضوء الشمس والمواد العضوية السطحية، لا يمكن للحياة أن توجد.ومع ذلك، أظهرت الاكتشافات الحديثة عن وجود غلاف حيوي عميق وضخم ونشط، يؤوي ما يقدر بنحو 95% من بدائيات النوى على الأرض، ويشكل ما يقرب من خُمس الكتلة الحيوية الإجمالية للأرض.تقدم دراسة أجراها تشو جيانشي وهي هونغ بينغ، الأستاذان في معهد قوانغتشو للكيمياء الجيولوجية (GIG) التابع للأكاديمية الصينية للعلوم، وكورت كونهاوزر، الأستاذ في جامعة ألبرتا، إجابة على كيف يمكن لكائنات أن تتواجد تحت هذا العمق.
نشرت نتائجهم في مجلة "ساينس أدفانسز" في 19 تموز، بحسب ما ذكرته صحيفة "SCMP" الصينية، واطلعت عليه "العربية Business".
طاقة للحياة في الأعماقاكتشفوا أن النشاط الزلزالي والتشققات القشرية تعملان كمولد طبيعي، حيث تنتجان باستمرار طاقة للحياة في الأعماق.
في الظلام الدامس، تولد التفاعلات الكيمياوية بين الصخور والماء طاقة. تعمل هذه العملية كالبطارية، حيث تنشئ أقطاباً موجبة وسالبة تحرك تدفق الإلكترونات - وهو جوهر عملية الأيض في الحياة، كما صرح تشو في بيان صحافي صادر عن GIG في 19 تموز.
قام الفريق بمحاكاة معدن السيليكات الأكثر شيوعاً على الأرض، وهو الكوارتز، في المختبر لإعادة إنشاء نوعين أساسيين من كسور الصخور: الامتداد، حيث تتشقق الصخور فجأةً، معرضةً أسطحاً جديدةً للماء فوراً؛ وكسر القص، حيث تطحن الصدوع باستمرار، مسحقةً الصخور في الماء.يقسم كلا نوعي الكسور جزيئات الماء، منتجين غاز الهيدروجين وجزيئات الأكسجين التفاعلية. كانت الامتدادات فعالة بشكل خاص في تراكم بيروكسيد الهيدروجين.
يتحد بيروكسيد الهيدروجين مع الهيدروجين المتولد لتكوين "ثنائي أكسدة-اختزال" طبيعي - وهو زوج من المواد الكيمياوية يحرك تفاعلات الاختزال-الأكسدة. أنتج هذا التفاعل طاقة كهربائية تصل إلى 0.82 فولت، وهي طاقة كافية لتشغيل معظم التفاعلات التي تحافظ على الحياة.
يعد الحديد، أحد أكثر العناصر وفرةً على الأرض، ناقلاً أساسياً للطاقة. كميات ضئيلة من بيروكسيد الهيدروجين تؤكسد الحديد الثنائي الذائب وتحوله إلى حديد ثنائي. في الوقت نفسه، تعيد ذرات الهيدروجين التفاعلية الوفيرة، الناتجة أثناء تكسير الصخور، معادن الحديد الثنائي إلى حديد ثنائي ذائب.
شبكة طاقة جوفيةينشئ هذا التدفق المستمر للإلكترونات "شبكة طاقة جوفية"، تنشط الحياة الميكروبية وتحرك الدورات الجيوكيمياوية للكربون والنيتروجين والكبريت.
وكما هو مبين في تقرير "GIG"، اكتشف الفريق في عام 2023 أن المعادن المجهدة يمكنها إنتاج الأكسجين على أسطحها، متجاوزةً بذلك معدلات الإنتاج المتأتية من الكيمياء الضوئية الجوية.
وأوضح تشو: "قد تفسر هذه الكيمياء الجذرية، التي أهملت لفترة طويلة، أصول الأكسجين والهيدروجين الأوليين على الأرض". "قد تكون الآلية الجوهرية التي تحرك التطور المشترك المبكر للمعادن والحياة".علاوة على ذلك، يوفر باطن الأرض العميق ملاذاً آمناً، محمياً من الأحداث الكارثية مثل الأشعة فوق البنفسجية الشديدة واصطدامات الكويكبات، مما يوفر بيئة حيوية لم تكتشف من قبل لنشأة الحياة وتطورها.
تقيس الدراسة الطاقة، حيث يمكن لزلزال واحد متوسط أن يولد تدفقات هيدروجينية أكبر بـ 100,000 مرة من الإنتاج عبر التحليل الإشعاعي، والذي يتضمن انقسام جزيئات الماء من خلال الإشعاع المؤين، أو السربنتينية - وهو تفاعل كيمياوي بين الماء والصخور في درجات حرارة وضغوط عالية.
يمكن لهذا التدفق المكثف من الطاقة أن يدعم بسهولة تجمعات من الميكروبات الكيمياوية التخليقية العميقة، وقد يؤدي حتى إلى تراكمات موضعية لغاز ثنائي الهيدروجين.
ووفقاً لهي، "إن عملية تحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كيميائية ليست فريدة من نوعها على الأرض". وأضاف "إنها تنطبق على أجسام كوكبية أخرى مثل المريخ... وإنسيلادوس (قمر كوكب زحل). إن رصد إشارات مرتبطة بأزواج الأكسدة والاختزال - مثل الهيدروجين والميثان والأكسجين، أو تقلبات أكسدة الحديد - داخل مناطق الصدع المريخية قد يشير إلى وجود حياة نشطة تحت السطح".
لذا، في المرة القادمة التي تشعر فيها بهزة زلزالية، تذكر: في أعماق الأرض، في ظلام دامس، قد تشعل الصخور المتناثرة شرارات الحياة. قد تكون العوالم الخفية داخل الأرض - وربما حتى المريخ - أكثر حيوية مما كنا نتخيل.
هاشتاغز
جرب ميزات الذكاء الاصطناعي لدينا
اكتشف ما يمكن أن يفعله Daily8 AI من أجلك:
التعليقات
لا يوجد تعليقات بعد...
أخبار ذات صلة
ليبانون 24
منذ 12 ساعات
- ليبانون 24
الهيدروجين.. وقود يمهّد الطريق لغزو الفوّهات المظلمة على سطح القمر
كشف أندريه غوربونوف، مدير منظمة "مجموعة الهيدروجين الشرقية" (وهي منظمة مستقلة غير ربحية)، أن خلايا وقود الهيدروجين قد تكون المفتاح لتطوير روبوتات قادرة على استكشاف الفوهات القمرية الواقعة في الجانب المظلم من القمر، وهي مناطق لم تطأها أي مركبة فضائية حتى اليوم بسبب التحديات البيئية القاسية. وأوضح غوربونوف أن خلايا الوقود الهيدروجينية لا تتجمد حتى عند درجات حرارة منخفضة جدًا تصل إلى 250 درجة مئوية تحت الصفر، بخلاف الأنظمة الحالية التي تتعطّل عند غياب ضوء الشمس، مما يجعلها غير صالحة للعمل في مناطق الظل الدائم على القمر. وأضاف أن تصميم وحدة طاقة مناسبة للروبوتات القمرية يتطلب استخدام أسطوانة هيدروجين وأخرى أكسجين، لتمكين توليد الكهرباء واستمرار العمل في ظروف التجمد الشديد. لكنه أشار إلى أن التحديات ما زالت قائمة، وأبرزها تطوير سبائك أو مواد مركبة تتحمل هذه الظروف القاسية دون أن تنهار. هذا التوجه قد يمثل قفزة تقنية نحو استكشاف مناطق مجهولة من القمر، خاصة أن معظم الفوهات القمرية، بما فيها أعمق الحفر، تقع في الظل ولم تُستكشَف حتى الآن بسبب غياب التكنولوجيا المناسبة. (روسيا اليوم)
ليبانون 24
منذ 20 ساعات
- ليبانون 24
تجربة فريدة تُعيد خلق جزيئات الكون الأولى.. كيف كانت بدايات النجوم؟
في إنجاز علمي، نجح فريق من العلماء في إعادة تكوين أولى الجزيئات التي ظهرت في الكون ، في تجربة مخبرية تحاكي الظروف التي تلت الانفجار العظيم، ما يمهد لإعادة النظر في كثير من المفاهيم المرتبطة بنشوء النجوم وتطور البنية الكونية. وأعلن الباحثون أن هذه التجربة، التي ركزت على " أيون هيدريد الهيليوم" (HeH+)، أول جزيء يُعتقد أنه تكوّن بعد الانفجار العظيم، تسلط الضوء على أهمية هذا الجزيء المهملة سابقاً في علم الفلك والكيمياء الكونية. فبعد نحو 13.8 مليار سنة من الانفجار العظيم، بدأ الكون يبرد تدريجياً، مما أتاح للهيدروجين والهيليوم، أول عنصرين كيميائيين، التكوّن. ثم بدأت ذرات هذه العناصر بالاندماج مع الإلكترونات، لتنتج أولى الجزيئات، ومن ضمنها HeH+، الذي لعب دوراً حاسماً في تبريد الغاز الكوني وتحفيز تشكّل الهيدروجين الجزيئي، الأكثر وفرة في الكون اليوم. تُعد هذه العملية أساسية لتكوين النجوم الأولى، التي تحتاج بدورها إلى درجات حرارة أعلى من 10,000 درجة مئوية لبدء الاندماج النووي ، وهو ما كان HeH+ قادراً على تسريعه حتى في ظروف باردة جداً. وفي الدراسة الجديدة، قام الباحثون من معهد ماكس بلانك للفيزياء النووية بمحاكاة بيئة الكون المبكر، عبر تخزين أيونات HeH في درجات حرارة متجمدة بلغت 267 درجة مئوية تحت الصفر، ثم جعلها تتصادم مع ذرات الهيدروجين الثقيل، ليرصدوا معدلات التفاعل. أما المفاجأة، التفاعلات الكيميائية لم تتباطأ كما توقعت النماذج النظرية القديمة، بل بقيت فعالة بشكل ملحوظ. وقال الدكتور هولجر كريكل، أحد المشاركين في الدراسة: "كنا نتوقع انخفاضًا حادًا في احتمالية التفاعل تحت هذه الظروف الباردة، لكن النتائج خالفت كل التوقعات". وتشير النتائج إلى أن الكون المبكر كان أكثر حيوية كيميائياً مما كنا نعتقد، وأن HeH⁺ ربما لعب دوراً أعظم في تسريع تكوّن النجوم وبنية الكون المبكر. هذا الاكتشاف يفتح الباب أمام أبحاث جديدة لفهم اللحظات الأولى للكون، وأصل الجزيئات التي شكّلت اللبنات الأولى للمادة، وهو ما قد يعيد رسم الخريطة العلمية لنشوء الكون من جديد.
صدى البلد
منذ يوم واحد
- صدى البلد
دراسة جديدة تكشف وجود حياة خفية تحت الأرض.. ما علاقة الزلازل؟
في أواخر القرن التاسع عشر، تأمل الروائي الفرنسي جول فيرن في عوالم خيالية تحت الأرض، حيث تعيش حيوانات عملاقة مثل الماستودون واليعسوب في غابات فطر ضخمة، لكن العلم التقليدي كان يعتقد بأن الحياة لا يمكن أن توجد على عمق كيلومترات تحت السطح، بعيدًا عن أشعة الشمس والمواد العضوية. مع ذلك، سلطت دراسة حديثة -نشرتها مجلة "ساينس أدفانسز"- الضوء على كيفية بقاء الكائنات الحية في تلك الأعماق المظلمة. الطاقة في أعماق الأرض قاد البحث الجديد كل من تشو جيانشي وهي هونغ بينغ من معهد قوانغتشو للكيمياء الجيولوجية، وكورت كونهاوزر من جامعة ألبرتا، ونُشر في مجلة "ساينس أدفانسز". تكشف النتائج أن التفاعلات الكيميائية بين الصخور والماء تحت الأرض تخلق طاقة يمكن أن تدعم أشكال الحياة. كما أوضح تشو، فإن هذه التفاعلات تشبه بطارية تحرك تدفق الإلكترونات، وهو ضروري للحفاظ على الحياة. تم تنفيذ تجارب في المختبر لمحاكاة معدن السيليكات الشائع، الكوارتز، من خلال خلق نوعين من كسور الصخور. النوع الأول هو الامتداد، حيث تتشقق الصخور فجأة، موفرةً الماء لأسطح جديدة. والنوع الثاني هو كسر القص، حيث تتعرض الصخور للاحتكاك المستمر مما يؤدي إلى سحقها في الماء. تفاعلات كيميائية تعزز الحياة عند حدوث هذه التفاعلات، يتحد بيروكسيد الهيدروجين الناتج مع الهيدروجين لتشكيل مواد كيميائية تحمل طاقة كهربائية تصل إلى 0.82 فولت. هذه الطاقة كافية لتشغيل معظم التفاعلات الحيوية الضرورية. يُعتبر الحديد مادة رئيسية في هذه العمليات، حيث يقوم كميات صغيرة من بيروكسيد الهيدروجين بأكسدة الحديد الثنائي ليصبح حديد ثنائي. وفي الوقت نفسه، تُعيد ذرات الهيدروجين التفاعلية، الناتجة عن تكسير الصخور، معادن الحديد الثنائي إلى حالتها الذائبة. أحد الاكتشافات المثيرة للاهتمام في هذه الدراسة هو قدرة المعادن المجهدة على إنتاج الأكسجين على أسطحها، متجاوزة معدلات الإنتاج الناتجة من الكيمياء الضوئية. يوضح تشو أن هذه العملية الكيميائية، التي تم تجاهلها لفترة طويلة، قد تكون ذات أهمية قصوى لفهم أصول الأكسجين والهيدروجين الأوليين على الأرض، وقد تكون أساسية في تطور الحياة. كما نوهت الدراسة إلى أن زلزالًا متوسطًا قد ينتج تدفقات هيدروجينية تفوق الإنتاج التقليدي بمقدار 100,000 مرة. هذا التدفق الهائل من الطاقة يمكن أن يدعم تجمعات الميكروبات الكيمياوية التخليقية العميقة وحتى تتشكل تراكمات محلية من غاز ثنائي الهيدروجين. ما أهمية نتائج الدراسة؟ توفر هذه الدراسة رؤى جديدة حول الأشكال المحتملة للحياة على الأرض، وتستدعي إعادة التفكير في حدود الاستضافة الحياتية التي اعتقدنا أنها موجودة. إن فهم كيفية بقاء الحياة في البيئات القاسية تحت السطح قد يساعدنا في استكشاف عوالم أخرى في الفضاء وتوسيع معرفتنا عن الأحياء. وبحسب العلماء، فإنه من الواضح أن العوالم تحت الأرض لا تزال تخبئ الكثير من الأسرار، ومن المؤكد أن الأبحاث المستقبلية ستؤكد أو تنفي تلك الاكتشافات المثيرة.
