اكتشاف جديد يكشف عن حياة خفية في أعماق باطن الأرض

الكشف عن محرك الطاقة في أعماق الأرض: كيف تغذي الزلازل الحياة الميكروبية تحت السطح

يُعتبر محرك الطاقة في أعماق الأرض، الناتج عن تكسر قشرة الأرض وطحن الصخور خلال الزلازل والتحركات التكتونية، من أهم العوامل التي تغذي الحياة الميكروبية في بيئة نائية ومعزولة عن ضوء الشمس والمواد العضوية، مما يبرز دوره الحيوي في دعم نظام بيئي واسع ونابض بالحياة تحت أقدامنا

محرك الطاقة الناتج عن الزلازل ودوره في دعم الحياة البيئية العميقة

كشفت دراسة مشتركة قام بها علماء من الصين وكندا عن محرك الطاقة الذي يغذي المحيط الحيوي الخفي تحت الأرض، والذي يتأثر بالزلازل والتحركات التكتونية التي تكسر صخور قشرة الأرض وتحركها. هذه التحركات تؤدي إلى تكوين طاقة كيميائية تشبه عمل البطارية، حيث تحدث تفاعلات بين الصخور والماء تولّد أقطابًا كهربائية تدفع تدفق الإلكترونات، وهو ما يعد أساسًا لعمليات الأيض الحيوي التي تدعم الحياة.

بعكس التصورات القديمة التي تعود إلى القرن التاسع عشر عن وجود حيوانات عملاقة في أعماق الأرض، فإن العلم الحديث بفضل محرك الطاقة في أعماق الأرض يؤكد على وجود غلاف حيوي نشط يؤوي نحو 95% من بدائيات النوى في الكوكب، ويشكل هذا الغلاف ما يقارب خُمس الكتلة الحيوية الإجمالية على الأرض، مما يعكس أبعادًا جديدة لفهمنا لكيفية استمرار الحياة في ظروف لا تتوافر فيها مصادر الطاقة التقليدية مثل ضوء الشمس والمواد العضوية.

كيف تدعم المعادن وتقنيات المحاكاة معملية فهم محرك الطاقة العميق

أظهرت محاكاة معملية للكوارتز، وهو أكثر المعادن انتشارًا في القشرة الأرضية، أن كسور الصخور الناتجة عن كسرها بالامتداد أو القص تُنتج غازات الهيدروجين وبيروكسيد الهيدروجين، اللذين يشكلان زوجًا أكسدة-اختزال يولد طاقة كهربائية تصل إلى 0.82 فولت، وهو مقدار كافٍ لدعم وجود الحياة. وللمعادن دور محوري في هذا السياق، حيث يعمل الحديد، بكثرة وجوده تحت الأرض، كناقل للطاقة من خلال دورات تأكسد واختزال مستمرة تدعم شبكة الطاقة الجوفية التي تنشط الحياة الميكروبية وتحرك الدورات الجيوكيميائية.

في عام 2023، تقدم العلماء خطوة جديدة بتأكيدهم على أن المعادن المجهدة تنتج الأكسجين على أسطحها بمعدلات تتجاوز الإنتاج الضوئي، مما يشير إلى أن هذه الكيمياء الجذرية قد تكون وراء أصل الأكسجين والهيدروجين الأوليين على الأرض. ويُعد هذا الاكتشاف بمثابة دليل على التعاون التطوري بين المعادن والحياة، حيث توفر الأعماق ملاذًا آمنًا من موجات الكوارث السطحية، وبالتالي تمثل بيئة مناسبة محتملة لنشأة الحياة.

توسع مفهوم محرك الطاقة ليشمل احتمالات وجود الحياة على كواكب أخرى

تشير النتائج العلمية إلى أن الزلازل المتوسطة يمكنها توليد تدفقات هيدروجينية تفوق الإنتاج التقليدي من خلال التحليل الإشعاعي أو التفاعلات السربنتينية بأكثر من 100,000 مرة، وهو ما يدعم تكوين تجمعات ميكروبية عميقة تحت السطح. وبحسب الباحثين، تنطبق هذه العملية المرتبطة بمحرك الطاقة في أعماق الأرض على كواكب وأقمار أخرى مثل المريخ وقمر إنسيلادوس، حيث تشير إشارات الأكسدة والاختزال في هذه الأجسام إلى احتمال وجود حياة نشطة تحت السطح.

هذه الرؤية الجديدة حول محرك الطاقة تحت الأرض تفتح آفاقًا واسعة لدراسة الحياة خارج الأرض، مستندة إلى فهم متقدم للدورات الكيميائية والطاقة الناتجة عن العمليات الجيولوجية. ومن خلال هذه الدراسات، يمكن أن نستنتج النقاط التالية:

• الزلازل والتحركات التكتونية مسؤولة عن توفير طاقة كيميائية حيوية مهمة.
• الحديد والمعادن الأخرى تلعب دورًا مركزيًا في نقل ودعم العمليات الحيوية في الأعماق.
• الإنتاج المستمر للأكسجين والهيدروجين عبر تفاعلات معدنية قد يفسر نشأة الحياة المبكرة.
• وجود حياة ميكروبية عميقة في الأرض يعزز احتمالية وجود حياة شبيهة في كواكب أخرى.

يمثل فهم محرك الطاقة في أعماق الأرض خطوة أساسية لتوسيع معرفتنا بحياة الميكروبات التي تستوطن أماكن معزولة وبعيدة عن مصادر الطاقة التقليدية، مما يعيد تعريف حدود الحياة على كوكب الأرض ويضع أسساً جديدة لتقييم فرص الحياة خارج الكرة الأرضية