هــــل الحياة فــريدة على الأرض؟
17-10-2013
انطلاقا من اكتشاف مخلوقات غير اعتيادية على الأرض وصولا إلى التجسس على لبنات البناء الأساسية للحياة خلف نظامنا الشمسي, يقوم راي جاياوردهانا بتقصي ما نعرفه حول الطبيعة المميزة للحياة, و احتمالية وجودها في عوالم بعيدة جدا مثل الكواكب الشمسية الفائقة.
لنتحدث عن الذهاب إلى جحر أرنب. هناك قمت بالانحناء بشكل كبير لكن لم يصل إلى أن أجثو على ركبتي, زحفت خلال قناة ضيقة جدا و بالكاد تبلغ من حيث الطول أربع أقدام و تنحدر نحو الأسفل بزاوية شديدة. مرتديا للباس العمل الأزرق – الرمادي, حذاء مضاد للماء و قبعة قاسية مع مصباح عامل منجم, سلكت و بشكل حذر الطريق لتجنب الاصطدام بالنتوءات الصخرية الحادة التي تتواجد في كل الجوانب ضمن فجوة خانقة و مضاءة بشكل خفيف جدا. إن الحرارة الكبيرة و الرطوبة الخانقة تجعلان من التنفس روتينا, و لكن مع ذلك لم أشتكي. كان لي الشرف في أن أنضم في هذه المغامرة العلمية إلى توليس اونستوت و ماغي لاو من جامعة برينكتون, و توم كريفت من معهد مكسيكو الجديدة للتنجيم و التكنولوجيا. تقريبا و عند عمق 2 كيلومتر تحت الأرض, كنا في منجم نشط للذهب و يقع بالقرب من جوهانسبرغ, جنوب افريقيا. مهمتنا: جمع عينات من المياه الجوفية المتسربة عبر الشقوق في الصخور الموجودة هناك, و التي سيقوم فريق اونستوت بفحصها في وقت لاحق للبحث عن الكائنات الحية التي نجت بعيدا عن ضوء الشمس.
في أماكن عميقة تحت الأرض, تلك الأنواع المختلفة من البكتريا التي قام فريق اونستوت بتحديدها لازالت تتحدى ما عرفناه عن البيولوجيا. فبدلا من اعتمادها بشكل مباشر أو غير مباشر على التركيب الضوئي, تقوم بالتغذي على غاز الهيدروجين و تتواجد ضمن نظم ايكولوجية تحت الأرض. هذه النظم منفصلة تماما عن الدورة البيولوجية الموجودة على سطح الأرض لمدة تصل ربما إلى عشرات الآلاف من السنين. في العام 2011, قام غايتان بورغوني من جامعة غينت في بلجيكا و زملاؤه بالتقاط ديدان (ديدان خيطية) تعيش على بعد كيلومترات تحت سطح الأرض ضمن عدة مناجم في جنوب افريقيا – و هي أولى الكائنات الحية متعددة الخلايا التي يتم اكتشاف وجودها عند مثل هذا العمق.
وسعت هذه الاكتشافات من المحيط الحيوي لكوكبنا بشكل معتبر – و أضافت إلى كتلته الحيوية. و لكن لايزال هناك ما هو أكثر إثارة للاهتمام, ربما تُقدم لنا تلك الكائنات الحية دلائلا و إشارات على بيولوجيا الأرض في مراحلها المبكرة قبل تطور التركيب الضوئي, أو عن طبيعة الحياة في العوالم الأخرى التي يمكن أن تتمتع بتركيب مختلف لغلافها الجوي عن ذلك الموجود لدينا.
الكائنات البالغة
تُدعى الكائنات التي يتم إيجادها عميقا في الأرض بـ "الكائنات المتعضية المتطرفة", و التي قام العلماء باكتشاف وجودها خلال العقود القليلة الماضية. تتضمن الأشكال الأخرى للحياة الميكروبات التي تعيش بالقرب من الثقوب البركانية الموجودة في أرضية المحيطات, أو في المسطحات الملحية بالقرب من البحر الأحمر.
و أكثر من ذلك يمكن إيجاد هذه الكائنات في القارة القطبية الشمالية في كندا, داخل التربة الجافة في صحراء أتاكاما في أمريكا الجنوبية, بل و يمكن إيجادها أيضا عند حواف الستراتوسفير. يؤكد وجود هذه المخلوقات أن الحياة ظاهرة جريئة و معقدة, و قادرة على التكيف ضمن مجال واسع من الظروف البيئية.
بصرف النظر عن التنوع المذهل و العظيم, فإن كل تلك الكائنات الحية تتصل بشكل وثيق ببعضها البعض: إنها تتشارك نفس الكيمياء الحيوية, تقيم في نفس شجرة التطور و كلها تتبع بجذورها إلى أصل مشترك تواجد ربما منذ مليار عام مضى.
لكن حتى هذا التاريخ, لم يكتشف العلماء "محيط حيويا" على الأرض, مكون من أنواع للحياة مختلفة بشكل جذري. و لم يجد العلماء دلائل موثوقة على وجود الحياة خارج كوكبنا – حتى الآن. ما قام بفعله الباحثين هو أنهم أكدوا أن العناصر المكونة للحياة, بالإضافة إلى المواطن المحتملة موجودة خارج الأرض و هي متوزعة في كل مكان ضمن جوارنا الكوني. توضح القياسات المخبرية أن الحموض الأمينية – لبنات بناء البروتينات – شائعة الوجود في النيازك و المذنبات. حتى أن بعض النيازك الغنية بالكربون تحتوي مكونات من الـ DNA تسمى بـ nucleobases.
كشفت القياسات الطيفية الفلكية التي تمت بالاعتماد على الأطوال الموجية البصرية, تحت الحمراء و الراديوية عن عدد من الجزيئات العضوية المعقدة الموجودة في سحب الغاز بين النجمي – مواقع ولادة النجوم و البطانة الكوكبية.
أقرب إلى الوطن, يبقى عالم المريخ المجاور لنا هدفا رئيسيا للبحث عن الحياة خارج الأرض. مع نمو الدلائل التي تشير على ماضٍ لجريانات مائية في المريخ, تَصعد إلى الواجهة احتمالية أن المريخ كان قابلا للسكن في وقت ما من تاريخه. بالمثل, فإن الأقمار الكبيرة للمشتري و زحل, خصوصا تلك التي تأوي محيطات تحت قشرتها, لازالت تخادعنا فيما يتعلق بهذا الموضوع.
خارج النظام الشمسي
في الوقت الحالي, أكثر التطورات التي حصلت في مجال سعينا لفهم مكاننا في الكون هي تحديدنا لآلاف الكواكب التي تدور حول نجوم أخرى غير الشمس, تُعرف تلك الكواكب بالكواكب الشمسية الفائقة, أو الكواكب الخارجية. باستخدام التلسكوبات الأرضية و المركبات الفضائية مثل مرصد كبلر التابع لناسا, يقوم الفلكيون و بشكل كبير باكتشاف عوالم غريبة من خلال قياس الانخفاض في الإضاءة جراء عبور الكواكب أمام قرص النجم.
يشكل هذا الأمر تغيرا كبيرا. فمنذ عشرين عام, كل ما كنا نعرفه هو وجود نظام كوكبي وحيد – نظامنا. أذهلتنا سرعة و تنوع اكتشافات العوالم الغريبة بشكل لا يصدق.
و أكثر من ذلك, و بفضل مجموعة من الأجهزة الحديثة, أمكننا قياس درجات حرارة تلك الكواكب البعيدة, معرفة فيما إذا كان الماء موجود في أغلفتها الجوية و حتى التقاط صور مباشرة لتلك العوالم الغريبة. تم إيجاد عدد من الأراضي الفائقة – و هي الكواكب التي تفوق الأرض كتلة و لكن كتلتها أقل من كتلة العمالقة الجليدية مثل أورانوس و نبتون- و يتوقع الفلكيون أن يجدوا عشرات الكواكب من حجم الأرض خلال السنوات القادمة. من المرجح أن يقع بعض تلك الكواكب ضمن ما ندعوه بالمنطقة السكنية, حيث يمكن للماء السائل التواجد. من المؤكد أن هذا الأمر سيعيد إلى الواجهة السؤال المتعلق بوجود حياة أخرى.
لكن هذا الكشف لن يتم بسهولة. سوف يتطلب جيلا جديدا من التلسكوبات التي يمكنها التعرف على الجزيئات التي تترافق مع الحياة – مثل الأكسجين, الأوزون, الميثان, الماء و أحادي أكسيد الكربون – في الغلاف الجوي للعوالم الأرضية البعيدة. حتى عندما ننجح في تحديد تلك الإشارات عن الحياة, فمن المحتمل أننا لن نتمكن و لمدة معينة من تحديد نوع المخلوقات التي يمكن أن تسكن تلك العوالم.
حقيقة, الأرض مميزة جدا بين أشقائها في النظام الشمسي فهي الكوكب الوحيد الذي يمتلك محيطات على سطحه و لديه الحياة ضمن المقياس الكوكبي. على أية حال, يبدو من السخيف إن لم يكن تكبرا, أن نعتقد بأننا العالم الوحيد الذي يتمتع بالحياة في المجرة, التي تحتوي مئات المليارات من الشموس الأخرى, وفرة كبيرة من الكواكب و وفرة ظاهرة جدا في العناصر المكونة للحياة.
من الممكن أن تكون الحياة أمر شائع إلى حد ما, و لكن الأنواع "الذكية" لن تكون كذلك. على أية حال, و كما أثبت تاريخ العلم فإن التعميم مرارا و تكرار غالبا ما يقود إلى التضليل, هذا إن لم يقد إلى استنتاجات خطرة. إذا, علينا على الأقل إيجاد مثال واحد آخر عن الحياة في مكان ما قبل أن نتمكن من تحديد ما هو "الفريد" و "غير الفريد" بما يتعلق بالحياة ضمن هذا القسم الثمين من الحطام الكوني الذي تمت إعادة تشكيله.
المـــؤلف: البرفسور راي غاياوردهانا من باحث من مركز الأبحاث الكندي للفيزياء الفلكية الرصدية في جامعة تورنتو.
17-10-2013
انطلاقا من اكتشاف مخلوقات غير اعتيادية على الأرض وصولا إلى التجسس على لبنات البناء الأساسية للحياة خلف نظامنا الشمسي, يقوم راي جاياوردهانا بتقصي ما نعرفه حول الطبيعة المميزة للحياة, و احتمالية وجودها في عوالم بعيدة جدا مثل الكواكب الشمسية الفائقة.
لنتحدث عن الذهاب إلى جحر أرنب. هناك قمت بالانحناء بشكل كبير لكن لم يصل إلى أن أجثو على ركبتي, زحفت خلال قناة ضيقة جدا و بالكاد تبلغ من حيث الطول أربع أقدام و تنحدر نحو الأسفل بزاوية شديدة. مرتديا للباس العمل الأزرق – الرمادي, حذاء مضاد للماء و قبعة قاسية مع مصباح عامل منجم, سلكت و بشكل حذر الطريق لتجنب الاصطدام بالنتوءات الصخرية الحادة التي تتواجد في كل الجوانب ضمن فجوة خانقة و مضاءة بشكل خفيف جدا. إن الحرارة الكبيرة و الرطوبة الخانقة تجعلان من التنفس روتينا, و لكن مع ذلك لم أشتكي. كان لي الشرف في أن أنضم في هذه المغامرة العلمية إلى توليس اونستوت و ماغي لاو من جامعة برينكتون, و توم كريفت من معهد مكسيكو الجديدة للتنجيم و التكنولوجيا. تقريبا و عند عمق 2 كيلومتر تحت الأرض, كنا في منجم نشط للذهب و يقع بالقرب من جوهانسبرغ, جنوب افريقيا. مهمتنا: جمع عينات من المياه الجوفية المتسربة عبر الشقوق في الصخور الموجودة هناك, و التي سيقوم فريق اونستوت بفحصها في وقت لاحق للبحث عن الكائنات الحية التي نجت بعيدا عن ضوء الشمس.
في أماكن عميقة تحت الأرض, تلك الأنواع المختلفة من البكتريا التي قام فريق اونستوت بتحديدها لازالت تتحدى ما عرفناه عن البيولوجيا. فبدلا من اعتمادها بشكل مباشر أو غير مباشر على التركيب الضوئي, تقوم بالتغذي على غاز الهيدروجين و تتواجد ضمن نظم ايكولوجية تحت الأرض. هذه النظم منفصلة تماما عن الدورة البيولوجية الموجودة على سطح الأرض لمدة تصل ربما إلى عشرات الآلاف من السنين. في العام 2011, قام غايتان بورغوني من جامعة غينت في بلجيكا و زملاؤه بالتقاط ديدان (ديدان خيطية) تعيش على بعد كيلومترات تحت سطح الأرض ضمن عدة مناجم في جنوب افريقيا – و هي أولى الكائنات الحية متعددة الخلايا التي يتم اكتشاف وجودها عند مثل هذا العمق.
وسعت هذه الاكتشافات من المحيط الحيوي لكوكبنا بشكل معتبر – و أضافت إلى كتلته الحيوية. و لكن لايزال هناك ما هو أكثر إثارة للاهتمام, ربما تُقدم لنا تلك الكائنات الحية دلائلا و إشارات على بيولوجيا الأرض في مراحلها المبكرة قبل تطور التركيب الضوئي, أو عن طبيعة الحياة في العوالم الأخرى التي يمكن أن تتمتع بتركيب مختلف لغلافها الجوي عن ذلك الموجود لدينا.
الكائنات البالغة
تُدعى الكائنات التي يتم إيجادها عميقا في الأرض بـ "الكائنات المتعضية المتطرفة", و التي قام العلماء باكتشاف وجودها خلال العقود القليلة الماضية. تتضمن الأشكال الأخرى للحياة الميكروبات التي تعيش بالقرب من الثقوب البركانية الموجودة في أرضية المحيطات, أو في المسطحات الملحية بالقرب من البحر الأحمر.
و أكثر من ذلك يمكن إيجاد هذه الكائنات في القارة القطبية الشمالية في كندا, داخل التربة الجافة في صحراء أتاكاما في أمريكا الجنوبية, بل و يمكن إيجادها أيضا عند حواف الستراتوسفير. يؤكد وجود هذه المخلوقات أن الحياة ظاهرة جريئة و معقدة, و قادرة على التكيف ضمن مجال واسع من الظروف البيئية.
بصرف النظر عن التنوع المذهل و العظيم, فإن كل تلك الكائنات الحية تتصل بشكل وثيق ببعضها البعض: إنها تتشارك نفس الكيمياء الحيوية, تقيم في نفس شجرة التطور و كلها تتبع بجذورها إلى أصل مشترك تواجد ربما منذ مليار عام مضى.
لكن حتى هذا التاريخ, لم يكتشف العلماء "محيط حيويا" على الأرض, مكون من أنواع للحياة مختلفة بشكل جذري. و لم يجد العلماء دلائل موثوقة على وجود الحياة خارج كوكبنا – حتى الآن. ما قام بفعله الباحثين هو أنهم أكدوا أن العناصر المكونة للحياة, بالإضافة إلى المواطن المحتملة موجودة خارج الأرض و هي متوزعة في كل مكان ضمن جوارنا الكوني. توضح القياسات المخبرية أن الحموض الأمينية – لبنات بناء البروتينات – شائعة الوجود في النيازك و المذنبات. حتى أن بعض النيازك الغنية بالكربون تحتوي مكونات من الـ DNA تسمى بـ nucleobases.
كشفت القياسات الطيفية الفلكية التي تمت بالاعتماد على الأطوال الموجية البصرية, تحت الحمراء و الراديوية عن عدد من الجزيئات العضوية المعقدة الموجودة في سحب الغاز بين النجمي – مواقع ولادة النجوم و البطانة الكوكبية.
أقرب إلى الوطن, يبقى عالم المريخ المجاور لنا هدفا رئيسيا للبحث عن الحياة خارج الأرض. مع نمو الدلائل التي تشير على ماضٍ لجريانات مائية في المريخ, تَصعد إلى الواجهة احتمالية أن المريخ كان قابلا للسكن في وقت ما من تاريخه. بالمثل, فإن الأقمار الكبيرة للمشتري و زحل, خصوصا تلك التي تأوي محيطات تحت قشرتها, لازالت تخادعنا فيما يتعلق بهذا الموضوع.
خارج النظام الشمسي
في الوقت الحالي, أكثر التطورات التي حصلت في مجال سعينا لفهم مكاننا في الكون هي تحديدنا لآلاف الكواكب التي تدور حول نجوم أخرى غير الشمس, تُعرف تلك الكواكب بالكواكب الشمسية الفائقة, أو الكواكب الخارجية. باستخدام التلسكوبات الأرضية و المركبات الفضائية مثل مرصد كبلر التابع لناسا, يقوم الفلكيون و بشكل كبير باكتشاف عوالم غريبة من خلال قياس الانخفاض في الإضاءة جراء عبور الكواكب أمام قرص النجم.
يشكل هذا الأمر تغيرا كبيرا. فمنذ عشرين عام, كل ما كنا نعرفه هو وجود نظام كوكبي وحيد – نظامنا. أذهلتنا سرعة و تنوع اكتشافات العوالم الغريبة بشكل لا يصدق.
و أكثر من ذلك, و بفضل مجموعة من الأجهزة الحديثة, أمكننا قياس درجات حرارة تلك الكواكب البعيدة, معرفة فيما إذا كان الماء موجود في أغلفتها الجوية و حتى التقاط صور مباشرة لتلك العوالم الغريبة. تم إيجاد عدد من الأراضي الفائقة – و هي الكواكب التي تفوق الأرض كتلة و لكن كتلتها أقل من كتلة العمالقة الجليدية مثل أورانوس و نبتون- و يتوقع الفلكيون أن يجدوا عشرات الكواكب من حجم الأرض خلال السنوات القادمة. من المرجح أن يقع بعض تلك الكواكب ضمن ما ندعوه بالمنطقة السكنية, حيث يمكن للماء السائل التواجد. من المؤكد أن هذا الأمر سيعيد إلى الواجهة السؤال المتعلق بوجود حياة أخرى.
لكن هذا الكشف لن يتم بسهولة. سوف يتطلب جيلا جديدا من التلسكوبات التي يمكنها التعرف على الجزيئات التي تترافق مع الحياة – مثل الأكسجين, الأوزون, الميثان, الماء و أحادي أكسيد الكربون – في الغلاف الجوي للعوالم الأرضية البعيدة. حتى عندما ننجح في تحديد تلك الإشارات عن الحياة, فمن المحتمل أننا لن نتمكن و لمدة معينة من تحديد نوع المخلوقات التي يمكن أن تسكن تلك العوالم.
حقيقة, الأرض مميزة جدا بين أشقائها في النظام الشمسي فهي الكوكب الوحيد الذي يمتلك محيطات على سطحه و لديه الحياة ضمن المقياس الكوكبي. على أية حال, يبدو من السخيف إن لم يكن تكبرا, أن نعتقد بأننا العالم الوحيد الذي يتمتع بالحياة في المجرة, التي تحتوي مئات المليارات من الشموس الأخرى, وفرة كبيرة من الكواكب و وفرة ظاهرة جدا في العناصر المكونة للحياة.
من الممكن أن تكون الحياة أمر شائع إلى حد ما, و لكن الأنواع "الذكية" لن تكون كذلك. على أية حال, و كما أثبت تاريخ العلم فإن التعميم مرارا و تكرار غالبا ما يقود إلى التضليل, هذا إن لم يقد إلى استنتاجات خطرة. إذا, علينا على الأقل إيجاد مثال واحد آخر عن الحياة في مكان ما قبل أن نتمكن من تحديد ما هو "الفريد" و "غير الفريد" بما يتعلق بالحياة ضمن هذا القسم الثمين من الحطام الكوني الذي تمت إعادة تشكيله.
المـــؤلف: البرفسور راي غاياوردهانا من باحث من مركز الأبحاث الكندي للفيزياء الفلكية الرصدية في جامعة تورنتو.
0 التعليقات:
إرسال تعليق