حياة خفية في باطن الأرض: طاقة الزلازل تُشعل الشرارة
لطالما اعتقدنا أن الحياة تزدهر حيث يوجد النور، على سطح كوكبنا أو في أعماق المحيطات التي تصلها أشعة الشمس. لكن، ماذا لو كانت هناك عوالم كاملة من الحياة تزدهر في الظلام الدامس، على بعد كيلومترات تحت أقدامنا؟ دراسة حديثة أجراها علماء من الصين وكندا كشفت عن اكتشاف مذهل يغير فهمنا للحياة، حيث تبين أن “محرك الطاقة” الذي يغذي هذا النظام البيولوجي السري هو الزلازل والحركات التكتونية التي تكسر قشرة الأرض وتطحنها. هذا الاكتشاف يفتح الباب أمام تساؤلات جديدة حول احتمالية وجود حياة في باطن الأرض، وربما حتى على كواكب أخرى مثل المريخ.
اكتشاف “محرك الطاقة” للحياة في أعماق الأرض
كشفت دراسة بارزة أجراها باحثون من الصين وكندا عن مصدر الطاقة غير المتوقع الذي يغذي النظام البيئي الخفي في باطن الأرض. تبين أن هذا المصدر هو تكسّر قشرة الأرض وطحنها نتيجة الزلازل والحركات التكتونية.
على عكس خيال الروائي الفرنسي جول فيرن في القرن التاسع عشر، الذي وصف عالمًا جوفيًا مضيئًا مليئًا بحيوانات ضخمة مثل الماستودون واليعسوب، يعتقد العلماء التقليديون أن الحياة لا يمكن أن توجد على بعد كيلومترات تحت السطح. ذلك لأن هذه المناطق معزولة عن ضوء الشمس والمواد العضوية السطحية.
أظهرت الاكتشافات الأخيرة وجود غلاف حيوي عميق وواسع ونشط، يُعتقد أنه يضم ما يقارب 95% من الكائنات بدائية النواة الموجودة على كوكب الأرض. ويمثل هذا الغلاف ما يقرب من خُمس الكتلة الحيوية الكلية للأرض.
توصلت دراسة مشتركة قادها الأستاذان تشو جيانشي وهي هونغ بينغ من معهد قوانغتشو للكيمياء الجيولوجية (GIG) التابع للأكاديمية الصينية للعلوم، بالتعاون مع الأستاذ كورت كونهاوزر من جامعة ألبرتا، إلى تفسير لوجود الكائنات الحية في أعماق سحيقة تحت سطح الأرض.
نُشرت نتائج هذه الدراسة في مجلة “ساينس أدفانسز” بتاريخ 19 يوليو، وقد أفادت بها صحيفة “SCMP” الصينية واطلعت عليها “العربية بيزنس”.
طاقة الحياة في الأعماق
كشفت الدراسة أن النشاط الزلزالي (الزلازل) وتصدع القشرة الأرضية يعملان كـمولد طبيعي يمد الحياة في الأعماق بالطاقة بشكل مستمر.
في غياب الضوء، تحدث تفاعلات كيميائية بين الصخور والماء لتوليد الطاقة. هذه العملية تشبه عمل البطارية، حيث تخلق أقطابًا موجبة وسالبة تحفز تدفق الإلكترونات. ويُعد هذا التدفق جوهر عملية الأيض التي تقوم عليها الحياة، وفقًا لتصريحات تشو في البيان الصحافي الصادر عن GIG في 19 يوليو.
قام فريق البحث بمحاكاة معدن الكوارتز، وهو أكثر معادن السيليكات انتشارًا، في المختبر لإعادة تكوين نوعين رئيسيين من التصدعات الصخرية:
كسر الامتداد (Extensional fracture): يحدث فيه تشقق مفاجئ للصخور، مما يعرض أسطحًا جديدة للماء على الفور.
كسر القص (Shear fracture): يحدث فيه طحن مستمر للصخور داخل الماء.
أدت كلتا العمليتين إلى تفكيك جزيئات الماء، مما نتج عنه غاز الهيدروجين وجزيئات الأكسجين النشطة. ووجد الباحثون أن كسر الامتداد كان فعالًا بشكل خاص في إنتاج فوق أكسيد الهيدروجين (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 جوفية
ينشئ 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.
وفقًا للعالم هي، فإن عملية تحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كيميائية ليست مقتصرة على كوكب الأرض فحسب، بل يمكن أن تحدث في أجرام سماوية أخرى مثل المريخ وقمر زحل إنسيلادوس. وأوضح أن رصد إشارات تدل على تفاعلات الأكسدة والاختزال، مثل وجود الهيدروجين والميثان والأكسجين، أو تقلبات أكسدة الحديد في مناطق الصدوع المريخية، قد يكون مؤشرًا على وجود حياة نشطة تحت سطحه.
لذلك، في المرة القادمة التي تشعر فيها بهزة أرضية، تذكر أن هذه الصخور المتصدعة في أعماق الأرض قد تكون السبب في إشعال شرارة الحياة في الظلام الدامس. ربما تكون العوالم الخفية داخل كوكبنا، وربما حتى المريخ، أكثر حيويةً مما كنا نتصور.
