يمكن العثور على أكبر بلورات على الأرض في كهف في المكسيك ، مدفون على عمق 300 متر (حوالي 1000 قدم) تحت الأرض. أكبر هذه الشركات العملاقة بطول وعرض حافلة المدرسة. تتقاطع هذه البلورات داخل الكهف. تبدو مثل الأشجار البيضاء الشفافة التي سقطت في غابة غريبة. تتجمع الأحجار الصغيرة مثل الشجيرات المعدنية على الجدران والأرضية.
هذا هو كهف البلورات ، وقد يكون من أجمل البقع على وجه الأرض. على الرغم من أنها ليست الأكثر راحة. ترتفع درجات الحرارة هنا إلى 58 درجة مئوية (136 درجة فهرنهايت). الرطوبة تحوم حول 90 في المئة. الأشخاص الذين يدخلون الكهف معرضون لخطر الإصابة بضربة شمس. يجب أن يرتدوا بدلات واقية فقط لتجنب الاختناق. مات اللصوص وهم يحاولون سرقة شظايا البلورات.
قد يبدو الكهف المبهر آخر مكان على وجه الأرض للبحث عن الحياة. لكن لا يبدو الأمر كذلك بالنسبة إلى بينيلوبي بوسطن. إنها خبيرة في علم الكهوف (SPEE-lee-OL-uh-gizt) - عالمة تدرس الكهوف. وتخصصها هو الحياة الموجودة في البيئات القاسية.
وجد العلماء كائنات حية في الكثير من الأماكن المعادية - بعض المواقع الأكثر سخونة ، وبرودة ، وظلمة ، وأعمق وأبعد المواقع على وجه الأرض. للعثور على مثل هذه الكائنات ، يجب على العلماء السفر بعيدًا والمغامرة في أماكن غير صديقة. بما في ذلك الكهوف.
تم نحت بعض الكهوف بواسطة جداول تحت الأرض. تشكل البعض الآخر أثناء الزلازل أو من النشاط البركاني. توفر هذه المواقع الآن نوافذ للأعمال الداخلية لكوكبنا. محمية من السطح ، فإنها تتغير ببطء - على كل حال. وهذا يحافظ على سجل الماضي ويمثل واحدة من آخر حدود الأرض غير المكتشفة. بالنسبة لعلماء الكهوف ، الكهوف هي مختبرات طبيعية ، مليئة بالاحتمالات.
مكان صعب للاتصال بالمنزل
بوسطن تجري البحوث تحت الأرض. لكنها بدأت بالنظر في الاتجاه المعاكس:إلى الفضاء الخارجي. لقد أرادت دائمًا معرفة ما إذا كانت الحياة موجودة على الكواكب الأخرى. وقد أرادت دائمًا الذهاب إلى المريخ. في المدرسة العليا ، ساعدت في تأسيس جمعية المريخ. هذه المنظمة مكرسة لإيصال الناس إلى الكوكب الأحمر - والاستقرار هناك. وهي أيضًا رئيسة سابقة لجمعية مستكشفي المريخ ، وهي مجموعة من العلماء وغيرهم ممن لديهم شغف باستكشاف "حدود المريخ". يتضمن ذلك التفكير في مكان البحث عن الحياة المجهرية على هذا الكوكب. (إذا وجد العلماء ميكروبات ، فستكون هذه الجراثيم هي أول سكان المريخ المعروفين!)
سطح المريخ بارد وجاف ويقصفه إشعاع الشمس. لن يكون مكانًا ممتعًا للعيش فيه. تعتقد بوسطن أن المكان الأفضل للعثور على الحياة سيكون تحت سطح المريخ. كشفت الصور المأخوذة من المركبة الفضائية التي تدور في مدارات عن وجود ثقوب في سطح الكوكب. يعتقد العلماء أن هذه يمكن أن تكون مناور طبيعية تؤدي إلى كهوف تحت الأرض. تظهر هذه الصور من الفضاء أيضًا أحواض منحنية على سطح الكوكب. وهي تشبه أنابيب الحمم المنهارة ، وهي عبارة عن قنوات تحت الأرض تكونت بفعل تدفق الحمم البركانية.
سيكون السفر إلى المريخ للبحث عن الحياة في هذه الأماكن صعبًا. لكن الأرض بها أيضًا أنابيب وكهوف من الحمم البركانية. وهم أقرب بكثير من المريخ. لذلك يدرس العلماء مثل بوسطن الكائنات الحية التي تعيش في أكثر الأماكن عدائية على الأرض - للحصول على فكرة عما قد يشبه المريخ ، إذا كانت موجودة.
أمضت بوسطن عقودًا في البحث عن كائنات مجهرية في أماكن متطرفة. "على مر السنين ، طورنا عينًا جيدة [للعثور] على هذه الأشياء" ، كما تقول. لهذا السبب ذهبت إلى ذلك الكهف الحار والرطب والمذهل في المكسيك. تساءلت عما إذا كان أي شيء يمكن أن يعيش في الداخل تلك البلورات.
القصة تستمر أسفل الفيديو
كل البلورات ، كبيرة كانت أم صغيرة ، تظهر عليها عيوب أثناء نموها. هذه العيوب عبارة عن جيوب صغيرة. ومع ذلك ، فإن بعض العيوب في كهف البلورات ليست فارغة. تحتوي على سوائل. يقول بوسطن إن هذه العيوب البلورية تصبح "كبسولات زمنية صغيرة". اعتقدت أن سوائلها قد تحتوي على أحافير لبكتيريا ميتة منذ زمن طويل.
لمعرفة ذلك ، استخدمت مثقابًا صغيرًا للوصول إلى الجيوب واستخراج السائل. عندما نظرت إلى هذا السائل تحت المجهر ، وجدت حفريات. وجدت أيضًا ميكروبات شكلت شيئًا من الغموض. كما ترى ، لم تكن متأكدة من أنهم ماتوا بالفعل.
بينما كانت تعمل في الكهف الحار ، علمت بوسطن أنها قد لا تعود أبدًا. الكهف مملوك لشركة تعدين ، وتلاحظ ، "لقد سئمت شركة التعدين من وجودنا في الجوار." وضعت الميكروبات في طبق ساخن يحتوي على طعام ميكروبي. ثم أعادتهم بسرعة إلى مختبرها في معهد نيو مكسيكو للتعدين والتكنولوجيا في سوكورو. هناك أدارت برنامج دراسات الكهوف.
ولدهشتها ، بدأت الميكروبات تنمو في المختبر. هذا يعني أنهم كانوا على قيد الحياة!
بعد تسع سنوات ، لا تزال البكتيريا من 45 عينة من 60 عينة أصلية على قيد الحياة.
لمعرفة عمر هذه الميكروبات ، كان عليها أن تعرف عمر البلورات. لحسن الحظ ، كان علماء آخرون يعملون على هذا.
تنمو البلورة من خلال تراكم معدن جديد على سطحها الخارجي. الأجزاء الأعمق هي الأقدم. اكتشف العلماء مدى سرعة نمو البلورات ، لذلك يمكن لبوسطن تقدير عمر الميكروبات بناءً على مدى عمق دفنها في بلورة. ذكرت في وقت سابق من هذا العام في اجتماع علمي أن مستعمراتها من الميكروبات يتراوح عمرها بين 10000 و 50000 عام.
قد لا تكون هذه الميكروبات كائنات فضائية ، لكنها بالتأكيد غريبة. يبقون على قيد الحياة بدون ضوء الشمس. بالنسبة للطعام ، يعتمدون على المعادن أو السوائل في البلور. ولا يمانعون حرارة الكهف أو رطوبته.
لا تزال بوسطن وفريقها يدرسون العينات. لم ينشروا بياناتهم حتى الآن لأنهم يريدون التأكد من صحتها. يحتاج علماء آخرون إلى إلقاء نظرة على هذه البيانات أيضًا للتحقق من النتائج.
ما زالت بوسطن متحمسة. خلال العام الماضي ، أدارت معهد علم الأحياء الفلكي التابع لوكالة ناسا في موفيت فيلد بولاية كاليفورنيا (ناسا تعني الإدارة الوطنية للملاحة الجوية والفضاء.) علم الأحياء الفلكي هو دراسة كيفية بدء الحياة وازدهارها في الكون. يساعد علماء الأحياء الفلكية في تخطيط المهام للبحث عن الحياة على الكواكب الأخرى ، مثل المريخ. ستساعد أبحاث بوسطن الآن في توجيه تلك المهام.
إنها لا تتوقع العثور على نفس الكائنات الحية على الكواكب الأخرى. ومع ذلك ، يُظهر بحثها أن الحياة تجد طريقًا لها في أكثر الأماكن غير المتوقعة. وإذا تمكنت المخلوقات من الازدهار في كهف البلورات ، فربما يزدهر البعض الآخر على المريخ ، أو حتى الكواكب والأقمار البعيدة.
أدلة مناخية مكتوبة على الحجر
بالنسبة لعلماء الكهوف ، غالبًا ما يكون الوصول إلى العمل هو أصعب جزء في الوظيفة. قد يضطرون إلى تسلق المنحدرات أو الشلالات على الحبال. قد ينتهي بهم الأمر رطبًا جدًا. ويمكن أن يضيء طريقهم فقط بواسطة المصباح. وذلك بمجرد دخولهم. قد يكون مجرد الوصول إلى المدخل أمرًا صعبًا أيضًا. تعرف جينا موسلي ذلك مباشرة.
إنها عالمة كهوف في جامعة إنسبروك في النمسا. يدرس موسلي الكهوف للتعرف على مناخ الأرض في الماضي. يشير المناخ إلى أنماط الطقس في منطقة معينة على مدى فترة طويلة.
في عام 2015 ، قادتها أبحاث موسلي إلى الكهوف في جرينلاند. تقع هذه الجزيرة في الغالب فوق الدائرة القطبية الشمالية. نظرًا لكونها تقع في أقصى الشمال ، يغطي الجليد جزءًا كبيرًا من جرينلاند. الجزيرة وجليدها حساسان للتغيرات في درجات الحرارة. يدرس العلماء جرينلاند من أجل فهم أفضل لكيفية تغير مناخ الأرض حاليًا.
لم يسبق لأحد أن زار الكهوف التي كان فريق موسلي يتجه إليها من قبل. ولسبب وجيه:يصعب الوصول إليهم.
اضطر الباحثون إلى استئجار طائرة صغيرة لتحليقهم فوق الساحل الشرقي لجرينلاند. أسقطتهم الطائرة على حافة بحيرة. ثم نفخوا قاربًا لعبور البحيرة المتجمدة. مرة واحدة على الجانب الآخر ، مشوا ثلاثة أيام للوصول إلى الكهف. بعد جمع العينات من داخلها ، قطعوا رحلة العودة الطويلة لإحضار تلك العينات إلى المنزل.
الصواعد
جاءت بعض العينات من أحجار الجريان . هذه عبارة عن صفائح معدنية تكونت بفعل المياه المتساقطة من السقف. يقول موسلي إن الماء مميز. لقد انتقلت من السطح وعبر التربة والصخور فوق الكهف. قبل ذلك ، سقطت من السماء على شكل مطر. وقبل ذلك كان في المحيط. بمعنى آخر ، الكهوف موصولة بدورة المياه.
بمرور الوقت ، تتراكم العناصر والمعادن في الماء مثل الهدايا التذكارية من رحلاتها. يشير موسلي إلى أن "هذه المياه تحتوي على بصمة كيميائية للمحيط والغلاف الجوي والتربة". تشتمل تلك الهدايا التذكارية الكيميائية على معدن يسمى الكالسيت (KAL-syte). على مدى عشرات أو مئات الآلاف من السنين ، يتراكم الكالسيت في صواعد وفلستونز. الصواعد هي تكوينات صخرية ترتفع من أرضية كهف مثل الشمعدانات العملاقة. تحجز هذه الأبراج المعدنية معلومات عن المناخ الماضي.
يقول موسلي:"عندما تأخذ واحدة وتقطعها ، يمكنك رؤية الطبقات المختلفة هناك - كثيرًا مثل دراسات حلقات الأشجار". يمكن للعلماء قراءة الطبقات مثل كتاب تاريخ مناخ المنطقة. خلال العصور الأكثر دفئًا ، تنمو طبقات الكالسيت الأكثر سمكًا. خلال العصور الأكثر برودة ، تتشكل طبقات أرق. من خلال قياس الكربون ، وهو عنصر موجود في جميع الكائنات الحية ، يمكن للباحثين معرفة ما إذا كانت النباتات تنمو خلال فترة زمنية معينة.
تقول موزلي إن أبحاث فريقها تساعد في إظهار ما حدث لجرينلاند في الماضي. إلى جانب أبحاث المناخ الأخرى ، تضيف دراساتها إلى صورة أكبر لكيفية تغير هذا الجزء من الكوكب.
درس العلماء بالفعل عينات من الجليد العميق من جرينلاند يعود تاريخها إلى 130 ألف عام. هذا يعني أن لديهم سجلًا من فترات الاحترار والتبريد التي تعود إلى بداية العصر الجليدي الأخير. لكن موزلي تقول إنها وفريقها سيستخدمون عينات من الكهوف للنظر إلى الوراء بعيدًا في الوقت المناسب.
"الكهوف هي ترس مهم آخر في نظام أكبر بكثير ،" كما تقول.
جزر الزمن
درس فرانشيسكو ساورو الكهوف في جميع أنحاء العالم. إنه عالم الكهوف في جامعة بولونيا في إيطاليا. في السنوات الأخيرة ، كان يسافر إلى الكهوف في شمال فنزويلا. تقع هذه الكهوف في أمريكا الجنوبية في جبال تسمى tepuis (TEH-pwee) ، والتي ترتفع من الغابة أسفلها مثل أسطح الطاولات. قد يبدون مألوفين قليلاً - لقد ألهموا Paradise Falls في فيلم Up.
ليس هناك ما هو سهل لمستكشفي tepuis. تبدو مداخل العديد من الكهوف وكأنها شقوق على جانب منحدر. للوصول إلى هناك ، يجب على الكهوف أولاً استئجار طائرة هليكوبتر لنقلهم إلى قمة الجرف. لكن tepuis غالبًا ما تكون مغطاة بالغيوم. يمكن أن تهب رياح سريعة حولهم. في أيام عديدة ، لا تستطيع طائرات الهليكوبتر الطيران بأمان. لذلك قد ينتظر ساورو وفريقه أسابيع حتى تصبح الظروف على ما يرام.
بمجرد وصولهم إلى القمة ، تصبح الأمور أكثر تعقيدًا. يجب أن يتسلق الكهوف أو الانحدار وصولاً إلى مدخل الكهف ، حاملين جميع معداتهم في القطر. يقول ساورو إنهم يريدون البقاء بعد أن عانوا من هذا القدر من المشاكل. لذلك في عام 2016 ، أمضى هو وفريقه 40 يومًا في استكشاف كهف واحد في تيبوي.
القصة تستمر أسفل الفيديو
تتكون العديد من الكهوف من الحجر الجيري ، وهو نوع من الصخور يذوب بسهولة في الماء. لكن الكهوف في شكل tepuis من الكوارتزيت الحجر الرملي. تذوب هذه المادة أيضًا في الماء ، ولكن بشكل أبطأ بكثير من الحجر الجيري. وهذا يعني أن كهوف التيبوي أقدم بكثير من تلك الموجودة في تشكيلات الحجر الجيري. في الواقع ، قد تكون الكهوف الموجودة داخل tepuis هي الأقدم على وجه الأرض.
مثل بوسطن ، يهتم ساورو بتعلم كيفية تقاطع الصخور والحياة. يدرس الميكروبات التي تعيش داخل هذه الكهوف. كما أنه يدرس tepuis لفهم العمليات التي تشكل الأرض بشكل أفضل. ويستخدم الليزر لرسم خرائط للممرات الداخلية للكهوف التي يستكشفها.
يقول ساورو إن كهف تيبيس أمر غير معتاد ، "يختلف عن أي كهف آخر". الكوارتزيت وردي. هذا يلون ممرات الكهوف باللون الوردي أيضًا. الماء بداخلها يتحول إلى اللون الأحمر. والصواعد والهوابط (التي تتكون على أسقف الكهوف) لها أشكال غريبة. يبدو بعضها مثل أعشاب من الفصيلة الخبازية عالقة في سقف الكهف. البعض الآخر يشبه العظام الهشة.
من المحتمل أن تستضيف العديد من هذه التكوينات ميكروبات لم يحددها العلماء بعد. يقول ساورو إن بعض التكوينات قد تدين بخلقها للميكروبات.
لقد أصبح خبيرًا في العثور على الكهوف. إنه يعرف مكان البحث عن القرائن. للعثور على كهف في tepuis ، يدرس خرائط الأقمار الصناعية ويبحث عن المجاري. يقول الجبال هي مكان جيد للبحث. إذا لم يكن للجبل مجاري أو أنهار ، فهذا يعني أن كل مياهه تذهب تحت الأرض. يقول:"هذا مؤشر على أن الكتلة تحتوي على بعض الشبكات السرية". وبعبارة أخرى:الكهوف.
يقول ساورو إن أحد أكثر الأشياء إثارة للاهتمام حول استكشاف الكهوف هو عدم وجود نهاية تلوح في الأفق. يقول:"لا تصل جميع الكهوف إلى السطح". هذا يعني أنه من المحتمل أن معظم الكهوف في العالم لا تزال غير مضطربة. إنهم يكذبون ، أسرارهم تنتظر الاكتشاف.
هذه واحدة من سلسلة وظائف في مجالات العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات التي أصبحت ممكنة بفضل الدعم السخي من مؤسسة Arconic.
