تعمل ماجي لاو في منجم ذهب. لكن ما تسعى إليه هنا ، على عمق أكثر من كيلومتر ونصف (ميل) تحت سطح جنوب أفريقيا ، قد يكون أغلى من الذهب. إنها تبحث عن الحياة.
إنه عمل ليس سهلاً ، مضاء بواسطة المصابيح الأمامية فقط. في بعض الأحيان ، يمكن أن تشعر بالحرارة والرطوبة مثل الساونا. تنبعث رائحة بعض البقع مثل البيض الفاسد بسبب غاز الكبريتيد المنبعث من الثقوب المحفورة في الصخر.
قبل حوالي 20 عامًا ، لم يكن العلماء متأكدين حتى من وجود الحياة في أعماق سطح الأرض. ثم في عام 1992 ، اكتشف توليس أونستوت وزملاؤه بكتيريا تنمو على الصخور التي تم استردادها من حوالي 3 كيلومترات تحت الأرض. كانت تلك الصخور عمرها أكثر من 200 مليون سنة ، على الأقل أقدم من أقدم الديناصورات. والبكتيريا التي حللوها ربما نجت من ذلك الوقت ، كما يقول أونستوت الآن.
إنه عالم جيوميكروبيولوجي - عالم يدرس كيفية تفاعل الميكروبات مع الصخور والمعادن. يرأس المختبر في جامعة برينستون ، في نيو جيرسي ، حيث لاو الآن طالب دراسات عليا.
يسافر الآن علماء مثل Lau و Onstott حول العالم بحثًا عن الحياة العميقة. يذهبون إلى أعماق الأرض في المناجم أو الكهوف. إنهم يحفرون تحت قاع المحيط وفي حقول النفط. بعض هذه الأماكن شبه متجمدة ؛ البعض الآخر أكثر سخونة من وادي الموت.
يقول أونستوت:"يكمن التحدي في المطاردة". "إنها رحلة رائعة."
وقد أدت عمليات الصيد هذه إلى إيجاد حديقة حيوانات كاملة من الكائنات المجهرية. تتغذى بعض المخلوقات المدفونة بعمق على المواد الكيميائية السامة مثل الزرنيخ واليورانيوم. في يوم من الأيام ، قد يستخدمها علماء آخرون لتنظيف النفايات السامة. قد تنتج ميكروبات أخرى مواد مفيدة ، مثل أنواع جديدة من الأدوية القاتلة للجراثيم المعروفة باسم المضادات الحيوية. وربما يكون الأمر الأكثر إثارة للاهتمام هو أن هذه الكائنات يمكن أن تساعد علماء الأحياء أيضًا في التعرف على الحياة خارج الأرض - كائنات فضائية حقيقية.
القصة تستمر أسفل الرسوم المتحركة.
الحياة في الأعماق
للوصول إلى موقع البحث الخاص بها في جنوب إفريقيا ، يتعين على لاو أن تسقط منجمًا في قفص. ينزل ما يقرب من ميل للأسفل في حوالي دقيقة. هذا سريع جدًا لدرجة أن آذان لاو تنبثق ، مما يجعلها تشعر وكأنها في رحلة في مدينة ملاهي.
بعد ذلك ، قد يمشي لاو أو حتى يزحف مسافة 1.5 كيلومتر أخرى عبر ممرات ضيقة. يغمر بعضها بالمياه ، والتي سيتعين عليها عبورها. من خلال كل ذلك ، حملت لاو وزملاؤها حقائب ظهر ثقيلة ويرتدون أحذية تصل إلى الركبة وزرة. "بعض أصدقائي يمزحون قائلين إننا نبدو مثل صائدي الأشباح".
في بحثها عن حياة جديدة ، تجمع Lau المياه من الثقوب. هذه ثقوب ضيقة يتم حفرها في عمق الأرض ، وعادة ما يتم التنقيب عن المعادن أو الغاز الطبيعي أو النفط. في بعض الأحيان تستفيد هذه الثقوب من المياه الجوفية. يمكن أن تصل درجة حرارة هذه المياه إلى 54 درجة مئوية (130 درجة فهرنهايت). في بعض المواقع ، حتى الصخور يمكن أن تكون دافئة عند لمسها.
نظرًا لأنها تجلس على الأرض الصخرية الصلبة وتجمع المياه في زجاجات مختلفة الأحجام ، يمكن أن يتناثر الماء الساخن في أي مكان وفي كل مكان. وهي تقول:"أثناء جمعها ، تبتل وتشعر وكأنك خضت معركة على الماء". بعد هذا العمل الشاق ، "أنت مرهق جسديًا وعقليًا." على الرغم من أنه "مكثف" ، إلا أن لاو يضيف أنها "مجزية للغاية".
كانت هذه المياه تتدفق على سطح الكوكب. على الرغم من أن الأرض تبدو صلبة ، فهي تشبه الجبن السويسري. تسمح الثقوب الصغيرة في كل مكان بتدفق الماء من خلالها ولأسفل ولأسفل ولأسفل. لكن هذه عملية بطيئة للغاية. قد تستغرق المياه من السطح آلاف السنين لتتدفق إلى حيث يعمل Lau الآن. يبلغ عمر بعض المياه التي تدرسها أكثر من 50000 عام. وفي أسفاره ، قد يكون هذا الماء قد جمع كائنات حية.
هناك القليل جدًا من الحياة في هذه البيئة القاسية. لكن لاو يترك المعدات لتصفية آلاف اللترات (جالونات) من الماء على مدى أسابيع أو حتى شهور. إنها بحاجة إلى تصفية كل تلك المياه لجمع أكبر عدد ممكن من الخلايا الحية. تحتوي كل ملعقة صغيرة من الماء على بضعة آلاف من الخلايا. قد يكون هذا فقط جزءًا من مليون من الخلايا الموجودة في كل رشة من تربة الفناء الخلفي.
حدد الباحثون الآن أنواعًا عديدة من البكتيريا في المياه الجوفية. يلتصق الكثير منهم ببعضهم البعض وبالحجارة في مجتمع غروي يسمى بيوفيلم. لدراسة هذه الميكروبات ، يحاول العلماء زراعتها في المختبر. لكن حتى الآن ، نجحوا في استخدام واحد فقط من كل 100 نوع من البكتيريا من أسفل هنا.
يحدد العلماء أيضًا كيميائيًا نمط كتل البناء - المعروفة باسم التسلسلات - التي تشكل المادة الجينية للبكتيريا. سمحت لهم تلك التسلسلات الكيميائية بالتعرف على معظم البكتيريا ، بناءً على الحمض النووي الريبي (DNA) والحمض النووي الريبي (RNA). (يقوم الحمض النووي بتشفير التعليمات الخاصة ببناء الخلية. الحمض النووي الريبي هو جزيء رسول مرتبط. وهو ضروري لتنفيذ هذه التعليمات.)
لا يقتصر دور لاو على تحديد البكتيريا التي تعيش هنا. إنها تحاول أيضًا تحديد نظامهم الغذائي. إذا تعلم العلماء ما تأكله هذه البكتيريا ، فقد يكونون قادرين على إطعامها لهم في المختبر ، في ما يسمى بالنمو ، أو الثقافة ، وسط. سيسمح ذلك للباحثين بدراسة هذه البكتيريا عن كثب ، ومعرفة ما يجعلها علامة ومعرفة ما إذا كانت قد تكون مفيدة لنا. لكن يصعب الحصول على الطعام عن طريق أعماق الأرض. لا يوجد ضوء الشمس ولا نباتات. علاوة على ذلك ، يحتوي الماء الذي تعيش فيه البكتيريا على القليل جدًا من الأكسجين.
في هذا العمق ، يجب أن تحصل أي ميكروبات على كل طاقتها - الطعام - من الصخور والمياه من حولها. يمكن أن تنتج التفاعلات بين الصخور والماء مواد مختلفة ، بما في ذلك الهيدروجين والميثان والكبريتات. توقع العلماء في البداية أن هذه البكتيريا العميقة للغاية يجب أن تتغذى بشكل أساسي على هذه المواد الثلاثة.
لدهشتها ، اكتشفت لاو أن الكثيرين لا يفعلون ذلك.
في الواقع ، أقل من نصف البكتيريا تتغذى عليها ، كما تقول. تنتج هذه الأقلية من البكتيريا مواد كيميائية أخرى تتغذى عليها البكتيريا. يقول لاو:"هذا نوع جديد بالنسبة لنا". تقول:"نتوقع رؤية المزيد من هذا النوع من التعاون ، لا سيما في هذه البيئات حيث يكون صعبًا".
معرفة ما تأكله هذه البكتيريا قد يساعد أيضًا في البحث عن حياة فضائية. كيف؟ غالبًا ما يبحث العلماء عن المواد الكيميائية التي تتغذى عليها الكائنات الحية عندما لا يتمكنون من العثور على الكائنات الحية بأنفسهم. من خلال ما تعلموه عن الميكروبات العميقة الجديدة ، يعرف الباحثون أنهم قد يضطرون إلى توسيع أنواع عناصر القائمة لاستكشافها.
مجموعة كبيرة من الديدان
ركزت معظم الأبحاث الأولى حول الحياة العميقة على البكتيريا. لكنهم بعيدون عن الأنواع الوحيدة الموجودة هنا. خذ الديدان الخيطية.
تعيش هذه الديدان الصغيرة عادة في التربة وتتغذى على البكتيريا. عندما سمع Gaetan Borgonie أن هناك بكتيريا في أعماق الأرض ، تساءل عما إذا كانت هناك أيضًا ديدان تتغذى عليها. بورغوني هي عالمة حيوان في Extreme Life Isyensya في Gentbrugge ، بلجيكا.
يقول:"بعد 20 عامًا من العمل على الديدان ، تدرك أن هذه الحيوانات مقاومة بشكل لا يصدق". "تساءلت عما إذا كان بإمكانهم بالفعل التعمق في أعماقهم." لمعرفة ذلك ، ذهب للبحث عن الديدان في مناجم الذهب نفسها التي درسها أونستوت. يقول:"إنها دائمًا تجربة". أسفل هذه المناجم ، "أشعر كرائد فضاء يمشي على كوكب آخر."
على سطح الأرض ، تنتشر الديدان الخيطية في كل مكان. يقول بورغوني:"إذا أخذت فنجان قهوة عاديًا وخرجت وأخذت عينة من التربة ، سيكون لديك مئات الآلاف من الديدان الخيطية." لكن في أعماق الأرض ، هذه الديدان نادرة جدًا. كان على بورغوني أن يبحث في حوالي 60 حوض استحمام من الماء للعثور على دودة واحدة. لكنه نجح. وبذلك ، أصبح أول من اكتشف أي نوع من الحياة متعددة الخلايا في أعماق سطح الأرض. وبمجرد أن تجسس على الديدان الخيطية ، بدأ بورغوني يتساءل عما يمكن أن يعيش في مثل هذه الأعماق.
لذلك أخذ عينات من المياه الجوفية لمدة عامين. على طول الطريق ، "وجدنا حديقة حيوانات كاملة" ، كما يقول ، "أكثر بكثير مما كنت أتوقع". ومع ذلك ، كانت هذه الحيوانات صغيرة جدًا بحيث لا يمكن رؤيتها بالعين المجردة. بدا الكثير مثل الديدان الصغيرة أو اليرقات. البعض الآخر كان مرتبطًا بسرطان البحر والكركند ويشبه الجمبري الصغير. كان بعضها في مياه عمرها 12000 عام من ثقوب. عاش آخرون في الهوابط المعلقة من سقف المنجم.
أظهر بورغوني أن الديدان والمخلوقات الأخرى الموجودة في أعماق الأرض كانت في الغالب من نفس الأنواع الموجودة على سطح الأرض. كانوا جميعًا تقريبًا يتغذون على البكتيريا التي تعيش في الأعماق. في الواقع ، يشك الآن في أن العيش في أعماق الأرض قد يكون في الواقع أمرًا جيدًا لهذه المخلوقات. على عكس السطح ، لا توجد حيوانات مفترسة هناك تلتهمها. "بالنسبة لهم ، إنه مثل المخيم الصيفي" ، هذا ما قاله بورغوني مازحًا.
لم يشك أبدًا في أنه سيجد مجموعة متنوعة من الحياة العميقة. يقول:"هذه في الواقع أخبار جيدة جدًا للأشخاص الذين يبحثون عن الحياة على كوكب المريخ أو أوروبا [كوكب المشتري]". يمكن أن تكون الظروف العميقة تحت سطح عوالم الفضاء مماثلة لتلك الموجودة في أعماق الأرض. ربما سنعثر على حديقة حيوانات مجهرية مشابهة أسفل هذه العوالم الأخرى.
البحث عن حياة غريبة
قد لا يضطر العلم إلى الانتظار طويلاً لتطبيق الدروس المستفادة من هذه الكائنات الموجودة تحت الأرض. على مدى السنوات العديدة القادمة ، ستستكشف البعثات الفضائية النظام الشمسي بحثًا عن علامات الحياة.
الكواكب والأقمار الأخرى لديها ظروف أكثر قسوة على سطحها من تلك الموجودة على الأرض. يقول توري هولر:"هذا يعني أننا إذا وجدنا الحياة في مكان آخر في النظام الشمسي ، فستكون تحت السطح". يعمل في مركز أبحاث أميس التابع للإدارة الوطنية للملاحة الجوية والفضاء. كعالم أحياء فلكي هناك ، يدرس الحياة على الأرض وفي الفضاء.
الحياة التي قد تموت على سطح الكواكب أو الأقمار الأخرى قد تكون قادرة على البقاء على قيد الحياة في الأعماق. وقد توفر التفاعلات بين الصخور الجوفية والمياه الغذاء اللازم للحفاظ عليها. قد يستضيف قمر المشتري يوروبا أو قمر زحل إنسيلادوس الصخور والمياه. لكن العلماء يحتاجون أولاً إلى نظرة فاحصة. ستطلق وكالة ناسا مهمة للطيران عبر أوروبا في السنوات الخمس إلى العشر القادمة. يمكن أن يتحقق ذلك مما إذا كان قد يكون قادرًا على دعم الحياة.
يتساءل أونستوت أيضًا عما إذا كانت هناك كائنات تعيش في أعماق سطح المريخ. في الوقت الحالي ، من الصعب على الحياة أن تعيش على سطح هذا الكوكب. بعد كل شيء ، يكاد لا يوجد لديه جو. كما أنها باردة جدًا ولا تحتوي على ماء سائل. لكن منذ زمن بعيد ، ربما تدفقت المياه عبر الأرض المريخية. وربما غطى الغلاف الجوي الكثيف الكوكب. إذا كانت هناك حياة على سطح المريخ ، فربما كانت تتدفق تحت الأرض مثل المخلوقات على الأرض. يقول أونستوت:"في الأسفل ، كان من الممكن أن تكون لطيفة ودافئة مع الكثير من الماء والكثير من الطاقة". يمكن أن تظل تلك الحياة مختبئة هناك ، يتم التقاطها في شيء مثل كبسولة زمنية ، في انتظار منا لاستخراجها.
يقوم روفرز باستكشاف المريخ منذ سنوات. حتى الآن ، لم يفعل أي شيء أكثر من كشط سطح الكوكب الأحمر. لكن في عام 2018 ، ستلقي مهمة ExoMars التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية نظرة أعمق. لن تتجسس في أي مكان بالقرب من السطح كما بحث لاو وعلماء آخرون في الوطن. تخطط ExoMars للحفر لمسافة مترين فقط (6.5 قدم). ربما هذا ليس بالعمق الكافي للعثور على الحياة. لكنها قد تجد دلائل على وجود الحياة من قبل.
لا يستطيع أونستوت الانتظار. إنه يتخيل وقتًا قد ينشئ فيه البشر قاعدة على المريخ. ثم يمكننا الحفر بعمق تحت السطح بحثًا عن الماء والحياة. فكر في الأمر ، فهو يقول:"سيكون مهمة رائعة."
