تحت أقدامنا، في أعماق مظلمة كانت تعتبر قاحلة، يزدهر نظام بيئي شاسع ونابض بالحياة.
كشفت دراسة رائدة أجراها علماء صينيون وكنديون عن “محرك الطاقة” المفاجئ الذي يغذي هذا المحيط الحيوي الخفي، والمتمثلة في تكسر وطحن قشرة الأرض أثناء الزلازل والتحولات التكتونية.
وبعيداً عن تصور الروائي الفرنسي جول فيرن الخيالي في القرن التاسع عشر لحيوانات الماستودون واليعسوب العملاقة التي تعيش في غابات الفطر التي يتراوح ارتفاعها بين 9 و12 متراً في عالم جوفي مضاء. فقد كان العلم التقليدي يعتقد أنه على بعد كيلومترات تحت السطح، ومعزولة عن ضوء الشمس والمواد العضوية السطحية، لا يمكن للحياة أن توجد.
ومع ذلك، أظهرت الاكتشافات الحديثة عن وجود غلاف حيوي عميق وضخم ونشط، يؤوي ما يقدر بنحو 95% من بدائيات النوى على الأرض، ويشكل ما يقرب من خُمس الكتلة الحيوية الإجمالية للأرض.
تقدم دراسة أجراها تشو جيانشي وهي هونغ بينغ، الأستاذان في معهد قوانغتشو للكيمياء الجيولوجية (GIG) التابع للأكاديمية الصينية للعلوم، وكورت كونهاوزر، الأستاذ في جامعة ألبرتا، إجابة على كيف يمكن لكائنات أن تتواجد تحت هذا العمق.
نشرت نتائجهم في مجلة “ساينس أدفانسز” في 19 تموز، بحسب ما ذكرته صحيفة “SCMP” الصينية، واطلعت عليه “العربية Business”.
طاقة للحياة في الأعماق
اكتشفوا أن النشاط الزلزالي والتشققات القشرية تعملان كمولد طبيعي، حيث تنتجان باستمرار طاقة للحياة في الأعماق.
في الظلام الدامس، تولد التفاعلات الكيمياوية بين الصخور والماء طاقة. تعمل هذه العملية كالبطارية، حيث تنشئ أقطاباً موجبة وسالبة تحرك تدفق الإلكترونات – وهو جوهر عملية الأيض في الحياة، كما صرح تشو في بيان صحافي صادر عن GIG في 19 تموز.
قام الفريق بمحاكاة معدن السيليكات الأكثر شيوعاً على الأرض، وهو الكوارتز، في المختبر لإعادة إنشاء نوعين أساسيين من كسور الصخور: الامتداد، حيث تتشقق الصخور فجأةً، معرضةً أسطحاً جديدةً للماء فوراً؛ وكسر القص، حيث تطحن الصدوع باستمرار، مسحقةً الصخور في الماء.
يقسم كلا نوعي الكسور جزيئات الماء، منتجين غاز الهيدروجين وجزيئات الأكسجين التفاعلية. كانت الامتدادات فعالة بشكل خاص في تراكم 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.
ووفقاً لهي، “إن عملية تحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كيميائية ليست فريدة من نوعها على الأرض”. وأضاف “إنها تنطبق على أجسام كوكبية أخرى مثل المريخ… وإنسيلادوس (قمر كوكب زحل). إن رصد إشارات مرتبطة بأزواج الأكسدة والاختزال – مثل الهيدروجين والميثان والأكسجين، أو تقلبات أكسدة الحديد – داخل مناطق الصدع المريخية قد يشير إلى وجود حياة نشطة تحت السطح”.
لذا، في المرة القادمة التي تشعر فيها بهزة زلزالية، تذكر: في أعماق الأرض، في ظلام دامس، قد تشعل الصخور المتناثرة شرارات الحياة. قد تكون العوالم الخفية داخل الأرض – وربما حتى المريخ – أكثر حيوية مما كنا نتخيل.
