إيهاب محمد زايد- مصر
يتابع علماء الأحياء الفلكية الآن بعثات متعددة بين الكواكب لمعرفة ما إذا كان أي من هذه الأقمار الحاملة للمحيطات يمتلك بالفعل أكثر من مجرد الماء – أي قابلية السكن ، أو الظروف الجيوكيميائية الدقيقة اللازمة لنشوء وازدهار الحياة. على سبيل المثال ، يمكن للمركبة الفضائية يوروبا كليبر التابعة لوكالة ناسا والمليئة بالأدوات أن تبدأ تحقيقاتها المدارية عن قمر المشتري الغامض بحلول عام 2030. ومهمة أخرى ، طائرة بدون طيار تعمل بالوقود النووي تسمى دراجونفلاي ، من المقرر أن تهبط على تيتان في وقت مبكر من عام 2036. وبما أن هذه البعثات ، مع ذلك ، فهي مجرد مقدمة للجهود المستقبلية التي يمكن أن تبحث بشكل مباشر عن الحياة الفضائية نفسها. ولكن في تلك الأماكن الغريبة التي لا تتعرض للشمس ، على عكس عالمنا ، كيف سيعرف علماء الأحياء الفلكية الحياة عندما يرونها؟
نهج جديد يمكن أن يعزز البحث عن الحياة في محيطات أخرى تبشر “البصمات الحيوية البيئية” بالكشف عن الكائنات الغريبة التي قد تسكن داخل أقمار جليدية مثل كوكب المشتري يوروبا وإنسيلادوس زحل أشارت إلي هذا المحررة العلمية ناتالي إليوت في مجلة سينتفيك أمريكانس بهذاالرابط(https://www.scientificamerican.com/)
أكثر الأماكن سخونة في البحث عن حياة فضائية هي عدد قليل من الأقمار المتجمدة في النظام الشمسي الخارجي ، كل منها معروف بإيواء محيط من المياه السائلة تحت سطحه الخارجي الجليدي. هناك قمر زحل تيتان ، الذي يخفي طبقة سميكة من الماء المالح تحت سطح متجمد تتخلله بحيرات الهيدروكربون السائل. كوكب المشتري يوروبا ، الذي يتميز بعمق مائي واسع جدًا لدرجة أنه ، من حيث الحجم ، يقزم جميع محيطات الأرض مجتمعة. قد تكون كل من هذه الأماكن المائية خارج كوكب الأرض موقعًا لـ “التكوين الثاني” ، وهو ظهور حياة من نفس النوع الذي حدث على الأرض منذ بلايين السنين.
في كثير من الأحيان ، فإن “البصمات الحيوية” التي يبحث عنها العلماء في عمليات البحث هذه عبارة عن أدوات تتبع كيميائية خفية لوجود الحياة في الماضي أو الحاضر على كوكب بدلاً من أي شيء واضح مثل شكل متحجر يبرز من صخرة أو كائن بشري أخضر صغير يلوح مرحبًا. على سبيل المثال ، يمكن للأدوات الموجودة على متن المركبة الفضائية Perseverance Mars التابعة لوكالة ناسا اكتشاف المركبات العضوية والأملاح في موقع الهبوط وحوله: Jezero Crater ، وهو قاع بحيرة جاف قد يحتوي على أدلة على وجود حياة سابقة. وفي خريف عام 2020 ، ربما يكون بعض علماء الفلك الذين يدرسون كوكب الزهرة تلسكوبيًا قد اكتشفوا وجود غاز الفوسفين هناك ، وهو ناتج ثانوي محتمل للميكروبات المفترضة التي تطفو في المناطق المعتدلة من الغلاف الجوي للكوكب.
تكمن المشكلة في أن العديد من البصمات الحيوية البسيطة يمكن إنتاجها عن طريق الكائنات الحية والعمليات الجيوكيميائية اللاأحيائية. يأتي جزء كبير من الفوسفين على الأرض من الميكروبات ، لكن فوسفين الزهرة ، إذا كان موجودًا على الإطلاق ، يمكن أن يكون مرتبطًا بالبراكين المنفجرة بدلاً من بعض النظم البيئية الغريبة في السحب. حيث لا توجد حياة. في الوقت نفسه ، إذا كانت الكائنات الحية تمتلك كيمياء حيوية ووظائف مختلفة جذريًا عن تلك الموجودة في الكائنات الأرضية
السؤال الأوسع حول كيفية إعادة تنظيم العمليات البيولوجية للمواد عبر النظم البيئية بأكملها ، كما يقول مؤلفو الورقة ، يمكن لعلماء الأحياء الفلكية إلقاء الضوء على أنواع جديدة من البصمات الحيوية الأقل غموضًا. قد تكون هذه القرائن مناسبة لاكتشاف الحياة بأشكالها التي لا تعد ولا تحصى – حتى لو استخدمت تلك الحياة بشكل عميق كيمياء حيوية غير أرضية.
قياس تغيير البحر
تعتمد الدراسة على القياس المتكافئ ، الذي يقيس النسب الأولية التي تظهر في كيمياء الخلايا والأنظمة البيئية. بدأ الباحثون بملاحظة أن النسب الكيميائية داخل مجموعات الخلايا تختلف مع انتظام مذهل. والمثال الكلاسيكي على هذا الانتظام هو نسبة ريدفيلد – وهي نسبة 16: 1 متوسطة من النيتروجين إلى الفوسفور معروضة بتناسق ملحوظ من خلال ازدهار العوالق النباتية في جميع أنحاء محيطات الأرض. كما أن أنواعًا أخرى من الخلايا ، مثل أنواع معينة من البكتيريا ، تظهر أيضًا نسبها المتسقة المميزة.
هذه النسب الأولية تتغير وفقًا لحجم الخلية ، مما يسمح بفحص إضافي لأي نسب كيميائية متسقة بشكل مثير للفضول ولكن من المحتمل أن تكون غير حيوية في عالم آخر. في البكتيريا ، على سبيل المثال ، عندما تكبر الخلايا ، تنخفض تركيزات جزيئات البروتين ، بينما تزداد تركيزات الأحماض النووية. على النقيض من مجموعات الجسيمات غير الحية ، ستعرض الجسيمات البيولوجية “نسبًا تتغير بشكل منهجي مع حجم الخلية”
يمكن التعبير عن معادله بواسطة الأس السالب. يشير هذا إلى أنه إذا عرف علماء الأحياء الفلكية توزيع حجم الخلايا (أو الجزيئات الشبيهة بالخلية) في سائل ما ، فيمكنهم التنبؤ بكميات العناصر الموجودة داخل تلك المواد. في الأساس ، يمكن أن تكون هذه وصفة فعالة لتحديد ما إذا كانت مجموعة من الجسيمات غير المعروفة
اختبار المياه
تركيز الدراسة على مثل هذه “البصمات الحيوية البيئية” هو الأحدث في السعي البطيء لعقود من الزمن لربط الحياة ليس فقط بالقيود الأساسية للفيزياء والكيمياء ولكن أيضًا بالبيئات المحددة التي تظهر فيها. بعد كل شيء ، سيكون من السذاجة إلى حد ما افتراض أن الكائنات الحية الموجودة على السطح المشمس لكوكب صخري دافئ سيكون لها نفس البصمات الحيوية الكيميائية مثل تلك التي تعيش داخل الأعماق الخالية من الضوء لقمر محيطي.
هذا النهج الأكثر شمولاً إلى البصمات الحيوية لدراساتنا عن عوالم مثل أوروبا وتيتان وإنسيلادوس؟ في الوقت الحالي ، يشرح جرين ، سيستغرق الأمر أكثر من مركبة الفضاء الأوروبية كليبر المدارية التابعة لوكالة الفضاء ، نريد إجراء قياسات أكثر تفصيلاً ، والتحليق عبر العمود ، ودراسة تطور Europa على مدار فترة زمنية والتقاط صور عالية الدقة ،” كما يقول. “هذا سيأخذنا إلى الخطوة التالية ، وهي النزول إلى الأرض. هذا هو المكان الذي يجب أن يأتي فيه الجيل القادم من الأفكار والأدوات “.
يتطلب البحث عن البصمات الحيوية البيئية التي وصفها كيمبس وزملاؤه أجهزة تقيس توزيع الحجم والتركيب الكيميائي للخلايا داخل سائلها الأصلي. على الأرض ، يُطلق على التقنية التي يستخدمها العلماء لفرز الخلايا حسب الحجم قياس التدفق الخلوي ، وهي تُستخدم كثيرًا في البيئات البحرية. لكن إجراء القياس الخلوي في المحيط الجوفي للقمر الفضائي سيكون أكثر صعوبة بكثير من مجرد إرسال الأجهزة هناك: نظرًا لندرة الطاقة المتاحة في تلك الهاوية المتعطشة لأشعة الشمس .
تشرح سارة مورير ، عالمة الكيمياء الحيوية وعالمة الأحياء الفلكية في جامعة سنترال كونيتيكت ، والتي لم تشارك في الدراسة ، أن مقاييس التدفق الخلوي الحالية ليست على مستوى هذه المهمة. العديد من أنواع الخلايا لا يتم التقاطها ببساطة ، و “هناك أنواع من الخلايا تتطلب تحضيرًا مكثفًا أو أنها لن تمر عبر مقياس خلوي” ، على حد قولها. للعمل في الفضاء ، ستحتاج الأدوات اللازمة لفلترة الخلايا وفرزها إلى صقل الأرض وتصغيرها لرحلات الفضاء.
وبمجرد أن يبدأ علماء الأحياء الفلكية بشكل روتيني في تمييز النسب الكيميائية المميزة المرتبطة بالبيئة الحية في المياه الهادئة لكوكبنا ، يمكنهم ضبط مواصفات الأجهزة القادرة على الطيران في الفضاء – وربما يكشفون أخيرًا عن التكوين الثاني ، المكتوب ضمن رياضيات كيمياء المحيطات الجوفية.
More Stories
الرائد أحمد فريد عبد الخالق.. حضور أمني يجمع بين الحزم والإنسانية داخل مركز شرطة تلا
يوم اليتيم بآداب المنوفية… احتفالية إنسانية بروح العيد ترسم البهجة في قلوب الأطفال
مروة أبوسالم حين تتحول الإنسانية إلى رسالة والإعلام إلى نور يصنع الأمل