غواصات متطورة جاهزة لمسح أعمق الهاوية في قاع المحيطات والإجابة على الأسئلة القديمة حول المخلوقات الغريبة التي تعيش هناك وأصول موجات التسونامي وأصل الحياة على الأرض
ملاحظة المحرر: تصف أجزاء كبيرة من المقال مهمة الغواصة الآلية "نيروس". وفي وقت تحرير الطبعة العبرية، تم إرسال الغواصة كما هو مخطط لها لمهمتها في أعماق البحر. ومع ذلك، في إحدى غطساتها الأولى، سحقها ضغط الماء ودمرها.
في 10 أبريل 2014، غادرت سفينة الأبحاث توماس جي طومسون وتحركت حوالي 900 كيلومتر شمال شرق نيوزيلندا، ورست في قلب المحيط الهادئ وأنزلت "نيريوس" في الماء، وهي غواصة آلية بحجم غواصة صغيرة. السيارة المدمجة (التي بدأت العمل في -2009 – المحررين). غاص ناريوس أكثر فأكثر في واحدة من أعمق وأخطر الأماكن في العالم: هاوية كارماداك، التي يبلغ عمقها أكثر من 10,000 متر - بارتفاع جبل إيفرست حيث يستريح عليه جبل ميرون. في قاع الهاوية يوجد ضغط الماء المطلق ويبلغ ضغط الماء حوالي 1,000 ضغط جوي، مثل الضغط الذي يمكن أن تمارسه ثلاث مركبات كبيرة للطرق الوعرة إذا تم وضعها على إصبع قدمك. كان من المفترض أن يضيء نيريوس المجهول عند التقاعد. كان من المفترض أن تقوم كاميرا الفيديو الخاصة بها بإرسال الصور إلى المقص عبر شريط رفيع من الألياف الضوئية حيث يتم تفكيك شعر شناوزر وسحبه للأسفل معها.
وتوقع العلماء الذين كانوا على متن السفينة رؤية كائنات حية غريبة على شاشات أجهزة الكمبيوتر الخاصة بهم، حيث قامت ذراع ناريوس الآلية باستخراج الصخور والحيوانات من قاع الهاوية. وكان من المفترض أن تقوم الغواصة بإدخال أنبوب صلب في قاع البحر لاستخلاص عينات أسطوانية من الرواسب الموجودة فيه. وتم تصميم الغواصة الآلية أيضًا لتبتلع كميات كبيرة من الماء على أمل التقاط البكتيريا والكائنات الحية الأخرى القادرة على البقاء على قيد الحياة في هذه الظروف القاسية.
كان علماء الأحياء والجيولوجيون يأملون، وليس من أجل لا شيء، أن يحقق راوس اكتشافات خارقة. لكن هذه الحملة البحثية كانت ذات أهمية أكبر. لم ينزل أحد تقريبًا إلى عمق أكثر من ستة كيلومترات، أي إلى أعمق هاوية في العالم، والمعروفة باسم "مناطق هاداليان" (على اسم هاديس، إله العالم السفلي - المحررين). لكن بعثة أبريل هذا العام، بقيادة معهد وودز هول لعلوم المحيطات (WHOI)، تهدف إلى الإشارة إلى بداية فترة كان العلماء يقاتلون من أجلها ويتوقون إليها منذ عقود: الاستكشاف المنهجي لآخر منطقة مجهولة متبقية على كوكبنا. كانت بعثة ناريوس "بداية مشروع أبحاث الهاديان"، وفقًا لباتريشيا فراير، عالمة الجيولوجيا البحرية في جامعة هاواي في مانوا. "وهذا النبات يمكنه بالتأكيد أن يزودنا باكتشافات مذهلة."
انطلقت دراسة المناطق الهادلية بفضل مزيج ناجح من التمويل والتكنولوجيا والإعلان. تركز الاهتمام العام على الهاوية البحرية في عام 2012، عندما أبحر المخرج السينمائي والباحث جيمس كاميرون بغواصة برجل واحد إلى أعمق قاع البحر في العالم، وهي هاوية أخرى تسمى "ماريانا". قامت منظمة الصحة العالمية بتحسين تكنولوجيا المياه العميقة في الكاميرون، وكان من المفترض أن يكون ناريوس أكثر قوة ولكنه ذكي بما فيه الكفاية. مصادر التمويل آخذة في التوسع. ومع بناء المزيد من الغواصات، أصبحت إمكانية الوصول إلى المزيد والمزيد من الأماكن العميقة تتحقق أكثر فأكثر.
ومع ذلك فإن الميزانيات محدودة والمهمة كبيرة. وتقترب المساحة الإجمالية للهاوية العميقة من مساحة أستراليا. أين يجب إرسال الغواصات؟ ما الذي يجب عليهم البحث عنه؟ من خلال المقابلات التي أجريناها مع أكثر من اثني عشر خبيرًا بحريًا، هناك اتفاق على عدد محدود من القضايا ذات الأولوية القصوى، بما في ذلك: فهم كيفية بقاء الكائنات على قيد الحياة تحت ضغط الماء الهائل، والتحقق مما إذا كانت أجسام الكائنات الحية الكبيرة والصغيرة تحتوي على مركبات غير معروفة يمكنها يمكن استخدامها في أدوية جديدة، ومعرفة كيف تبدأ الزلازل في توليد موجات تسونامي، والإجابة على السؤال الأكبر على الإطلاق - هل بدأت الحياة على الأرض في هذه الهاوية، كما يعتقد بعض العلماء، وهي فرضية لا نعرف حتى الآن كيف بدأت؟ لإثبات أو دحض.
الكثير من المخلوقات الجديدة
لو نجت السفينة Henreus من ضغط الماء، لكان من الممكن أن تؤدي المهمة إلى تقدم كبير في بعض أولويات البحث. أهم مميزات هذا الروبوت الذي بلغت كلفته حوالي 8 ملايين دولار، هو قدرته على التقاط مقاطع فيديو وبثها مباشرة للسفينة (التي قام ببثها حتى لحظة تحطمها - المحررين)، وقدرته على جمع المزيد عينات من الصخور والرواسب والمياه تفوق كل تلك "مركبات الهبوط" التي أنزلها الباحثون حتى الآن إلى قاع البحر، والتي لم تكن أكثر من خلايا بحثية صغيرة ثابتة تغوص في نقطة واحدة في قاع البحر وتوفر معلومات مفيدة، ولكنها محدودة. ، معلومة. استطاعت السفينة Henreus البقاء تحت الماء لمدة 12 ساعة، وحتى عندما انكسر الكابل الذي كان يربطها بالسفينة، عرفت كيف تطفو بمفردها.
بفضل هذه الميزات، كانت Henreus هي الأنسب لمسح الحيوانات الغريبة والبحث عنها، وهي المهمة الأولى على جدول الأعمال. حتى الآن، كان العلماء يبحثون في مواقع محددة، وكان من المفترض أن يأخذهم ناريوس في جولة افتراضية واسعة النطاق في Carmadec Abyss، لجمع العينات البيولوجية على طول الطريق. قال تيموثي شانك، عالم الأحياء في المياه العميقة التابع لمنظمة الصحة العالمية وكبير علماء البعثة في أبريل/نيسان، قبل الانطلاق: "أعتقد أننا مقبلون على بعض المفاجآت". "ستكون هذه أشياء لم نفكر فيها، على الرغم من أننا نعتقد أننا فكرنا في كل شيء. هذا ما يدفعني."
أي شخص يزور مختبر شانك، حيث يحتفظ بعينات محفوظة من نجم البحر والروبيان و"الديدان الأنبوبية" وغيرها من الكائنات التي تعيش في أعماق البحار، سيرى أرففًا عليها أسماء مثيرة للاهتمام لأماكن حول العالم، مثل "صدع غالاباغوس" أو "مرتفع منتصف المحيط الأطلسي". ". لكنها لا تحتوي حتى على رف واحد يحمل اسم Adelite Abyss. هناك أمثلة قليلة جدًا من هذه الأعماق.
باستثناء عدد قليل من الغواصات النادرة وغير العادية، تم تصميم الغواصات المأهولة والروبوتية للغوص على الأكثر أعمق قليلاً من الحد الأعلى لما يعرف بمنطقة هادلي: أي جميع مناطق المحيط التي يزيد سمكها عن 6,000 متر. عمق متر. كما أن الضغط المرتفع وعوامل أخرى تؤدي إلى تعقيد وزيادة عمل الغواصات على أعماق أكبر من هذا.
ولم تصل سوى أربع سفن غوص إلى أعمق نقطة في العالم، وهي "تشالنجر ديب" في هاوية "ماريانا" قبالة سواحل غوام، والتي يبلغ عمقها 10,989 مترا. وقد غاص ضابط البحرية الأمريكية دون والش والمهندس البحري السويسري جاك بيكار هناك في عام 1960 في تريستا - وهي عبارة عن جرس غوص بيضاوي ومعزز بشكل كبير. ولم يعد أحد إلى هناك حتى عام 1995، عندما أرسلت "الوكالة اليابانية للعلوم والتكنولوجيا لاستكشاف الأرض والبحار" (JAMSTEC)، إلى هناك غواصة يتم التحكم فيها عن بعد تسمى "كايكو". بعد كايكو، قامت ناريوس بنفسها بزيارة مقبس تشالنجر في عام 2009. وبعد ثلاث سنوات، غاص جيمس كاميرون هناك في غواصته الخاصة في أعماق البحار DEEPSEA CHALLENGER [انظر "Divers to the Deep"، مجلة Scientific American Israel، أكتوبر 2013).
جاءت معظم عمليات الغطس مع عينات لأغراض البحث، لكنها كانت تهدف أساسًا إلى اختبار الجوانب الهندسية للمهمة، لإثبات أنه من الممكن البقاء على قيد الحياة هناك، وإذا كان هناك، ففي أي مكان. وكان العلماء يأملون أن يخدم كايكو العلم لفترة طويلة، ولكن في عام 2003، بعد بضع مهمات قصيرة ومحدودة في مناطق أديليان، جرفته وفقدت في عاصفة كبيرة. بديلها الرئيسي قادر فقط على الوصول إلى عمق سبعة كيلومترات. وهناك سفينة أخرى، هي أبيسمو، قادرة على الغوص إلى عمق عشرة كيلومترات، لكن قدراتها محدودة للغاية ولا يتم استخدامها كثيرًا.
كان شانك يأمل أنه بمساعدة Henraus، سيتمكن قريبًا من ملء رف آخر، والذي سيتم تمييزه بعلامة "Kramdak". كانت البعثة جزءًا من "برنامج دراسة النظم البيئية في مناطق الأديليان" (HADES) الممول من مؤسسة العلوم الوطنية الأمريكية (NSF). يجمع البرنامج علماء من الولايات المتحدة الأمريكية والمملكة المتحدة ونيوزيلندا واليابان، وفي إطاره سوف يشجعون دراسة مناطق الهاديان.
ركزت البعثات السابقة على المركز المسطح لحوض تشالنجر، وهو سهل يتكون قاعه من مواد رسوبية، بسبب عمقه الكبير. لكن النقطة الأعمق ليست هي النقطة الأكثر إثارة للاهتمام من الناحية العلمية في الكساد. الأجزاء الأكثر إثارة للاهتمام في الصدع هي الحواف والمنحدرات الصخرية على الجانبين.
واختار الباحثون التركيز على المنحدرات الموجودة على جوانب كارماداك لأن المياه فوقها تعج بالحياة، ومن المرجح أن ينحدر منها المزيد من الطعام إلى الحيوانات التي تعيش في القاع. (من ناحية أخرى، يقع خندق ماريانا تحت منطقة قاحلة نسبيًا في المحيط.) وبما أن ناريوس يمكنه الغوص لساعات، فقد كان الباحثون يأملون ألا يراقب الحيوانات فحسب، بل يلتقط أيضًا بعضها للتحليل الجيني، إذا تم اكتشافها. ليست كبيرة جدًا أو بعيدة المنال.
وقال شانك قبل فقدان نيريوس إن بعثة كارماداك "كونها أول مراجعة منهجية، يجب أن تكون علامة بارزة ومحكًا للدراسات المستقبلية". "ثم سنذهب إلى هوة أخرى للمقارنة." وكان واثقاً من أنهم سيحصلون عليها: «المسألة تمر بفترة زخم هائل».
من الممكن أنه في كل هاوية من هذا القبيل توجد مجموعة فريدة من الحيوانات، لكن رؤساء هاديس ليسوا في عجلة من أمرهم للتمسك بهذه الفرضية. في السابق، اعتقد الباحثون أن أنواعًا مختلفة تعيش في كل جبل تحت الماء، ولكن لاحقًا تم دحض الفرضية لأنها لم تكن مبنية على أسس كافية.
تزدهر تحت الضغط
المسألة الثانية في ترتيب أولويات علماء الأحياء لا تقل أهمية عن القضية الأولى: فهم الطريقة التي تعمل بها خلايا الأعماق الكبرى والصغرى تحت هذه الضغوط الهائلة. إن فهم هذه الآليات قد يسمح باختلاق أدوية جديدة.
بدأ اللغز في غوص والش وبيكارد في عام 1960. لقد بقوا في القاع لمدة 20 دقيقة تقريبًا وأفادوا أنهم رأوا "سمكة مسطحة" هناك. لكن لم يكن لديهم كاميرات، ويشكك علماء الأحياء اليوم في هذه الملاحظة.
يقول جيفري ك. دريزن، خبير صيد الأسماك في المياه العميقة وأحد رؤساء منظمة HADES: "من المستحيل أنهم رأوا سمكة كهذه، من المستحيل". تشير الدراسات إلى أن الأسماك ببساطة لا تستطيع تحمل مثل هذا الضغط. ويمكن رؤية الأسماك التي تم رصدها بالتأكيد في أعمق عمق في مقطع فيديو تم التقاطه على عمق حوالي 7,700 متر. يعترف والش بأنه ليس خبيرًا في الأسماك، لكنه متمسك بما رآه. "لا أستطيع إلا أن أقول إنني أعتقد أنني رأيت بعض الأسماك. لكنهم يقولون لي باستمرار إنني لم أر سمكة واحدة".
في التسعينيات، اكتشف عالم الأحياء بول يانسي من كلية ويتمان أنه كلما زاد عمق الماء، زاد تركيز مركب ثلاثي ميثيل أمين N-أكسيد (TMAO) في خلايا الأسماك. وهذا المركب هو المسؤول عن الرائحة الكريهة التي تنبعث من الأسماك. وهذا الارتباط صالح حتى عمق حوالي 90 متر، وهو أقصى عمق حصل منه لينسي ودريسن، شريكه البحثي الحالي، على عينات.
إن الآلية التي يعمل بها TMAO على تثبيت البروتينات وجعلها مقاومة للإجهاد ليست واضحة، وقد يكون هناك حدود لتأثيرها. إن دور TMAO في نظام الدم للأسماك يشبه دور الملح: فهو يساعد في الحفاظ على الضغط الأسموزي الذي يحدد ما إذا كان الماء سيدخل الخلايا أو يغادرها. وعلى عمق حوالي 8,000 متر، يجب أن تكون ملوحة جسم السمكة قريبة من ملوحة مياه البحر. ولذلك يفترض العلماء أنه إذا غاصت السمكة إلى عمق أكبر، فإن كمية من الماء ستدخل إلى خلايا جسمها مما يؤدي إلى قتلها. لا يمكن للعلم أن يثبت عدم وجود أي شيء، ولكن إذا لم يتم العثور على الأسماك في الأعماق الكبيرة لمناطق الهاديان، فإن هذا من شأنه أن يؤكد إلى حد كبير فرضية عدم قدرة الأسماك على البقاء هناك. ومع ذلك، كان يانسي يأمل أن يثبت راوس خطأه. "أود حقاً أن أصطاد هذه السمكة، لكي أفهم كيف تعمل."
وبحسب المعلومات القليلة المتوفرة لدينا، يبدو أن كائنات أخرى، مثل السرطانات والقواقع، تقتصر أيضًا على عمق حوالي 8,000 متر. لكن في الغطسات القليلة التي كانت لأعماق أكبر من ذلك، شاهد الباحثون كائنات حية كبيرة مثل خياريات البحر ومزدوجات الأرجل، التي تنتمي إلى عائلة القشريات. ومع ذلك، تم العثور على مخلوقات مجهرية بكثرة. ويعتقد يانسي أن أشكال الحياة هذه قد تكون مدعومة بمواد كيميائية أخرى تعمل على تثبيت البروتين، تسمى الطوريات، مثل تلك التي وجدها في مزدوجات الأرجل التي جمعها فريق جيمس كاميرون.
وقد قام الباحثون في مجال الطب الحيوي بالفعل بدراسة مركب آخر اكتشفه يانسي ويسمى سكيلو-إينوزيتول. ويأملون في استخدامه لعلاج مرض الزهايمر، وهو أحد الأمراض المرتبطة بمشاكل طي البروتين. وبسبب هذا السياق، فإن علماء الأحياء حريصون على اكتشاف مثبتات البروتين في الكائنات الحية الموجودة في الهاوية هادلان والتي يمكن استخدامها كأدوية.
كما أجرى دوج بارتليت، عالم الأحياء الدقيقة من معهد سكريبس لعلوم المحيطات، دراسات أولية على بكتيريا أعماق البحار التي جمعتها مركبات الهبوط وعثر عليها في الطين الذي جلبه كاميرون لاديلا من القاع. كان بارتليت يأمل في دراسة البكتيريا الموجودة في المياه وعينات الطين والحيوانات التي خطط رويس لجمعها، ويأمل أن يحصل يومًا ما على عينات مخزنة في خزانات ذات ضغط مماثل لذلك الموجود على عمق هادلي، حتى يتمكن من مراقبة الخلايا وهي لا تزال موجودة. على قيد الحياة.
الكربون والتسونامي
نظرًا لأنه لم يتم إجراء سوى عدد قليل من الدراسات في مناطق الهاديان، فقد تكون مجموعة بيانات واحدة تقدمها إحدى الغواصات المستقبلية كافية لإلقاء الضوء على القضايا ذات الأولوية في العديد من المجالات المختلفة. كما هو الحال على سبيل المثال، في السؤال الحاسم: ما هي كمية الكربون التي تسقط، أو تغوص، في هذه الهاوية؟
بالنسبة للمخلوقات البحرية، تعتبر الجزيئات المحتوية على الكربون بمثابة غذاء. ويشمل شلال الجزيئات المتساقطة من الأعلى جميع أنواع الأطعمة الشهية، مثل الطحالب والأسماك الميتة وبراز سكان المياه الضحلة. قد تقل كمية التساقط كلما تعمقت أكثر، إذ يتم أكل جزء كبير مما يغوص في طريقه للأسفل. ولكن من الممكن أيضًا أن تكون الصدوع بمثابة مداخل تجمع كل المواد العضوية التي تأتي من الأعلى ومن الطين الذي ينزلق إلى أسفل المنحدرات. إذا عرف علماء الأحياء أين يتركز الكربون، فسيعرفون أيضًا أين يمكن العثور على أكبر مجموعة متنوعة من الحيوانات. وإذا كان هناك ما يكفي من الطعام، فقد يكون هناك أيضًا حيوانات أكبر من المتوقع.
وتتجه عيون علماء الكيمياء الجيولوجية أيضًا إلى هذا الكربون، لأن المحيطات تمتص حوالي 40% إلى 50% من ثاني أكسيد الكربون المنبعث في الغلاف الجوي بشكل طبيعي وبسبب الأنشطة البشرية، مما يبطئ زيادة ظاهرة الاحتباس الحراري. ويتكهن الباحثون بأن الكثير من هذا الكربون مدفون في قاع البحر، لكنهم لا يعرفون حتى ترتيب حجم الكمية التي تصل إلى الهاوية.
ستقوم الغواصات المستقبلية بجمع عينات من الرواسب التي سيقوم العلماء بتحليلها لقياس كمية الكربون الموجودة فيها، كما كان من المفترض أن يفعله علماء مهمة ناريوس. وسيقومون أيضًا بقياس كميات الأكسجين لتقييم درجة النشاط البيولوجي الذي يحدث هناك. وقال دريزن قبل وقوع الحادث: "إن أجهزة استشعار الأكسجين الخاصة بي مصممة لأعمق الهاوية في العالم، وأنا أتوق إلى إنزالها".
ومن ناحية أخرى، يهتم الجيولوجيون بجانب آخر من قاع الهاوية، وهو الجانب الذي يمكن أن يؤثر علينا بشكل مباشر أكثر.
كان مركز الزلزال الذي بلغت قوته 9 درجات والذي ضرب منطقة توهوكو في اليابان عام 2011 وتسبب في موجة تسونامي المدمرة التي أدت إلى انهيار مفاعل فوكوشيما النووي، في هاوية اليابان. وقد اندهش العديد من العلماء عندما وجدوا أن الضوضاء بهذه الشدة ممكنة هناك، كما يقول هيروشي كيتزاتو من JAMSTEC. وقام الباحثون بحفر عينات من الرواسب التي تم جمعها في قاع البحر في هذه المنطقة، وعينات صخرية تم إحضارها بواسطة روبوت غاص إلى عمق 7,000 متر.
لكن الهاوية أعمق من ذلك بـ 1,500 متر، وقد بدأ الزلزال على عمق كبير تحت قاع البحر. ويقول جيرارد فريري، عالم الجيوفيزياء في مركز التحذير من تسونامي المحيط الهادئ ومقره هونولولو، إن الخبراء لا يعرفون حتى أفضل طريقة لمسح مثل هذه المناطق. "يمكننا أن نتعلم الكثير إذا تمكنا من رؤية ما يحدث هناك." وستكون عينات الصخور المأخوذة من أعماق أكبر قادرة على تحسين فهمنا لانتشار الضغط في المناطق تحت الأرض، كما ستساعد عينات الرواسب الإضافية الباحثين على تحديد ما إذا كان نوع الرواسب في الهاوية يمكن أن يؤثر على شدة الضوضاء.
هناك عملية أخرى مدرجة في قائمة أمنيات الجيولوجيين فيما يتعلق بمناطق الهاديان وهي عملية السربنتينية. وهذه العملية مهمة جدًا في فهم التوازن طويل المدى بين تكوين الصفائح التكتونية وتدميرها. يحدث التدمير في الصدوع، في الأماكن التي تتصادم فيها صفيحتان وتنزلق إحداهما تحت الأخرى. لقد ذابت معظم المواد، وتعد عملية السربنتينة، وهي تفاعل كيميائي بين الماء ونوع معين من الصخور، عاملاً حاسماً في الحفاظ على هذا التوازن.
على الأقل هذا ما يعتقده العلماء. يقول الجيولوجي دانييل ليزرالد من منظمة الصحة العالمية: إن عينات الصخور والرواسب من الهاوية، إلى جانب المراجعة البصرية التفصيلية للبيئة التي تم العثور عليها فيها، يمكن أن تساعد كثيرًا في إثبات الفرضيات ودحضها. وأعرب عن أمله في أن يتمكن راوس من تقديم مثل هذه المعلومات من خندق كيرامداك أو، في مهمته التالية، من خندق ماريانا المقرر إجراؤه في وقت لاحق من عام 2014. "سيكون هذا أول تأكيد على أن العمليات التي تبدو معقولة بالنسبة لنا تحدث بالفعل في الواقع". تقول باتريشيا فريري.
مهد الحياة
قد يحمل رد الفعل السربنتيني أيضًا جزءًا من الإجابة على السؤال: "هل بدأت الحياة على الأرض في هذه الأعماق العميقة؟". يؤدي التفاعل إلى إطلاق الحرارة والهيدروجين والميثان ومعادن مختلفة في الماء، وجميع المكونات الضرورية للحياة القائمة على العمليات الكيميائية، أو "الحياة الكيميائية الاصطناعية". هناك بعض الأماكن العميقة حيث تحصل الكائنات الحية على الطاقة التي تحتاجها من التفاعلات الكيميائية، وليس من خلال عملية التمثيل الضوئي من الشمس. يزعم بعض العلماء أن الحياة ربما تكون قد بدأت في الفتحات الحرارية المائية، وهي فتحات في قاع المحيط تخرج منها مياه البحر، والتي تتسرب إلى مكان آخر في الطبقة الصخرية، والتي تعود إلى البحر عندما تكون ساخنة وغنية بالمواد الكيميائية والمعادن. لقد شاهد معظمنا صورًا لديدان عملاقة موجودة بالقرب من هذه الفتحات.
لكن الفتحات الحرارية المائية لا تدوم عادة لفترة طويلة، لذلك يشكك بعض العلماء اليوم في فكرة أنها مصدر الحياة. تشير فرضية أكثر حداثة إلى أن التجنيب في الهاوية قد يكون أكثر ملاءمة لتغذية بدايات الحياة، لأنه يمتد على مساحة أكبر بكثير، ويستمر لفترة أطول بكثير، بمقاييس جيولوجية من حيث الحجم. ويقول كاميرون إن هذه الفرضية هي التي دفعته أكثر من أي شيء آخر في رحلته إلى حفرة تشالنجر: "شعرت كما لو كنت أنظر إلى مهد الحياة نفسها".
في الواقع، أثناء اختبارات الغطس التي أجراها كاميرون، قبل النزول إلى العمق الكامل، أنزل رجاله مركبة إنزال مجهزة لحفرة سيرين، وهو مكان ليس بعيدًا عن حفرة تشالنجر وبعمقها تقريبًا. وكان الصندوق المصنوع من الألياف الزجاجية، والذي كان بحجم الثلاجة تقريبًا، مزودًا بعينات مياه ومصيدة طعم وكاميرا فيديو وأجهزة أخرى. وفي إحدى عمليات الغطس، هبطت مباشرة أمام ما بدا وكأنه حصيرة ليفية بيضاء من الكائنات الحية الدقيقة. يقول كاميرون: "كان الأمر أشبه بلعبة رمي السهام معصوب العينين وضرب الكرة في المنتصف".
اكتشف كيفن هاند، عالم الأرض وعالم الأحياء الفلكي من مختبر الدفع النفاث التابع لناسا (JPL)، والذي شارك في الرحلة الاستكشافية، السجادة عند فحص مقاطع الفيديو التي التقطتها المركبة. لا بد أن الصندوق أذهل المخلوقات الصغيرة عندما هبط في القاع، وهذا ما التقطه النموذج. وتظهر النتائج الأولية أن هذه البكتيريا قد يكون لها جينات تسمح لها بإنتاج الطاقة من المركبات الصادرة عن طريق السربنتينة.
وبطبيعة الحال، لا يوجد سبب يمنع من وجود فتحات حرارية مائية في الهاوية العميقة. على أية حال، فإن الحيوانات الموجودة بالقرب من الفتحات في المياه الضحلة غريبة جدًا. لذلك، مع الأخذ في الاعتبار أيضًا الضغط الهائل في أعماق الهاوية، فمن المستحيل معرفة المخلوقات الغريبة التي سيتم العثور عليها بالقرب من الفتحات الحرارية المائية هناك.
سباق الفضاء تحت الماء
إن جدول أعمال الباحثين في مناطق الهاديان رائع، ولكن في الوقت الحالي، سيكون من الصعب تنفيذه بعد فقدان الأداة الرئيسية، ناريوس. أعطى كاميرون منظمة الصحة العالمية حقوق استخدام غواصته والتقنيات المطورة لها، لكن الوكالة لا تنوي استخدامها في الوقت الحالي، ويرجع ذلك جزئيًا إلى مشكلات التأمين.
وقد يتوسع نطاق الخيارات مع نهاية عام 2015. ويعمل معهد شميدت لدراسة البحار، الذي أسسه الرئيس التنفيذي لشركة جوجل إريك شميدت وزوجته ويندي شميدت، مع منظمة WHOI لبناء خليفة ناريوس، N11K. ستكون هذه الغواصة قادرة على حمل عينة أكبر من الحمولة، وسيكون لها ذراعان آليان بدلاً من ذراع واحد فقط، حتى تتمكن من التمسك بالقاع بذراع واحدة والحفر جيدًا بالأخرى. [إفصاح: أقدم المشورة لمعهد شميدت بشأن مسائل الاتصال الإعلامي.]
ربما لن تلعب الغواصات المأهولة دورًا مهمًا، على الأقل ليس في السنوات القليلة المقبلة. وكما يحدث في برنامج الفضاء الأمريكي، هناك أيضًا نقاش يدور هنا حول مسألة المزايا النسبية للمركبات المأهولة. يجادل شانك وباتريشيا فريري بأن التصوير بالفيديو لا يمكن أن يحل محل قدرة الإنسان على إدراك ما هو مرئي في الأعماق المظلمة بتقنية ثلاثية الأبعاد.
ويضيف كاميرون أن عمليات الغطس المأهولة توفر الإلهام [انظر المؤطر في الصفحة المقابلة]. وبالفعل، يعتزم مؤسس مجموعة فيرجن، ريتشارد برانسون، وشريكه رجل الأعمال كريس والش، الإبحار بغواصة بداخلها شخص واحد إلى أعمق نقطة في كل محيط من محيطات الكوكب الخمسة. أدت المشاكل المتعلقة بالقبة الشفافة الموجودة على النموذج الأولي للسفينة إلى إبطاء تقدم المشروع.
وفي شركة تريتون للغواصات في فيرو بيتش بولاية فلوريدا، قمنا بتخطيط غواصة تتسع لثلاثة أشخاص قادرة على الوصول إلى أعمق الهاوية، ولكن لم يتم العثور على التمويل اللازم لبنائها بعد. وتخطط الصين، التي أطلقت مؤخراً غواصة مأهولة يمكن أن تصل إلى عمق 7,000 متر، إلى غواصة أخرى تصل إلى عمق هادلي بالكامل، كما هو الحال في اليابان. ولكن سوف تمر سنوات قبل أن يتم الانتهاء من هذين المشروعين.
في مختبر الدفع النفاث، تقوم هاند بتصميم غواصة آلية صغيرة يمكن المناورة بها في مجموعات من سفينة صغيرة. ويقول إن التكلفة المخطط لها تبلغ حوالي 10,000 آلاف دولار لكل غواصة، بحيث يمكن تجميع أسطول من هذه الغواصات، وإذا ضاعت إحداها فلن تكون كارثة رهيبة. يأمل هو ومهندسو مختبر الدفع النفاث ومهندسون من مجموعة كاميرون في الحصول على تمويل للمشروع من وكالة ناسا. يقول هاند: "نريد استيراد بعض القدرات والدروس المستفادة في بعثات الاستكشاف الروبوتية إلى عوالم أخرى، مثل المريخ وما وراءه، وتوظيف تلك القدرات والمواهب لاستكشاف المحيطات هنا".
ومع تطور تكنولوجيا البحث وزيادة الميزانيات، يواجه الباحثون القضية المباركة: أي هوة وأي ثلم يجب حرثه أولا؟ من الممكن أن تعيش مخلوقات مختلفة تمامًا في ظروف شديدة العزلة في منطقة South Sandwich Abyss التي يبلغ عمقها 8,428 مترًا قبالة ساحل القارة القطبية الجنوبية. يمكن لـ Puerto Rico Abyss تقديم معلومات قيمة حول الروابط بين الهاويات. وهناك أيضًا بعض السهول المفتوحة في أعماق نهر هادلي والتي يرغب الباحثون في مقارنتها بالهاوية.
تحاول باتريشيا فريري الحصول على تمويل لورشة عمل يشارك فيها علماء المياه العميقة من جميع أنحاء العالم لمناقشة الأولويات وتحديد أفضل السبل للمضي قدمًا. لقد تم إجراء الأبحاث حتى الآن شيئًا فشيئًا، وعلى غرار استكشاف الفضاء الخارجي، يمكن للتعاون الدولي المنسق هنا أيضًا أن يستخدم الموارد ومعرفة الخبراء بشكل أفضل من السباق التنافسي على الأرض بين البلدان. يقول فريري: "يبدو لي أن مجتمع علماء المحيطات مستعد" لوضع جدول أعمال منهجي لدراسة مناطق الهاديان. يوافق دريزن على ذلك قائلاً: "لدينا الآن التكنولوجيا اللازمة لاستكشاف هذه الأماكن. ونحن مستعدون بفارغ الصبر للذهاب ".
عن المؤلف
مارك شروب كاتب ومحرر مستقل من فلوريدا، قضى أكثر من سبعة أشهر في رحلات استكشاف المحيط. ويعمل أيضًا كمستشار اتصالات في معهد شميدت للأبحاث البحرية.
باختصار
وفي أبريل 2014، غاصت السفينة "نيروس" إلى قاع هاوية كارماداك، الذي يبلغ عمقه 10,047 مترًا. وكان من المخطط التقاط مقاطع فيديو حية لمخلوقات غريبة وجمع عينات من الرواسب والصخور والمياه - لكنه غرق.
وحتى بعد وقوع الحادث، فإن التكنولوجيا والتمويل والرأي العام جاهزون لإجراء مسح منهجي للفجوات تحت الماء. ويريد الباحثون فهم كيفية بقاء الكائنات الحية تحت ضغط الماء الهائل ودراسة ما إذا كانت الحياة على الأرض بدأت في مثل هذه الأماكن وتم تغذيتها هناك بالطاقة الكيميائية وليس بالطاقة الشمسية.
يمكن للمركبات غير العادية الموجودة في مخلوقات الأعماق أن تؤدي إلى ابتكارات في مجال الطب، وقد تكشف الصخور الموجودة هناك عن سبب وصول موجات تسونامي إلى هذه القوة العظيمة. هناك بالفعل جدل حول أيهما أكثر ربحية: الغواصات المأهولة أم الروبوتية.
أفكار عميقة لجيمس كاميرون/مارك شروب
مناقشة مع مخرج الفيلم حول الحاجة إلى المزيد من الرحلات البحرية الاستكشافية وسؤال لماذا عندما يتعلق الأمر بأعمق الهاوية في المحيطات، لا يوجد شيء مثل الغوص هناك بجسدك والتواجد هناك بالفعل
المخرج جيمس كاميرون ("أفاتار"، "تيتانيك") هو الوحيد الذي غاص بمفرده إلى أعمق مكان على وجه الأرض: حوض تشالنجر في خندق ماريانا، جنوب غرب غوام، والذي يبلغ عمقه حوالي 11,000 ألف متر. وسيصدر قريباً فيلم وثائقي يخلد ذكرى هذا الإنجاز. وقد أكسبه كاميرون الاحترام بين العلماء لأنه حاول جاهدا التأكد من أن عملية الغوص التي جرت في 26 مارس 2012، خدمت أيضًا أغراضًا علمية مهمة. بعد الغوص، تبرع بغواصته، DEEPSEA CHALLENGER، إلى مؤسسة وودز هول لعلوم المحيطات (WHOI).
تحدث أحد مراسلي مجلة Scientific American مع كاميرون أثناء زيارته إلى وودز هول، حيث عمل أعضاء فريقه الخاص بالتعاون مع مهندسي المعهد. فيما يلي مقتطفات قمنا بتحريرها من المحادثة.
ما هو شعورك عندما هبطت أخيرًا في قاع تشالنجر هول؟
كان هناك شعور هائل بالإنجاز والفخر بين أفراد الطاقم، بالنظر إلى المشاكل التي تغلب عليها كل منهم. لم أشعر بالخطر على الإطلاق. لم أفكر في ذلك حتى. لقد وثقت بالهندسة. شعرت أنه كان لي شرف كبير أن أرى شيئًا لم يره أحد بعد. ومع ذلك فإنني أتساءل عما إذا كان ما رأيته من النافذة هو في الحقيقة كائن حي كبير وحيد الخلية. كان انطباعي الأول هو أن المكان كان قمريًا ومقفرًا للغاية. وتبين أن هذا كان انطباعا كاذبا. كانت هناك جميع أنواع المخلوقات الصغيرة هناك، لكنني رأيت عددًا قليلاً منها فقط. اكتشفنا الآخرين عندما فحصنا مقاطع الفيديو الملتقطة بدقة عالية. ولكن هناك حدًا لما يمكنك تعلمه في غوصة واحدة. لو هبطت مسافة عشرين مترًا إلى اليمين أو اليسار، ربما كنت قد حققت اكتشاف القرن. إنه يترك طعمًا للمزيد ويجعلك ترغب في الاستمرار.
لماذا كان الاستثمار في الأبحاث المأهولة إلى أعماق كبيرة ضئيلاً نسبياً في السنوات الأخيرة؟
لا تزال الغواصات المأهولة لها دور مهم للغاية، ولكنها بحكم طبيعتها أكبر من الغواصات الآلية التي يتم تشغيلها عن بعد (ROV) أو الغواصات الآلية ذاتية التحكم بالكامل (AUV)، كما أن تشغيلها أكثر تكلفة. وبما أن العقلية المتعلقة بتمويل استكشاف الأعماق هي، كما نقول، في القاع، بالنسبة للعديد من الباحثين فإن الوصول الوحيد الممكن إلى أعماق كبيرة هو فقط من خلال الغواصات الآلية المستقلة التي يتم التحكم فيها عن بعد. ولكن إذا قمت ببناء غواصات غير مأهولة فقط، ثم قلت إن الغواصات المأهولة لن تنتج عائداً علمياً عالياً بالقدر الكافي، فإنك في الأساس تخلق نبوءة ذاتية التحقق. ولهذا السبب تعتبر المشاريع الصعبة مثل DEEPSEA CHALLENGER مهمة. إنهم يهزون طرق التفكير المتحجرة.
ما رأيك في حالة أبحاث المحيطات التي تمولها الحكومات؟
وهذا مسار عمل لم يثبت نفسه حتى الآن. وإذا لم تدعم الحكومات الرحلات الاستكشافية، فسوف نضطر إلى تمويلها من مصادر خاصة أو تجارية، وهو الوضع اليوم.
في رأيك، ما هو الجزء الأكثر إثارة للاهتمام في استكشاف الهاوية العميقة تحت الماء؟
اكتشاف أدلة تدعم الفرضية القائلة بأن الحياة الأولى ربما كانت تغذيها التفاعلات الكيميائية التي حدثت في مناطق الاندساس الجيولوجية (العملية التكتونية التي تخلق الصدوع). يمكن أن يكون هذا مجالًا مثمرًا بشكل خاص. نحن نعلم أن النشاط التكتوني يحدث بشكل أو بآخر منذ تكوين الأرض، وهو مصدر جيد ومستقر وطويل الأمد للطاقة. مع هذه الفرضية في ذهني وصلت إلى الحضيض وشعرت وكأنني أنظر إلى مهد الحياة نفسها.
ما هو الشيء التالي الذي تريد القيام به؟
لم نقرر بعد أود أن أرى أنظمة متكاملة ومستقلة يتم التحكم فيها عن بعد مصممة لمسح أعماق الهاديان [أعمق من 6,000 متر] وسأدعم مثل هذا المشروع، إذا كان شخص آخر سيقوده. لكن في السنوات المقبلة لن أتمكن من إدارة مثل هذا المشروع بنفسي لأنني سأكون مشغولاً بدوام كامل بأجزاء "Avatar". ولكن سأعود إليها. لقد تذوقنا فقط طرف الشوكة. لقد أطلقنا بضعة سهام فقط على الهدف.
المزيد عن هذا الموضوع
خنادق هدال: بيئة أعمق الأماكن على وجه الأرض. آلان جيه جاميسون
وآخرون. في اتجاهات في علم البيئة والتطور، المجلد. 25، لا. 3، الصفحات 190-197؛ مارس 2010.
موقع نيريوس
