محتوى مدونة بتنسيق ماركداون (markdown)
إليكم شيئاً مذهلاً لتفكروا فيه في المرة القادمة التي تتنفسون فيها بعمق (والتورية هنا مقصودة تماماً): كادت الأرض ألا تنجو.
لا، أتحدث بجدية. قبل حوالي 2.3 مليار سنة، مرت كوكبنا بما يسمى "حدث الأكسدة العظيم" (Great Oxidation Event) — عندما أصبح الأكسجين أخيراً عنصراً ثابتاً في غلافنا الجوي بدلاً من مجرد كونه غازاً يطفو بكميات ضئيلة وعابرة. لقد كان حدثاً جسيماً؛ من نوع التحولات الكوكبية التي تجعلك تتساءل كيف نجا أي شيء على الإطلاق.
لكن إليكم الأمر الذي حير العلماء لسنوات طويلة: بعد ذلك الضخ الهائل للأكسجين، كيف حافظت الأرض على كمية كافية منه لتتمكن فعلياً من دعم الحياة؟ أعني، لا يمكنك ببساطة ملء كوكب بالغاز وتوقع بقائه هناك إلى الأمد البعيد؛ فهناك الكثير من التفاعلات الكيميائية التي تحدث طوال الوقت وتود استهلاك كل ذلك الأكسجين الثمين.
حسناً، لقد وجد الباحثون للتو ما قد يكون هو الإجابة — وهي بصراحة جميلة نوعاً ما.
خدعة المحيط القديم الذكية
قام فريق من العلماء، بمن فيهم الجيولوجي أندري بيكر من جامعة كاليفورنيا ريفرسايد، بفحص دقيق لبعض الصخور القديمة جداً من جنوب أفريقيا. وأعني قديمة جداً؛ نحن نتحدث عن صخور عمرها أكثر من ملياري عام يا رفاق. هذه ليست مجرد صخور، بل هي أساساً كبسولات زمنية تحمل أسراراً حول شكل الأرض عندما كان الهواء الذي نتنفسه لا يزال اختراعاً جديداً نسبياً.
ما اكتشفوه كان "حلقة تغذية راجعة" (feedback loop) في غاية الأناقة، لدرجة تجعلك تعتقد أن الكوكب كان يخطط لهذا الأمر طوال الوقت (وهو أمر بديهي أن الكواكب لا تخطط، لكنك تفهم ما أعنيه).
إليكم كيف كان الأمر يعمل:
بمجرد أن بدأ الأكسجين في التراكم في الغلاف الجوي، تفاعل مع المحيطات بطرق أدت إلى زيادة ما يسمى بـ "تركيزات الكبريتات". قد لا يبدو اسم "الكبريتات" مثيراً مثل الأكسجين أو الكربون، لكن تبين أنه مهم للغاية. كما تعلم، هناك ميكروبات معينة تعشق الكبريتات؛ فهي تستخدمها لتفكيك المواد العضوية بطرق تؤدي في الواقع إلى إعادة الفوسفور إلى الماء.
الفوسفور هو أساساً "العنصر المثالي" (Goldilocks nutrient) في العالم البيولوجي؛ القليل منه يعني عدم قدرة أي شيء على النمو، والكثير منه يجعل الأمور تخرج عن السيطرة. لكن نظام إعادة التدوير القديم هذا حافظ على توفر الفوسفور بكميات مناسبة تماماً.
ومع وجود المزيد من الفوسفور الطافي، أصبحت هناك فرصة أكبر لازدهار المزيد من الحياة. وعندما توجد حياة أكثر، يتم دفن المزيد من الكربون العضوي في رواسب قاع البحر بدلاً من تحلله واستهلاك كل ذلك الأكسجين الرائع. يبدو الأمر وكأن الكوكب وجد طريقة للحفاظ على الأكسجين الذي صنعه عن طريق حبس الكربون بعيداً بدلاً من تركه يتحلل.
كلما تعلمت المزيد عن هذا، زاد اقتناعي بأن الأرض كانت تدير مشاريع هندسية طبيعية مذهلة حقاً لمليارات السنين.
لماذا يغير هذا الاكتشاف كل شيء؟
إليكم الجزء المثير حقاً: طور الباحثون تقنية جديدة لدراسة هذه الصخور القديمة تمنحنا صورة أوضح بكثير مما كان لدينا من قبل.
كانت الدراسات السابقة قادرة على قياس كمية الفوسفور الموجودة في الصخور القديمة، لكنها لم تكن تستطيع التمييز بين الفوسفور الذي يمكن للكائنات الحياً استخدامه فعلياً، والفوسفور المحبوس داخل المعادن والذي لا يمكن لأي كائن حي الوصول إليه.
أما النهج الجديد؟ فقد قاموا بإذابة الصخور قطعة قطعة، ومعدناً تلو الآخر، وفصلوا الفوسفور القابل للاستخدام عن المواد المحبوسة في الحجر. هذا أمر عظيم لأنه يشبه الفرق بين معرفة وجود ماء على كوكب ما، ومعرفة كمية الماء الصالحة للشرب منه فعلياً.
أوضح بيكر قائلاً: "يمكننا الآن فصل الفوسفور الذي كان متاحاً للكائنات الحية عن الفوسفور الذي كان محبوساً بشكل أساسي. وهذا يعطينا صورة أوضح بكثير لمستويات المغذيات في المحيطات القديمة مما كان لدينا من قبل".
وبصراحة، هذا هو بالضبط نوع التقدم العلمي الذي أحب القراءة عنه. ليس فقط العثور على إجابة، بل تطوير أدوات أفضل لطرح الأسئلة الصحيحة في المقام الأول.
علاقة الأرض الصخرية بالأكسجين
أحد أكثر الآثار إثارة للتفكير في هذا البحث هو أن تاريخ الأكسجين في الأرض قد يكون أكثر دراماتيكية بكثير مما افترضنا.
كان العلماء يعتقدون أنه بعد حدث الأكسدة العظيم، ظلت مستويات الأكسجين مستقرة نسبياً — تتراكم ببطء بمرور الوقت حتى تتمكن الكائنات مثل الحيوانات من التطور. ولكن إذا كان نظام إعادة تدوير الفوسفور هذا يخلق هذه الأنواع من حلقات التغذية الراجعة، فقد تكون مستويات الأكسجين قد مرت بتقلبات كبرى على مدى عشرات أو حتى مئات الملايين من السنين.
فكر في ذلك لثانية واحدة. لم يكن الغلاف الجوي للأرض مجرد تقدم تدريجي وسلس نحو المزيد من الأكسجين، بل ربما كان أشبه بـ "الأفعوانية" (roller coaster) بكل ما فيها من قمم ومنخفضات.
وهذا أمر مهم لأنه يطرح سؤالاً مثيراً للاهتمام: إذا كان الأكسجين متاحاً لفترات طويلة كهذه، فلماذا استغرقت الحياة المعقدة كل هذا الوقت لتظهر؟ لدينا هذه المحيطات الجميلة التي يبلغ عمرها ملياري عام ومليئة بالأكسجين، لكن الأمر استغرق ملياري عام آخر قبل ظهور أي شيء أكثر تعقيداً من الكائنات وحيدة الخلية.
ربما لم يكن الأكسجين هو العامل المحدد في النهاية. ربما كان هناك شيء آخر يعيق ظهور الحياة. هذا هو نوع الغموض العلمي الذي يسهر الباحثين ليلاً، ولا أطيق الانتظار لرؤية ما سيكتشفونه لاحقاً.
لماذا يجب أن تهتم؟
أعرف ما تفكر فيه: "علم رائع، ولكن لماذا يهمني كل هذا؟"
إليك السبب: إن فهم كيفية حفاظ الأرض على ظروف مناسبة للحياة هو أساسياً الخطوة الأولى في معرفة ما يجعل الكوكب صالحاً للسكن في المقام الأول. وإذا كنا نبحث هناك عن عوالم يحتمل أن تكون صالحة للسكن حول نجوم أخرى، فإن معرفة آليات التغذية الراجعة مثل دورة الفوسفور هذه قد تساعدنا في تحديد الكواكب التي قد تمتلك المقومات اللازمة.
بالإضافة إلى ذلك، هناك شيء يبعث على التواضع والرهبة عند إدراك أن غلافنا الجوي — وهو شيء لا يمكننا حرفياً البقاء على قيد الحياة بدونه ولو لبضع دقائق — هو نتيجة مليارات السنين من الرقصات الكيميائية والبيولوجية المعقدة. كل نفس تأخذه يربطك بالمحيطات القديمة، وبالكائنات الدقيقة التي عاشت قبل مليارات السنين، وبنظام كوكبي عرف كيف يحافظ على حياته من خلال الإصرار الكيميائي المحض.
هذا أمر مذهل حقاً عندما تفكر فيه.
لذا، في المرة القادمة التي تأخذ فيها نفساً عميقاً، ربما عليك أن تحيي المحيطات القديمة التي ساعدت في جعل ذلك ممكناً. لقد كانت تقوم بالعمل الشاق للحفاظ على صلاحية الأرض للسكن قبل وقت طويل من وجود أي شخص لتقدير ذلك.
المصدر: ScienceDaily