کاوش در باره ی سنگ های زیر زمینی.

Goonay

عضو جدید
کاوش در زیر زمین
از زمانی که دانشمندان پی بردند برخی باکتری ها در سخت ترین شرایط و نامناسب ترین محیط ها نیز رشد می کنند، رویای یافتن حیات ابتدایی در جاهای دیگر منظومه شمسی قوت گرفته است . تصور کنید که مسافری از اعماق فضا به قلمرو سیاره ما برسد . این بیننده فضایی پیش از آنکه بر سطح سیاره بنشیند، بر چهره زیبای سیاره ما شواهد فراوانی از وجود حیات را می بیند : آب مایع، جو با فشاری مناسب و وجود اکسیژنی که گیاهان و جلبک ها تولید می کنند، وجود کلروفیل در طیف زمین، الگو های گوناگون پوشش گیاهی، و تاثیرات آشکار فعالیت های انسانی . آنچه حتی با ابزارهای پیشرفته نیز ممکن است آشکار فعالیت نشود وسعت زیست کره یا بیوسفر زمینی است که حتی تا اعماق سطح زمین پیش رفته است . برخی زیست شناسان معتقدند مقدار جرم ماده زنده درون زمین اگر از ماده زنده سطح زمین بیشتر نباشد، دست کم با آن برابر است . ریشه اعتقاد بشر به وجود دنیایی زیرین با موجوداتی عجیب به دوران پیدایش فرهنگ و تمدن بشری بر می گردد . هنوز هم چنین اعتقادی میان مردم باقی است، اما افسوس که واقعیت همیشه بسیار ساده تر از اوهام است . هیچ هیولا و تمدنی در محیط تاریک و پهناور زیر زمین در کمین ما نیست . اما آنجا قلمرو میلیارد ها میلیارد باکتری است که در شکاف ها و سوراخ های ریز میان سنگ ها زندگی می کنند . با وجود این که فقط باکتری ها در دنیای زیرین زندگی می کنند، کشف زندگی اینجانداران ریز و کم اهمیت، تحول بزرگی را در شناخت ما از ماهیت حیات و احتمال وجود حیات ابتدایی در سرزمین های دیگر منظومه شمسی و ورای آن به وجود آورده است .

کاوش در زیر زمین
در اوایل دهه 1970میلادی که زیر دریایی تحقیقاتی آلوین، مجومعه چاه های گرمازای آتشفشانی را در بستر اقیانوس آرام کشف کرد، نخستین نشانه ها از حیات در اعماق زمین به دست آمد . زیست شناسان از مشاهده گوناگونی جانداران دریایی موجود در نزدیکی چاه های آتشفشانی در اوج تاریکی و نهایت فشار در اعماق اقیانوس به وجد آمدند . این موجودات دریایی شامل تنوع خارق العاده ای از خرچنگ ها، صدف ها و کرم های لوله ای بودند. در این محیط وهم انگیز و سکوت غریب، زیر دریایی آلوین، کلونی های بزرگی از میکروب هایی را یافت که درست کنار جریان های سوزانی که از چاه های آتشفشانی بیرون می آمد، زندگی می کردند . این موجودات جان سخت به دلیل مقاومت در برابر حرارت زیاد و تغییرات دمایی شدید، باکتری های فوق گرمادوست ( Hyperthermphiles ) نامیده می شوند که از عمو زاده های دیگرشان یعنی گرما دوست ها ( Thermophiles ) نیز مقاوم ترند . برخی از آنها در دمای بالاتر از دمای عادی جوش آب هم زندگی می کنند ( دمای جوش آب در اقیاونوس به دلیل فشار زیاد بالاتر از 100 درجه سانتی گراد است ) . از این گذشته، نور خورشید به اعماق نمی رسد . پس فرایند فتوسنتز برای تهیه انرژی مورد نیاز سلول ممکن نیست . این موجودات، مصرف کنندگان دست اول انرژی گرمایی و شیمیایی محیط خود در اعماق دریا هستند و به نور خورشیدی نیازی ندارند .


باکتری های Thermophiles

تمام کشفیات زیر دریایی آلوین فقط نوک کوه یخ دانش عظیم مربوط به حیات زیر زمینی بود . چند سال پس از آن اخترفیزیکدان به نام تماس گلد، که با پژوهش های پیش گامانه اش درباره تپ اختر ها شناخته می شود، دولت سوئد را ترغیب کرد تا اعماق زمین را حفر کند . او معتقد بود زیر تخته سنگ های عظیم گرانیتی گاز و نفت وجود دارد . حفاری عمیق در جنگل های دور دست سوئد آغاز شد و اگر چه نشانی از نفت و گاز پیدا نشد، در چندین کیلومتر زیر پوسته زمین آثار ارگانیسم ها و زندگی کشف شد . متاسفانه در آن زمان ادعای گلد مبنی بر کشف حیات در چنین عمقی از زمین را، همکارانش و بسیاری دیگر در جامعه علمی به تمسخر گرفتند . اما تا اوسط دهه 1990 میلادی چندین گروه پژوهشی دیگر نیز میکروب هایی را تا ژرفای یک کیلومتری زیر زمین یافتند . برخی از باکتری های استخراج شده حتی در آزمایشگاه کشت داد شدند . در همان زمان طرح بین الملی حفاری دریاها نمونه سنگ هایی را از حدود یک کیلومتری زیر کف دریاها استخراج می کرد که همه آکنده به حیات میکروبی بودند . پس از آن، این سوال مطرح شد که آیا زندگی میکروب ها تا کیلومتر ها زیر زمین هم نفوذ کرده است ؟ از آنجا که هر چه به درون زمین می رویم گرما افزایش می یابد، این ارگانیسم ها همه گرمادوست یا فوق گرمادوست اند . هر چند هنوز نمی دانیم که این زیست کره داغ و پنهان زیر زمین تا کجا نفوذ کرده است، اما دست کم باید با این یافته ها داستان تحول حیات بر زمین را از نو بنویسیم .


باکتری هایHyperthermphiles

میکروب شناسان با بررسی ژنی این میکروب های زیر زمینی، آنها را در جایگاهشان در ((درخت حیات)) جای دادند. پیرترین و بادوام ترین شاخه درخت حیات متعلق به همین باکتری های فوق گرمادوست است . آنها سنگواره هایی زنده و بازمانده از حیات دوران ابتدایی زمین اند . محیط آنها در زیر زمین تغییر چندانی نکرده است و همچنان شیوه زندگی خود را طی میلیارد ها سال به همان صورت حفظ کرده اند . دانشمندان از این یافته ها برای درک چگونگی پیدایش حیات در زمین استفاده می کنند . حیات احتمالاً در محیط داغ و ژرف زیر زمین آغاز شده است، جایی به دور از اثرات شدید بمباران سیارک ها و دنباله دارها با زمین، که در بدو تشکیل زمین تا حدود 8/3 میلیارد سال پیش ادامه داشته است . شدیدترین برخوردها، انرژی گرمایی برای بخار شدن بخش عظیمی از اقیانوس ها را ایجاد می کرده است . تپ های گرمایی شدید برخورد تا ژرفای یک کیلومتری سطح نفوذ می کردند . اما باکتری های گرمادوست احتمالاً پایین تر از آن قرار داشته اند، البته نه آن قدر پایین که گرمای درون زمین آنها را نابود کند .

اما سوال اصلی این است که آیا محیط ریست زیر زمین کاملاً خود کفاست و نیازی به آنچه ما روی زمین می خواهیم ندارد ؟ بسیاری از میکروب های زیر زمین به نشت مولکول های آلی و بقای حیات از سطح زمین نیاز دارند یا به اکسیژنی که از سطح برسد و آنها بتوانند با آن سوخت و ساز کنند . اما میکروب های گونه شیمیوتروپی (Chemotrophs) در محیطی بدون گاز های آلی و در حضور کانی های زیر زمین می توانند کاملاً خود کفا و بی نیاز از بقایای مواد آلی جانداران روی زمین باشند . به طور مثال وقتی آب درون صخره های داغ در عمق زمین نفود می کند بر اثر گرما به دو عنصر هیدروژن و اکسیژن تجزیه می شود . هیدروژن آزاد شده به همراه دی اکسید کربن موجود در سنگ ها، منبع انرژی برای سوخت و ساز این میکروب هاست . حاصل سوخت و ساز آنها تولید گاز متان است . در نتیجه وقتی هنوز هیچ گونه حیاتی در اقیانوس ها و سطح زمین وجود نداشته است، این میکروب ها می توانستند زندگی کنند . تا مدت ها دانشمندان معتقد بودند که حیات همان قدر که نیازمند آب مایع است به نور خورشید هم وابسته است . این موضوع احتمال وجود حیات در دیگر مناطق منظومه شمسی کم رنگ می کرد، اما با کشف حیات زیر زمینی همه چیز تغییر کرد .

حیات در فراسوی زمین
به اروپا، قمر سیاره مشتری می رویم . کاوشگر های فضایی چهر ه ای پوشیده از یخ را از اروپا نشان می دهند . اما این قمر که هم اندازه ماه زمین است، منبع گرمایی درونی دارد که حاصل کش مکش گرانشی سیاره مشتری از یک سو و دیگر قمر های گالیله ای از سوی دیگر است . این منبع گرمایی دائمی یخ های زیرین اروپا را ذوب می کند و مشاهدات نیز بیانگر این است که زیر چهره ی یخزده ی اروپا اقیاونوسی عظیم از آب مایع است . ژرفای یخ به حدی است که نور خورشید از آن نمی گذرد . پس انواع حیات که وابسته به نور خورشیدند، نمی توانند آنجا شکل بگیرند، اما حیات شیمیوتروپی به نور خورشید نیاز ندارد . اگر حیات در اقیانوس اروپا به وجود آمده باشد تا کجا متحول شده است ؟ آیا هنوز تک سلولی و ابتدایی است یا رشد کرده و جاندارانی باورنکردنی را ساخته است که در نزدیکی چاه های گرمازا در کف اقیانوس زندگی می کنند . وجود حیات در اقیانوس پنهان اروپا یا اقیانوس های آب شور در زیر سطح گانیمد و کالیستو هنوز در پرده ای از ابهام است . وقتی جیمو (JIMO) مدارگرد قمر های سیاره مشتری ماموریت خود را آغاز کند، اطلاعات کاملی از ساختار، اقلیم، ترکیبات، و میزان تشعشعات دریافتی قمر های گالیله ای به دست می آید و می توان بهتر درباره احتمال حیات در این محدوده صحبت کرد .



به سیاره مریخ می رویم، وجود ارگانیسم های زیر زمینی احتمال وجود حیات ابتدایی در سیاره سرخ را تقویت کرده است . در چند صد میلیون سال اول منظومه شمسی، مریخ نسبت به زمین شرایط بهتری برای پیدایش حیات داشته که به دلیل سریع تر سرد شدن مریخ بوده است . همه سیارات در ابتدا به شدت داغ بوده اند، اما وضعیت زمین وخیم تر از دیگر سیارات سنگی بوده است . وقتی زمین سرد می شد، جسمی احتمالاً به اندازه مریخ با آن برخورد کرده و سبب پیدایش ماه و ذوب شدن دوباره پوسته زمین شده است . با وجود نزدیکی بیشتر مریخ به کمربند سیارک ها، سیاره سرخ زودتر از زمین سرد شده و شرایط پیدایش حیات را فراهم کرده است . زمانی که پوسته زمین گرمای کشنده ای داشته، یکی دو کیلومتر زیر سطح مریخ پیدایش باکتری ها فراهم بوده است . پس از آن احتمالاً شرایط سطح مریخ نیز بسیار زودتر از زمین برای پیدایش حیات آماده شده است . شواهد بسیاری دوره ای گرم ومرطوب را در مریخ نشان می دهد و برخی حتی معتقدند آب کافی برای وجود اقیانوسی به عمق یک کیلومتر بر مریخ وجود داشته است . یافته های اخیر مریخ نورد های ناسا نیز حاکی از وجود آب در گذشته مریخ است، هر چند میزان و مدت بقای آن هنوز نامشخص است .


شهاب سنگ مریخی ALH84001 - احتمالاً سنگواره های حیات میکروبی

شاید وقتی دوران بمباران سنگین به پایان رسیده، حیات زیر سطح و حتی بر سطح مریخ فرصت رشد را پیدا کرده است؛ در رودخانه های پر پیچ خم، چاه های آتشفشانی در بستر دریاچه های کم عمق و چشمه های آب جوش در دامنه آتشفشان ها . تمام اینها با از دست رفتن جو مریخ به پایان رسیده و بهشت منظومه شمسی به بیابان خشک و سردسیر امروزی تبدیل شده است . امکان حیات بر مریخ کنونی بسیار کم است اما غیر ممکن نیست . احتمالاً گرمای درونی سیاره آن قدر هست تا لایه یخ زیرین مریخ را در ژرفای دو کیلومتری گرم کند . شاید میکروب های پرطاقت مریخی در آن محیط زندگی می کنند . آنها باید تولید کننده متان باشند . آنها باید با هیدروژن و سولفید هیدروژن موجود در محیط، سوخت و ساز کنند و متان تولید کنند . جالب است که شواهد اخیر مداگرد سریع السیر مریخ نشانه های قطعی از وجود متان در جو مریخ دارد که منشا آن نمی تواند فعالیت های کم آتشفشانی مریخ امروز باشد .


سطح قمر اروپا فضاپیمای Jimo

وجود حیات زیر زمینی در سیاره ما نشان می دهد که قلمرو حیات ابتدایی محدود به کمربند حیات دور هر ستاره نیست . کمربند حیات در منظومه شمسی، یعنی جایی که سیاره ای با جو مناسب دارای آب به صورت مایع است، از حدود زهره تا مریخ است . اما اروپا بسیار دورتر از کمربند حیات می تواند زیستگاه حیات باشد . پس در هر منظومه کمربند های حیات متعددی وجود دارد . اگر سیاره ای گازی، اقماری بزرگ داشته باشد، نیروی کشندی (جزر و مدی) میان سیاره و اقمار، درون این اقمار را گرم می کند . حتی اگر این سیاره و قمر هایش بر اثر نیروهای گرانشی از منظومه خود طرد شوند و در فضا به دور از هر ستاره ای و به تنهایی سرگردان باشند ممکن است حیات در آنجا به وجود آید . این، معنی کمربند حیات را تغییر می دهد .

با این باور، حتی ممکن است حیات میکروبی از سیاره ای به سیاره دیگر منتقل شود . برخورد های شدید فضایی تکه سنگ های بزرگی را از سطح سیاره ی حاوی حیات به فضا پرتاب می کنند . باکتری های درون سنگ زیر پوشش چند متری صخره ی پرت شده به فضا، جان سالم به در می برند و ممکن است زیر سپر آن در مقابل تابش های مرگبار فضایی، هزاران یا میلیون ها سال دوام آورند و پس از دوران سرگردانی به سطح سیاره مجاور سقوط کنند و حیات را در زیستگاه مناسب جدیدی نشر دهند . میان مریخ و زمین به دلیل گرانش موثر ایندو سیاره بر یکدیگر، رد و بدل سنگ ها پدیده ای متداول است . بیش از 30 شهابسنگ مریخی بر سطح زمین یافت شده است . آیا ممکن است حیات ابتدایی بر مریخ شکل گرفته و سپس به زمین منتقل شده است ؟ آیا حیات زمین میراث بازمانده از باکتری های مریخی است ؟ آزمایش های انجام شده برای شبیه سازی پیدایش حیات در زمین نشان می دهند، یاره ما شرایط مناسب برای ایجاد سلول های زنده از ملکول های آلی رسیده از برخورد سیارک ها و دنباله دارها را داشته است . شاید خواستگاه حیات سیاره ما، رسیدن ملکول های آلی از برخورد های فضایی و ایجاد سلول های زنده در زمین از این بلوک های سازنده حیات بوده است، شاید هم مریخ در این امر پیشگام بوده و بذر حیات را در سیاره ما رسانده است .
منبع:بلاگ نجومی امیررضا پدرام.www.nojum4.blogfa.com​
 

Similar threads

بالا