في أعماق البحار… تعيش الميكروبات الموجودة هناك على المنتجات الثانوية للعملية الإشعاعية

في أعماق البحار… تعيش الميكروبات الموجودة هناك على المنتجات الثانوية للعملية الإشعاعية

11 أكتوبر , 2021

كشف فريق من الباحثين من كلية الدراسات العليا لعلوم البحار والمحيطات بجامعة رود آيلاند (Rhode Island) والمتعاونين معهم أن الميكروبات الوفيرة التي تعيش في الرواسب القديمة تحت قاع البحر اعتادت على أن تتغذى على المواد الكيميائية التي نشأت من الإشعاع الطبيعي لجزيئات الماء.

اكتشف الفريق أن تكوين هذه المواد الكيميائية يتم تضخيمه بشكل كبير بواسطة المعادن الموجودة في الرواسب البحرية. على عكس النظرة التقليدية القائلة بأن الحياة في الرواسب تغذيها نواتج التمثيل الضوئي، فإن النظام البيئي الذي يغذيه تشعيع المياه يبدأ على بعد أمتار قليلة من قاع البحر في معظم المحيط المفتوح. هذا العالم الذي يغذيه الإشعاع هو واحد من أكبر النظم البيئية على الأرض. وقد تم نشر البحث في مجلة Nature Communications.

قال المؤلف الرئيسي للدراسة وزميل ما بعد الدكتوراه في جامعة جوتنبرج (Gothenburg) الذي أجرى البحث كطالب دكتوراه في URI جوستين سوفاج: “يوفر هذا العمل منظورًا جديدًا مهمًا حول مدى توفر الموارد التي يمكن أن تستخدمها المجتمعات الميكروبية تحت السطحية لاستدامة والحفاظ على نفسها. وهذا أمر أساسي لفهم الحياة على الأرض وتقييد قابلية الحياة في الأجسام الكوكبية الأخرى، مثل المريخ”.

العملية التي تقود نتائج فريق البحث هي التحليل الإشعاعي للماء -تقسيم جزيئات الماء إلى هيدروجين ومواد مؤكسدة نتيجة التعرض للإشعاع الطبيعي. قال ستيفن دي هوندت (Steven D’Hondt)، أستاذ علم المحيطات في URI والمؤلف المشارك للدراسة، “إن الجزيئات الناتجة تصبح المصدر الأساسي للغذاء والطاقة للميكروبات التي تعيش في الرواسب”. وأردف مضيفًا بإن “في الواقع، الرواسب البحرية تزيد من إنتاج هذه الكيماويات الصالحة للاستخدام، إذا كان لديك نفس القدر من الإشعاع في الماء النقي وفي الرواسب الرطبة، فإنك تحصل على الكثير من الهيدروجين من الرواسب الرطبة والتي تجعل الرواسب إنتاج الهيدروجين أكثر فعالية”. أضاف: “هناك غير وضوح في الحديث بإسهاب عن عملية الرواسب الرطبة ولكن هناك تضاعف فيها، حيث (D’Hondt) يتوقع بأن المعادن الموجودة في الرواسب قد تسلك سلوك أشباه الموصلات مما يجعل العملية أكثر كفاءة”.  

نتجت هذه الاكتشافات عن سلسلة من التجارب المعملية التي أجريت في مركز العلوم النووية في رود آيلاند. قوارير سوفاج Sauvage المشعة للرواسب الرطبة من مواقع مختلفة في المحيط الهادئ والمحيط الأطلسي، والتي تم جمعها بواسطة برنامج الحفر المتكامل للمحيطات وسفن الأبحاث الأمريكية. وقارنت الباحثة إنتاج الهيدروجين بقوارير مياه البحر والماء المقطر المشعة، ضاعفت عامل الرواسب النتائج بما يصل إلى 30. أكملت: “هذه الدراسة هي مزيج فريد من التجارب المعملية المعقدة المدمجة في سياق بيولوجي عالمي،” قال المؤلف المشارك آرثر سبيفاك (Arthur Spivack)، أستاذ علم المحيطات URI.

الآثار المترتبة على النتائج الصادرة…. كبيرة

قال (D’Hondt): “إذا كان بإمكانك دعم الحياة في الرواسب البحرية الجوفية والبيئات الجوفية الأخرى من الانقسام الاشعاعي الطبيعي للماء، فربما يمكنك دعم الحياة بنفس الطريقة في عوالم أخرى”. وأكمل: “بعض المعادن نفسها موجودة على سطح المريخ؛ طالما أن لديك تلك المعادن التحفيزية الرطبة، فستخضع لهذه العملية. إذا كان بإمكانك تحفيز إنتاج المواد الكيميائية المحللة للإشعاع بمعدلات عالية في باطن المريخ الرطب، فيمكنك بشكل محتمل أن تجعلها تحافظ على الحياة بنفس المستويات التي تحافظ عليها في الرواسب البحرية”.

وأضاف سوفاج: “هذا مهم بشكل خاص بالنظر إلى أن المركبة المتجولة المثابرة (Perseverance Rover) قد هبطت للتو على المريخ، بمهمتها لجمع صخور المريخ وتوصيف بيئاتها الصالحة للسكن”. قال (D’Hondt): ” إن نتائج فريق البحث لها أيضًا آثار على الصناعة النووية، بما في ذلك كيفية تخزين النفايات النووية وكيفية إدارة الحوادث النووية. وقال: “إذا قمت بتخزين النفايات النووية في الرواسب أو الصخور، فقد تولد الهيدروجين والمواد المؤكسدة بشكل أسرع من المياه النقية. قد يجعل هذا التحفيز الطبيعي أنظمة التخزين أكثر تآكلًا مما هو متوقع بشكل عام”.

ستكون الخطوات التالية لفريق البحث هي استكشاف تأثير إنتاج الهيدروجين من خلال التحلل الإشعاعي في بيئات أخرى على الأرض وما وراءها من الكواكب، بما في ذلك القشرة المحيطية والقشرة القارية وتحت سطح المريخ. وسيسعون أيضًا إلى تعزيز فهم كيفية عيش المجتمعات الميكروبية تحت السطحية وتفاعلها وتطورها عندما يُشتق مصدر طاقتها الأولية من الانقسام الإشعاعي الطبيعي للمياه.

المصدر: https://www.sciencedaily.com

ترجمة: مريم المطيري

تويتر: @KuwPOV

مراجعة: لبنى عبد الله آل ربيع

تويتر: @astrolubna


اترك تعليقاً

القائمة البريدية

اشترك في قائمتنا البريدية ليصلك جديد مقالاتنا العلمية وكل ماهو حصري على مجموعة نون العلمية