کاوشگر چینی در اعماق اقیانوس آرام: کشف دهانههای عظیم مملو از حیات در سیستم کونلون!
دانشمندان چینی در اعماق اقیانوس آرام یک میدان هیدروترمال وسیع و ناشناخته را کشف کردهاند که مملو از دهانههای عظیم پر از هیدروژن و حیات است. بر اساس مقالهای که اخیراً در نشریه Science Advances منتشر شده، کشف سیستم کونلون (Kunlun system)، در شمال شرقی پاپوآ گینه نو (Papua New Guinea)، میتواند درک ما از اکوسیستمهای اعماق دریا (deep-sea ecosystems)، تولید هیدروژن (hydrogen production) و منشأ حیات بر روی زمین (origins of life on Earth) را متحول کند.
دنیای پنهان زیر اقیانوس آرام: نقشهبرداری از دهانههای کونلون
در یک منطقه دورافتاده از بستر دریا، دور از هر مرز صفحه تکتونیکی، محققان با استفاده از یک زیردریایی چینی، 20 دهانه عظیم را شناسایی کردهاند که بزرگترین آنها تقریباً 1800 متر (5900 فوت) عرض و 130 متر (430 فوت) عمق دارد. این ساختارها چیزی را تشکیل میدهند که تیم تحقیقاتی آن را “خوشه لولهای (pipe swarm)” نامیده است، یک ساختار زمینشناسی منحصربهفرد که نه توسط ماگما، بلکه توسط واکنشهای شیمیایی در اعماق گوشته زمین ایجاد شده است. سیستم هیدروترمال کونلون (Kunlun hydrothermal system) حدود 11 کیلومتر مربع (4 مایل مربع) وسعت دارد و صدها برابر بزرگتر از شهر گمشده (Lost City)، یک میدان هیدروترمال شناخته شده در اقیانوس اطلس است.
کونلون از جهات مهمی با سایر سیستمهای هیدروترمال (hydrothermal systems) شناخته شده تفاوت دارد. به جای اینکه توسط گرمای آتشفشانی هدایت شده و در امتداد پشتههای میانی اقیانوس (mid-ocean ridges) قرار داشته باشد، ستونهای غنی از هیدروژن (hydrogen-rich plumes) کونلون توسط سرپانتینیزاسیون (serpentinization) تولید میشوند – فرآیندی که در آن آب دریا (seawater) با سنگهای گوشته (mantle rocks) واکنش میدهد تا مواد معدنی سرپانتین (serpentine minerals) تشکیل داده و مقادیر زیادی هیدروژن آزاد کند. به گفته ویدونگ سان (Weidong Sun)، یکی از نویسندگان این مطالعه و استاد آکادمی علوم چین (Chinese Academy of Sciences)، “سیستم کونلون به دلیل شار هیدروژن فوقالعاده بالا، مقیاس و موقعیت زمینشناسی منحصربهفردش متمایز است. این نشان میدهد که تولید هیدروژن ناشی از سرپانتینیزاسیون میتواند دور از پشتههای میانی اقیانوس رخ دهد و فرضیات دیرینه را به چالش بکشد.”
حیات بدون نور خورشید: ظهور اکوسیستمی مبتنی بر هیدروژن
دهانههای تازه کشف شده ناهنجاریهای زمینشناسی بایر (barren geological anomalies) نیستند – بلکه زیستگاه یک اکوسیستم پررونق و پیچیده هستند. محققان از میگوها، خرچنگهای چمباتمهزن، شقایقهای دریایی و کرمهای لولهای (shrimp, squat lobsters, anemones, and tubeworms) در حال سکونت در سیستم کونلون فیلمبرداری کردهاند، موجوداتی که به نظر میرسد برای زنده ماندن به شیمیسنتز (chemosynthesis) به جای فتوسنتز (photosynthesis) متکی هستند. در تاریکی دائمی اعماق اقیانوس، این موجودات انرژی را از واکنشهای شیمیایی (chemical reactions)، در این مورد، با استفاده از هیدروژن به عنوان منبع سوخت (hydrogen as a fuel source) استخراج میکنند.
اکوسیستمهای مبتنی بر هیدروژن نادر هستند و به ندرت در این مقیاس مشاهده میشوند. تیم تحقیقاتی دریافت که کونلون به تنهایی ممکن است بیش از 5 درصد از انتشار جهانی هیدروژن غیرزیستی (world’s abiotic hydrogen emissions) از بستر دریا را به خود اختصاص دهد. انعطافپذیری و پیچیدگی این اکوسیستم، علاقه به اخترزیستشناسی (astrobiology) را برانگیخته است، زیرا آنها شبیه به این هستند که حیات ممکن است در سایر اجرام سیارهای غنی از هیدروژن (other hydrogen-rich planetary bodies) چگونه باشد. این کشف فصل جدیدی را در جستجوی حیات غیرخورشیدی (non-solar life) هم در زمین و هم احتمالاً فراتر از آن باز میکند.
انفجار بدون آتشفشان: نحوه شکلگیری خوشه لولهای
برخلاف سیستمهای هیدروترمال سنتی که توسط ماگما هدایت میشوند، منشأ کونلون مکانیکی و شیمیایی (mechanical and chemical) است. این تیم نظریه پردازی میکند که گاز هیدروژن در زیر بستر اقیانوس (beneath the ocean floor) جمع شده و در نهایت در انفجارهای خشونتآمیز (violent explosions) فوران کرده است که بستر دریا را شکسته است. این شکستگیها به مایعات هیدروترمال (hydrothermal fluids) اجازه داده تا فرار کنند، مایعاتی غنی از هیدروژن و مواد معدنی سرپانتینیزه شده. با تجمع مواد معدنی در طول زمان، آنها ترکها را مهر و موم کردند (sealed the cracks) و به هیدروژن اجازه دادند تا دوباره در یک الگوی چرخهای (cyclical pattern) جمع شود که منجر به ایجاد دهانهها و لولههای متعدد به هم پیوسته (interconnected craters and pipes) شد.
این نحوه تشکیل، تضاد شدیدی با “دودکشهای سیاه (black smokers)” دیده شده در پشتههای میانی اقیانوس دارد، جایی که آب فوقگرم (اغلب بیش از 400 درجه سانتیگراد (750 درجه فارنهایت)) از طریق ساختارهای دودکش مانند خارج میشود. در مقابل، کونلون در دماهای خنکتر زیر 90 درجه سانتیگراد (194 درجه فارنهایت) عمل میکند، مشابه شهر گمشده (Lost City) اما بسیار گستردهتر و از نظر زمینشناسی جدا شده است. اندازه و ساختار این سیستم آن را به یک کشف برجسته در زمینشناسی اقیانوس (landmark discovery in ocean geology) تبدیل میکند، با پیامدهایی برای تکتونیک صفحهای (plate tectonics)، تشکیل مواد معدنی (mineral formation) و سیستمهای انرژی مبتنی بر هیدروژن (hydrogen-based energy systems).
تغییر الگوها: چرا کونلون علم اعماق دریا را بازتعریف میکند؟
دهههاست که دانشمندان تصور میکنند که سیستمهای هیدروترمال (hydrothermal systems) بزرگ باید با فعالیت تکتونیکی (tectonic activity) و حفرههای ماگمایی (magma chambers) مرتبط باشند. کشف کونلون (Kunlun discovery) این فرضیه را در هم میشکند. موقعیت آن – دور از هر پشته میانی اقیانوس – نشان میدهد که سرپانتینیزاسیون و تولید هیدروژن (serpentinization and hydrogen generation) ممکن است بسیار گستردهتر از آنچه قبلاً تصور میشد (more widespread) باشد. این بینش میتواند نقشههای زمینشناسی را تغییر دهد و جستجوی مجدد برای سیستمهای مشابه در مناطق غیرفعال از نظر تکتونیکی (tectonically passive regions) در بستر اقیانوس را تسریع کند.
آنچه این موضوع را حتی چشمگیرتر میکند، اهمیت زیستمحیطی (ecological significance) این سیستمها است. حیات در حال رشد در کونلون (life thriving at Kunlun) فقط زنده نمیماند – بلکه در محیطی غنی از هیدروژن اما عاری از نور خورشید شکوفا میشود (flourishes). این یافتهها شواهد قانعکنندهای ارائه میدهند که حیات میتواند در محیطهایی که زمانی بسیار شدید تلقی میشدند، ظهور و تداوم یابد (life can emerge and persist). از منظر اخترزیستشناسی، این موضوع به ایده وجود اکوسیستمهای مبتنی بر هیدروژن (hydrogen-powered ecosystems) در اروپا، انسلادوس (Europa, Enceladus) یا سایر قمرهای پوشیده از یخ (ice-covered moons) در منظومه شمسی ما، جان تازهای میبخشد.