البحث عن حياة خارج كوكب الأرض 2

Hydrothermal vents

الكربون هو أحد اللبنات الأساسية في الحياة وأكثر العناصر وفرة في الكائنات الحية ،حيث يشكل نصف الكتلة الحيوية الجافة النموذجية biomass ،ويتواجد في جميع الجزيئات العضوية ،وله دور أساسي في بنية الجزيئات الكبيرة macromolecules للكائنات الحية Living organisms ،وتحتوي مركبات الكربون على طاقة عالية جدًا خاصةً تلك المشتقة من الكائنات الحية المتحجرة..النباتات على وجه التحديد التي يستخدمها البشر كوقود .

أولًا يجب أن نفهم ما هي الكتلة الحيوية biomass ؟

في علم البيئة Ecology الكتلة الحيوية هي كتلة الكائنات الحية في منطقة أو نظام بيئي معين يمكن أن تشمل الكائنات الحية الدقيقة microorganisms أو النباتات أو الحيوانات .

تعتمد طريقة قياس الكتلة الحيوية على سبب القياس ،بمعنى أنها تعتبر الكتلة الطبيعية للكائنات الحية في موضع معين ،أو الوزن الرطب الإجمالي للكائنات الحية ،أو الكتلة العضوية الجافة حيث يُحسب 30٪ فقط من الوزن الفعلي والباقي عبارة عن ماء ،وأحيانًا يتم قياسها باعتبارها كتلة الكربون العضوي الكلي الموجودة .

إذن الكائنات الحية تتكون من مادة كربونية وماء ،وكل الكائنات الحية تُولد من سلسلة تفاعلات كيميائية معقدة إلى حد ما باستخدام العناصر الكيميائية المتوفرة على الأرض حيث يعمل الماء كمذيب لهذه التفاعلات .

بفضل ضوء الشمس للنباتات يتم تصنيع المواد العضوية من الماء والأملاح المعدنية وثاني أكسيد الكربون بالإضافة إلى الظروف المناسبة لنشوء الحياة ،وتلك العملية تسمى التمثيل الضوئي Photosynthesis .

الكائنات الحية أيضًا يمكن أن تتطور وتنمو في ظروف قد تبدو غير ملائمة إلى حد ما ،على سبيل المثال تُعد الفتحات الحرارية المائية Hydrothermal vents موطنًا للعديد من الكائنات الحية التي لم تتطور عن طريق عملية التمثيل الضوئي ولكن عن طريق التخليق الكيميائي Chemosynthesis ،وقد تم اكتشاف تلك العملية مؤخرًا في السبعينات ،ولفت هذا الإكتشاف نظر العلماء إلى أنه ربما توجد حياة على كواكب أخرى نشأت من خلال عمليات مختلفة عن المألوف..حياة موجودة في مكان آخر من الكون بأشكالٍ أخرى ،ولهذا تساءل العلماء عن وجود كواكب أكثر ملاءمة للحياة من كوكبنا!! والتي أطلقوا عليها فيما بعد الكواكب فائقة الصلاحية للحياة Super habitable planets .

ماهو الفرق إذن بين عمليتي التمثيل الضوئي والتخليق الكيميائي ؟

*التمثيل الضوئي Photosynthesis هو عملية تقوم بها النباتات الخضراء والطحالب وبعض أنواع البكتيريا عن طريق تحويل طاقة الضوء من الشمس إلى طاقة كيميائية تُستخدم في صنع الجلوكوز ،بالإضافة إلى إنتاج الأكسجين ،ويتم ذلك عن طريق أخذ النباتات لثاني أكسيد الكربون والماء من الهواء والتربة داخل الخلية النباتية ،يتأكسد الماء مما يعني أنه يفقد الإلكترونات ،بينما يتم تكسير ثاني أكسيد الكربون مما يعني أنه اكتسب الإلكترونات فيتحول إلى جلوكوز "سكر"  C6 H12 O6 ،ويتحول الماء إلى أكسجين يتم إطلاقه مرة أخرى في الهواء .

إذا كتبنا صيغة للتمثيل الضوئي فستكون :

6CO2 + 6H2O + Light energy → C6H12O6 (sugar) + 6O2 

*التمثيل (التخليق) الكيميائي Chemosynthesis

تم رصد تلك العملية لأول مرة عام 1977 ،لاحظ المستكشفون فتحات حرارية مائية Hydrothermal vents في قاع المحيط تنفث حساءًا كيميائيًا Chemical soup من السوائل الساخنة جنبًا إلى جنب مع مجتمعات مزدهرة من الديدان الأنبوبية العملاقة ،وتتجمع حولها عدة أنواع حيوانية أخرى على الرغم من العيش في ظلام دامس بعيدًا عن ضوء الشمس ،تشكل الميكروبات الكيميائية Chemosynthetic microbes قاعدة شبكات الغذاء في الفتحات الحرارية ومناطق التسريب الباردة Cold seep sites عن طريق إنشاء الغذاء ( الجلوكوز) باستخدام مواد غير عضوية بدون ضوء الشمس ،فهي تعتمد على أكسدة الكبريت والهيدروجين وكبريتيد الهيدروجين والميثان كمصدر للطاقة ،ولا يوجد مسار كيميائي موحد يحدد عملية التمثيل الكيميائي ،وتلك العملية هي أساس وجود مجموعة كبيرة ومتنوعة من الأحياء البحرية مثل الروبيان ،الديدان الأنبوبية ،المحار ،سرطانات البحر ،الأسماك ،الأخطبوطات ،وذلك على سبيل المثال لا الحصر .