سوف يكون أروع استكشاف للتكنولوجيا. خطة جريئة للحفر في باطن الأرض تَعِد بحل ألغاز معقدة
عن كوكبنا؛ حتى إنها قد تعثر على حياة بالأسفل.
 | |
| ستنضم شيكيو إلى مجموعة مختارة من البواخر التي تحمل المستكشفين إلى عوالم جديدة |
تنطلق سفينة استكشاف «غريبة» قبالة الساحل الشرقي لليابان. للوهلة الأولى، تشبه السفينة ناقلة
نفط غريبة نوعًا ما. إنها سفينة ضخمة يوجد على ظهرها مهبط لطائرات الهليكوبتر ورافعات وبرج
سقالة يبلغ ارتفاعه نحو ٣٠ طابقًا.
في غرفة التحكم، يراقب أحد المشرفين الشاشات قبل تحريك السقالة الشاهقة. يقول: «مطلوب تأكيد على موقع الحفرة». وداخل البرج، يدوّي أزيز الآلات بينما يجري إنزال أطول حفار في العالم نحو قاع المحيط. ستكون وجهته النهائية — عندما يصل هناك — منطقة غير موجودة على الخريطة.
وهكذا يمضي يوم تقليدي على متن شيكيو، المركبة اليابانية الحفارة في البحار العميقة! تسعى شيكيو اليوم إلى اكتشاف الصدع الذي سبب زلزال توهوكو العام الماضي من أجل إعادة تحليل أسبابه، ولكن السفينة تتطلع إلى هدف أكثر طموحًا. يخطط علماء الجيولوجيا لاستخدام شيكيو في الحفر داخل القشرة الأرضية وصولًا إلى الوشاح لجلب مجموعة قيمة من العينات الصخرية المخبوءة. هذا العمل الفذ لم يسبق له مثيل، بل ولم يخطر على بال أحد من قبل.
إذا حصل المشروع على الضوء الأخضر، فسيكون أكثر المغامرات روعة في علم الأرض. وعلى نحو مماثل لإطلاق سفينة فضاء إلى القمر، يمكن أن يغير هذا المشروع فهمنا لتطور كوكبنا، كما سيمثل تحديًا للنماذج الأساسية في علم الأرض. بل إنه يُحتمل أن نجد شيئًا غير مألوف كامنًا بالأسفل، شيئًا لم يظنه أحد ممكنًا حتى عهد قريب، سوى قلة قليلة.
ليست هذه هي المرة الأولى التي يتوق فيها علماء الجيولوجيا إلى استكشاف باطن الأرض. ففي عام ١٩٠٩، اكتشف عالم الأرصاد الجوية الكرواتي أندريا موهوروفيتش أن سرعة انتقال الموجات الزلزالية التي تسببها الهزات الأرضية تحت عمق ٣٠ كيلومترًا تكون أكبر بكثير منها في الطبقات الأعلى، مشيرًا إلى أن هذه الصخور العميقة ذات تراكيب وخصائص فيزيائية مختلفة. وبهذا الاكتشاف، صنع موهوروفيتش لنفسه مكانةً مرموقة في تاريخ العلوم. أُطلق على هذا التغير الملحوظ في سرعة الموجات الزلزالية الانقطاع الموهوروفيتشي — ويعرف أيضًا بانقطاع موهو — ويميز الحد العلوي للوشاح.
يعرف علماء الجيولوجيا الآن أن قمة الوشاح تقع تحت سطح القشرة القارية السميكة بمسافة تتراوح بين ٣٠ و٦٠ كيلومترًا، ولا تتعدى ٥ كيلومترات تحت قاع البحار في مناطق تصل القشرة فيها إلى أقل سُمك لها. إن ما يحدث عند ذلك العمق يغير مواقع الصفائح التكتونية ويشكّل الأرض التي نقف عليها، ويطلق العنان لثورة الزلازل والبراكين، وبهذا، يكون قد شكّل كافة مظاهر الحياة على سطح الكوكب؛ بما فيها نحن البشر.
وبالرغم من ذلك، لم يشعر العلماء بضرورة فحص الوشاح حتى أواخر خمسينيات القرن الماضي. ففي ذلك الوقت، كان الجدل مستعرًا حول فكرة الصفائح التكتونية. زعم هاري هيس وغيره من مؤيدي هذه النظرية أن تيارات ناقلة ساخنة تنبعث من الأعماق تدفع الصفائح التكتونية العائمة في أنحاء سطح الكوكب. شعر هيس وزميله والتر مانك بأن عدم وجود دليل مادي على هذه النظرية يقف حجر عثرة في طريقهما، فاستعانا ببعض رفاق الشرب في الأكاديمية الوطنية الأمريكية للعلوم. وأثناء إفطار زاد حرارته تناول الخمر في كاليفورنيا في أبريل ١٩٥٧، توصل الكيان الذي يُطلق عليه «الجمعية الأمريكية متنوعة التخصصات» إلى خطة لجلب عينات الوشاح. ومن هنا، كان ميلاد مشروع موهول.
كان عليهم اجتياز العديد من التحديات؛ كل شيء بدءًا من العثور على تمويل ووصولًا إلى ابتكار تقنية تُبقي سفينة حفر مرابطة في أعالي البحار. لم يستطيعوا استعارة الأفكار من شركات النفط البحرية — حيث لم تكن الشركات تحفر تحت المياه العميقة آنذاك — ومن ثم طور فريق موهول تقنية باسم الإرساء الديناميكي، استخدموا فيها آلات دفع موضوعة بمهارة في الأماكن المناسبة لإبقاء السفينة مستقرة في مكانها. تم حفر أول لب من العينات الصخرية على مسافة ١٨٣ مترًا من ساحل جزيرة جوادالوب في المحيط الهادي في أبريل عام ١٩٦١. وكانت تلك أيضًا آخر عينة.
ما إن عادت البعثة الاستكشافية، حتى نُحى كبار العلماء عنها، وغُيرت الإدارة، واستمرت التكاليف في الارتفاع، وظهر في المشهد سياسي شاب يدعى دونالد رامسفيلد أقحم نفسه في هذا المشروع. في عام ١٩٦٦، طُويت صفحة مشروع موهول بعد أن صوّت الكونجرس الأمريكي على وقف التمويل المخصص له.
مع هذا، استمر الحفر في القشرة المحيطية. لكننا لم نتجاوز قط ثلث الطريق إلى الوشاح. كان أقصى ما حققه حفار هو عمل حفرة يبلغ عمقها ١٥٠٧ أمتار قبالة ساحل كوستاريكا. ليست هذه هي أعمق حفرة على الإطلاق — حتى وإن كانت في القشرة المحيطية — ولكن سمك القشرة هناك يُقدر بأقل من ٥٫٥ كيلومترات. بعض الحفر على اليابسة يمتد عمقها أسفل السطح إلى أبعد من هذا بكثير، ولكن نظرًا لأن القشرة القارية أكثر سمكًا بمراحل، فإن أعمق النقاط فيها تقع على بُعد عشرات الكيلومترات من الوشاح.
وكما يرى علماء الجيولوجيا المسئولون عن مشروع «الحفر تحت نقطة الانقطاع الموهوروفيتشي إلى الوشاح» لعام ٢٠١٢، ثمة مبدأ علمي واضح يشجعهم على الحفر مرة أخرى. فعلى كل حال، بينما يشكّل الوشاح ٦٨٪ من كتلة الأرض، فإننا لا نعرف عنه سوى القليل. يقول دايمون تيجل في المركز الوطني البريطاني لدراسة علم المحيطات في ساوثامبتون — وأحد أعضاء الفريق الدولي الذي يعمل في المشروع تحت إشراف ياباني — «لا توجد حاليًّا عينات أصلية من الوشاح، لذا لا نعرف سوى لمحات عما يجري.»
وصلت بعض العينات إلى السطح، لكنها جميعًا ملوثة. فمثلًا جلبت الثورات البركانية معها صخورًا نادرة تُعرف بعُقد الوشاح توضح أن الوشاح يتكون من معادن غنية بالماغنيسيوم وفقيرة بالسيليكون مثل الأوليفين والبيروكسين. وفي بعض أجزاء قاع المحيط، توجد صخور عارية كانت في يوم من الأيام جزءًا من الوشاح، ولكن تعرضها لمياه البحر أدى إلى تغير تركيبها تغيرًا جذريًّا. تضاهي هذه العينات الفرق بين النيازك المريخية والصخور الحقيقية التي يتم جمعها من فوق سطح الكوكب الأحمر. وفي غياب عينات حديثة، يواجه العلماء صعوبات كبيرة في إثبات أبسط الحقائق عن كوكبنا، بما فيها التركيب الدقيق للوشاح وكيفية تكونه وآلية عمله.
غير أن العديد من الأسئلة لا تزال تحتاج إلى إجابة. سيكشف لنا تحديد أدلة لاقتفاء آثار الحمل الحراري في الوشاح — كانبعاث الغازات الخاملة والنظائر المشعة — كيف ومتى انقسم كوكبنا إلى طبقات ثلاث: اللب والوشاح والقشرة الأرضية، ومتى بدأ تكوُّن الصفائح التكتونية. سيساعدنا التعرف على المواد الكيميائية والنظائر المشعة التي يتكون منها الوشاح العلوي على توضيح كيفية انتقال الماء وثاني أكسيد الكربون والطاقة إلى القشرة، وكيفية تأثيرها في الدورات الجيوكيميائية العالمية. كما أن اكتشاف مدى تغاير عناصر الوشاح، سيدلنا على كيفية اندفاع الصهارة إلى أعلى ثم ثورتها في قاع البحر في وسط المحيطات.
قد تكون أكثر الأشياء التي سنجدها في الوشاح غرابةً هي الحياة. مع أنه لن توجد مخلوقات تستطيع العيش في ظروف كتلك التي عاشت بها وحوش حقبة ما قبل التاريخ كما صوّرها جول فيرن في قصته «رحلة إلى مركز الأرض»، فإن العثور على أي كائنات سيكون له دلالة كبيرة. تشير الاكتشافات الحديثة إلى إمكانية وجود مثل هذه المخلوقات التي تعيش في ظل ظروف قاسية.
اكتشف توليس أونستوت الأستاذ بجامعة برينستون العام الماضي ديدان أسطوانية مجهرية تعرف باسم النيماتودات تعيش على عمق مذهل يصل إلى ٤ كيلومترات في منجم للذهب في جنوب أفريقيا. ونظرًا لحجمها، شبّه أونستوت الاكتشاف بالعثور على موبي ديك في بحيرة أونتاريو (مجلة نيشتر، مجلد ٤٧٤، صفحة ٧٩). كما عثر أيضًا على ميكروبات وحيدة الخلية على أعماق أكبر تصل إلى ٥ كيلومترات تحت سطح الأرض.
تحت قاع البحر، ظهرت الميكروبات على عمق ١٫٦ كيلومترًا قبالة ساحل كندا الشرقي (مجلة ساينس، مجلد ٣٢٠، صفحة ١٠٤٦). ويعتقد الباحثون الذين عثروا على هذه الميكروبات أن عمرها ربما يصل إلى مئات الملايين من السنين. يقول جون باركس بجامعة كارديف في المملكة المتحدة: «لقد أوضحنا أن البكتيريا قد تنقسم ببطء، لنقل مثلًا مرة كل مائة ألف عام.» لا يبدو أن الضغط يمثل مشكلة بالنسبة للعديد من الكائنات التي تعيش في ظروف قاسية. في المختبر، تستطيع الميكروبات تحمل ضغط جوي يفوق الضغط العادي بألف مرة، كما تستطيع بعض البكتيريا العيش على عمق ١١ كيلومترًا تحت الماء في خندق ماريانا بالمحيط الهادي الغربي. يلعب الضغط في الواقع دورًا حيويًّا في النجاة تحت ظروف الحرارة اللافحة، لأنه يوقف غليان المياه؛ حيث قد يؤدي البخار إلى قتل الكائنات.
ومن ثم، قد تكون درجة الحرارة هي العامل الحاسم. فتحت نقطة الموهو مباشرةً، يعتقد علماء الجيولوجيا أنها تنخفض إلى ١٢٠ درجة مئوية. ويرى باركس أن «هذا يقترب على نحو مثير من الحد الأقصى المعروف الذي يمكن عنده استمرار الحياة؛ وهو ١٢٢ درجة مئوية». وُجد أن كائنًا عضويًّا يعيش فوق فتحات المحيطات الساخنة يستطيع النمو عند درجة الحرارة هذه عام ٢٠٠٨ (بروسيدينجز أوف ذي ناشيونال أكاديمي أوف ساينس، مجلد ١٠٥، صفحة ١٠٩٤٩).
لكن مات شرينك الأستاذ بجامعة إيست كارولينا في جرينفيل — الذي يدرس علم الأحياء المجهرية في البيئات القاسية — يعتقد أن احتمالات العثور على أحياء في وشاح الأرض ضعيفة. فبغض النظر عن الحرارة — على حد قوله — سيكون انتشار السوائل ضئيلًا ليتضاءل معه تدفق العناصر الغذائية أيضًا.
بالرغم من الشكوك التي تساور شرينك، فإنه يدعم مشروع «الحفر تحت نقطة الانقطاع الموهوروفيتشي إلى الوشاح» حيث يعتقد أنه قد يحدد معالم الحدود الفسيولوجية للحياة؛ بل إنه قد يساعد في دراسة تغير المناخ نظرًا لأن المحيط الحيوي في باطن الأرض ربما يؤثر في حركة دورة الكربون «العميق». قد يتضح أيضًا أن الحياة العميقة مفيدة في مجال الطب. ويضيف شرينك: «إذا كانت الكائنات العضوية منقرضة من الناحية التطورية، فإنها قد تحمل أنشطة فريدة أو تمتلك إنزيمات فريدة ذات استخدامات مفيدة في التكنولوجيا الحيوية.»
قد تساعدنا عينات الوشاح كذلك في كشف غموض دور الحياة الميكروبية في تطور كوكبنا. كشف بحث حديث أجراه عالم الفيزياء الجيولوجية نورمان سليب بجامعة ستانفورد في كاليفورنيا عن أن الحياة يمكن أن تمتد إلى داخل القشرة الأرضية كما أن منتجاتها — مثل الأمونيوم — يمكن أن تُسحب حتى أعماق أبعد. المصدر الأساسي للنيتروجين في الوشاح هو الأمونيوم الموجود بالأسفل في المادة العضوية (أنوال ريفيو أوف إيرث آند بلانيتاري ساينسز، مجلد ٤٠، صفحة ٢٧٧). هذا يضع احتمالية أن الحياة على كوكب الأرض الأولي غيرت تركيب الوشاح وقد تكون عينات مفيدة لدراسة الحياة أثناء هذه الفترة لا تزال موجودة في الوشاح. في المركز الوطني لدراسة علم المحيطات، يساهم تيجل وزملاؤه في جمع كل هذه الأسباب العلمية من أجل مشروع «الحفر تحت نقطة الانقطاع الموهوروفيتشي إلى الوشاح». في المختبرات العلوية، يُجري العلماء عمليات تحليل دقيقة لعينات اللب المأخوذة من الحفر التي حُفرت في المحيطات. ويُرجح أن يكون هذا هو موقع فحص العديد من عينات الوشاح الثمينة.
يرى تيجل أنه من الطبيعي استغراق كل هذه العقود لمواصلة العمل من حيث توقف مشروع «الحفر تحت نقطة الانقطاع الموهوروفيتشي إلى الوشاح». ويقول: «كانت التكنولوجيا والوقت والمال هي العوامل التي حالت فيما مضى دون الحفر إلى الوشاح.»
أولًا، يجب أن نأخذ في الاعتبار الدقة المطلوبة للحفر مسافة ٦ كيلومترات داخل القشرة تحت قاع المحيط. يقول تيجل: «سيكون الأمر أشبه بإنزال شريط فولاذي في دقة الشعرة البشرية إلى قاع حمام سباحة عمقه متران، ثم الحفر ٣ أمتار في أساساته.» هذا يعني ضرورة إنشاء حفار فائق الطول جديد من أجل شيكيو، التي تعجز عن الوصول إلى مثل هذه الأعماق حاليًّا.
سيلزم أيضًا توفير مواد جديدة. فعند عمل حفرة اتساعها ٣٠ سنتيمترًا في صخرة متحولة صلبة بسرعة متر في الساعة الواحدة، لا تدوم معدات الحفر أكثر من ٥٠ ساعة. كما يمكن أن تخفق على نحو كارثي، وتتهشم إلى أجزاء. ستحتاج المواد فائقة الصلابة التي يتم تطويرها من أجل المشروع إلى التكيف مع درجات ضغط تصل إلى ٢ كيلوبار ودرجات حرارة تصل إلى ٢٥٠ درجة مئوية.
ما يدعو للتفاؤل هو أن شركة الحفر في المياه العميقة «بليد إنيرجي»، توصلت من خلال تقييم مستقل نفّذته عام ٢٠١١ إلى أن المشروع ممكن إجراؤه من الناحية الفنية. يقول تيجل: «كان ما يحدث دائمًا هو أن يخترع أحد المهندسين أداة ذكية ثم يطلب من العلماء أن يدرسوا إمكانية استخدامها بطريقة ما. والآن تحفز احتياجات العلم ابتكارات التكنولوجيا على نحو متزايد.»
في الواقع، يتوقف نجاح الخطة على الإرادة السياسية والعلمية أكثر منه على التكنولوجيا. يقدر تيجل تكلفة تشغيل باخرة البحث وحدها بنحو مليار دولار أمريكي على الأقل. ولحسن الحظ، تتعهد الحكومة اليابانية بتغطية جزء كبير من هذه التكاليف. ومع أن هذا الاستثمار كبير، فإنه يمكن تفهمه إذا علمنا أن شيكيو قد تستطيع في النهاية المساعدة في التنبؤ بالزلازل. وليس اليابانيون وحدهم هم من يدعمون المشروع، فقد أعرب آخرون عن اهتمامهم به كذلك.
إذا فاز فريق مشروع «الحفر تحت نقطة الانقطاع الموهوروفيتشي إلى الوشاح» بموافقة رسمية خلال السنة المقبلة مثلًا، فإن أفراده يأملون في الوصول إلى ذهب الوشاح خلال عِقد. أولًا، يجب اتخاذ قرار بشأن اختيار أحد المواقع الثلاثة المرشحة للحفر، وجميعها يقع في المحيط الهادي. ومن بين المواقع المرشحة موقع مشروع الحفر تحت نقطة الانقطاع الموهوروفيتشي؛ وكل منها قريب نسبيًّا من وسط المحيطات، حيث تتكون قشرة أرضية جديدة. تدفع الصهارة المتصاعدة قاع البحر إلى أعلى عند هذه المنطقة، مما يجعل المياه ضحلة إلى حد يسمح بالوصول إلى القاع باستخدام حفار. كما أن الصخور في هذه المواقع الثلاثة قد بردت بما يسمح باختراقها بأمان، والأهم من ذلك، أن القشرة تكونت بسرعة، لذا يُتوقع أن تكون متسقة إلى حد كبير مما ييسر عملية الحفر.
سيكون الوصول إلى الوشاح مهمة بالغة الصعوبة، لكن تيجل يرى أن المشروع حيوي من أجل الإجابة عن بعض أهم الأسئلة التي يواجهها علماء الجيولوجيا اليوم. ويُعتقد أنه سيمنحنا فهمًا أكبر بكثير لكيفية تطور كوكبنا ويعرفنا بحدود الحياة. «سيتطلب المشروع تخطيطًا بحجم التخطيط لمهمة في الفضاء، ولكن تكلفته ستكون جزءًا ضئيلًا من تكلفة العودة إلى القمر أو جلب صخور من المريخ. مع هذا، فإن عينة أصلية من الوشاح ستكون بمثابة اكتشاف كنز دفين يثري الكيمياء الجيولوجية، مثل إعادة صخور بعثة أبوللو.»
في غرفة التحكم، يراقب أحد المشرفين الشاشات قبل تحريك السقالة الشاهقة. يقول: «مطلوب تأكيد على موقع الحفرة». وداخل البرج، يدوّي أزيز الآلات بينما يجري إنزال أطول حفار في العالم نحو قاع المحيط. ستكون وجهته النهائية — عندما يصل هناك — منطقة غير موجودة على الخريطة.
وهكذا يمضي يوم تقليدي على متن شيكيو، المركبة اليابانية الحفارة في البحار العميقة! تسعى شيكيو اليوم إلى اكتشاف الصدع الذي سبب زلزال توهوكو العام الماضي من أجل إعادة تحليل أسبابه، ولكن السفينة تتطلع إلى هدف أكثر طموحًا. يخطط علماء الجيولوجيا لاستخدام شيكيو في الحفر داخل القشرة الأرضية وصولًا إلى الوشاح لجلب مجموعة قيمة من العينات الصخرية المخبوءة. هذا العمل الفذ لم يسبق له مثيل، بل ولم يخطر على بال أحد من قبل.
إذا حصل المشروع على الضوء الأخضر، فسيكون أكثر المغامرات روعة في علم الأرض. وعلى نحو مماثل لإطلاق سفينة فضاء إلى القمر، يمكن أن يغير هذا المشروع فهمنا لتطور كوكبنا، كما سيمثل تحديًا للنماذج الأساسية في علم الأرض. بل إنه يُحتمل أن نجد شيئًا غير مألوف كامنًا بالأسفل، شيئًا لم يظنه أحد ممكنًا حتى عهد قريب، سوى قلة قليلة.
ليست هذه هي المرة الأولى التي يتوق فيها علماء الجيولوجيا إلى استكشاف باطن الأرض. ففي عام ١٩٠٩، اكتشف عالم الأرصاد الجوية الكرواتي أندريا موهوروفيتش أن سرعة انتقال الموجات الزلزالية التي تسببها الهزات الأرضية تحت عمق ٣٠ كيلومترًا تكون أكبر بكثير منها في الطبقات الأعلى، مشيرًا إلى أن هذه الصخور العميقة ذات تراكيب وخصائص فيزيائية مختلفة. وبهذا الاكتشاف، صنع موهوروفيتش لنفسه مكانةً مرموقة في تاريخ العلوم. أُطلق على هذا التغير الملحوظ في سرعة الموجات الزلزالية الانقطاع الموهوروفيتشي — ويعرف أيضًا بانقطاع موهو — ويميز الحد العلوي للوشاح.
يعرف علماء الجيولوجيا الآن أن قمة الوشاح تقع تحت سطح القشرة القارية السميكة بمسافة تتراوح بين ٣٠ و٦٠ كيلومترًا، ولا تتعدى ٥ كيلومترات تحت قاع البحار في مناطق تصل القشرة فيها إلى أقل سُمك لها. إن ما يحدث عند ذلك العمق يغير مواقع الصفائح التكتونية ويشكّل الأرض التي نقف عليها، ويطلق العنان لثورة الزلازل والبراكين، وبهذا، يكون قد شكّل كافة مظاهر الحياة على سطح الكوكب؛ بما فيها نحن البشر.
وبالرغم من ذلك، لم يشعر العلماء بضرورة فحص الوشاح حتى أواخر خمسينيات القرن الماضي. ففي ذلك الوقت، كان الجدل مستعرًا حول فكرة الصفائح التكتونية. زعم هاري هيس وغيره من مؤيدي هذه النظرية أن تيارات ناقلة ساخنة تنبعث من الأعماق تدفع الصفائح التكتونية العائمة في أنحاء سطح الكوكب. شعر هيس وزميله والتر مانك بأن عدم وجود دليل مادي على هذه النظرية يقف حجر عثرة في طريقهما، فاستعانا ببعض رفاق الشرب في الأكاديمية الوطنية الأمريكية للعلوم. وأثناء إفطار زاد حرارته تناول الخمر في كاليفورنيا في أبريل ١٩٥٧، توصل الكيان الذي يُطلق عليه «الجمعية الأمريكية متنوعة التخصصات» إلى خطة لجلب عينات الوشاح. ومن هنا، كان ميلاد مشروع موهول.
كان عليهم اجتياز العديد من التحديات؛ كل شيء بدءًا من العثور على تمويل ووصولًا إلى ابتكار تقنية تُبقي سفينة حفر مرابطة في أعالي البحار. لم يستطيعوا استعارة الأفكار من شركات النفط البحرية — حيث لم تكن الشركات تحفر تحت المياه العميقة آنذاك — ومن ثم طور فريق موهول تقنية باسم الإرساء الديناميكي، استخدموا فيها آلات دفع موضوعة بمهارة في الأماكن المناسبة لإبقاء السفينة مستقرة في مكانها. تم حفر أول لب من العينات الصخرية على مسافة ١٨٣ مترًا من ساحل جزيرة جوادالوب في المحيط الهادي في أبريل عام ١٩٦١. وكانت تلك أيضًا آخر عينة.
ما إن عادت البعثة الاستكشافية، حتى نُحى كبار العلماء عنها، وغُيرت الإدارة، واستمرت التكاليف في الارتفاع، وظهر في المشهد سياسي شاب يدعى دونالد رامسفيلد أقحم نفسه في هذا المشروع. في عام ١٩٦٦، طُويت صفحة مشروع موهول بعد أن صوّت الكونجرس الأمريكي على وقف التمويل المخصص له.
مع هذا، استمر الحفر في القشرة المحيطية. لكننا لم نتجاوز قط ثلث الطريق إلى الوشاح. كان أقصى ما حققه حفار هو عمل حفرة يبلغ عمقها ١٥٠٧ أمتار قبالة ساحل كوستاريكا. ليست هذه هي أعمق حفرة على الإطلاق — حتى وإن كانت في القشرة المحيطية — ولكن سمك القشرة هناك يُقدر بأقل من ٥٫٥ كيلومترات. بعض الحفر على اليابسة يمتد عمقها أسفل السطح إلى أبعد من هذا بكثير، ولكن نظرًا لأن القشرة القارية أكثر سمكًا بمراحل، فإن أعمق النقاط فيها تقع على بُعد عشرات الكيلومترات من الوشاح.
وكما يرى علماء الجيولوجيا المسئولون عن مشروع «الحفر تحت نقطة الانقطاع الموهوروفيتشي إلى الوشاح» لعام ٢٠١٢، ثمة مبدأ علمي واضح يشجعهم على الحفر مرة أخرى. فعلى كل حال، بينما يشكّل الوشاح ٦٨٪ من كتلة الأرض، فإننا لا نعرف عنه سوى القليل. يقول دايمون تيجل في المركز الوطني البريطاني لدراسة علم المحيطات في ساوثامبتون — وأحد أعضاء الفريق الدولي الذي يعمل في المشروع تحت إشراف ياباني — «لا توجد حاليًّا عينات أصلية من الوشاح، لذا لا نعرف سوى لمحات عما يجري.»
وصلت بعض العينات إلى السطح، لكنها جميعًا ملوثة. فمثلًا جلبت الثورات البركانية معها صخورًا نادرة تُعرف بعُقد الوشاح توضح أن الوشاح يتكون من معادن غنية بالماغنيسيوم وفقيرة بالسيليكون مثل الأوليفين والبيروكسين. وفي بعض أجزاء قاع المحيط، توجد صخور عارية كانت في يوم من الأيام جزءًا من الوشاح، ولكن تعرضها لمياه البحر أدى إلى تغير تركيبها تغيرًا جذريًّا. تضاهي هذه العينات الفرق بين النيازك المريخية والصخور الحقيقية التي يتم جمعها من فوق سطح الكوكب الأحمر. وفي غياب عينات حديثة، يواجه العلماء صعوبات كبيرة في إثبات أبسط الحقائق عن كوكبنا، بما فيها التركيب الدقيق للوشاح وكيفية تكونه وآلية عمله.
الأحجار الثمينة
يضطر العلماء بدلًا من ذلك إلى جمع نظرياتهم عن الوشاح باستخدام أدلة غير مباشرة. يُستدل على تركيب الطبقات العريضة للوشاح عن طريق تتبع سرعة الموجات الزلزالية، كما فعل موهوروفيتش. كما تم التوصل إلى بعض الدلائل الأخرى التي تسلط الضوء على تركيبه من خلال النيازك التي تكونت من الحطام الكوني نفسه الذي تكون منه كوكبنا الصخري، أو — في فترة أحدث — من خلال طرق غريبة مثل فحص النيوترينوات المنبعثة أثناء التحلل الإشعاعي لعناصر معينة.غير أن العديد من الأسئلة لا تزال تحتاج إلى إجابة. سيكشف لنا تحديد أدلة لاقتفاء آثار الحمل الحراري في الوشاح — كانبعاث الغازات الخاملة والنظائر المشعة — كيف ومتى انقسم كوكبنا إلى طبقات ثلاث: اللب والوشاح والقشرة الأرضية، ومتى بدأ تكوُّن الصفائح التكتونية. سيساعدنا التعرف على المواد الكيميائية والنظائر المشعة التي يتكون منها الوشاح العلوي على توضيح كيفية انتقال الماء وثاني أكسيد الكربون والطاقة إلى القشرة، وكيفية تأثيرها في الدورات الجيوكيميائية العالمية. كما أن اكتشاف مدى تغاير عناصر الوشاح، سيدلنا على كيفية اندفاع الصهارة إلى أعلى ثم ثورتها في قاع البحر في وسط المحيطات.
قد تكون أكثر الأشياء التي سنجدها في الوشاح غرابةً هي الحياة. مع أنه لن توجد مخلوقات تستطيع العيش في ظروف كتلك التي عاشت بها وحوش حقبة ما قبل التاريخ كما صوّرها جول فيرن في قصته «رحلة إلى مركز الأرض»، فإن العثور على أي كائنات سيكون له دلالة كبيرة. تشير الاكتشافات الحديثة إلى إمكانية وجود مثل هذه المخلوقات التي تعيش في ظل ظروف قاسية.
اكتشف توليس أونستوت الأستاذ بجامعة برينستون العام الماضي ديدان أسطوانية مجهرية تعرف باسم النيماتودات تعيش على عمق مذهل يصل إلى ٤ كيلومترات في منجم للذهب في جنوب أفريقيا. ونظرًا لحجمها، شبّه أونستوت الاكتشاف بالعثور على موبي ديك في بحيرة أونتاريو (مجلة نيشتر، مجلد ٤٧٤، صفحة ٧٩). كما عثر أيضًا على ميكروبات وحيدة الخلية على أعماق أكبر تصل إلى ٥ كيلومترات تحت سطح الأرض.
تحت قاع البحر، ظهرت الميكروبات على عمق ١٫٦ كيلومترًا قبالة ساحل كندا الشرقي (مجلة ساينس، مجلد ٣٢٠، صفحة ١٠٤٦). ويعتقد الباحثون الذين عثروا على هذه الميكروبات أن عمرها ربما يصل إلى مئات الملايين من السنين. يقول جون باركس بجامعة كارديف في المملكة المتحدة: «لقد أوضحنا أن البكتيريا قد تنقسم ببطء، لنقل مثلًا مرة كل مائة ألف عام.» لا يبدو أن الضغط يمثل مشكلة بالنسبة للعديد من الكائنات التي تعيش في ظروف قاسية. في المختبر، تستطيع الميكروبات تحمل ضغط جوي يفوق الضغط العادي بألف مرة، كما تستطيع بعض البكتيريا العيش على عمق ١١ كيلومترًا تحت الماء في خندق ماريانا بالمحيط الهادي الغربي. يلعب الضغط في الواقع دورًا حيويًّا في النجاة تحت ظروف الحرارة اللافحة، لأنه يوقف غليان المياه؛ حيث قد يؤدي البخار إلى قتل الكائنات.
ومن ثم، قد تكون درجة الحرارة هي العامل الحاسم. فتحت نقطة الموهو مباشرةً، يعتقد علماء الجيولوجيا أنها تنخفض إلى ١٢٠ درجة مئوية. ويرى باركس أن «هذا يقترب على نحو مثير من الحد الأقصى المعروف الذي يمكن عنده استمرار الحياة؛ وهو ١٢٢ درجة مئوية». وُجد أن كائنًا عضويًّا يعيش فوق فتحات المحيطات الساخنة يستطيع النمو عند درجة الحرارة هذه عام ٢٠٠٨ (بروسيدينجز أوف ذي ناشيونال أكاديمي أوف ساينس، مجلد ١٠٥، صفحة ١٠٩٤٩).
لكن مات شرينك الأستاذ بجامعة إيست كارولينا في جرينفيل — الذي يدرس علم الأحياء المجهرية في البيئات القاسية — يعتقد أن احتمالات العثور على أحياء في وشاح الأرض ضعيفة. فبغض النظر عن الحرارة — على حد قوله — سيكون انتشار السوائل ضئيلًا ليتضاءل معه تدفق العناصر الغذائية أيضًا.
بالرغم من الشكوك التي تساور شرينك، فإنه يدعم مشروع «الحفر تحت نقطة الانقطاع الموهوروفيتشي إلى الوشاح» حيث يعتقد أنه قد يحدد معالم الحدود الفسيولوجية للحياة؛ بل إنه قد يساعد في دراسة تغير المناخ نظرًا لأن المحيط الحيوي في باطن الأرض ربما يؤثر في حركة دورة الكربون «العميق». قد يتضح أيضًا أن الحياة العميقة مفيدة في مجال الطب. ويضيف شرينك: «إذا كانت الكائنات العضوية منقرضة من الناحية التطورية، فإنها قد تحمل أنشطة فريدة أو تمتلك إنزيمات فريدة ذات استخدامات مفيدة في التكنولوجيا الحيوية.»
قد تساعدنا عينات الوشاح كذلك في كشف غموض دور الحياة الميكروبية في تطور كوكبنا. كشف بحث حديث أجراه عالم الفيزياء الجيولوجية نورمان سليب بجامعة ستانفورد في كاليفورنيا عن أن الحياة يمكن أن تمتد إلى داخل القشرة الأرضية كما أن منتجاتها — مثل الأمونيوم — يمكن أن تُسحب حتى أعماق أبعد. المصدر الأساسي للنيتروجين في الوشاح هو الأمونيوم الموجود بالأسفل في المادة العضوية (أنوال ريفيو أوف إيرث آند بلانيتاري ساينسز، مجلد ٤٠، صفحة ٢٧٧). هذا يضع احتمالية أن الحياة على كوكب الأرض الأولي غيرت تركيب الوشاح وقد تكون عينات مفيدة لدراسة الحياة أثناء هذه الفترة لا تزال موجودة في الوشاح. في المركز الوطني لدراسة علم المحيطات، يساهم تيجل وزملاؤه في جمع كل هذه الأسباب العلمية من أجل مشروع «الحفر تحت نقطة الانقطاع الموهوروفيتشي إلى الوشاح». في المختبرات العلوية، يُجري العلماء عمليات تحليل دقيقة لعينات اللب المأخوذة من الحفر التي حُفرت في المحيطات. ويُرجح أن يكون هذا هو موقع فحص العديد من عينات الوشاح الثمينة.
يرى تيجل أنه من الطبيعي استغراق كل هذه العقود لمواصلة العمل من حيث توقف مشروع «الحفر تحت نقطة الانقطاع الموهوروفيتشي إلى الوشاح». ويقول: «كانت التكنولوجيا والوقت والمال هي العوامل التي حالت فيما مضى دون الحفر إلى الوشاح.»
أولًا، يجب أن نأخذ في الاعتبار الدقة المطلوبة للحفر مسافة ٦ كيلومترات داخل القشرة تحت قاع المحيط. يقول تيجل: «سيكون الأمر أشبه بإنزال شريط فولاذي في دقة الشعرة البشرية إلى قاع حمام سباحة عمقه متران، ثم الحفر ٣ أمتار في أساساته.» هذا يعني ضرورة إنشاء حفار فائق الطول جديد من أجل شيكيو، التي تعجز عن الوصول إلى مثل هذه الأعماق حاليًّا.
سيلزم أيضًا توفير مواد جديدة. فعند عمل حفرة اتساعها ٣٠ سنتيمترًا في صخرة متحولة صلبة بسرعة متر في الساعة الواحدة، لا تدوم معدات الحفر أكثر من ٥٠ ساعة. كما يمكن أن تخفق على نحو كارثي، وتتهشم إلى أجزاء. ستحتاج المواد فائقة الصلابة التي يتم تطويرها من أجل المشروع إلى التكيف مع درجات ضغط تصل إلى ٢ كيلوبار ودرجات حرارة تصل إلى ٢٥٠ درجة مئوية.
ما يدعو للتفاؤل هو أن شركة الحفر في المياه العميقة «بليد إنيرجي»، توصلت من خلال تقييم مستقل نفّذته عام ٢٠١١ إلى أن المشروع ممكن إجراؤه من الناحية الفنية. يقول تيجل: «كان ما يحدث دائمًا هو أن يخترع أحد المهندسين أداة ذكية ثم يطلب من العلماء أن يدرسوا إمكانية استخدامها بطريقة ما. والآن تحفز احتياجات العلم ابتكارات التكنولوجيا على نحو متزايد.»
في الواقع، يتوقف نجاح الخطة على الإرادة السياسية والعلمية أكثر منه على التكنولوجيا. يقدر تيجل تكلفة تشغيل باخرة البحث وحدها بنحو مليار دولار أمريكي على الأقل. ولحسن الحظ، تتعهد الحكومة اليابانية بتغطية جزء كبير من هذه التكاليف. ومع أن هذا الاستثمار كبير، فإنه يمكن تفهمه إذا علمنا أن شيكيو قد تستطيع في النهاية المساعدة في التنبؤ بالزلازل. وليس اليابانيون وحدهم هم من يدعمون المشروع، فقد أعرب آخرون عن اهتمامهم به كذلك.
إذا فاز فريق مشروع «الحفر تحت نقطة الانقطاع الموهوروفيتشي إلى الوشاح» بموافقة رسمية خلال السنة المقبلة مثلًا، فإن أفراده يأملون في الوصول إلى ذهب الوشاح خلال عِقد. أولًا، يجب اتخاذ قرار بشأن اختيار أحد المواقع الثلاثة المرشحة للحفر، وجميعها يقع في المحيط الهادي. ومن بين المواقع المرشحة موقع مشروع الحفر تحت نقطة الانقطاع الموهوروفيتشي؛ وكل منها قريب نسبيًّا من وسط المحيطات، حيث تتكون قشرة أرضية جديدة. تدفع الصهارة المتصاعدة قاع البحر إلى أعلى عند هذه المنطقة، مما يجعل المياه ضحلة إلى حد يسمح بالوصول إلى القاع باستخدام حفار. كما أن الصخور في هذه المواقع الثلاثة قد بردت بما يسمح باختراقها بأمان، والأهم من ذلك، أن القشرة تكونت بسرعة، لذا يُتوقع أن تكون متسقة إلى حد كبير مما ييسر عملية الحفر.
سيكون الوصول إلى الوشاح مهمة بالغة الصعوبة، لكن تيجل يرى أن المشروع حيوي من أجل الإجابة عن بعض أهم الأسئلة التي يواجهها علماء الجيولوجيا اليوم. ويُعتقد أنه سيمنحنا فهمًا أكبر بكثير لكيفية تطور كوكبنا ويعرفنا بحدود الحياة. «سيتطلب المشروع تخطيطًا بحجم التخطيط لمهمة في الفضاء، ولكن تكلفته ستكون جزءًا ضئيلًا من تكلفة العودة إلى القمر أو جلب صخور من المريخ. مع هذا، فإن عينة أصلية من الوشاح ستكون بمثابة اكتشاف كنز دفين يثري الكيمياء الجيولوجية، مثل إعادة صخور بعثة أبوللو.»
Géographie General
