ما نعرفه عن أعماق المحيط – ولماذا يعد استكشافها أمرًا محفوفًا بالمخاطر
المركبة الغاطسة التي فقدت في البحر هي جزء من جهد جديد نسبيًا يسمح للسياح وغيرهم من العملاء الدافعين باستكشاف أعماق المحيط، والتي لم يسبق للعين البشرية أن رأت الغالبية العظمى منها.
على الرغم من أن الناس كانوا يستكشفون سطح المحيط منذ عشرات الآلاف من السنين. إلا أنه تم رسم خريطة لحوالي 20٪ فقط من قاع البحر، وفقًا لأرقام عام 2022 من الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي.
هل استكشاف المحيط أمر سهل؟
يقول الباحثون غالبًا أن السفر إلى الفضاء أسهل من الغوص إلى قاع المحيط. بينما أمضى 12 رائد فضاء ما مجموعه 300 ساعة على سطح القمر، أمضى ثلاثة أشخاص فقط حوالي ثلاث ساعات في استكشاف Challenger Deep.
وهي أعمق نقطة معروفة في قاع البحر على الأرض، وفقًا لمؤسسة Woods Hole Oceanographic Institution.
في الواقع، قال الدكتور جين فيلدمان، عالم المحيطات الفخري في وكالة ناسا والذي أمضى أكثر من 30 عامًا في وكالة الفضاء. “لدينا خرائط أفضل للقمر والمريخ من تلك الموجودة لدينا لكوكبنا”.
هناك سبب وراء محدودية استكشاف البشر لأعماق البحار: فالسفر إلى أعماق المحيط يعني دخول عالم به مستويات هائلة من الضغط كلما ابتعدت ـ وهو مسعى محفوف بالمخاطر. فالبيئة مظلمة والرؤية شبه معدومة. ودرجات الحرارة الباردة شديدة.
السفن الغارقة
كانت الغواصة، التي يُعتقد أنها دمرت في انفجار كارثي، مما أسفر عن مقتل جميع الأشخاص الخمسة الذين كانوا على متنها، في طريقها لاستكشاف حطام سفينة آر إم إس تيتانيك.
تقع بقايا السفينة على بعد حوالي 900 ميل (1450 كيلومترًا) قبالة ساحل كيب كود بولاية ماساتشوستس، وعلى عمق حوالي 12500 قدم (3800 متر) تحت الماء.
فقدت السفينة السياحية، التي تديرها شركة OceanGate Expeditions. وهي شركة خاصة مقرها ولاية واشنطن، الاتصال بسفينتها الأم بعد مغادرتها يوم الأحد.
كشفت البحرية الأمريكية لاحقًا أنها رصدت صوتًا يوم الأحد يطابق انفجارًا داخليًا. مما يشير إلى أن السفينة، المسماة تيتان، دمرت بسرعة. ربما حدثت الكارثة أثناء نزول الغواصة، مع تزايد الضغط على المركبة.
العديد من العوامل التي جعلت البحث الذي استغرق عدة أيام عن السفينة صعبًا للغاية هي أيضًا الأسباب التي تجعل الاستكشاف الشامل لقاع المحيط لا يزال بعيد المنال.
وقال الدكتور جيمي برينجل، أستاذ علوم الطب الشرعي في جامعة كيلي الإنجليزية. في بيان: “إن البحث في الماء صعب للغاية، لأن قاع المحيط أكثر وعورة بكثير من اليابسة”.
في الأيام التي سبقت تأكيد انفجار الغواصة المحتمل، اعتمدت فرق البحث والإنقاذ على السونار. وهي تقنية تستخدم الموجات الصوتية لاستكشاف أعماق المحيط المعتمة، لمحاولة تحديد موقع المركبة في حالة انجرافها على قاع البحر.
تتطلب هذه العملية الصعبة شعاعًا ضيقًا للغاية بتردد عالٍ لتقديم صورة واضحة لمكان وجود الأجسام.
تاريخ استكشاف المحيطات
تم بناء أول غواصة على يد المهندس الهولندي كورنيليس دريبل في عام 1620، لكنها كانت تبحر في المياه الضحلة. واستغرق الأمر ما يقرب من 300 عام – في أعقاب كارثة تيتانيك – قبل أن تبدأ تقنية السونار في تقديم صورة أوضح للعلماء عما يكمن في أعماق المحيط.
جاءت خطوة كبيرة إلى الأمام في الاستكشاف البشري في عام 1960 مع الغوص التاريخي لغواصة ترييستي. وهي نوع من الغواصات التي تعمل بالغوص الحر، إلى منطقة تشالنجر ديب، التي تقع على عمق أكثر من 35800 قدم (10916 مترًا) تحت الماء.
ومنذ ذلك الحين، لم تعد سوى بعثات قليلة إلى مثل هذه الأعماق. وقال فيلدمان إن الرحلات خطيرة للغاية.
وفقًا للإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي، فإن الضغط يزداد بمقدار جو واحد لكل 33 قدمًا (10 أمتار) يتم قطعها تحت سطح المحيط. الجو هو وحدة قياس تساوي 14.7 رطل لكل بوصة مربعة.
وهذا يعني أن الرحلة إلى Challenger Deep يمكن أن تضع سفينة تحت ضغط “مكافئ لـ 50 طائرة جامبو”، كما أشار فيلدمان.
وأضاف فيلدمان أنه عند الضغط العالي، يمكن لأصغر عيب هيكلي أن يؤدي إلى كارثة.
أثناء غوص ترييست عام 1960، قال الركاب جاك بيكارد ودون والش إنهما صُدما لرؤية الكائنات الحية. وقال فيلدمان: “على الفور، تحطمت كل تصوراتنا المسبقة عن المحيط”.
إقرأ أيضاً… لماذا يكون البحر مالح؟
ماذا يوجد في قاع المحيط؟
بينما يمتد ما يعتبر محيطًا عميقًا من 3280 قدمًا إلى 19685 قدمًا (1000 متر إلى 6000 متر) تحت السطح. يمكن أن تغوص خنادق أعماق البحار إلى 36000 قدم (11000 متر)، وفقًا لمؤسسة وودز هول لعلوم المحيطات في ماساتشوستس.
هذه المنطقة، التي تسمى منطقة هادال أو هادالبيلاجيك، سميت على اسم هاديس، إله العالم السفلي اليوناني. في منطقة هادال، تكون درجات الحرارة أعلى بقليل من درجة التجمد، ولا يخترقها ضوء الشمس.
تمكن العلماء لأول مرة من إثبات وجود حياة تحت 19685 قدمًا في عام 1948، وفقًا للمؤسسة.
كانت الاكتشافات في منطقة تشالنجر ديب رائعة، بما في ذلك نتوءات صخرية “ملونة بشكل نابض بالحياة” يمكن أن تكون رواسب كيميائية. وقوارض عملاقة تشبه الجمبري، وخيار البحر الذي يعيش في القاع.
يتذكر فيلدمان أيضًا محاولته الخاصة في التسعينيات لإلقاء نظرة خاطفة على الحبار العملاق المراوغ، الذي يختبئ في أعماق المحيط.
وفقًا للإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي، تم التقاط أول مقطع فيديو لكائن حي. يمكن أن ينمو إلى ما يقرب من 60 قدمًا (18 مترًا)، في أعماق البحر بالقرب من اليابان في عام 2012.
قال فيلدمان إن عالمًا جديدًا انفتح أيضًا في السبعينيات، عندما اكتشف عالم الجيولوجيا البحرية روبرت بالارد، الذي كان يعمل آنذاك مع مؤسسة وودز هول لعلوم المحيطات. “نظامًا بيئيًا غريبًا تمامًا” داخل البحر بالقرب من شق جزر غالاباغوس – “مع هذه الديدان العملاقة، والمحار العملاق، وسرطانات البحر والأشياء التي تعيش في هذه … الفتحات تحت البحر”.
تكيّف الكائنات في قاع المحيط
لقد تمكنت هذه المخلوقات غير العادية ــ التي يتوهج بعضها بالتوهج الحيوي للتواصل وإغراء الفرائس وجذب الأزواج. من إيجاد موائل لها داخل الجدران شديدة الانحدار لخنادق المحيط.
وقد تكيفت هذه الأشكال من الحياة لتعيش في بيئة قاسية ولا وجود لها في أي مكان آخر على هذا الكوكب.
وبدلاً من الاعتماد على ضوء الشمس في العمليات الأساسية، فإنها تستخدم الطاقة الكيميائية التي تنطلق من التسربات الحرارية المائية والفتحات التي تشكلها الصهارة التي ترتفع من تحت قاع المحيط.
تتسرب مياه البحر الباردة عبر شقوق قاع البحر وتسخن إلى 750 درجة فهرنهايت (400 درجة مئوية) عندما تتفاعل مع الصخور التي تسخنها الصهارة.
وتنتج التفاعلات الكيميائية معادن تحتوي على الكبريت والحديد، وتنفث الفتحات المياه الغنية بالمغذيات التي تدعم النظام البيئي للحياة البحرية غير العادية التي تتجمع حولها.
استخدم الباحثون الغواصة ألفين لاكتشاف الحياة البحرية الغريبة، ودراسة الصفائح التكتونية والفتحات الحرارية المائية. واستكشاف تيتانيك في عام 1986 بعد أن حدد بالارد حطام السفينة الشهيرة.
تعاون باحثون من معهد وودز هول وناسا لتطوير مركبات تحت الماء ذاتية القيادة بدون طيار يمكنها النزول عبر التضاريس الصعبة للخنادق وتحمل ضغوط أكبر من 1000 مرة من سطح المحيط.
يمكن للمركبات التحقيق في تنوع الحياة داخل الخنادق. ويمكنها أيضًا مساعدة العلماء في استكشاف المحيطات على الأقمار حول كوكبي المشتري وزحل في المستقبل.
إقرأ أيضاً… كيف يحدث المد والجزر؟
لماذا يعد رسم خرائط المحيطات تحديًا كبيرًا؟
من منظور علمي صارم، لا تساهم الرحلات السياحية إلى قاع المحيطات في تعزيز فهمنا لألغاز المحيطات.
قال فيلدمان: “يحب البشر المبالغة. نريد أن نذهب إلى الأعلى والأدنى والأطول”.
لكن “نسبة صغيرة جدًا فقط من أعماق المحيط، وحتى المحيط الأوسط، تم رؤيتها بالعين البشرية – وهي كمية لا تُحصى. وتم رسم خريطة لجزء صغير جدًا جدًا من قاع المحيط”.
لاحظ فيلدمان أن السبب يعود إلى حد كبير إلى التكلفة. يمكن للقوارب المجهزة بتكنولوجيا السونار أن تتكبد نفقات باهظة. وقال فيلدمان إن الوقود وحده يمكن أن يصل إلى 40 ألف دولار يوميًا.
ومع ذلك، هناك حاليًا جهد جارٍ لإنشاء خريطة نهائية لقاع المحيط، تسمى Seabed 2030.
ومع ذلك، هناك فجوات ضخمة في ما هو معروف عن أعماق البحار. ومن بين 2.2 مليون نوع يعتقد أنها موجودة في محيطات الأرض، لم يصف العلماء سوى 240 ألف نوع فقط، وفقًا لتعداد المحيطات، وهي مبادرة لتسجيل واكتشاف الحياة البحرية.
ومع ذلك، أشار فيلدمان إلى أنه من المستحيل معرفة عدد الكائنات البحرية الموجودة على وجه اليقين.
“يمكننا إجراء تقديرات طوال الوقت ولكن بعد ذلك … تذهب إلى مكان جديد وتكتشف جنسًا جديدًا تمامًا أو طريقة جديدة تمامًا للعيش”، كما قال.
التطورات التكنولوجية
قد تجعل التطورات في التكنولوجيا استكشاف البشر لأعماق المحيط غير ضروري. ستساعد الابتكارات مثل روبوتات أعماق البحار والتصوير عالي الدقة تحت الماء والتعلم الآلي وتسلسل الحمض النووي الموجود في مياه البحر في تسريع سرعة وحجم اكتشاف أشكال الحياة الجديدة.
قال عالم البيئة البحرية أليكس روجرز، أستاذ علم الأحياء المحافظة في جامعة أكسفورد في المملكة المتحدة. “لدينا خرائط أفضل لسطح القمر مقارنة بقاع البحر لأن مياه البحر معتمة للرادار والطرق الأخرى التي نستخدمها لرسم خريطة الأرض”.
“ومع ذلك، أدت 150 عامًا من علم المحيطات الحديث إلى فهم أفضل للعديد من جوانب المحيط مثل الحياة التي يحتويها وكيميائه ودوره في نظام الأرض”.
وأضاف روجرز أن رسم خرائط المحيط “يساعدنا على فهم كيف يؤثر شكل قاع البحر على تيارات المحيط وأين تحدث الحياة البحرية”. “كما أنها تساعدنا على فهم المخاطر الزلزالية. لذا فهي علم أساسي ذو أهمية كبيرة لرفاهة الإنسان.”
الصحة البشرية والبحث العلمي
يُعتقد أن المحيط منجم ذهبي للمركبات، وقد أدى استكشافه إلى العديد من الاختراقات الطبية الحيوية.
في عام 1969، تمت الموافقة على أول عقار مشتق من البحر، سيتارابين، لعلاج سرطان الدم. تم عزل الدواء من إسفنجة بحرية.
أدى العمل على المركبات النشطة بيولوجيًا في سم الحلزون المخروطي، وهو نوع من الرخويات البحرية، إلى تطوير مسكن قوي للألم يسمى زيكونوتيد (المعروف تجاريًا باسم بريالت).
طور العلماء تفاعل البوليميراز المتسلسل، وهي تقنية تستخدم على نطاق واسع لنسخ خيوط الحمض النووي. بمساعدة إنزيم معزول من ميكروب موجود في فتحات المياه الحرارية البحرية.
ويسمح البروتين الفلوري الأخضر الذي لوحظ في قنديل البحر للباحثين بمراقبة العمليات التي كانت غير مرئية من قبل، بما في ذلك انتشار الخلايا السرطانية وتطور الخلايا العصبية.
هذه مجرد أمثلة قليلة. يقول الباحثون إن المحيط والحياة التي يحتويها يمكن أن توفر إجابات لبعض أكبر التحديات التي تواجه الطب، مثل مقاومة الأدوية المضادة للمضادات الحيوية. كما يمكن لدراسة البحر أن تخبرنا عن كيفية تطور الحياة.
قال روجرز عبر البريد الإلكتروني: “يحتوي المحيط على العديد من الفروع العميقة للحياة التي تطورت على مدار 4 مليارات عام على الأرض. وبالتالي يمكن للحياة البحرية أن تخبرنا كثيرًا عن تطور كل من الكائنات الحية الكاملة والأنظمة البيولوجية المحددة مثل الجينات التنموية والجهاز المناعي”.
