تمتلئ الأرض بالماء والحياة، وتلك معلومة بديهية لا يجهلها أحد، لكن السؤال الأهم: كيف حدث هذا؟ هل تشكلت عناصر الكوكب في الفضاء، ثم اجتمعت لتنشئ الأرض؟
يؤكد العلماء أن هناك موادا في النيازك نحتاجها للحياة على الأرض، ومن هنا يسعى فيلم “النيازك” -الذي بثته “الجزيرة الوثائقية”- لمحاولة الإجابة عن ما إذا كانت النيازك بمثابة رُسُل الحياة.
فقبل أربعة مليارات سنة أمطرت النيازك الأرض، ولولا هذه النيازك القادمة من الفضاء الخارجي لبقيت الأرض عقيمة.
يقع حزام الكويكبات خلف مدار المريخ، ويتألف من 800 ألف صخرة على الأقل تعود إلى بدايات النظام الشمسي. وقد تحطمت ملايين لا حصر لها منها على الأرض خلال 4,6 مليارات سنة، وبقي عدد ضئيل منها سليما حتى اليوم.
ويضم متحف “التاريخ الطبيعي” في برلين حوالي 10 آلاف عينة، مأخوذة من نحو 6 آلاف نيزك في مجموعة تعد من أضخم المجموعات في العالم.
والنيازك هي شظايا من شكلها الأضخم الكويكب، وحالما تصل هذه الشظايا إلى الأرض يصبح اسمها نيازك. ويأتي 99.9% من النيازك مما يُسمى بحزام الكويكبات، وهي منطقة تقع بين كوكبي المريخ والمشتري.
ويعرض عالم الجيولوجيا “أنسغار غريساكا” أجزاء من نيازك قادمة من القمر والمريخ، ويقول إن النيازك تأتي بمواد لم تتغير منذ تكوين نظامنا الشمسي، ولا يمكن العثور عليها على الأرض، وهناك مواد في حزام الكويكبات لم تتغير منذ تشكل النظام الشمسي منذ ما بين 4-6 مليارات سنة، فالمياه قليلة أو معدومة، وكذلك الحرارة، وهكذا نحصل على لمحة عن التطور المبكر لنظامنا الشمسي، ويمكننا معرفة كيفية تشكله.
عوامل الحرارة والبرودة.. نظريات بداية التحام الكواكب الشمسية
في مرصد “الريفيرا” بمدينة نيس الفرنسية يدرس العلماء بداية النظام الشمسي. ويقول عالم الفلك “أليساندرو موربيديلي” إن الأرض شبيهة جدا بفئة من النيازك، لكن النيازك جافة جدا، ولا تحتوي على ماء أو مواد غنية بالكربون، ولو كانت الأرض مؤلفة بالكامل من ذلك، فلن تكون الكوكب المضياف الذي نعرفه، ولن تتشكل أي حياة هنا، لهذا السبب يجب أن يتمكن نموذج عن تشكل النظام الشمسي من شرح إمكانية وصول مواد من مناطق مختلفة في نظامنا الكواكبي إلى هنا بكميات مختلفة.
ويُعد “أليساندرو موربيديلي” من أشهر علماء الفضاء في العالم، وقد شارك في تطوير أهم نموذج لنشأة نظامنا النجمي. وتفيد نظرية هذا النموذج بأنه قبل حوالي 4 مليارات و600 مليون عام كان نظامنا الشمسي الحديث العهد يتألف من الغاز والغبار.
وبسبب الحرارة العالية للغاية بالقرب من الشمس، تشكلت الأجرام السماوية من الصخور بالقرب منها واندمجت مع بعضها، لتشكل أجساما أضخم تشبه الصخور، وأخيرا أصبحت كواكب مثل الأرض والمريخ.
وعلى النقيض من ذلك، كان الجو باردا جدا على الحواف الخارجية للنظام الشمسي، لدرجة أن الأجرام السماوية هناك أصبحت غنية بالمياه والكربون، واجتمعت غالبيتها لتكوّن كواكب غازية مثل المشتري وزحل، وبقيت الأجرام الأصغر حجما لتشكل الكويكبات.
“فرضية تغير الاتجاه الكبرى”.. محاكاة لنشأة قرص الغاز والغبار
في بدايات النظام الشمسي، طفت الكويكبات الصغيرة وصولا إلى مكان بعيد جدا عن ما سيصبح مدار الأرض. كان لا بد من حدوث تغيير جذري للكويكبات البعيدة والشظايا المتناثرة منها، كي يصبح اصطدامها بالأرض ممكنا.
وفي كولورادو بالولايات المتحدة، عمل العالمان “كيفن جيه والش” و”أليساندرو موربيديلي” على تطوير نظرية حول كيفية حدوث هذه التغييرات الجذرية، وتحمل اسم “فرضية تغير الاتجاه الكبرى”، وتفترض بأن النظام الشمسي بدأ كقرص من غاز وغبار، وتشكلت الكواكب الغازية العملاقة مثل المشتري وزحل أولا، وبدأت الكويكبات الصخرية تحوم بالقرب من القرص. وعلى العكس من ذلك، بقيت الكويكبات التي تحتوي على الماء والكربون خارج القرص.
صنع “والش” محاكاة حاسوبية لذلك، حيث ينتقل كوكب المشتري نحو الداخل، وكلما اقترب أكثر حدثت ظاهرة فريدة، فكوكبا المشتري وزحل -اللذان كانا يتحركان إلى الداخل- يبدآن بالانجراف إلى الخارج في الاتجاه المعاكس.
انجراف العمالقة.. مكنسة كهربائية تسحب الغاز من الداخل
يبدو أن أحد الأسباب المحتملة لانجراف المشتري وزحل إلى الخارج هو أن قوة جاذبية الكواكب في بداية النظام الشمسي سحبت الغاز مثل المكنسة الكهربائية، وبالتالي توقف الغاز عن التدفق نحو الشمس، وزالت القوة التي كانت تدفع بالمشتري وزحل نحو الداخل، ولهذا بدأ هذان الكوكبان بالتحرك نحو الخارج. ويصف “والش” ذلك بأنه واحد من أضخم الأحداث في تاريخ نظامنا الشمسي؛ إنها الهجرة العظمى للكواكب.
يقول عالم الفلك “أليساندرو موربيديلي” إن من أهم ميزات هذا النموذج هو أننا الآن قادرون على اكتشاف كواكب حول نجوم أخرى. وكان لدى أول كوكبين اكتشفناهما حول النجم الذي نسميه “بي دي إس 70” معدل كتلة يمكن مقارنته بكوكبي المشتري وزحل.
ويرى “موربيديلي” و”والش” أن هذه الهجرة العظيمة ربما زوّدت الأرض بأهم المواد الخام. ومن أجل فهم ما يعنيانه سنعود بالزمن إلى ما قبل 4 مليارات و600 مليون عام من حياة النظام الشمسي إلى نجم حديث التشكل يحيط به غاز كثيف. يومها كان كوكب المشتري أضخم الكواكب، الأول تشكلا.
تناثر زهرة الهندباء.. مذنبات تقصف الأرض بمواد الحياة
يندفع كوكب المشتري نحو الشمس بفعل ضغط الغاز في الأرجاء. إنها بداية “الهجرة الكوكبية العظيمة”، وتطفو الكويكبات الصخرية بالقرب منه، ومع اقتراب كوكب المشتري منها تُقذف مُندفعة في كل الاتجاهات، فيتحطم بعضها على كوكب الأرض الذي ما يزال يتشكل، ويقترب كوكب زحل أيضا من الشمس، وفجأة تتوقف الهجرة العظيمة، وينشط حدث جديد.
في تلك الحقبة، يختفي الغاز حول كوكبي المشتري وزحل، حالما يتوقف دفق الغاز نحو الشمس، يختفي الضغط الذي كان يدفع كوكبي المشتري وزحل نحو الداخل، ويبدأ كلا الكوكبين بالتحرك نحو الخارج مجددا.
وفي طريق عودتهما ينتقلان بين مجموعة كويكبات تتألف من الماء والكربون، مما يُخرج هذه الكويكبات من مداراتها لتترك تناثرا مثل بذور زهرة الهندباء في جميع الاتجاهات. وترتطم بعض المذنبات في النهاية بالأرض التي بردت، فيتلقى هذا الكوكب الفتي (الأرض) عددا من الضربات القاسية ويبدأ قصف شديد، مما يجلب معه أيضا مواد أخرى عدة.
يقول “موربيديلي” إنه لولا هذا القصف الآتي من الفضاء لبقيت الأرض جافة وعقيمة. معتبرا أن ذلك كان ضروريا جدا لكي تتمكن الحياة من الظهور على سطح الأرض.
نيازك تحمل المواد العضوية للكوكب.. نظرية ثورية
أسس “توماس هانينغ” مبادرة لأصول الحياة في “معهد ماكس بلانك لعلوم الفلك” في هايدلبرغ، وكان السؤال المركزي لها هو من أين أتت الدوافع الباعثة للحياة على كوكبنا؟ إذ يشير “هانينغ” إلى أن الحياة لم تكن ممكنة لولا تلك الدفعة من الفضاء، وهو أمر يُشكّل ثورة فكرية، ويدفعنا لطرح سؤال آخر: ما هي الحياة على أي حال؟
للإجابة على هذا السؤال، يمكن تعريف الحياة باستخدام ثلاث ركائز هامة هي: الحمض النووي الذي يحفظ المعلومات الجينية، والحمض الرايبوزي الذي يُشكّل نسخا من المعلومات الجينية، والبروتين الذي يعمل محركا لهذه العمليات. وإذا كانت هذه المكونات الفردية قد وصلت من الفضاء، فسيجعل ذلك تطور الحياة أمرا أسهل بكثير.
يقول “هانينغ” إن نظريته تفترض أن المواد العضوية -ومن بينها النواة والسكر- قد وصلت إلى الأرض مع النيازك، ثم حدث تطور أكبر مع ظهور البحار الحرارية المائية. وقد كانت هذه النظرية ثورية جدا، لأن الفرضية السابقة تقترح أن الفتحة الحرارية المائية في أعماق البحار -أو ما يسمى فتحة الدخان الأبيض أو الأسود- هي أصل الحياة على الأرض، وكانت ترتبط بفكرة أن الحياة ظهرت حصريا على كوكبنا من دون أي تأثير خارجي من الفضاء.
سلاسل الكربون.. نيزك بحجم سنتمتر يحمل أسرار الحياة
في واقعة لعب فيها القدر دورا كبيرا، كان الزوجان “ليزا” و”ريك وورن” يقومان بجولتهما الصباحية المعتادة في نيفادا بالولايات المتحدة، في أحد أيام عام 2012، وفجأة أضاء نور مبهر في السماء، فسارعت “ليزا” لالتقاط صور، وتبيّن لاحقا أنها لنيزك يسقط من الفضاء إلى الأرض.
وقد سارع صائد النيازك “بيتر جينيزكينز” إلى مكان سقوط النيزك ليجد قطعة صغيرة لا تتجاوز سنتمترا واحدا من صخرة غامقة اللون جدا مغطاة بالزجاج، وقد تفحص عدد من الباحثين الصخرة، فوجدوا اللبنة الأساسية للحياة، إنها سلاسل طويلة من الكربون.
وبعيدا عن الولايات المتحدة، وفي جامعة كلية هولواي الملكية بجامعة لندن، تتفحص عالمة الكواكب “كويني تشان” نيزكين حصلت عليهما قبل سنوات عندما كانت تعمل مع وكالة ناسا، وذلك بعد أن سقطا عام 1998، وتصفهما بالفريدين، فكل منهما يحتوي على بلورات ملحية زرقاء لم يُعثر عليها في أي نيزك آخر.
ويأتي اللون الأزرق المضيء من الإشعاع في الفضاء الخارجي. وتمثل نبأً علميا مثيرا حقيقةُ وصول بلورات زرقاء إلى الأرض في حالتها الأصلية من دون أن تتوهج، فهي بلورة صغيرة زرقاء بحجم عُشر الشعرة البشرية، لكنها بقِدم النظام الشمسي؛ فعمرها 4 مليارات و600 مليون عام، وقد أتت مع نيزك، وفيها جميع العناصر الضرورية للحياة مثل الكربون والهيدروجين والأوكسجين والنيتروجين، وهي المواد نفسها التي تُشكّلنا واللازمة للحياة.
صدمات النيازك.. هدية الكويكبات الغنية إلى الأرض
سنذهب في رحلة إلى زمن ولادة كوكبنا، حيث تصل حرارة سطح الأرض من الصهارة إلى ألف درجة مئوية، وتفتقر إلى المتطلبات الأساسية لجعل الحياة ممكنة، وفي الوقت نفسه تقريبا تتجمع الكويكبات بين كوكبي المشتري وزحل بعيدا جدا عن الأرض، وتحتوي على كمية كبيرة من الكربون والجليد، لكنها ما تزال حارة من أعماقها الداخلية، ويجري تسخين مائها مثل ينبوع ساخن، وهي الشروط المثالية لتطور سلاسل الكربون وغيرها من الجزيئات العضوية التي تشكل اللبنة الأساسية لبناء الحياة.
وفي مدارها يصطدم كثير من هذه الكويكبات ببعضها وتتناثر إلى شظايا أصغر حجما، وتندمج بعض هذه الشظايا معا لتشكل كويكبات أخرى. ويرى العلماء أن الأرض تعرضت لقصف شديد بفعل عدد كبير من هذه الكويكبات وشظاياها المتمثلة في النيازك منذ زمن بعيد جدا. لكن هل يمكن أن تكون هذه الاصطدامات العنيفة مسؤولة عن نشوء الحياة على كوكبنا؟
هذا السؤال شغل أيضا بال عالم الكيمياء الفلكية “ديمتري سيمينوف”، فهو يعرف السمات التي يجب أن يمتلكها النيزك لنشوء الحياة، وقد ذهب لزيارة أفضل فوّهة نيزكية محفوظة على الكوكب في جنوبي ألمانيا. إنها بقايا جرم كوني يبلغ طوله حوالي كيلومتر، وقد سقط على الأرض منذ 4 مليارات و500 مليون سنة، سقط حينها بسرعة أكبر من 70 ألف كيلومتر في الساعة.
كان الانفجار أقوى بمئات ألوف المرات من القنبلة النووية التي ضربت هيروشيما، وقد حدث كل ذلك في جزء من الثانية، مما أزاح حوالي 150 كيلومترا مكعبا من الصخور، نثرها أو أذابها جزئيا، وربما أرسلها بعيدا بفعل الصدمة إلى مسافة بلغت 450 كيلومترا شرقا. حتى أن بعض القطع الأصغر ارتفعت إلى أعلى الغلاف الجوي حتى ارتفاعات بلغت 100 كيلومتر، ثم عادت ونزلت كوابل من المطر.
“ريوغو”.. أنقى عينة غبار من شبيه النيازك
في البداية، أصبحت الحياة ممكنة بمساعدة النيازك خلال القصف المستمر طوال أربعة مليارات عام تقريبا.
ويشك بعض الباحثين في أن حوالي 60 إلى 100 طن من الغبار الكوني تهبط على الأرض يوميا. وغالبا لا تتجاوز أحجام هذه النيازك (الشهب) البالغة من الصغر حجم جزيء الغبار، فالبحث عنها يشبه البحث عن إبرة في كومة قش. ويستخدم الباحثون أداة بسيطة جدا؛ فبما أن النيازك الصغيرة غنية بالمعادن غالبا، فإنهم يستخدمون مغناطيسا تجاريا لالتقاطها، ثم بعد ذلك يفحصون كل المواد في المختبر.
ولأن البحث على الأرض لا يكفي، فقد بدأ المسبار الياباني “هايابوسا 2” في عام 2014 مهمته الفريدة، وهدفه هو كويكب يبعد حوالي 340 مليون كيلومتر. كان صخرة محتملة أمطرت نيازك صغيرة على الأرض، واسمه “ريوغو”، ويبلغ عمره 4 مليارات و600 مليون سنة، ولم يتغير مع مرور السنوات. ويظهر تحليل سطحه أنه يتألف من الكوندرايت الكربوني، أي أنه في غاية الشبه بالنيازك التي عثر عليها هنا على سطح الأرض.
في يونيو/ حزيران 2018، وصل المسبار “هايابوسا 2” إلى الكويكب وأرسل أول الصور إلى الأرض. وبعد ستة أشهر، في فبراير/شباط 2019، بدأ الجزء الأكثر أهمية من المهمة، فقد التقط المسبار بقايا غبار من فوهة أحدثها بتفجير على سطح الكويكب، ثم عاد إلى الأرض وعلى متنه أنقى عينة جمعت على الإطلاق من كويكب غني بالكربون.
إن عثر العلماء على أي مركبات عضوية في العينة، فسيقدم هذا دليلا إضافيا على أن الحياة على الأرض قد تشكلت في الفضاء الخارجي.
بركة الحياة.. تجربة تحاكي الأرض قبل 4 مليارات عام
في جامعة “لودفيغ ماكسيميليان” في ميونيخ، يرغب “توماس كاريل” وفريقه في معرفة نشأة المواد الجينية في ظروف التطور المبكر للأرض، ويقول إن هناك فكرة تفيد بأن نشأة المواد الجينية كانت مجرد حادثة لمرة واحدة، وأن على الظروف أن تكون استثنائية وفريدة في نوعها، لدرجة أنها لم تحدث إلا مرة واحدة فقط في الكون وعلى هذا الكوكب بالتحديد، لأن لدينا القمر، ولأننا على مسافة مناسبة من الشمس، ولأن لدينا ماء على كوكبنا، وهناك آلاف الأسباب.
إذن فأصل الحياة ليس صدفة. ويريد “كاريل” أن يثبت هذا الأمر في المختبر، ولذلك يُنشئ محاكاة مخبرية لسطح الأرض والظروف البيئية التي ربما كانت سائدة قبل 4 مليارات عام، وذلك بإنشاء 3 برك مختلفة مرتبطة بجداول ماء.
تُترك البركة الأولى حتى تجف، ثم تتعرض لمطر مفاجئ، لتمتلئ وتفيض إلى البركة المجاورة، ثم تجف ببطء خلال السنوات الآتية، ثم تحدث عاصفة رعدية، وتمتلئ البركة بالماء وتفيض مجددا إلى البركة التالية.. وهذا هو التغير المستمر بين البلل والجفاف، وهي لعبة العناصر والحرارة المحيطة منذ ما قبل التاريخ. وفي النهاية ستخرج المواد الجينية منها.
ويعني هذا أنه ينبغي للقارورة الزجاجية التي وضعها العلماء في بركة المحاكاة الثالثة أن تحتوي على المكونات الرئيسية للحياة بداخلها. وفي الواقع، إن ما “طبخه” العلماء في مطبخهم الكيميائي كان مكونات الحمض الريبوزي: الأدنين، والسيتوزين، والجوانين، واليوراسيل.
ظروف مثالية ومساعدة من الفضاء.. تطور الحياة
يقول صاحب التجربة “توماس كاريل” إن ما توصلوا إليه يقودهم إلى استنتاج أن المُركّبات الأصلية للمادة الجينية أتت من كواكب خارجية أخرى، وبالتالي فنشأة تلك الحياة ليس في أعماق البحار، بل على الأرض الفتيّة، بعد أن بردت حرارتها بفترة وجيزة مع تغير الفصول والتأثيرات البيئية. لكن اللبنات الأساسية وصلت من الفضاء الخارجي.
وهنا يقول الأخصائي في علم الأرض “أنسغار غريساكا” إن العلماء وجدوا في النيازك مواد نحتاجها للحياة. وهناك شيء واحد واضح تماما، وهو أن هناك تبادلا بين الكواكب، فالمواد تُقتلع من أحد الأجرام السماوية وتشق طريقها نحو كواكب أخرى.
لكن عالمة الكواكب “كويني تشان” تقول: ليس من الصحيح القول إن الحياة موجودة في كل مكان، فوجود المواد الخام التي نحتاجها لظهور الحياة في النيازك، لا يعني أن الحياة يمكن أن تظهر بسهولة.
ورغم كل هذا التطور الذي حققه العلم، يرى عالم الفلك “أليساندرو موربيديلي” أننا لن نتمكن قريبا من حل لغز أصل الحياة. أما عالم فيزياء الفلك “ديمتري سيمينوف” فيرى أننا قد لا نجد الإجابة عن السؤال الفلسفي حول كيفية نشأة الحياة على الأرض أبدا.
لكن عالم المعادن “لوتز هيكت” يقول إنه عندما تفكر في عدد الكواكب في الفضاء، فيبدو احتمال وجود كوكب آخر مثل الأرض مرتفعا جدا، حيث تصل إليه المواد العضوية ويمكن أن تتطور فيه الحياة. إنه الاحتمال نفسه لتطور الحياة على الكوكب الأزرق، فقد قدمت الأرض الظروف المثالية، وحصلت على مساعدة من الفضاء الخارجي.
