لم تحتوي تربة السلسلة الصخرية في وسط القارة القطبية الجنوبية على أي كائنات دقيقة على الإطلاق.
لأول مرة، اكتشف العلماء أنه يبدو أنه لا توجد حياة في تربة سطح الأرض. تأتي هذه التربة من سلسلتين صخريتين تجتاحهما الرياح في باطن القارة القطبية الجنوبية، على بُعد 300 ميل من القطب الجنوبي، حيث تخترق آلاف الأقدام من الجليد الجبال.
يقول نوح فاير، عالم البيئة الميكروبية في جامعة كولورادو بولدر، والذي يدرس فريقه التربة: "لطالما اعتقد الناس أن الميكروبات قوية وقادرة على العيش في أي مكان". ففي النهاية، عُثر على كائنات وحيدة الخلية تعيش في فتحات حرارية مائية تتجاوز درجات حرارتها 200 درجة فهرنهايت، وفي بحيرات تحت جليد يبلغ عمقه نصف ميل في أنتاركتيكا، وحتى على ارتفاع 120 ألف قدم فوق طبقة الستراتوسفير. ولكن بعد عام من العمل، لم يعثر فير وطالب الدكتوراه نيكولاس دراغون على أي أثر للحياة في تربة أنتاركتيكا التي جمعاها.
درس فاير ودراغون تربة إحدى عشرة سلسلة جبلية مختلفة، تمثل طيفًا واسعًا من الظروف. تحتوي التربة القادمة من مناطق جبلية منخفضة وأقل برودة على بكتيريا وفطريات. ولكن في بعض جبال السلسلتين الأعلى والأشد جفافًا والأبرد، لا توجد أي علامات على الحياة.
قال فيرير: "لا يمكننا الجزم بأنها معقمة". اعتاد علماء الأحياء الدقيقة العثور على ملايين الخلايا في ملعقة صغيرة من التربة. لذلك، قد يفلت عدد قليل جدًا (مثل 100 خلية حية) من الكشف. "ولكن على حد علمنا، لا تحتوي على أي كائنات دقيقة".
سواءٌ أكانت بعض التربة خاليةً من الحياة حقًا أم اكتُشف لاحقًا أنها تحتوي على بعض الخلايا الناجية، فإنّ نتائج جديدة نُشرت مؤخرًا في مجلة JGR Biogeosciences قد تُساعد في البحث عن حياة على المريخ. تربة أنتاركتيكا مُجمّدةٌ بشكلٍ دائم، ومليئةٌ بالأملاح السامة، ولم تحتوي على الكثير من الماء السائل منذ مليوني عام - تمامًا مثل تربة المريخ.
جُمعت هذه العينات خلال رحلة استكشافية ممولة من المؤسسة الوطنية للعلوم في يناير 2018 إلى مناطق نائية من جبال ترانس أنتاركتيكا. وتمر العينات عبر الجزء الداخلي من القارة، فاصلةً الهضبة القطبية المرتفعة في الشرق عن الجليد المنخفض في الغرب. أقام العلماء معسكرهم على نهر شاكلتون الجليدي، وهو حزام ناقل من الجليد بطول 60 ميلاً يتدفق عبر هاوية في الجبال. واستخدموا طائرات هليكوبتر للطيران إلى ارتفاعات عالية وجمع عينات من أعلى وأسفل النهر الجليدي.
في الجبال الدافئة الرطبة عند سفح نهر جليدي، على ارتفاع بضع مئات من الأقدام فوق مستوى سطح البحر، اكتشفوا أن تربتها تسكنها حيوانات أصغر من حبة السمسم: ديدان مجهرية، وبطيئات المشية ثمانية الأرجل، ودوارات، وديدان صغيرة تُسمى حشرات الربيع. حشرات مجنحة. تحتوي هذه التربة الرملية الجرداء على أقل من ألف من كمية البكتيريا الموجودة في عشب مُعتنى به جيدًا، وهو ما يكفي لتوفير الغذاء للحيوانات العاشبة الصغيرة الكامنة تحت السطح.
لكن علامات الحياة هذه اختفت تدريجيًا مع زيارة الفريق لجبال أعلى في عمق النهر الجليدي. في قمة النهر الجليدي، زاروا جبلين - جبل شرودر وجبل روبرتس - يزيد ارتفاعهما عن 7000 قدم.
كانت زيارات جبل شرودر قاسية، كما يتذكر بايرون آدامز، عالم الأحياء في جامعة بريغهام يونغ في بروفو، يوتا، والذي قاد المشروع. كانت درجة الحرارة في ذلك اليوم الصيفي قريبة من الصفر. تبخرت الرياح العاتية الجليد والثلج ببطء، تاركةً الجبال عارية، مما شكل تهديدًا مستمرًا لرفع ورمي مجارف الحدائق التي أحضروها لحفر الرمال. الأرض مغطاة بصخور بركانية حمراء تآكلت على مدى مئات الملايين من السنين بفعل الرياح والأمطار، مما تركها محفورة ومصقولة.
عندما رفع العلماء الصخرة، اكتشفوا أن قاعدتها مغطاة بقشرة من الأملاح البيضاء - بلورات سامة من البيركلورات والكلورات والنترات. البيركلورات والكلورات، وهي أملاح تفاعلية أكالة تُستخدم في وقود الصواريخ والمبيضات الصناعية، موجودة أيضًا بكثرة على سطح المريخ. مع عدم وجود ماء يجرفه، يتراكم الملح على هذه الجبال الجافة في أنتاركتيكا.
قال آدامز: "يشبه الأمر أخذ العينات من المريخ". عندما تُدخل مجرفة، "تعرف أنك أول ما يُعكّر صفو التربة للأبد - ربما ملايين السنين".
أشار الباحثون إلى أنه حتى في مثل هذه الارتفاعات العالية وفي أقسى الظروف، سيظل بإمكانهم العثور على كائنات دقيقة حية في التربة. لكن هذه التوقعات بدأت تتلاشى في أواخر عام 2018، عندما استخدمت دراغون تقنية تُسمى تفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR) للكشف عن الحمض النووي الميكروبي في التربة. اختبر دراغون 204 عينات من الجبال الواقعة فوق النهر الجليدي وتحته. أظهرت العينات المأخوذة من الجبال المنخفضة والباردة كميات كبيرة من الحمض النووي؛ لكن معظم العينات (20%) المأخوذة من المرتفعات العالية، بما في ذلك معظمها من جبل شرودر وجبل روبرتس، لم تُختبر بحثًا عن أي نتائج، مما يشير إلى احتوائها على عدد قليل جدًا من الكائنات الدقيقة، أو ربما خالية منها تمامًا.
قال فيريل: "عندما بدأ يُظهر لي بعض النتائج، فكرتُ: 'هناك خطب ما'". ظنّ أن هناك خطبًا ما في العينة أو معدات المختبر.
أجرى دراغون بعد ذلك سلسلة من التجارب الإضافية للبحث عن علامات على وجود حياة. عالج التربة بالجلوكوز لمعرفة ما إذا كانت بعض الكائنات الحية فيها تحوّله إلى ثاني أكسيد الكربون. كان يحاول اكتشاف مركب كيميائي يُسمى ATP، وهو المركب الذي تستخدمه جميع الكائنات الحية على الأرض لتخزين الطاقة. لعدة أشهر، زرع قطعًا من التربة بمزيج من العناصر الغذائية المختلفة، محاولًا إقناع الكائنات الحية الدقيقة الموجودة بالنمو وتكوين مستعمرات.
قال فيريل: "لقد رمى نيك هذه العينات في حوض المطبخ". ورغم كل هذه الاختبارات، لم يجد شيئًا في بعض الترب. "إنه لأمر مدهش حقًا".
وصفت جاكلين غورديال، عالمة الأحياء الدقيقة البيئية في جامعة جيلف بكندا، النتائج بأنها "مثيرة للاهتمام"، لا سيما جهود دراغون لتحديد العوامل التي تؤثر على احتمالية العثور على كائنات دقيقة في موقع معين. ووجدت أن الارتفاعات العالية وتركيزات الكلورات العالية كانتا أقوى مؤشرات فشل اكتشاف الحياة. وصرحت غوديير قائلةً: "هذا اكتشاف مثير للاهتمام للغاية. إنه يُخبرنا بالكثير عن حدود الحياة على الأرض".
إنها ليست مقتنعة تمامًا بأن تربتهم خالية من الحياة حقًا، ويرجع ذلك جزئيًا إلى تجاربها الخاصة في جزء آخر من القارة القطبية الجنوبية.
قبل عدة سنوات، درست تربة من بيئة مماثلة في جبال ترانس أنتاركتيكا، وهي منطقة تبعد 500 ميل شمال غرب نهر شاكلتون الجليدي، تُسمى وادي الجامعة، والتي ربما لم تشهد رطوبة أو درجات حرارة ذوبان عالية لمدة 120 ألف عام. عندما حضنتها لمدة 20 شهرًا عند 23 درجة فهرنهايت، وهي درجة حرارة صيفية نموذجية في الوادي، لم تُظهر التربة أي علامات على وجود حياة. ولكن عندما سخّنت عينات التربة إلى درجات فوق التجمد ببضع درجات، أظهر بعضها نموًا بكتيريًا.
على سبيل المثال، اكتشف العلماء أن الخلايا البكتيرية تبقى حية حتى بعد آلاف السنين في الأنهار الجليدية. عندما تُحاصر، يمكن أن يتباطأ أيضها مليون مرة. تدخل في حالة لا تنمو فيها، بل تُصلح فقط تلف الحمض النووي الناتج عن اختراق الأشعة الكونية للجليد. تتكهن جوديير بأن هذه "الخلايا الناجية البطيئة" قد تكون تلك التي وجدتها في وادي كوليدج - وتعتقد أنه لو حلل دراغون وفيرير تربةً أكبر بعشر مرات، لكانوا قد وجدوها في روبرتس ماسيف أو جبل شرودر.
ويعتقد برنت كريستنر، الذي يدرس الميكروبات الموجودة في القارة القطبية الجنوبية في جامعة فلوريدا في جينزفيل، أن هذه التربة الجافة على ارتفاعات عالية قد تساعد في تحسين البحث عن الحياة على المريخ.
وأشار إلى أن مركبتي الفضاء فايكينغ 1 وفايكينغ 2، اللتين هبطتا على المريخ عام 1976، أجرتا تجارب للكشف عن وجود حياة، مستندتين جزئيًا إلى دراسات التربة المنخفضة قرب ساحل أنتاركتيكا، وهي منطقة تُسمى الوديان الجافة. بعض هذه التربة تصبح رطبة بسبب ذوبان الجليد في الصيف. لا تحتوي هذه التربة على كائنات دقيقة فحسب، بل تحتوي أيضًا في بعض الأماكن على ديدان صغيرة وحيوانات أخرى.
وعلى النقيض من ذلك، فإن التربة الجافة والأعلى في جبل روبرتس وجبل شرودر قد توفر أماكن اختبار أفضل للأدوات المريخية.
قال كريستنر: "سطح المريخ سيء للغاية. لا يمكن لأي كائن حي على الأرض أن يعيش على سطحه" - على الأقل بوصة أو بوصتين من السطح. يجب على أي مركبة فضائية متجهة إلى هناك بحثًا عن حياة أن تكون مستعدة للعمل في بعض أقسى بقاع الأرض.
جميع الحقوق محفوظة © ١٩٩٦-٢٠١٥ للجمعية الجغرافية الوطنية. جميع الحقوق محفوظة لشركة ناشيونال جيوغرافيك بارتنرز، ذ.م.م.، ٢٠١٥-٢٠٢٣.