تويت
الخنادق المحيطية هي انخفاضات شديدة في أعمق أجزاء المحيط ، إذ تندفع القشرة القديمة لإحدى الصفائح التكتونية تحت صفيحة أخرى مكونة الجبال أو البراكين في عمق البحر أو على اليابسة، أو مسببة للزلازل. تشكل الخنادق المحيطية -بعمقها الذي يتجاوز 6000 متر- ما يعرف باسم منطقة الأخاديد القاعية العميقة بما يمثل على الأكثر حوالي 45% من أعماق المحيطات في العالم. لكن أكثر النقاط عمقًا في منطقة الأخاديد يمثل فقط 1% من مساحتها الإجمالية، إذ تشكل المنحدرات البحرية الشاسعة وحوائط الأخاديد شديدة الانحدار معظم منطقة الأخاديد القاعية المسكونة بأصناف الحياة المتنوعة والتي يُعتبر العديد منها جديدًا أو غير معروف للعلماء.
كيف تتشكل الخنادق المحيطية ؟
تتشكل الخنادق بواسطة الاندساس، وهي عملية جيوفيزيائية تلتقي فيها صفيحتان أو أكثر من الصفائح التكتونية الأرضية، وتُدفع الصفيحة الأكثر كثافة تحت الصفيحة الأخف عميقًا وصولًا إلى الوشاح ما يسبب انحناء قاع البحر والقشرة الأرضية -الغلاف الأرضي الصخري- مشكلًا منحدرات حادة على شكل حرف V.
تشكل هذه العملية الخصائص الجيولوجية الديناميكية للخنادق، فهي تُعتبر مسؤولة عن جزء كبير من النشاط الزلزالي للأرض، وغالبًا ما تكون موضعًا للزلازل القوية ومن ضمنها أقوى الزلازل المسجلة حتى الآن.
يولّد الاندساس أيضًا تيارًا صاعدًا من القشرة الأرضية المنصهرة التي تشكل التلال والجزر البركانية الموازية للخندق. ويمكن رؤية أمثلة على هذه الأقواس البركانية في الأرخبيل الياباني، أو جزر ألوتيان، والعديد من الأماكن الأخرى المنتشرة حول ما يعرف باسم حلقة النار بالمحيط الهادئ.
أين توجد الخنادق المحيطية ؟
الخنادق ممتدة لمسافات طويلة وضيقة وعميقة جدًا. وعلى الرغم من أن معظم هذه الخنادق موجود في المحيط الهادئ، فهي منتشرة حول العالم. يوجد أعمق خندق في العالم -خندق ماريانا- بالقرب من جزر ماريانا. يبلغ طول خندق ماريانا 1580 ميلًا بمتوسط عرض حوالي 43 ميلًا، وفيه تقع (تشالنجر ديب) على عمق 10911 متر أو ما يعادل 35797 قدم. وتعد تشالنجر ديب أعمق نقطة في المحيط.
إلى جانب تشالنجر ديب، ثمة بعض الأخاديد التي قد يتجاوز عمقها في بعض النقاط حاجز 10000 متر أو 33000 قدم مثل خندق التونجا أو كوريل- كاماتشا في الفيليبين، وخندق جزر كيرماديك.
كيف هو الحال داخل أحد الخنادق المحيطية ؟
يخلق العمق الكبير للخنادق المحيطية بيئة يزيد فيها ضغط الماء 1000 مرة عن السطح. ودرجة حرارة بالكاد تزيد عن درجة التجمد، ولا ضوء يحافظ على عملية التمثيل الضوئي.
في حين لا تبدو الظروف السابقة مناسبة للحياة، يعتقد العلماء أن المزيج بين الضغط الشديد جدًا والتراكم التدريجي للغذاء على طول محاور الخنادق المحيطية إلى جانب العزلة الجغرافية لأنظمة الأخاديد العميقة قد خلق مسكنًا ذا وفرة كبيرة جدًا في الغذاء لمجموعة قليلة من الكائنات الحية شديدة الخصوصية.
كيف تستمر الحياة في تلك الخنادق؟
تطورت العديد من الكائنات الحية التي تعيش في الخنادق بطريقة مفاجئة لتستطيع النجاة في مثل هذه الظروف الفريدة. وقد بينت الاكتشافات الحديثة في منطقة الخنادق العميقة كائنات حية تمتلك بروتينات وجزيئات حيوية ملائمة لمواجهة الضغط الهيدروستاتيكي الساحق.
وكائنات حية أخرى قادرة على حصد الطاقة من المواد الكيميائية التي تنتج عن التسربات الهيدروكربونية والبراكين الطينية في قاع البحر. وتعيش أنواع أخرى على المواد العضوية المنجرفة من سطح البحر إلى محاور الخنادق ذات شكل V.
ماذا نعرف عن الخنادق المحيطية؟
تمثل الخنادق تحديات هندسية ولوجيستية كبيرة للباحثين الراغبين في دراستها وذلك بسبب عمقها الشديد. حتى الآن، تعد عمليات استكشاف الخنادق محدودة للغاية -فقط ثلاثة أشخاص استكشفوا قاع البحر على عمق أكبر من 6000 متر-.
الكثير مما يُعرف الآن عن الخنادق والكائنات الحية التي تعيش فيها كان بفضل حملتي التقاط عينات تمتا في خمسينيات القرن الماضي -جالاتيا الدانماركية وفيتاز السوفييتية- وبفضل القليل من البعثات الفوتوغرافية والعينات الملتقطة عن بعد دون معرفة موقعها على وجه التحديد. ورغم ندرتها، أشارت هذه المحاولات الأولية لدراسة الخنادق المحيطية إلى وجود عمليات وأنواع وأنظمة بيئية لم تكن معروفة لدينا من قبل.
لماذا تعتبر الخنادق المحيطية مهمة؟
المعرفة المتوفرة حول الخنادق المحيطية محدودة بسبب عمقها ووجودها في أماكن نائية، لكن العلماء يعرفون أنها تلعب دورًا مهمًا في حياتنا على اليابسة.
ماذا تخبرنا الخنادق المحيطية عن الزلازل؟
على سبيل المثال، يحدث معظم النشاط الزلزالي في العالم في المناطق التي تحدث فيها عملية الاندساس التي قد يكون لها آثار كارثية على المجتمعات الساحلية أو حتى الاقتصاد العالمي.
زلازل قاع البحر الناشئة في مناطق الاندساس كانت مسؤولة عن تسونامي المحيط الهندي سنة 2004 وعن زلزال وتسونامي توكوهو في اليابان سنة 2011.
عبر دراسة الخنادق المحيطية كون العلماء فهمًا أفضل للعملية الفعلية للاندساس وأسباب هذه الكوارث المدمرة.
ماذ تخبرنا الخنادق المحيطية عن صحة الإنسان؟
تقدم دراسة الخنادق المحيطية للباحثين رؤية عن الطرق المتنوعة والجديدة التي تتبعها كائنات عمق البحار للتأقلم مع البيئة المحيطة بها، وهو ما قد يكون مفتاحًا أساسيًا للتقدم البيولوجي والطبي الحيوي. يمكن لدراسة طريقة تأقلم كائنات منطقة الخنادق مع الحياة في تلك الظروف القاسية أن تساعد كذلك في تحسين طريقة فهمنا في مجالات بحث مختلفة، بداية من أدوية السكري إلى منظفات الغسيل المحسنة.
اكتشف الباحثون بالفعل بعض الميكروبات التي تسكن المنافس الحرارية المائية العميقة والتي قد تشكل مصدرًا لعقاقير المضادات الحيوية ومضادات السرطان. يمكن أن تنطوي عملية التأقلم تلك على مفتاح فهم أصل الحياة المحيطية، إذ يقوم العلماء باختبار جينات تلك الكائنات الحية بهدف تأريخ كيفية انتشار الحياة بين الأنظمة البيئية لمناطق الخنادق العميقة النائية ومنها في نهاية المطاف إلى كل محيطات العالم.
ماذا تخبرنا الخنادق المحيطية عن مناخ الأرض؟
كشفت الأبحاث الحديثة عن وجود كميات كبيرة بشكل غير متوقع من الكربون المتراكم في الخنادق، وهو ما يرجح أن هذه المناطق تلعب دورًا مهمًا في تحديد مناخ الأرض. يُحتجز هذا الكربون داخل الوشاح الأرضي من خلال عملية الاندساس أو تستهلكه بكتيريا الخنادق.
يقدم هذا الاكتشاف فرصة لمزيد من البحث عن دور الخنادق كمصدر للكربون (من خلال البراكين والعمليات الأخرى) وكحوض في الدورة الكربونية للكوكب والتي قد تؤثر على الطريقة التي يفهم ويتنبأ بها العلماء أثر الغازات المسببة للاحتباس الحراري التي ينتجها الإنسان والتغير المناخي.
ما هو مستقبل بحث واستكشاف الخنادق المحيطية؟
إن تطوير تكنولوجيا أعماق بحار جديدة بداية من الغاطسات إلى الكاميرات وأجهزة الاستشعار وملتقطات العينات، سيوفر فرصًا أفضل للعلماء لاستكشاف الأنظمة البيئية للخنادق المحيطية بشكل ممنهج على نطاق زمني كبير.
هذا سيمنحنا في النهاية فهمًا أفضل للزلازل والعمليات الجيوفيزيائية إلى جانب مراجعة درجة فهم العلماء لدورة الكربون العالمية وتوفير مداخل جديدة للبحث الطبي الحيوي. وربما تقدم رؤى جديدة حول تطور الحياة على الأرض.
ستزيد هذه التطورات التكنولوجية أيضًا من قدرة العلماء على دراسة المحيط بالكامل ابتداء من السواحل النائية إلى المحيط القطبي المتجمد.
الخنادق هي انخفاضات ضيقة تمتد لمسافات طويلة في قاع البحر، تتشكل هذه الخنادق على الحدود بين الصفائح التكتونية، إذ تندفع واحدة تحت الأخرى.
توجد أعمق النقاط في المحيط داخل تلك الخنادق في أعماق تصل إلى 11000 متر أو ما يعادل 35000 قدم. ومثال على ذلك هو منطقة تشالنجر ديب، وهي جزء من خندق جزر ماريانا حيث انضغطت صفيحة المحيط الهادي أسفل صفيحة الفلبين.
كيف تتشكل الخنادق المحيطية ؟
تتشكل الخنادق بواسطة الاندساس، وهي عملية جيوفيزيائية تلتقي فيها صفيحتان أو أكثر من الصفائح التكتونية الأرضية، وتُدفع الصفيحة الأكثر كثافة تحت الصفيحة الأخف عميقًا وصولًا إلى الوشاح ما يسبب انحناء قاع البحر والقشرة الأرضية -الغلاف الأرضي الصخري- مشكلًا منحدرات حادة على شكل حرف V.
تشكل هذه العملية الخصائص الجيولوجية الديناميكية للخنادق، فهي تُعتبر مسؤولة عن جزء كبير من النشاط الزلزالي للأرض، وغالبًا ما تكون موضعًا للزلازل القوية ومن ضمنها أقوى الزلازل المسجلة حتى الآن.
يولّد الاندساس أيضًا تيارًا صاعدًا من القشرة الأرضية المنصهرة التي تشكل التلال والجزر البركانية الموازية للخندق. ويمكن رؤية أمثلة على هذه الأقواس البركانية في الأرخبيل الياباني، أو جزر ألوتيان، والعديد من الأماكن الأخرى المنتشرة حول ما يعرف باسم حلقة النار بالمحيط الهادئ.
أين توجد الخنادق المحيطية ؟
الخنادق ممتدة لمسافات طويلة وضيقة وعميقة جدًا. وعلى الرغم من أن معظم هذه الخنادق موجود في المحيط الهادئ، فهي منتشرة حول العالم. يوجد أعمق خندق في العالم -خندق ماريانا- بالقرب من جزر ماريانا. يبلغ طول خندق ماريانا 1580 ميلًا بمتوسط عرض حوالي 43 ميلًا، وفيه تقع (تشالنجر ديب) على عمق 10911 متر أو ما يعادل 35797 قدم. وتعد تشالنجر ديب أعمق نقطة في المحيط.
إلى جانب تشالنجر ديب، ثمة بعض الأخاديد التي قد يتجاوز عمقها في بعض النقاط حاجز 10000 متر أو 33000 قدم مثل خندق التونجا أو كوريل- كاماتشا في الفيليبين، وخندق جزر كيرماديك.
كيف هو الحال داخل أحد الخنادق المحيطية ؟
يخلق العمق الكبير للخنادق المحيطية بيئة يزيد فيها ضغط الماء 1000 مرة عن السطح. ودرجة حرارة بالكاد تزيد عن درجة التجمد، ولا ضوء يحافظ على عملية التمثيل الضوئي.
في حين لا تبدو الظروف السابقة مناسبة للحياة، يعتقد العلماء أن المزيج بين الضغط الشديد جدًا والتراكم التدريجي للغذاء على طول محاور الخنادق المحيطية إلى جانب العزلة الجغرافية لأنظمة الأخاديد العميقة قد خلق مسكنًا ذا وفرة كبيرة جدًا في الغذاء لمجموعة قليلة من الكائنات الحية شديدة الخصوصية.
كيف تستمر الحياة في تلك الخنادق؟
تطورت العديد من الكائنات الحية التي تعيش في الخنادق بطريقة مفاجئة لتستطيع النجاة في مثل هذه الظروف الفريدة. وقد بينت الاكتشافات الحديثة في منطقة الخنادق العميقة كائنات حية تمتلك بروتينات وجزيئات حيوية ملائمة لمواجهة الضغط الهيدروستاتيكي الساحق.
وكائنات حية أخرى قادرة على حصد الطاقة من المواد الكيميائية التي تنتج عن التسربات الهيدروكربونية والبراكين الطينية في قاع البحر. وتعيش أنواع أخرى على المواد العضوية المنجرفة من سطح البحر إلى محاور الخنادق ذات شكل V.
ماذا نعرف عن الخنادق المحيطية؟
تمثل الخنادق تحديات هندسية ولوجيستية كبيرة للباحثين الراغبين في دراستها وذلك بسبب عمقها الشديد. حتى الآن، تعد عمليات استكشاف الخنادق محدودة للغاية -فقط ثلاثة أشخاص استكشفوا قاع البحر على عمق أكبر من 6000 متر-.
الكثير مما يُعرف الآن عن الخنادق والكائنات الحية التي تعيش فيها كان بفضل حملتي التقاط عينات تمتا في خمسينيات القرن الماضي -جالاتيا الدانماركية وفيتاز السوفييتية- وبفضل القليل من البعثات الفوتوغرافية والعينات الملتقطة عن بعد دون معرفة موقعها على وجه التحديد. ورغم ندرتها، أشارت هذه المحاولات الأولية لدراسة الخنادق المحيطية إلى وجود عمليات وأنواع وأنظمة بيئية لم تكن معروفة لدينا من قبل.
لماذا تعتبر الخنادق المحيطية مهمة؟
المعرفة المتوفرة حول الخنادق المحيطية محدودة بسبب عمقها ووجودها في أماكن نائية، لكن العلماء يعرفون أنها تلعب دورًا مهمًا في حياتنا على اليابسة.
ماذا تخبرنا الخنادق المحيطية عن الزلازل؟
على سبيل المثال، يحدث معظم النشاط الزلزالي في العالم في المناطق التي تحدث فيها عملية الاندساس التي قد يكون لها آثار كارثية على المجتمعات الساحلية أو حتى الاقتصاد العالمي.
زلازل قاع البحر الناشئة في مناطق الاندساس كانت مسؤولة عن تسونامي المحيط الهندي سنة 2004 وعن زلزال وتسونامي توكوهو في اليابان سنة 2011.
عبر دراسة الخنادق المحيطية كون العلماء فهمًا أفضل للعملية الفعلية للاندساس وأسباب هذه الكوارث المدمرة.
ماذ تخبرنا الخنادق المحيطية عن صحة الإنسان؟
تقدم دراسة الخنادق المحيطية للباحثين رؤية عن الطرق المتنوعة والجديدة التي تتبعها كائنات عمق البحار للتأقلم مع البيئة المحيطة بها، وهو ما قد يكون مفتاحًا أساسيًا للتقدم البيولوجي والطبي الحيوي. يمكن لدراسة طريقة تأقلم كائنات منطقة الخنادق مع الحياة في تلك الظروف القاسية أن تساعد كذلك في تحسين طريقة فهمنا في مجالات بحث مختلفة، بداية من أدوية السكري إلى منظفات الغسيل المحسنة.
اكتشف الباحثون بالفعل بعض الميكروبات التي تسكن المنافس الحرارية المائية العميقة والتي قد تشكل مصدرًا لعقاقير المضادات الحيوية ومضادات السرطان. يمكن أن تنطوي عملية التأقلم تلك على مفتاح فهم أصل الحياة المحيطية، إذ يقوم العلماء باختبار جينات تلك الكائنات الحية بهدف تأريخ كيفية انتشار الحياة بين الأنظمة البيئية لمناطق الخنادق العميقة النائية ومنها في نهاية المطاف إلى كل محيطات العالم.
ماذا تخبرنا الخنادق المحيطية عن مناخ الأرض؟
كشفت الأبحاث الحديثة عن وجود كميات كبيرة بشكل غير متوقع من الكربون المتراكم في الخنادق، وهو ما يرجح أن هذه المناطق تلعب دورًا مهمًا في تحديد مناخ الأرض. يُحتجز هذا الكربون داخل الوشاح الأرضي من خلال عملية الاندساس أو تستهلكه بكتيريا الخنادق.
يقدم هذا الاكتشاف فرصة لمزيد من البحث عن دور الخنادق كمصدر للكربون (من خلال البراكين والعمليات الأخرى) وكحوض في الدورة الكربونية للكوكب والتي قد تؤثر على الطريقة التي يفهم ويتنبأ بها العلماء أثر الغازات المسببة للاحتباس الحراري التي ينتجها الإنسان والتغير المناخي.
ما هو مستقبل بحث واستكشاف الخنادق المحيطية؟
إن تطوير تكنولوجيا أعماق بحار جديدة بداية من الغاطسات إلى الكاميرات وأجهزة الاستشعار وملتقطات العينات، سيوفر فرصًا أفضل للعلماء لاستكشاف الأنظمة البيئية للخنادق المحيطية بشكل ممنهج على نطاق زمني كبير.
هذا سيمنحنا في النهاية فهمًا أفضل للزلازل والعمليات الجيوفيزيائية إلى جانب مراجعة درجة فهم العلماء لدورة الكربون العالمية وتوفير مداخل جديدة للبحث الطبي الحيوي. وربما تقدم رؤى جديدة حول تطور الحياة على الأرض.
ستزيد هذه التطورات التكنولوجية أيضًا من قدرة العلماء على دراسة المحيط بالكامل ابتداء من السواحل النائية إلى المحيط القطبي المتجمد.
الخنادق هي انخفاضات ضيقة تمتد لمسافات طويلة في قاع البحر، تتشكل هذه الخنادق على الحدود بين الصفائح التكتونية، إذ تندفع واحدة تحت الأخرى.
توجد أعمق النقاط في المحيط داخل تلك الخنادق في أعماق تصل إلى 11000 متر أو ما يعادل 35000 قدم. ومثال على ذلك هو منطقة تشالنجر ديب، وهي جزء من خندق جزر ماريانا حيث انضغطت صفيحة المحيط الهادي أسفل صفيحة الفلبين.