تويت
هل تخيلت الحياة على الأرض منذ 4 مليارات سنة؟ لو أمكن لك القيام بذلك، ستكون وحيدًا في هذه التجربة الفريدة في جو حار جدًا، ولحسن الحظ ستكون تجربة قصيرة مع عدم وجود الأكسجين، لكن العلماء أشاروا في بحث جديد أن ما يميز تلك الفترة أن البرق قد يكون أقل مما هو عليه في العصر الحديث!
يمكن أن يُحدث هذا الاكتشاف فرقًا في الفرضيات التي تشير إلى أن البرق قد يكون له دور في وجود الحياة المبكرة على كوكبنا، فإذا كانت الصواعق أقل شيوعًا على الأرض المبكرة مما كان يُعتقد سابقًا، فذلك من شأنه أن يغيّر من تلك الفرضيات.
للتعمّق أكثر، قام الباحثون بإجراء دراسة لمعرفة كيف يمكن أن تكون التدفقات التفريغية (الشرارة التي تسبق البرق) قد تشكّلت في جو كثيف من ثاني أكسيد الكربون والنيتروجين الجزيئي، التي هي مكونات الغلاف الجوي للأرض البدائية كما عرفنا مؤخرًا.
يقول الفيزيائي كريستوف كون من الجامعة التقنية في الدنمارك: «في الأساس، تحتاج في الغلاف الجوي الغني بالنيتروجين والكربون إلى حقول كهربائية أقوى لبدء التفريغ».
وتعد سلسلة ردود الأفعال للإلكترونات المتسارعة والمتصادمة؛ المعروفة باسم الانهيارات الجليدية للإلكترونات، ضرورية لحدوث التدفقات التفريغية، إذ يتغير سلوك الإلكترونات اعتمادًا على الظروف الجوية، ومن هنا يأتي هذا التناقض المكتشف حديثًا.
ما يعقّد الأمور أكثر أننا لسنا متأكدين تمامًا من شكل الغلاف الجوي للأرض المبكرة، لذلك لجأ العلماء إلى فرضية ثاني أكسيد الكربون والنيتروجين التي طرحها عالم الجيولوجيا جيمس كاستينغ أول مرة في التسعينيات.
في اقتراح قديم من ستانلي ميلر وهارولد يوري نُشر في خمسينيات القرن الماضي، يقول بأن غازي الميثان والأمونيا كانا مهيمنين على الغلاف الجوي خلال المليار سنة الأولى من عمر الأرض.
كان ميلر ويوري أوّل من طرح فكرة البرق أساسًا لتشكّل الحياة على الأرض، وذلك من طريق التجارب على قوارير مملوءة بالغاز، لكن في السنوات الأخيرة بدأ التفكير في تكوين الغلاف الجوي للأرض البدائية بالتغيّر.
كتب باحثون في ورقة علمية جديدة: «تُظهر عمليات المحاكاة التي أجريناها أن التدفقات التفريغية في خليط ميلر-يوري تبدأ بالحقول المنخفضة، مقارنةً بمزيج كاستينغ، وجزئيًا على الأرض الحديثة، ما يشير إلى أن هذه التدفقات في الغلاف الجوي للأرض القديمة ربما كانت أكثر صعوبة مما كان يُعتقد سابقًا».
ويعني هذا أن عملية إنتاج وبناء جزيئات البريبايوتك -اللازمة لتشكّل الحياة على الأرض- من طريق ضربات البرق، كانت ستستغرق وقتًا أطول إذا كانت الأفكار الحديثة حول الغلاف الجوي للأرض المبكرة صحيحة.
لم يحدد الباحثون الوقت بدقة، لقد أجروا فقط نمذجة واحدة لأولى المراحل في عملية تكوين البرق، ولا يزال هناك الكثير من الأشياء المجهولة. لكنهم على الرغم من ذلك يؤكدون أن الاختلافات يمكن أن تُحدث فرقًا كبيرًا في مدى تكرار ضربات البرق.
يوجد الكثير من العمل الذي يتعيّن القيام به في هذا المجال، إذ يمكن توسيع نطاق البحث ليشمل كامل عملية حدوث البرق، وإضافة المزيد من النماذج الكيميائية للغلاف الجوي، فنحن ما زلنا نبحث عن إجابات لأسئلة كبيرة.
يقول كون: «إذا كانت التدفقات التفريغية للبرق مسؤولة عن إنتاج جزيئات البريبايوتك، فمن المهم الحصول على فهم نظري أفضل لكيفية حدوث ذلك»، وأضاف: «إن السؤال الكبير الذي لا يزال قائمًا: من أين تأتي كل جزيئات البريبايوتك هذه؟».
يمكن أن يُحدث هذا الاكتشاف فرقًا في الفرضيات التي تشير إلى أن البرق قد يكون له دور في وجود الحياة المبكرة على كوكبنا، فإذا كانت الصواعق أقل شيوعًا على الأرض المبكرة مما كان يُعتقد سابقًا، فذلك من شأنه أن يغيّر من تلك الفرضيات.
للتعمّق أكثر، قام الباحثون بإجراء دراسة لمعرفة كيف يمكن أن تكون التدفقات التفريغية (الشرارة التي تسبق البرق) قد تشكّلت في جو كثيف من ثاني أكسيد الكربون والنيتروجين الجزيئي، التي هي مكونات الغلاف الجوي للأرض البدائية كما عرفنا مؤخرًا.
يقول الفيزيائي كريستوف كون من الجامعة التقنية في الدنمارك: «في الأساس، تحتاج في الغلاف الجوي الغني بالنيتروجين والكربون إلى حقول كهربائية أقوى لبدء التفريغ».
وتعد سلسلة ردود الأفعال للإلكترونات المتسارعة والمتصادمة؛ المعروفة باسم الانهيارات الجليدية للإلكترونات، ضرورية لحدوث التدفقات التفريغية، إذ يتغير سلوك الإلكترونات اعتمادًا على الظروف الجوية، ومن هنا يأتي هذا التناقض المكتشف حديثًا.
ما يعقّد الأمور أكثر أننا لسنا متأكدين تمامًا من شكل الغلاف الجوي للأرض المبكرة، لذلك لجأ العلماء إلى فرضية ثاني أكسيد الكربون والنيتروجين التي طرحها عالم الجيولوجيا جيمس كاستينغ أول مرة في التسعينيات.
في اقتراح قديم من ستانلي ميلر وهارولد يوري نُشر في خمسينيات القرن الماضي، يقول بأن غازي الميثان والأمونيا كانا مهيمنين على الغلاف الجوي خلال المليار سنة الأولى من عمر الأرض.
كان ميلر ويوري أوّل من طرح فكرة البرق أساسًا لتشكّل الحياة على الأرض، وذلك من طريق التجارب على قوارير مملوءة بالغاز، لكن في السنوات الأخيرة بدأ التفكير في تكوين الغلاف الجوي للأرض البدائية بالتغيّر.
كتب باحثون في ورقة علمية جديدة: «تُظهر عمليات المحاكاة التي أجريناها أن التدفقات التفريغية في خليط ميلر-يوري تبدأ بالحقول المنخفضة، مقارنةً بمزيج كاستينغ، وجزئيًا على الأرض الحديثة، ما يشير إلى أن هذه التدفقات في الغلاف الجوي للأرض القديمة ربما كانت أكثر صعوبة مما كان يُعتقد سابقًا».
ويعني هذا أن عملية إنتاج وبناء جزيئات البريبايوتك -اللازمة لتشكّل الحياة على الأرض- من طريق ضربات البرق، كانت ستستغرق وقتًا أطول إذا كانت الأفكار الحديثة حول الغلاف الجوي للأرض المبكرة صحيحة.
لم يحدد الباحثون الوقت بدقة، لقد أجروا فقط نمذجة واحدة لأولى المراحل في عملية تكوين البرق، ولا يزال هناك الكثير من الأشياء المجهولة. لكنهم على الرغم من ذلك يؤكدون أن الاختلافات يمكن أن تُحدث فرقًا كبيرًا في مدى تكرار ضربات البرق.
يوجد الكثير من العمل الذي يتعيّن القيام به في هذا المجال، إذ يمكن توسيع نطاق البحث ليشمل كامل عملية حدوث البرق، وإضافة المزيد من النماذج الكيميائية للغلاف الجوي، فنحن ما زلنا نبحث عن إجابات لأسئلة كبيرة.
يقول كون: «إذا كانت التدفقات التفريغية للبرق مسؤولة عن إنتاج جزيئات البريبايوتك، فمن المهم الحصول على فهم نظري أفضل لكيفية حدوث ذلك»، وأضاف: «إن السؤال الكبير الذي لا يزال قائمًا: من أين تأتي كل جزيئات البريبايوتك هذه؟».