ربما تكون سفينة الحفر في المحيطات قد قامت برحلتها الأخيرة - ولهذا السبب لا يريد العلماء رؤية قرار JOIDES متوقفًا

مكاني المفضل في العالم ليس موقعًا ثابتًا.إنه قرار جويديس, ، وهي سفينة أبحاث ممولة دوليًا أمضت مدة خدمتها في التنقل باستمرار، من أعماق القطب الجنوبي إلى أعالي القطب الشمالي.

منذ عام 1985، قامت البعثات العلمية في هذا المختبر الفريد من نوعه للمحيطات بحفر 230 ميلاً (370 كيلومترًا) من الرواسب والنوى الصخرية – عينات أسطوانية طويلة توفر إطلالة فريدة على قاع المحيط.تأتي النوى من آلاف المواقع المختلفة، مما يمكّن العلماء من العديد من الجامعات حول العالم من استكشاف التغيرات داخل الأرض.

كما أنها توفر نافذة على تاريخ كوكبنا.يحتفظ قاع المحيط بمكتبة جيولوجية توثق ملايين السنين من تغير المناخ وتطوره.

من المؤسف أن سفينة JOIDES Resolution، المعروفة أيضًا باسم JR، ربما تكون قد أبحرت للمرة الأخيرة.في أغسطس.وفي 2 تشرين الثاني (نوفمبر) 2024، رست في أمستردام، مع عدم وجود مسار واضح لجمع مبلغ 72 مليون دولار أمريكي سنويًا اللازم لتشغيل السفينة.معظم هذا التمويل يأتي من الولايات المتحدة.المؤسسة الوطنية للعلوم، والتي أعلنت في عام 2023 أنها لن تمول JR بعد عام 2024 لأن المساهمات المقدمة من الشركاء الدوليين لم تكن تواكب ارتفاع التكاليف.بدأت الطواقم إزالة المعدات العلمية من السفينة.

تقول مؤسسة العلوم الوطنية إنها ستدعم الأبحاث الجارية باستخدام العينات الأساسية الموجودة وستعمل مع العلماء للتخطيط لمستقبل الحفر العلمي في المحيطات.ولكن بالنسبة لي وللعديد من العلماء الآخرين، فإن تكلفة تشغيل قطار جيه آر تتضاءل مقارنة بالأضرار الناجمة عن زلزال كبير واحد ــ مثل زلزال توهوكو-أوكي في اليابان عام 2011. تقدر بـ 220 مليار دولار – أو تريليونات الدولارات في الأضرار الناجمة عن تغير المناخ.تساعد أبحاث جوهر المحيطات العلماء على فهم مثل هذه الأحداث حتى تتمكن المجتمعات من التخطيط للمستقبل.

مختبر عائم

لا توجد سفينة أخرى تتمتع بقدرات JR.السفينة هي طوله 469 قدمًا (143 مترًا). - أطول بنسبة 50% من ملعب كرة القدم.لقد أكثر من 5 أميال (8 كيلومترات) من أنابيب الحفر الذي يربط السفينة بقاع البحر والطبقات الموجودة تحته، مما يسمح لها برفع العينات الأساسية من تحت سطح البحر إلى السفينة.

جي آر نظام تحديد المواقع الديناميكي تمكنه من البقاء ثابتًا في مكان واحد تمامًا لعدة أيام أو أسابيع في المرة الواحدة.فقط سفينتان أخريان في العالم لديهما هذه القدرة: تشيكيو, وسفينة أكبر تديرها اليابان في المياه اليابانية، وسفينة حفر صينية جديدة تسمى منغكسيانغ.

لقد أمضيت ثماني رحلات استكشافية مدة كل منها شهرين في إطار JOIDESsolution، في المقام الأول عند خطوط العرض العليا بالقرب من القطبين لاستكشاف المناخات الماضية.كان يعمل في كل رحلة حوالي 60 عالمًا وفنيًا و65 من أفراد الطاقم.وبمجرد مغادرة السفينة للميناء، كانت العمليات تجري على مدار 24 ساعة يوميًا.لقد عملنا جميعًا في نوبات مدتها 12 ساعة.

يمكن أن تكون هذه الرحلات مرهقة.ومع ذلك، فإن الإثارة للاكتشافات الجديدة وغير المتوقعة في كثير من الأحيان، والصداقة الحميمة مع زملائها المشاركين، كانت تجعل الوقت يمر بسرعة.

رؤى من بعثات JR

في وقت مبكر من ستينيات القرن العشرين، بدأ الجيولوجيون يدركون أن قارات الأرض ومحيطاتها ليست ثابتة.بل هم جزء منه لوحات متحركة داخل القشرة الأرضية والوشاح العلوي.إن حركة الصفائح، وخاصة عند اصطدامها ببعضها البعض، تؤدي إلى حدوث الزلازل والبراكين.

يمكن نوى الرواسب البحرية اختراق ميل أو أكثر في قشرة الأرض.إنها توفر الفرصة الوحيدة لدراسة التغيرات المستمرة في تفاعلات الصفائح التكتونية، ودراسة المناخ والتطور البحري، واستكشاف حدود الحياة الأرضية.وفيما يلي أربعة مجالات بدأت تفاصيل هذه العمليات في الظهور فيها:

خلق الصفائح التكتونية

القشرة المحيطية يكون مختلفة جذريا من القشرة التي تقع تحت القارات.عندما علمت بها لأول مرة في السبعينيات، كان نموذج تكوينها وبنيتها بسيطًا:

– ارتفعت الحمم البركانية من غرف الصهارة تحت سلاسل البراكين في قاع البحر، والمعروفة باسم تلال المحيط.

- انسكبت على قاع البحر، مكونة صخرة بركانية داكنة، زجاجية في كثير من الأحيان، تسمى البازلت.

- داخل حجرة الصهارة العميقة والتي تبرد ببطء، تتشكل معادن بلورية، مما يؤدي إلى تكوين صخور ذات نسيج يشبه الجرانيت.

- على مدى ملايين السنين، ابتعدت هذه القشرة الجديدة عن التلال، وأصبحت أكثر برودة وأكثر كثافة.

لكن النوى المستردة بواسطة قرار JOIDES، إلى جانب الدراسات التي تستخدم الروبوتات تحت الماء تسمى الغواصات, وكشف أن هذا الرأي غير دقيق.على سبيل المثال، أظهروا أن مياه البحر تدور عبر القشرة، مما يغير تركيبها وتكوينها كيمياء مياه البحر نفسها.

وأظهرت الدراسات الأساسية أيضًا أن وشاح الأرض - وهو الأساس الذي يُعتقد أنه يقع عميقًا تحت السطح - يتحرك على مناطق صدع عملاقة لم تكن معروفة سابقًا ويمتد لأعلى إلى سطح قشرة المحيط.الوشاح قد توفر أدلة على أصول الحياة.

لقد غيرت هذه الأفكار فهم العلماء الأساسي لكيفية هيكلة كوكبنا.

سجلات المناخ في قشرة المحيط

اهتمامي الخاص ينصب على الرواسب التي تتراكم على قشرة المحيط.تحتوي هذه الرواسب على حفريات دقيقة من العوالق، بما في ذلك الكائنات الحية مثل الدياتومات والمكورات الحجرية التي تعيش على سطح المحيط أو بالقرب منه. كما يقومون بعملية التمثيل الضوئي, فهي تمتص ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي وتنتج نصف الأكسجين الذي نتنفسه.

تختلف أنواع العوالق باختلاف درجة حرارة وكيمياء مياه البحر.وعندما تموت وتسقط في قاع البحر، فإنها تحتفظ بسجل ممتاز للمناخات الماضية.يستخدمها العلماء لفهم كيف ارتفعت درجة حرارة مناخ الأرض وتبريده في الماضي.

مصدر آخر للمعلومات هو الرواسب التي تتساقط من ذوبان الجبال الجليدية.تلتقط الأنهار الجليدية الصخور أثناء تدفقها فوق الأرض.وعندما تصل إلى البحر، تنفصل أجزاء منها لتتحول إلى جبال جليدية.يذوب الجليد عندما يتعرض لمياه المحيط الدافئة، وتسقط الصخور في قاع البحر.هؤلاء رواسب الصخور في الرواسب هي سجل للتحولات الماضية بين المناخات الدافئة والباردة.

تدمير اللوحة وإعادة تدويرها

تقع معظم أجزاء المحيط الهادئ وبعض مناطق المحيط الأطلسي فوق مناطق تسمى هوامش متقاربة, حيث تصطدم الصفائح التكتونية ببعضها البعض.تدفع هذه العملية بعض قشرة المحيط والرواسب إلى الأرض، حيث تذوب ويتم إعادة تدويرها في النهاية إلى قشرة جديدة، غالبًا على شكل براكين.

يمكن أن تؤدي الصدوع العملاقة على طول هذه الهوامش إلى حدوث زلازل هائلة، مثل زلزال عام 2011 زلزال توهوكو-أوكي قبالة الساحل الشرقي لليابان.النوى المأخوذة بالقرب من مثل هذه العيوب تساعد العلماء فهم القوى التي تسبب هذه الأحداث.كما أنها تخلق فتحات حيث يمكن إدخال الأدوات لرصد الزلازل المستقبلية.

كما بدأت النوى المستخرجة من مناطق الهامش المتقاربة في الكشف عن كيفية إنشاء البراكين وكيف تعدل تغير المناخ على المدى الطويل من خلال إنتاج انبعاثات ثاني أكسيد الكربون.

حدود الحياة الأرضية

في أواخر السبعينيات، تم اكتشاف أشكال جديدة غريبة من الحياة الأرضية في المحيط الهادئ في المناطق التي تشكلت فيها قشرة المحيط.وعلى حدود الصفائح، تسربت مياه البحر الباردة عبر الشقوق الموجودة في القشرة الأرضية.وهناك، تم إعادة تسخينه بواسطة الصهارة الساخنة ثم اندفع إلى الأعلى من خلال الفتحات التي ذكرها العلماء الفتحات الحرارية المائية.

وكان الماء الساخن يحتوي على معادن، بردت عند ملامستها لمياه البحر الباردة وتصلبت لتشكل هياكل تشبه المدخنة حول الفتحات.مئات من أشكال الحياة، بما في ذلك الميكروبات وبلح البحر والديدان الأنبوبية، استعمرت هذه الهياكل, ، وتزدهر بالقرب من مناطق الضغط الشديد ودرجات الحرارة الساخنة التي تصل إلى 248 درجة فهرنهايت (120 درجة مئوية).

وقد كشفت عملية حفر JR لاحقًا عن أشكال حياة أخرى تعيش في أعماق قاع المحيط، في ظروف الحرمان الشديد من الأكسجين والطاقة.ولا يعرف العلماء شيئًا تقريبًا عن تنوع هذه الكائنات الحية، أو استراتيجيات التمثيل الغذائي التي يستخدمونها للبقاء على قيد الحياة في بيئتهم الصعبة.إن فهم كيفية ازدهارها يمكن أن يفيد البعثات إلى الكواكب الأخرى، مثل قمر زحل إنسيلادوس وقمر كوكب المشتري أوروبا، التي لديها المحيطات تحت السطحية التي قد تدعم الحياة.

ماذا بعد بالنسبة للحفر العلمي في المحيطات؟

لدى المؤسسة الوطنية للعلوم أنشأت لجنة للنظر في القدرات التي يجب أن تتمتع بها سفينة الحفر الجديدة، وقد يفعل الكونجرس ذلك توفير التمويل لبعثات JR الإضافية في عام 2025.ونظراً لحجم ما لا يعرفه العلماء حتى الآن عن تاريخ الأرض، والتحديات التي تواجهها البشرية في التكيف مع تغير المناخ، آمل أنا وزملائي أن تظل سفينة جويديس ريزوليوشن قادرة على الإبحار مرة أخرى، وأن تتولى سفينة جديدة مهمتها في نهاية المطاف.