على الأرض، يتم احتجاز كميات هائلة من الميثان داخل هياكل كيميائية بيضاء تشبه القفص. توجد هذه الرواسب في المقام الأول في المناطق القطبية المتجمدة بشكل دائم وكذلك في قاع البحر، ولكن المفتاح هنا هو أنها ليست خاصة بكوكبنا. ومن المعروف وجود خزانات مماثلة على الأجسام عبر النظام الشمسي — من الكواكب وأقمارها إلى المذنبات سوستة من قبل. وعلى الرغم من أن العلماء يعتقدون أن مثل هذه الرواسب تؤثر في نهاية المطاف على تكوين مياه المحيطات والأغلفة الجوية لهذه العوالم، إلا أن السؤال يظل مفتوحًا حول ما إذا كانت تنشأ من عمليات بيولوجية. لقد تساءل العديد من الخبراء منذ فترة طويلة عن كيفية بقاء أقفاص الميثان هذه مستقرة في ظل ظروف مياه المحيط ذات الضغط العالي.
الآن، اكتشف فريق من الباحثين الذين يدرسون إحدى رواسب الميثان هذه – التي تم انتشالها من قاع البحر قبالة ساحل ولاية أوريغون – فئة من البروتينات لم تكن معروفة سابقًا والتي يبدو أنها تلعب دورًا مهمًا في تثبيت بنية الرواسب.
“أردنا أن نفهم كيف ظلت هذه التكوينات مستقرة تحت قاع البحر، وعلى وجه التحديد ما هي الآليات التي ساهمت في استقرارها،” جينيفر جلاس، وهي أستاذة في كلية علوم الأرض والغلاف الجوي في معهد جورجيا للتكنولوجيا وباحثة مشاركة في الدراسة. وقال مؤلف الدراسة الجديدة في أ إفادة. “هذا شيء لم يفعله أحد من قبل.”
متعلق ب: رصدت “بواعث فائقة” للميثان على الأرض من خلال تجربة المحطة الفضائية
على أرضتتشكل رواسب صلبة تشبه الجليد تُعرف باسم عقدة الميثان عندما تقوم الكائنات الحية الدقيقة في مياه المحيط بتحويل المواد العضوية، مثل بقايا العوالق، إلى غاز الميثان، والذي يُحتجز بعد ذلك في أقفاص. تتحول هذه الرواسب إلى غاز وقت وترتفع إلى أعلى. خلال هذه العملية، تبدأ مجموعة متنوعة من الكائنات الحية في تناول الميثان. وفي نهاية المطاف، يتم إطلاق المادة الكيميائية في الغلاف الجوي. ولكن في مناطق مثل القطب الشمالي، حيث يوجد الماء الاحترار أسرع من بقية الكوكبتتسرب كميات كبيرة من غاز الميثان من مياه المحيط قبل أن تتمكن تلك المجتمعات البيولوجية من استهلاكها.
“هذه الميكروبات العميقة تشفر الجينات التي تختلف عن أي جينات موجودة على سطح الأرض”، كما قال جلاس سابقًا قال عندما بدأ البحث بدعم من ناسا برنامج علم الأحياء الخارجي. “يمنحنا هذا المشروع الفرصة لكشف استراتيجيات البقاء الميكروبية في الظروف القاسية، وفهم أدوار الميكروبات في مصير [of] الميثان في مكامن الهيدرات، ويوسع قدرتنا البحثية.”
ومن أجل فهم هيدرات الميثان بشكل أفضل، حدد الباحثون في الدراسة الجديدة جينات البروتينات الموجودة في الرواسب. ثم تم إعادة إنشاء البروتينات في المختبر لمزيد من التحليل. ولاختبار تلك البروتينات، أنتج الفريق أيضًا هيدرات الميثان في المختبر عن طريق إعادة خلق الضغوط العالية ودرجات الحرارة المنخفضة الموجودة في قاع البحر. تم بناء غرفة ضغط فريدة تحاكي ظروف قاع البحر من الصفر، واستخدمت لقياس كمية الغاز التي استهلكتها الكالثرات في وقت معين، مما ألقى نظرة ثاقبة على مدى سرعة تشكلها، وفقًا للدراسة الجديدة.
أظهرت النتائج أن فئة من البروتينات تسمى بروتينات ربط الكالثرات البكتيرية (CbpAs) أثرت على نمو الكالثرات من خلال التفاعل المباشر مع بنيتها. يقول العلماء إن البروتينات ذات الخصائص المضادة للتجمد، مثل تلك التي تساعد الأسماك على البقاء في درجات الحرارة الباردة، تعمل على تثبيت بنية الكالثرات.
قصص ذات الصلة:
— أقمار صناعية صغيرة تستخدم الذكاء الاصطناعي لكشف تسربات غاز الميثان على الأرض (صور)
– سيساعد كاشف الغازات الدفيئة الجديد التابع لناسا في تعقب “البواعث الفائقة” من الفضاء
– قد يكون سطح الكوكب الخارجي مغطى بالمحيطات، حسبما اكتشف تلسكوب جيمس ويب الفضائي
“لقد كنا محظوظين للغاية لأن هذا نجح بالفعل، لأنه على الرغم من أننا اخترنا هذه البروتينات بناءً على تشابهها مع البروتينات المضادة للتجمد، إلا أنها مختلفة تمامًا”، كما تقول أبيجيل جونسون، باحثة ما بعد الدكتوراه في جامعة جورجيا والتي قامت بتكوين هيدرات الميثان في المختبر. للدراسة الجديدة، وقال في الآونة الأخيرة إفادة. “إن لديهم وظيفة مماثلة في الطبيعة، ولكنهم يفعلون ذلك من خلال نظام بيولوجي مختلف تمامًا، وأعتقد أن هذا يثير اهتمام الناس حقًا.”
في مكان آخر في النظام الشمسي، البحث السابق وقد اقترح الميثان على المريخ ينشأ من التفاعلات الحرارية المائية.
على تيتان، الذي زحلأكبر قمر، يعتقد العلماء أن الغاز نشأ من كتله البنائية منذ بداية النظام الشمسي. قمر زحل إنسيلادوس و كوكب المشتري‘س أوروباويُعتقد أن هذه الأماكن، التي يمكن القول إنها أفضل الأماكن الحالية للبحث عن الحياة، تحتوي على هيدرات الميثان أيضًا.
تشير نتائج الدراسة الجديدة إلى أنه في حالة وجود الميكروبات في عوالم أخرى، فإنها قد تخلق جزيئات مماثلة لتكوين وتثبيت هيدرات الميثان، مما يؤثر بدوره على تكوين مياه المحيطات والأجواء الجوية لتلك العوالم.
وبالتالي، للعثور على حياة غريبة، ربما نحتاج إلى تتبع مسار غاز الميثان.
ويرد وصف البحث في أ ورق نشرت الشهر الماضي في مجلة PNAS Nexus.