وفقًا للأخبار الصادرة يوم 2 سبتمبر، ومع تفاقم تغير المناخ العالمي، يواجه التنوع البيولوجي للأرض تهديدات غير مسبوقة. وحتى بنك البذور العالمي، المعروف باسم "سفينة يوم القيامة"، ليس محصنًا ضد تأثير الطقس القاسي. ومن أجل مواجهة هذا التحدي الملح، اقترح العلماء الأمريكيون فكرة جريئة: إنشاء مستودع جديد وأكثر صلابة لتخزين العينات البيولوجية على القمر من أجل الحفاظ بشكل دائم على عينات من البذور الثمينة والنباتات والحيوانات والكائنات الحية الدقيقة وغيرها من أشكال الحياة على الأرض ودعمها.
وفيما يلي النص الكامل للترجمة:
في خريف عام 2016، ذابت التربة الصقيعية في سلسلة جبال نائية في النرويج بسبب الارتفاع الحاد في درجات الحرارة، واخترقت الفيضانات التي تلت ذلك نفق المدخل إلى قبو سفالبارد العالمي للبذور. وكانت هذه الحادثة بمثابة تحذير صارخ: فحتى بنك بذور "سفينة يوم القيامة"، الذي ينفق مبالغ ضخمة من المال ويهدف إلى ضمان الإمدادات الغذائية العالمية، لا يستطيع الصمود في وجه التهديد المتمثل في الانحباس الحراري العالمي.
ومع استمرار انتهاك العتبات الحرجة المتعلقة بتغير المناخ، تستمر المخاطر التي تهدد أمن بنوك البذور على المدى الطويل في الارتفاع. تم افتتاح قبو البذور في عام 2008 كآلية "آمنة من الفشل" لأكثر من 1.3 مليون عينة بذور من جميع أنحاء العالم، ويقع قبو البذور في أرخبيل في الدائرة القطبية الشمالية. وتظهر الأبحاث أن ارتفاع درجة حرارة المنطقة أسرع بست مرات من المتوسط العالمي. هذه التهديدات التي تلوح في الأفق هي التي دفعت فريقًا من العلماء الأمريكيين إلى اقتراح رؤية طموحة في مجلة العلوم البيولوجية: إنشاء مستودع جديد أكثر أمانًا على القمر، وهذه المرة ليس فقط لتخزين البذور، ولكن أيضًا عينات من النباتات والحيوانات والكائنات الحية الدقيقة.
"في متاحف التاريخ الطبيعي، نفكر في ما هي المواد التي سيتم الحفاظ عليها، وأين نحفظها، وكيف نخزنها؟" قالت لين بارينتي من المتحف الوطني للتاريخ الطبيعي التابع لمؤسسة سميثسونيان والمؤلفة المشاركة في الورقة. مع وجود المزيد والمزيد من الأنواع المهددة بالانقراض بسبب تغير المناخ وفقدان الموائل، يعتقد بارينتي أن الوقت قد حان لإعادة النظر في كيفية ضمان بقاء هذه الأنواع في المستقبل. وبالإضافة إلى سفالبارد، هناك أكثر من 1750 بنكًا للجينات حول العالم، تعمل على حفظ عينات من الأنواع في حالة الحاجة إلى إحيائها في المستقبل. ويعتقد بارينتي أن الاعتماد فقط على تجمعات الجينات هذه لم يعد كافيا لتوفير التأمين المناسب.
وقال بارينتي: "القمر موقع تخزين مثالي لأنه بعيد وبعيد عن الكوارث على الأرض". "إذا تمكنا من تحقيق هذه الفكرة، فإننا نعتقد أنها ستكون ناجحة."
سيكون المستودع الحيوي القمري المقترح مؤتمتًا بالكامل، ولا يتطلب أي تدخل بشري، وسيكون مخصصًا لتخزين الخلايا المجمدة في درجات حرارة منخفضة للغاية، وهي الظروف التي سيتم فيها تعليق النشاط البيولوجي. ومن المتوقع أن تظل الخلايا المجمدة على قيد الحياة لمئات السنين ويمكن إذابتها واستخدامها لاستعادة الحمض النووي والمجموعات البيولوجية بأكملها. نجح الفريق سابقًا في حفظ الخلايا الحية من القوبيون النجمي بالتبريد، على أمل أن تتمكن خلايا الجلد هذه من تجديد السكان يومًا ما.
قالت ماري هاجيدورن، المؤلفة الرئيسية للدراسة وزميلة بارينتي في سميثسونيان: "لقد كنت أفكر في كيفية حماية مرافق التخزين الحيوي السلبي مثل قبو سفالبارد للبذور الذي يمكنه الحفاظ على البذور بشكل مستدام دون الحاجة إلى عمالة أو صيانة للطاقة". ومع ذلك، لا يمكن لأي مكان على وجه الأرض أن يحتفظ ببيئة تخزين تبلغ درجة حرارتها 196 درجة مئوية تحت الصفر أو أكثر برودة، وهو أمر ضروري للحفاظ على الخلايا المجمدة على المدى الطويل. لذلك نظر فريق هاجيدورن إلى القمر، حيث تكون بعض المناطق أكثر برودة بكثير من الأرض.
وإذا أمكن تحقيق هذه الفكرة، يرى الباحثون أن المستودع القمري سيوفر ضمانة مهمة للتنوع البيولوجي للنظام البيئي للأرض ويمنع حدوث الكوارث الأرضية.
قد تبدو الفكرة كالخيال العلمي، لكن التحديات التي تحول دون تحويلها إلى حقيقة أمر شاق - بدءًا من كيفية ضمان وجود ما يكفي من التنوع الجيني في العينات المخزنة لإعادة إعمار الكوكب، إلى الأدلة الضئيلة حول جدوى حفظ الخلايا بالتبريد على المدى الطويل لتجديد الأنواع، إلى التكلفة الهائلة لإطلاق مثل هذا البرنامج. لم يقدم فريق هاجيدورن بعد تقديرات محددة بشأن التكاليف أو الجداول الزمنية.
ومع ذلك، قبل بضعة أسابيع، اتخذ الفريق خطوة كبيرة نحو تحقيق هذه الرؤية، وتوسيع حجم فريق البحث ليشمل مهندسين مثل غاريت فيتزباتريك من مركز هارفارد وسميثسونيان للفيزياء الفلكية. عمل فيتزباتريك في وكالة ناسا وقاد تصميم نظام لإرسال العينات البيولوجية إلى محطة الفضاء الدولية لإجراء التجارب عليها. يعد إرسال الأنسجة إلى القمر في درجات حرارة شديدة البرودة مهمة ذات صلة ولكنها أكثر صعوبة.
ركز فيتزباتريك وفريقه في البداية على تطوير مهمة توضيحية لإرسال خلايا مجمدة إلى محطة الفضاء الدولية للإجابة على سؤال بالغ الأهمية: "هل يمكننا الحفاظ على نطاق درجة حرارة كافٍ طوال مرحلة المهمة بأكملها"، تساءل فيتزباتريك، "من تكامل مركبة الإطلاق إلى الإطلاق، إلى القمر، والهبوط، والتخزين المحتمل، وفي النهاية إلى الوجهة؟"
وقال فيتزباتريك: "إن إرسال عينة مبردة إلى الفضاء والحفاظ عليها على سطح القمر يمثلان تحديين هندسيين منفصلين تقريبًا".
على الرغم من أن مشكلة حفظ الخلايا بالتبريد من الأنواع الأرضية على القمر تمثل تحديًا متخصصًا، إلا أنه من المثير للدهشة أن فريقًا منافسًا يتقدم بالفعل على المنحنى ويجري أبحاثًا ذات صلة.
صممت مجموعة من المهندسين في جامعة أريزونا نظامًا لتخزين العينات البيولوجية القمرية في مختبر SpaceTREx التابع للبروفيسور جيكان ثانغا. بدأ المشروع كمشروع طلابي يستكشف الاستخدام المحتمل لأنابيب الحمم القمرية، التي تم اكتشافها في أوائل عام 2010، وكان يُنظر إليها على أنها ملاجئ مثالية للنشاط البشري على القمر، بالإضافة إلى مستودعات بيولوجية لما تصوره فريق هاجيدورن باسم "الفلك القمرية".
تتشكل أنابيب الحمم البركانية عندما تتصلب الصهارة المتدفقة من الخارج بينما تستمر في التدفق من الداخل، مما يؤدي في النهاية إلى ترك تجويف. وتنتشر مثل هذه الهياكل على نطاق واسع على الأرض، ويُفترض أنها موجودة تحت سطح أجسام بركانية أخرى، بما في ذلك القمر. يعتقد علماء الكواكب أن الحاجز الطبيعي الذي توفره بقايا القمر المنصهرة يمكن أن يحمي بشكل فعال رواد الفضاء والمعدات والعينات البيولوجية من الإشعاع الشمسي وإشعاع الفضاء السحيق وتهديدات النيازك التي تصطدم بسرعات عالية.
صمم فريق Tanga رسمًا تخطيطيًا للنظام يخطط لاستخدام الألواح الشمسية وطاقة البطارية لتقليل درجة الحرارة داخل أنبوب الحمم البركانية إلى المستوى المنخفض للغاية المطلوب لبناء "سفينة قمرية". وهذا يتناقض بشكل حاد مع رؤية فريق هاجيدورن، الذي يأمل في استخدام الظروف البيئية الطبيعية للقمر للحفاظ على درجات الحرارة المنخفضة اللازمة لتخزين العينات. "الفكرة الأساسية لنهجنا هي السلبية"، يشرح بارينتي، مشيرًا إلى أن الأفكار السابقة لمرافق التخزين القمرية تطلبت صيانة بشرية، وهو أمر يسعى نهجهم إلى تجنبه.
ولتحقيق التجميد العميق الدائم للعينات، يقترحون بناء مستودع في القطب الجنوبي للقمر للاستفادة من الظلال الدائمة في مناطق محددة من الحفرة هناك، حيث يمكن أن تنخفض درجات الحرارة بشكل طبيعي إلى 196 درجة مئوية تحت الصفر. في ظل هذه الظروف، لا يتطلب تخزين العينات أي تدخل بشري ولا يمكن صيانته إلا بواسطة المركبات والروبوتات التي يتم التحكم فيها عن بعد.
ومن الناحية النظرية، تعتبر مناطق الظل القطبي هذه مواقع مثالية لمستودعات التخزين، لكن تانجا تساءل: "لا نعرف الظروف المحددة هناك بعد". وأشار إلى إلغاء وكالة ناسا مؤخرا لمهمة استكشاف القطب الجنوبي بسبب صعوبات فنية، وأكد: "هذا الأمر مليء بالسخرية. فرغم أن القمر قريب جدا من الأرض، إلا أنه قد يكون من أكثر الأماكن تطرفا في النظام الشمسي بأكمله".
ومع ذلك، فإن فيتزباتريك متفائل بأن برنامج استكشاف القمر الحالي التابع لناسا سيوفر فرصًا قيمة لدراسة منطقة الظل القطبي بعمق، بما في ذلك مهمة في وقت لاحق من هذا العام للهبوط على سلسلة من التلال المطلة على الظل القطبي. ومع ذلك، حذر تانجا من أنه بينما تستكشف ناسا هذه المناطق، قد نتمكن من فهم تحديات البقاء على قيد الحياة والعمل في بيئات شديدة البرودة.
يوضح تانجا: "إن العمل في بيئات منخفضة الحرارة ليس بالأمر السهل على الإطلاق". "قد تتصرف المكونات الميكانيكية بشكل غير طبيعي، مثل التجمد أو التعلق. حتى في بيئة مفرغة مثل الفضاء، يمكن أن تحدث ظاهرة "اللحام البارد"، حيث يتم ربط قطعتين من المعدن عندما تتلامسان، في ظل ظروف باردة معتدلة."
يفضل تانجا بناء "سفينة قمرية" داخل أنبوب الحمم البركانية لأن علماء الكواكب يعتقدون أن أنابيب الحمم البركانية هذه تشبه الهياكل المماثلة على الأرض، وإن كان ذلك في درجات حرارة منخفضة، مما يوفر للباحثين والمهندسين أساسًا للتنبؤ والتخطيط. أما بالنسبة للتكلفة والجدول الزمني، فإن مفهوم تانجا وهاجيدورن لم يتم الانتهاء منه بعد. لكن تانجا يتوقع أنه بمجرد اكتمال التصميم، والذي قد يستغرق سنوات، سيكون البناء والتجميع أسرع وأرخص من محطة الفضاء الدولية.
ومع ذلك، فإن التكلفة النهائية لبناء "الفلك القمري" يمكن أن تصل إلى مليارات الدولارات. وفي هذا الصدد، يعتقد البعض أن هذه الأموال قد يكون من الأفضل استثمارها في حلول أكثر استقرارًا على الأرض. وبأخذ قبو سفالبارد العالمي للبذور كمثال، على الرغم من أن فيضان عام 2016 لم يلحق الضرر المباشر بالعينات، إلا أنه كشف عن أوجه القصور في قدرات الحماية الآمنة من الفشل. يعترف المهندسون المعماريون بأن الظروف المناخية القاسية، مثل ذوبان التربة الصقيعية، لم تؤخذ في الاعتبار في خطط التصميم الأصلية. ولكن منذ ذلك الحين، تم استثمار ملايين الدولارات في تحسين التدابير الوقائية.
في عام 2019، تم عزل جدران نفق مدخل قبو البذور ضد الماء، وإزالة مصادر الحرارة المحتملة، وحفر خنادق الصرف الصحي لمنع تسرب المياه. وقال متحدث باسم شركة CropTrust إن المنشأة كانت "آمنة للغاية". إنه ذو موقع ملائم ومجهز بنظام تبريد حديث قادر على الحفاظ على ظروف تخزين مثالية تصل إلى 18 درجة مئوية تحت الصفر. تدعم مكتبة البذور عمليات الوصول عالية التردد وتتم مراقبتها عن كثب لضمان الأمان.
وأشار المتحدث كذلك إلى أن تهديد تغير المناخ لتنوع المحاصيل العالمية والأمن الغذائي يفوق بكثير خطره المباشر على قبو سفالبارد العالمي للبذور.
قال ستيفان شميتز، المدير التنفيذي لمؤسسة Crop Trust، عن اقتراح المستودع الحيوي القمري إن الفكرة تسلط الضوء على الحاجة الملحة لحماية واستخدام تنوع محاصيل الأرض. وأشار: "إن الأنظمة التي أنشأناها اليوم والدروس المستفادة وبذور الحماية، كلها موارد قيمة لاستكشاف الإنسان للقمر والكواكب الأخرى. والآن، تضمن جهود التعاون والتضافر والمحافظة على الأرض أن يتمكن الإنسان من الوصول إلى القمر وحتى أبعد من ذلك".
ولكن بالنسبة لتنجا وهاجيدورن، فإن الاعتماد على الأنظمة الحالية لم يعد كافيا للتعامل مع مخاطر الدمار الهائل الذي تفرضه الكوارث المحتملة مثل تغير المناخ والحرب النووية. ويعتقدون أن أهمية "سفينة القمر" كوسيلة تخزين آمنة لـ "النسخ الاحتياطية" للحياة على الأرض أمر بديهي. على الرغم من وجود اختلافات بين التحكم النشط والسلبي في درجة الحرارة، فإن الهدف الأساسي لكليهما هو بناء "سفينة قمرية" لحماية تنوع الحياة. ناقش تانجا هذه الرؤية المشتركة مع فريق سميثسونيان عبر مؤتمر عبر الفيديو العام الماضي.
في مواجهة الشكوك حول التكلفة العالية للخطة وجدواها، ظل كل من هاجيدورن وتانغا متفائلين واعتقدا اعتقادًا راسخًا أنه طالما قدمت الحكومة دعمًا واضحًا، فإن مفهوم "سفينة القمر" سيصبح حقيقة. واستشهد هاجيدورن بالتزام الرئيس الأمريكي بالهبوط على سطح القمر في الستينيات كمثال، مؤكدا على أن قوة التقدم العلمي والتكنولوجي كافية لمواجهة التحديات التي تواجهها الخطة الحالية.