أحافير مغناطيسية عمرها 97 مليون سنة تحير العلماء
محتويات المقال
- ما هي الأحافير المغناطيسية؟
- بكتيريا تحمل بوصلة داخل جسمها
- أحافير عمرها 97 مليون سنة
- بلورات أكبر من المعتاد
- من صنع هذه البلورات؟
- هل كانت هذه «بوصلة» لكائن حي؟
- كيف تستخدم الحيوانات المجال المغناطيسي اليوم؟
- لماذا تمتلك الأرض مجالًا مغناطيسيًا؟
- كيف تبقى بلورة مجهرية 97 مليون سنة؟
- كيف يعرف العلماء أن البلورات بيولوجية الأصل؟
- لماذا يعتبر عمر 97 مليون سنة مهمًا؟
- ماذا كان يحدث على الأرض قبل 97 مليون سنة؟
- هل عُثر على الحيوان الذي صنعها؟
- هل يمكن أن يكون الكائن موجودًا حتى اليوم؟
- ما علاقة المغناطيس بالحياة؟
- هل نعرف كيف تشعر الطيور بالمجال المغناطيسي؟
- هل لدينا حاسة مغناطيسية نحن البشر؟
- ما الذي يريد العلماء معرفته الآن؟
- أسئلة شائعة
- ما هي الأحافير المغناطيسية؟
- كم يبلغ عمر الأحافير المكتشفة؟
- أين عثر العلماء عليها؟
- هل صنعتها البكتيريا؟
- هل استخدمتها الحيوانات مثل GPS؟
- ما هو الاستشعار المغناطيسي؟
- هل توجد كائنات تستخدم المجال المغناطيسي حاليًا؟
- الخلاصة
- المصادر
بوصلة طبيعية عمرها 97 مليون سنة.. أحافير مغناطيسية تكشف لغزًا قديمًا في المحيط
في أعماق رواسب المحيط الهادئ، اكتشف العلماء أجسامًا مجهرية تحتوي على معدن مغناطيسي ويعود عمرها إلى نحو 97 مليون سنة، أي إلى عصر كانت فيه الديناصورات لا تزال تسيطر على اليابسة.
تُعرف هذه البقايا باسم الأحافير المغناطيسية Magnetofossils، وهي بلورات معدنية مجهرية يمكن أن تنتجها كائنات حية.
لكن بعض البلورات المكتشفة كانت مختلفة بصورة لافتة.
فهي أكبر وأكثر تعقيدًا من البلورات التي تنتجها معظم البكتيريا المغناطيسية المعروفة حاليًا.
وهذا يثير سؤالًا مثيرًا:
ما الكائن الذي صنع هذه البوصلات المغناطيسية المجهرية قبل نحو 97 مليون سنة؟
الإجابة لا تزال غير مؤكدة، لكن الاكتشاف قد يساعد العلماء على فهم التاريخ القديم لقدرة الكائنات الحية على استشعار المجال المغناطيسي للأرض.
ما هي الأحافير المغناطيسية؟
الأحافير المغناطيسية أو Magnetofossils هي بقايا مجهرية لبلورات من معادن مغناطيسية صنعتها كائنات حية قديمة.
ومن أشهر هذه المعادن:
المغنتيت Magnetite.
وهو معدن غني بالحديد وله خصائص مغناطيسية واضحة.
بعض الكائنات الحية الدقيقة الموجودة حاليًا تستطيع تصنيع بلورات المغنتيت داخل خلاياها.
وأشهر مثال على ذلك هو ما يعرف باسم:
البكتيريا الموجهة مغناطيسيًا – Magnetotactic Bacteria.
بكتيريا تحمل بوصلة داخل جسمها
تستطيع بعض أنواع البكتيريا تكوين سلاسل من البلورات المغناطيسية داخل خلاياها.
وتسمى الهياكل التي تحتوي على هذه البلورات:
Magnetosomes – الماغنيتوسومات.
تعمل هذه السلاسل بطريقة تشبه إبرة بوصلة صغيرة للغاية.
فهي تساعد البكتيريا على محاذاة نفسها مع خطوط المجال المغناطيسي للأرض.
وبالاقتران مع إشارات أخرى، يساعد ذلك بعض الأنواع على الحركة نحو البيئات المناسبة لها في الماء أو الرواسب.
وعندما تموت هذه الكائنات، يمكن أن تبقى البلورات المغناطيسية محفوظة داخل الرواسب لملايين السنين.
وعندها تتحول إلى ما يعرف بالأحافير المغناطيسية.
أحافير عمرها 97 مليون سنة
درس الباحثون عينات من الرواسب البحرية القديمة في شمال المحيط الهادئ.
ويعود جزء من هذه الرواسب إلى العصر الطباشيري، قبل نحو:
97 مليون سنة.
وعند فحص العينات باستخدام تقنيات تصوير وتحليل متقدمة، وجد الباحثون مجموعة من البلورات المغناطيسية ذات أصل حيوي محتمل.
وجود magnetofossils في حد ذاته ليس أمرًا جديدًا.
لكن ما جذب انتباه العلماء هو حجم وشكل بعض البلورات.
بلورات أكبر من المعتاد
عادة ما تكون البلورات التي تنتجها البكتيريا المغناطيسية صغيرة جدًا.
لكن العلماء يعرفون منذ سنوات وجود نوع آخر من الأحافير يسمى:
Giant Magnetofossils
أو الأحافير المغناطيسية العملاقة.
وهي بلورات أكبر وأكثر تعقيدًا من magnetofossils البكتيرية المعتادة.
وقد عُثر سابقًا على نماذج منها في رواسب أحدث نسبيًا.
لكن الاكتشاف الجديد دفع تاريخ وجود هذه الأشكال إلى زمن أقدم بكثير.
نحو 97 مليون سنة.
من صنع هذه البلورات؟
هذا هو اللغز الأكبر.
بالنسبة إلى البلورات المغناطيسية الصغيرة، هناك أدلة قوية على أن أنواعًا من البكتيريا قادرة على إنتاج أشكال مشابهة.
لكن بعض الأحافير المغناطيسية العملاقة يصعب تفسيرها بهذه البساطة.
فأشكالها وأحجامها لا تتطابق بسهولة مع ما تنتجه معظم البكتيريا المغناطيسية المعروفة اليوم.
ولهذا يناقش العلماء عدة احتمالات بشأن الكائن المسؤول عن تكوينها.
قد تكون من إنتاج:
كائنات دقيقة لم تعد موجودة.
سلالات قديمة تختلف عن الأنواع الحالية.
كائنات حقيقية النواة.
أو نظام بيولوجي قديم لم يتم التعرف عليه حتى الآن.
ولا توجد حاليًا إجابة نهائية.
هل كانت هذه «بوصلة» لكائن حي؟
من المحتمل أن تكون البلورات المغناطيسية قد لعبت دورًا في الاستشعار المغناطيسي Magnetoreception.
وهو قدرة بعض الكائنات على استشعار المجال المغناطيسي للأرض.
لكن يجب التفريق بين أمرين:
وجود بلورة مغناطيسية أنتجها كائن حي لا يثبت تلقائيًا أن الكائن كان يستخدمها للملاحة لمسافات طويلة.
فقد تكون للمعادن وظائف أخرى، أو ربما ساعدت الكائن على تحديد الاتجاه أو موضعه داخل البيئة المحيطة.
لذلك فإن وصفها بأنها «بوصلة طبيعية» يساعد على تبسيط الفكرة، لكنه لا يعني أن العلماء أثبتوا أن الكائن كان يمتلك نظام ملاحة مماثلًا للطيور المهاجرة الحالية.
كيف تستخدم الحيوانات المجال المغناطيسي اليوم؟
المثير أن القدرة على استشعار المجال المغناطيسي ليست شيئًا ينتمي إلى الماضي فقط.
هناك أدلة علمية على استخدامها لدى مجموعات مختلفة من الحيوانات.
ومن أشهر الأمثلة:
الطيور المهاجرة.
السلاحف البحرية.
بعض الأسماك.
بعض الحشرات.
أنواع من البكتيريا.
ويعتقد العلماء أن المجال المغناطيسي يوفر للكائنات معلومات تساعدها في تحديد الاتجاه، وفي بعض الحالات قد يوفر معلومات عن الموقع الجغرافي أيضًا.
ولهذا يطلق عليه أحيانًا بصورة مبسطة:
«GPS طبيعي».
لكن الآليات البيولوجية الدقيقة التي تستخدمها جميع الحيوانات في الاستشعار المغناطيسي لا تزال موضوعًا نشطًا للبحث.
لماذا تمتلك الأرض مجالًا مغناطيسيًا؟
المجال المغناطيسي للأرض ينشأ بصورة أساسية من حركة المواد الموصلة، وخاصة الحديد السائل، داخل اللب الخارجي للأرض.
وتؤدي هذه الحركة إلى ما يعرف بعملية:
Geodynamo – الدينامو الأرضي.
ونتيجة لذلك، تحيط بالأرض منطقة مغناطيسية ضخمة.
وهي التي تجعل إبرة البوصلة تتجه تقريبًا نحو الشمال المغناطيسي.
لكن المجال المغناطيسي للأرض ليس ثابتًا تمامًا.
فهو يتغير مع الزمن، كما تحرك القطبان المغناطيسيان عبر التاريخ الجيولوجي، وانعكست قطبية المجال مرات عديدة.
كيف تبقى بلورة مجهرية 97 مليون سنة؟
البلورات المعدنية أكثر قدرة على البقاء من الأنسجة العضوية الرخوة.
فعندما يموت الكائن، تتحلل معظم مكوناته البيولوجية.
لكن بلورات المغنتيت قد تستقر في قاع البحر وتُدفن داخل الرواسب.
ومع تراكم المزيد من الطبقات فوقها، يمكن أن تظل هذه الجسيمات محفوظة لفترات جيولوجية هائلة.
ولهذا تستطيع الرواسب البحرية الاحتفاظ بسجل للمجال المغناطيسي والعمليات البيولوجية القديمة.
كيف يعرف العلماء أن البلورات بيولوجية الأصل؟
ليست كل قطعة مغنتيت نجدها في الصخور من صنع كائن حي.
فالعمليات الجيولوجية والكيميائية تستطيع أيضًا تكوين معادن مغناطيسية.
ولهذا ينظر الباحثون إلى مجموعة من الخصائص، من بينها:
شكل البلورة.
حجمها.
تركيبها.
توزيع الأحجام.
انتظام بنيتها.
خصائصها المغناطيسية.
بعض الأشكال المنتظمة للغاية يصعب تفسيرها بعمليات جيولوجية عشوائية وحدها.
وعندما تتوافق الخصائص مع أنماط معروفة للإنتاج الحيوي، تزداد الأدلة على أن البلورة Biogenic، أي ذات أصل بيولوجي.
لماذا يعتبر عمر 97 مليون سنة مهمًا؟
كلما وجد العلماء أحافير مغناطيسية أقدم، استطاعوا تتبع تاريخ إنتاج الكائنات الحية لهذه المعادن إلى زمن أبعد.
والاكتشاف الجديد يشير إلى أن الكائنات التي أنتجت أشكالًا كبيرة ومعقدة من magnetofossils كانت موجودة بالفعل خلال العصر الطباشيري.
وهذا أقدم بكثير من عدد من الأمثلة الشهيرة للأحافير المغناطيسية العملاقة التي عُثر عليها في رواسب أحدث.
وبالتالي قد يكون تاريخ هذه الظاهرة البيولوجية أعمق مما كان يُعتقد.
ماذا كان يحدث على الأرض قبل 97 مليون سنة؟
قبل نحو 97 مليون سنة، كانت الأرض مختلفة للغاية عن شكلها الحالي.
كانت القارات لا تزال في مراحل مختلفة من الانفصال والحركة.
وكان مستوى سطح البحر مرتفعًا مقارنة بفترات كثيرة أخرى من تاريخ الأرض.
وعاشت في ذلك الوقت أنواع مختلفة من الديناصورات والزواحف البحرية والكائنات المجهرية.
لكن الاكتشاف الحالي لا يتعلق بالديناصورات مباشرة.
بل يأتي من عالم مختلف تمامًا:
العالم المجهري الموجود في المحيطات القديمة.
وهذا يوضح أن بعض أهم أسرار تاريخ الحياة قد تكون محفوظة في أجسام أصغر من أن تراها العين البشرية.
هل عُثر على الحيوان الذي صنعها؟
لا.
لم يعثر العلماء على كائن كامل مرتبط مباشرة بهذه البلورات يمكن من خلاله تحديد صانعها بصورة قاطعة.
وفي كثير من الأحيان، تكون البلورات هي الجزء الوحيد الذي يبقى محفوظًا.
ولهذا فإن هوية الكائن المنتج للأحافير المغناطيسية العملاقة لا تزال واحدة من الأسئلة المفتوحة.
وقد يحتاج حل اللغز إلى العثور على عينات أفضل حفظًا أو اكتشاف كائن حي حالي ينتج بلورات مشابهة.
هل يمكن أن يكون الكائن موجودًا حتى اليوم؟
هذا احتمال لا يمكن استبعاده تمامًا، لكنه غير مثبت.
محيطات الأرض تحتوي على تنوع هائل من الكائنات المجهرية، والكثير منها لم تتم دراسته بالتفصيل.
وقد تكشف أبحاث مستقبلية عن كائن حديث يستطيع إنتاج بلورات شبيهة بالأحافير العملاقة.
وإذا حدث ذلك، سيكون العلماء قادرين على دراسة وظيفة هذه البلورات مباشرة بدلًا من الاعتماد فقط على سجل الأحافير.
ما علاقة المغناطيس بالحياة؟
الحديد عنصر مهم للغاية في الأنظمة البيولوجية.
وتستطيع بعض الكائنات التحكم في ترسيب المعادن داخل أجسامها، وهي عملية تعرف باسم:
Biomineralization – التمعدن الحيوي.
ومن أمثلتها:
تكوين العظام.
تكوين الأسنان.
الأصداف.
بعض الهياكل المعدنية الدقيقة.
وإنتاج بلورات المغنتيت داخل الكائنات الدقيقة مثال مذهل على قدرة الحياة على بناء مواد معدنية ذات خصائص فيزيائية محددة للغاية.
هل نعرف كيف تشعر الطيور بالمجال المغناطيسي؟
ليس بصورة كاملة حتى الآن.
هناك عدة آليات مقترحة للاستشعار المغناطيسي لدى الحيوانات.
إحدى الأفكار تتعلق ببروتينات حساسة للضوء تسمى Cryptochromes قد تسمح بتفاعلات تتأثر بالمجال المغناطيسي.
وهناك فرضيات أخرى تتعلق بجسيمات تحتوي على معادن مغناطيسية مثل المغنتيت.
وقد تستخدم الكائنات المختلفة آليات مختلفة، أو أكثر من آلية في الوقت نفسه.
ولهذا لا يزال فهم الحاسة المغناطيسية واحدًا من المجالات العلمية المثيرة.
هل لدينا حاسة مغناطيسية نحن البشر؟
لا توجد أدلة كافية حاليًا للقول إن البشر يمتلكون «بوصلة داخلية» واعية مثل قدرة بعض الحيوانات على الملاحة.
وقد درست تجارب مختلفة استجابة الدماغ البشري لتغير المجالات المغناطيسية، لكن تفسير هذه النتائج وما إذا كانت تمثل حاسة مغناطيسية وظيفية لدى الإنسان لا يزال موضع بحث.
لذلك لا يمكن القول إن الإنسان يستطيع تحديد الشمال طبيعيًا بالطريقة نفسها التي تستطيع بها بعض الحيوانات استخدام الإشارات المغناطيسية.
ما الذي يريد العلماء معرفته الآن؟
أهم سؤال هو:
من صنع الأحافير المغناطيسية العملاقة؟
لكن هناك أسئلة أخرى أيضًا:
ما الوظيفة الأصلية لهذه البلورات؟
هل كانت تستخدم في تحديد الاتجاه؟
هل أنتجتها كائنات وحيدة الخلية؟
لماذا كانت بعض البلورات ضخمة مقارنة بتلك التي تنتجها البكتيريا المعروفة؟
متى ظهرت القدرة على إنتاجها لأول مرة؟
وهل توجد كائنات مشابهة لصانعيها في المحيطات حاليًا؟
الإجابة عن هذه الأسئلة قد تساعد العلماء على فهم جزء غامض من تطور الاستشعار المغناطيسي في الحياة.
أسئلة شائعة
ما هي الأحافير المغناطيسية؟
هي بلورات معدنية مغناطيسية مجهرية ذات أصل بيولوجي، يمكن أن تبقى محفوظة داخل الرواسب بعد موت الكائنات التي أنتجتها.
كم يبلغ عمر الأحافير المكتشفة؟
يعود عمر العينات التي تناولها البحث إلى نحو 97 مليون سنة خلال العصر الطباشيري.
أين عثر العلماء عليها؟
عُثر عليها داخل رواسب بحرية قديمة من شمال المحيط الهادئ.
هل صنعتها البكتيريا؟
بعض أنواع magnetofossils معروفة بأنها ناتجة عن بكتيريا موجهة مغناطيسيًا، لكن هوية الكائن الذي أنتج الأشكال العملاقة محل الدراسة ليست مؤكدة.
هل استخدمتها الحيوانات مثل GPS؟
لا يوجد دليل مباشر يسمح بالجزم بذلك. يمكن أن تكون البلورات مرتبطة بالاستشعار المغناطيسي، لكن وظيفتها الدقيقة وهوية الكائن الذي أنتجها لا تزالان قيد البحث.
ما هو الاستشعار المغناطيسي؟
هو قدرة الكائن الحي على استشعار المجال المغناطيسي للأرض واستخدام المعلومات الناتجة عنه في التوجيه أو الملاحة.
هل توجد كائنات تستخدم المجال المغناطيسي حاليًا؟
نعم، توجد أدلة على الاستشعار المغناطيسي لدى عدد من الكائنات مثل البكتيريا المغناطيسية والطيور المهاجرة والسلاحف البحرية وبعض الأسماك والحشرات.
الخلاصة
كشف تحليل رواسب قديمة من شمال المحيط الهادئ عن أحافير مغناطيسية يعود عمرها إلى نحو 97 مليون سنة.
وبعض هذه البلورات أكبر وأكثر تعقيدًا من تلك التي تنتجها معظم البكتيريا المغناطيسية المعروفة حاليًا.
لكن اللغز لم يُحل بعد.
فالعلماء لا يعرفون على وجه اليقين الكائن الذي صنع هذه البلورات أو الغرض الذي استخدمها من أجله.
وقد تكون مرتبطة بشكل قديم من أشكال الاستشعار بالمجال المغناطيسي للأرض، لكن تحويل ذلك إلى ادعاء بأن كائنًا قديمًا كان يمتلك «GPS طبيعيًا» يحتاج إلى أدلة إضافية.
ومع ذلك، فإن أجسامًا مجهرية مدفونة في قاع المحيط طوال 97 مليون سنة قد تساعدنا اليوم على فهم سؤال أكبر بكثير:
متى بدأت الحياة في استخدام المجال المغناطيسي للأرض؟
المصادر
مقالات قد تهمك
تاريخ هل ظهرت الحيوانات قبل أحافيرها بـ200 مليون سنة؟ دراسة جديدة
هل بدأت حياة الحيوانات قبل أحافيرها بـ200 مليون سنة؟ دراسة تعيد كتابة تاريخ الحياة متى ظهر أول حيوان…
علوم وتكنولوجيا ذكاء اصطناعي يجري التجارب ويحقق اكتشافات علمية بنفسه
ذكاء اصطناعي أصبح عالِمًا.. يضع الفرضيات ويجري التجارب ويكتشف نتائج جديدة بنفسه ماذا لو لم يعد دور الذكاء…
علوم وتكنولوجيا هل يكشف صوتك عمرك الحقيقي؟ دراسة جديدة تفاجئ العلماء
هل يكشف صوتك عمرك الحقيقي؟ الذكاء الاصطناعي يكتشف علامات الشيخوخة من طريقة الكلام قد يكون صوت الإنسان قادرًا…