الفضاء

هل يمكن للطحلب الصحراوي الفائق المقاومة أن يكون المفتاح لـ ‘تحويل’ المريخ إلى خضرة؟

mm
نُشر في
تم التحديث في
Securities.io maintains rigorous editorial standards and may receive compensation from reviewed links. We are not a registered investment adviser and this is not investment advice. Please view our affiliate disclosure.

تحويل المريخ إلى خضرة

Science fiction writers and scientists have long dreamed of how to transform Mars into a lush and green planet, a process called terraformation. This would be a very ambitious project, as Mars is currently a very harsh environment. It has a very thin atmosphere, no liquid water, and serious levels of radiation. The temperature is also, on average, -65C/-85F.

It is assumed that some level of megaprojects will be needed to terraform Mars. For example, we might need to warm the planet with metallic nanorods produced in industrial quantities. We might also extract some of the water trapped in the underground ocean 10-15km deep under the planet’s crust.

ولكن حتى إذا دفعت هذه الجهود الكوكب إلى الدفء إلى حد ما، وكثفت غلافه الجوي، وقدمت مزيدًا من الرطوبة والماء السائل، سيظل في البداية مكانًا قاسيًا للغاية. لحسن الحظ، تُعطينا الأبحاث حول الأنظمة الإيكولوجية الصحراوية على الأرض نظرةً حول كيفية تمكين الحياة من الازدهار على المريخ.

بناء التربة

بعض كائنات الأرض يمكنها النمو في ظروف قاسية جدًا مباشرةً على الصخور، مثل الأشنات والبكتيريا الزرقاء. غالبًا ما تكون هذه الكائنات الأخيرة التي تبقى على قيد الحياة في أماكن مثل الصحاري، والصخور العارية، وقمم الجبال.

ومع ذلك، فإنها تنمو ببطء شديد ومن غير المرجح أن تتراكم لديها كمية كافية من الكتلة الحيوية لتسريع ظهور نظام إيكولوجي مارسي قوي.

هذه مشكلة، إذ أن أي نظام إيكولوجي أكثر تعقيدًا سيحتاج إلى النمو في تربة فعلية، والتي يجب أن تحتوي على الكثير من المادة العضوية. التربة ليست مجرد معادن ولا يمكن إنتاجها صناعيًا؛ سيتعين على النظام الإيكولوجي نفسه توليدها بمجرد أن يبدأ البشر في ذلك.

لهذا، يتطلب إنتاج أكبر من الكتلة الحيوية القائمة على الكربون مقارنة بما يمكن للأشنات إنتاجه.

الأكثر وعدًا هي الطحالب، بفضل مقاومتها للحرارة وإجهاد الماء، مع استمرارها في النمو عبر التمثيل الضوئي وإنتاج كمية كبيرة من الكتلة الحيوية.

جزء أساسي من تحويل صحراء المريخ إلى خضرة سيكون إنشاء قشرة تربة بيولوجية (BSC). القشرة البيولوجية هي نوع شائع من الغطاء الأرضي يُوجد غالبًا في الأراضي الجافة. تتكون من مركبات عضوية لنباتات غير وعائية مثل الأشنات والطحالب، وميكروبات مثل البكتيريا الزرقاء، وإفرازات هذه الكائنات التي تُخلط مع جزيئات التربة.

في بعض المناطق الصحراوية، تغطي القشرة البيولوجية ما يصل إلى 70٪ من المساحة، مما يزيد بشكل كبير من قدرة التربة على احتجاز الماء واستقرارها الهيكلي تحت الرمال.

ومن المثير للاهتمام أن القشرة البيولوجية مسؤولة عن ربع الربع إجمالي تثبيت النيتروجين البيولوجي في النظم الإيكولوجية الأرضية على مستوى العالم، وغالبًا ما يُشار إليها كـ “الجلد الحي” للأرض.

الطحلب العجيب

عمل باحثون من مختبر الدولة الرئيسي لبيئة الصحراء والواحات في معهد شينجيانغ للبيئة والجغرافيا ومركز العلوم الفضائية الوطني في الأكاديمية الصينية للعلوم معًا لتحديد طحلب يمكنه إنجاز المهمة على المريخ.

نشروا نتائجهم في منشور علمي بعنوان “الطحلب الصحراوي المتحمل للظروف القاسية Syntrichia caninervis هو نبات رائد واعد لاستعمار البيئات خارج الأرض.”

Syntrichia caninervis، المعروف أيضًا باسم طحلب السطح العشبي، هو نوع من الطحالب متخصص في البقاء في البيئات الصحراوية القاسية. يمكن العثور عليه في جميع أنحاء العالم، من القارة القطبية الجنوبية إلى هضبة التبت إلى شمال أفريقيا وصحاري أمريكا الشمالية.

المصدر: Cell

Syntrichia مقاومة للغاية للجفاف، حيث تتعافى بعد فقدان أكثر من 98٪ من الماء.

يمكنها أيضًا البقاء على قيد الحياة في درجات حرارة منخفضة تصل إلى -196°C، وهو أبرد بكثير من أسوأ درجة حرارة سُجلت على الإطلاق على المريخ، ناهيك عن الطقس الأكثر اعتدالًا في المناطق الاستوائية التي قد ترتفع فوق درجات تجمد الماء.

مقاوم لإجهاد الماء

لا يمكن التقليل من مقاومة Syntrichia الشديدة للجفاف. يمكن للنبات أن يفقد تقريبًا كل مائه ويظل على قيد الحياة، متحولًا إلى لون أخضر داكن ثم أسود.

والأكثر إثارة للإعجاب، أن النباتات المجففة تتحول إلى اللون الأخضر وتستعيد قدرتها على التمثيل الضوئي في غضون ثوانٍ من إعادة الترطيب.

المصدر: Cell

تظل هذه النباتات نشطة في التمثيل الضوئي تحت غطاء الثلج ويمكنها الحفاظ على نمو قوي، مساهمةً بما يصل إلى 49٪ من إجمالي تثبيت الكربون السنوي خلال دورات التجمد والذوبان المتكررة في الربيع.

قد يكون هذا ضروريًا حقًا إذا ظل طقس المريخ قريبًا من درجة التجمد في المراحل الأولية.

البقاء في البرد

المناطق التي تقع خارج خط الاستواء المريخي، وكذلك المناطق التي تتعرض لعواصف رملية أو فترات الشتاء، ستعرض النظام الإيكولوجي المريخي الناشئ لفترات برد قاسية تستمر أسابيع أو شهور.

قام الباحثون الصينيون بأخذ Syntrichia وعرضها لسنوات من درجات حرارة -80°C/-112°F. حتى بعد 5 سنوات من هذا المعالجة، لم يقل عن 90٪ من النباتات عن البقاء على قيد الحياة.

كما اختبروها لمدة تصل إلى شهر في النيتروجين السائل عند درجة حرارة -196°C/-320°F. وحتى في ذلك، لاحظت Syntrichia أن معظم النباتات نمت مرة أخرى عند إعادتها إلى درجات حرارة أعلى.

المصدر: Cell

لذا، من الآمن الافتراض أنه حتى اليوم، دون أي جهود لتصنيع الأرض، لا يمكن لأي شتاء مريخي أن يقتل Syntrichia.

مقاومة الإشعاع

المرتفعات عالية الارتفاع مثل تلك الموجودة في التبت هي بيئات صعبة ليس فقط بسبب البرد أو الجفاف ولكن أيضًا بسبب مستويات الإشعاع المرتفعة نتيجة الارتفاع. لذا قد لا يكون من المفاجئ أن Syntrichia مقاومة أيضًا للإشعاع بشكل كبير.

عرض الباحثون الطحلب لمستويات مختلفة من الإشعاع وقاسوا معدل تعافيه.

اكتشفوا أنه حتى 500 غراي (وحدة قياس الإشعاع)، الإشعاع يعزز بشكل كبير تجدد الفروع الجديدة.

المصدر: Cell

فوق هذا المستوى، تباطأ تجدد الفروع الجديدة، لكنه لم يتوقف، حتى 8,000 غراي، حيث بدأ يسبب أضرارًا شديدة. 16,000 غراي ستكون مميتة.

للمقارنة، نصف البشر سيفقدون حياتهم عند تعرضهم فقط لـ 2.5–4.5 غراي، مع حدوث تشنجات شديدة والوفاة عند حوالي 50 غراي.

اختبار ظروف شبيهة بالمريخ

استخدم الباحثون مرفق محاكاة أجواء الكواكب (PASF) التابع للأكاديمية الصينية للعلوم لمعرفة كيف سيتصرف الطحلب تحت ظروف “المريخ الحقيقية”. بدلاً من اختبار كل حالة على حدة، مثل الجفاف والبرد والإشعاع، أضاف PASF أيضًا أجواء منخفضة الأكسجين والنيتروجين التي لم تُختبر بشكل منفصل.

على الرغم من أنه ليس مطابقًا تمامًا، إلا أنه يخلق محاكاة واقعية جدًا لظروف النمو الحالية على المريخ.

المصدر: Cell

بشكل عام، نجت جميع النباتات من ظروف المريخ لمدة تصل إلى 7 أيام وتعافت بالكامل لاحقًا عند تعرضها لظروف شبيهة بالمريخ في حالة جفاف.

عند تعرضها لظروف رطبة بالكامل، نجت أيضًا، لكن عملية التجدد كانت أبطأ، وكانت الفروع الجديدة أقل عددًا.

المصدر: Cell

ومع ذلك، يبدو أن مزيج الأكسجين المنخفض، والإشعاع، والبرد يخلق بيئة قاسية جدًا حتى بالنسبة لطحلب السطح العشبي لينمو بنشاط، لكنه قد ينجو منها.

التطور الطبيعي والاصطناعي

مجموعة واسعة من التكيفات

ناقش الباحثون أيضًا الآليات التي تمكن طحلب السطح العشبي من البقاء في الظروف القاسية التي يعيش فيها. من بين هذه الآليات:

  • حالة من السكون الأيضي الانتقائي تحت ظروف الإجهاد، تحافظ استراتيجيًا على الجزيئات الأيضية الرئيسية.
  • مستويات عالية من السكروز والمالتوز بعد الإجهاد، تعمل كعوامل أسموزية وحمايات تساعد على الحفاظ على بنية الخلية واستقرارها.
    • توفر السكريات الطاقة اللازمة للتعافي السريع عند زوال الظروف المجهدة.
  • قدرة قوية على التخلص من أنواع الأكسجين التفاعلية بعد الإجهاد عن طريق تراكم مستويات عالية من الكاتالاز، وإنزيم الجلوتاثيون-إس-نقل، والبيروكسيداز.
  • جينات الكاتالاز المرتبطة بالإجهاد وتكرار مزدوج لجينات S. caninervis التي تشفر بروتينات حماية ضوئية مبكرة.
  • أوراق متداخلة تحافظ على الماء وتُحمي النبات من أشعة الشمس القوية، وتحتوي على شُعيرات بيضاء في أعلى الأوراق تعكس الإشعاع الشمسي القوي وتعزز كفاءة استخدام الماء.
    • أثناء الجفاف، تصبح الأوراق ملفوفة ومقشرة بشكل ملحوظ، وتصبح زوايا الأوراق أصغر.

تحسين الحياة للمريخ

التطور الطبيعي

تفتح القدرة المذهلة على البقاء لـ Syntrichia caninervis الطريق أمامها لتتكيف تدريجيًا مع ظروف المريخ إذا تم تقديم بعض المساعدة.

يمكن أن يحدث هذا طبيعيًا، طالما أن بعض الميكروبيومات توفر ظروف النمو في منطقة صغيرة، على سبيل المثال ربما في الأخاديد والكرات الأرضية منخفضة الارتفاع حول خط الاستواء التي تكون أكثر دفئًا وكثافة جوية.

من هذه المناطق الأولية للنمو، يمكن للانتقاء الطبيعي والطفرات العفوية اختيار الصفات المطلوبة لاستعمار بقية الكوكب.

التطور الموجه

يستخدم البشر اليوم بشكل روتيني التطور الموجه لإنشاء إنزيمات وكائنات جديدة لأغراضهم الخاصة والإنتاج الصناعي، وهو إنجاز حاز على جائزة نوبل في الكيمياء عام 2018. يمكن تطبيق نفس الاستراتيجية لإنشاء بكتيريا زرقاء، وأشنات، وطحالب أكثر مقاومة للمريخ.

على سبيل المثال، يمكننا البدء من ظروف شبيهة بالمريخ تقريبًا، وهي أفضل قليلًا ولكنها لا تزال أقسى من الأرض، مما يسمح لـ Syntrichia (وباقي الكائنات) بالنمو. ثم، نغير الظروف تدريجيًا بحيث يبقى فقط أقسام فرعية من السكان على قيد الحياة، حاملةً صفات جديدة ومقاومة أقوى.

من خلال تكرار هذه العملية مئات المرات، قد نحصل على أنواع جديدة قادرة على البقاء في ظروف المريخ الحالية.

حتى إذا فشلنا في تحقيق هذا الهدف، فإن الطحالب والكائنات الدقيقة الناتجة ستتمكن على الأرجح من البقاء بشكل أفضل في مريخ تم تصنيعه جزئيًا أو بشكل غير كافٍ مقارنةً بالكائنات الأصلية القادمة مباشرةً من الأرض.

الهندسة الوراثية

يمكن للباحثين أيضًا تعزيز قدرة الطحلب على البقاء على المريخ من خلال تنشيط الجينات المعروفة التي تشارك بالفعل في تحمل البرد/الجفاف/الإشعاع.

يمكن تحقيق ذلك بزيادة مستويات التعبير للجينات الموجودة مسبقًا في Syntrichia caninervis مثل الكاتالازات المذكورة، وإنزيم الجلوتاثيون-إس-نقل، والبيروكسيداز. أو بإضافة جينات جديدة من أنواع أخرى.

تحديد ما هو العامل المحدد للنمو في ظروف شبيهة بالمريخ سيكون أيضًا مفتاحًا. هل هو نقص المقاومة للإشعاع؟ للبرد؟ للظروف الجوية؟

الاستثمار في المريخ

ما زلنا مبكرين جدًا للاستثمار في مشاريع تصنيف الأرض الضخمة أو العقارات المريخية. لكن عددًا قليلًا من الشركات تعمل بجد على بناء الخطوات التي ستمكن من هبوط أول إنسان على المريخ، ولاحقًا استعمار الكوكب.

جزء أساسي سيكون الصواريخ القابلة لإعادة الاستخدام، مما يقلل بشكل كبير من تكلفة إطلاق المعدات إلى المدار والفضاء العميق. يقود هذا الجهد حاليًا في الغالب شركة SpaceX الخاصة لإيلون ماسك، مع تسارع الشركات الصاروخية الأخرى في اللحاق.

عامل آخر سيكون إنشاء اقتصاد فضائي ذاتي الاستدامة واقتصاد مريخي، قادر على دعم جهود التصنيع الأرضي دون الاعتماد على رغبة سكان الأرض في تمويله “مجانًا” (تابع الروابط لمزيد من التفاصيل حول كيفية عمل ذلك).

يمكنك الاستثمار في شركات الفضاء عبر العديد من الوسطاء، ويمكنك العثور هنا، على securities.io، على توصياتنا لأفضل الوسطاء في الولايات المتحدة الأمريكية، كندا، أستراليا، المملكة المتحدة، وكذلك العديد من الدول الأخرى.

إذا لم تكن مهتمًا باختيار شركات فضاء محددة، يمكنك أيضًا النظر في الصناديق المتداولة مثل ARK Space Exploration & Innovation ETF (ARKX)، iShares U.S. Aerospace & Defense ETF (ITA)، أو SPDR S&P Aerospace & Defense ETF، والتي ستوفر تعرضًا أكثر تنوعًا للاستفادة من صناعة الفضاء.

أو يمكنك قراءة مقالتنا حول “أفضل 10 أسهم في مجال الفضاء والدفاع”.

الاستثمار في شركات الفضاء

1.  Virgin Galactic

(SPCE )

تأسست الشركة على يد ريتشارد برانسون وتركز على السياحة الفضائية.

التذاكر تتراوح بين 250,000 و450,000 دولار، مع قائمة انتظار طويلة. يبدو أن العملاء الأوائل متحمسون للغاية لتجربتهم:

“كنت دائمًا أعلم أنها ستكون التجربة الأكثر استثنائية في حياتي. كنت أعلم ذلك دائمًا. وأخبرني الناس أنها ستكون كذلك. ولكن عندما تكون… وتكون على مستوى آخر مقارنةً بالتجربة التي كنت تتوقعها… يصبح من الصعب جدًا شرح ذلك.”

“كان هذا أفضل يوم في حياتي، اليوم الأكثر إثارة في حياتي. ولا يمكنك الحصول على شيء أفضل من ذلك. لقد فاق أحلامي الجامحة.”

كما ناقشنا سابقًا، قد تكون السياحة الفضائية هي المركز الرئيسي لاقتصاد المريخ المستقبلي.

ذلك لأن المريخ لن يقدم تجربة فريدة فحسب، بل سيحتوي أيضًا على بعض أكثر الميزات إثارة للإعجاب في النظام الشمسي بأكمله:

  • أكبر وادي في النظام الشمسي (طوله 4,000 كلم، عرضه 200 كلم، وعمقه يصل إلى 7 كلم).
  • بركان بارتفاع 21.9 كلم (72,000 قدم) وحجمه تقريبًا مماثل لفرنسا أو ولاية أريزونا.

المصدر: Wikipedia

قبل المريخ، تهدف Virgin Galactic إلى أن تصبح رائدة السياحة المدارية (وربما القمرية لاحقًا)، وهو ما يتماشى مع قدراتنا التقنية الحالية قبل هبوط صيني أو SpaceX على المريخ.

عملت Virgin Galactic على تحسين اقتصاديات وحدتها، من خلال نظام إطلاق جديد يُدعى “Delta”، قادر على حمل 6 ركاب بدلاً من 4، وإجراء 8 رحلات شهريًا بدلاً من رحلة واحدة فقط.

معًا، يجب أن تعزز هاتان المؤشرات المحسنتان الإيرادات لكل وحدة بمقدار 12 مرة، مع فترة استرداد أقل من 6 أشهر لكل مكوك Delta. من المتوقع اختبار رحلة Delta في منتصف عام 2025.

المصدر: Virgin Galactic

كانت الأسواق قلقة عندما أُعلن أن برانسون لن يستثمر المزيد في Virgin Galactic. خاصةً بعد تسريح 185 موظفًا وتوقف رحلات الفضاء في 2024، للانتظار حتى وصول مكوك Delta وتقليل سرعة استهلاك النقد.

مع ذلك، من المتوقع أن تمتلك Virgin Galactic ما يكفي من النقد لتستمر حتى 2025 أو 2026. لذا إذا سارت عملية تطوير نظام رحلة Delta بسلاسة (وهو أمر محفوف بالمخاطر في صناعة الفضاء)، يجب أن تكون الشركة قادرة على التركيز على إعادة تشغيل وتوسيع التدفق النقدي، بنظام يحقق ربحية على أساس الوحدة. وجعل الشركة تحقق تدفقًا نقديًا إيجابيًا في عام 2026.

المصدر: Virgin Galactic

(من الجدير بالذكر أن Virgin Galactic تختلف عن Virgin Orbit. قدمت Virgin Orbit طلبًا للإفلاس في أبريل 2023، وقدمت خدمات إطلاق للأقمار الصناعية الصغيرة، مع استحواذ Rocket Lab على منشأة الشركة في لونغ بيتش، ومرافق التصنيع، وأصول الأدوات).

أدى الإفلاس الأخير لشركة Virgin Orbit والابتعاد عن Virgin Galactic من قبل المؤسس ريتشارد برانسون إلى إضرار صورة الشركة لدى المستثمرين، مما أدى إلى هبوط حاد في سعر السهم في 2023 و2024.

المصدر: Virgin Galactic

في الوقت نفسه، تُظهر رضا العملاء السابقين، وخطة واضحة لتصميم مربح (مكوكات Delta)، وقائمة انتظار طويلة من العملاء المحتملين أن الشركة قد تظل قابلة للاستمرار حتى دون جمع مزيد من الأموال. لذا سيعتمد الكثير على نجاح تطوير وتصنيع وتشغيل مكوك Delta وتحقيقه قبل نهاية عام 2025.

إذا كان هذا هو الحال، فإن التقييم المنخفض كثيرًا سيخلق فرصة للمستثمرين لشراء أسهم الشركة بخصم.

2. Ginkgo Bioworks

(DNA )

تنتج الشركة كائنات حسب الطلب لتطبيقات محددة، بما في ذلك التطبيقات الطبية الحيوية وبرامج العلوم الصناعية والمواد. كما لديها قطاع أمان بيولوجي كبير، شهد ازدهارًا خلال الجائحة.

في معظم الحالات، يُستخدم نوع من التطور الموجه في إنتاج واختيار منتجات Gingko. إذا أصبحت البشرية جادة في استعمار المريخ، فإن تخصص Gingko في إنشاء كائنات مخصصة عبر الهندسة الوراثية والتطور الموجه قد يجعله مقاولًا وشريكًا رئيسيًا لهذه المشاريع.

قامت Ginkgo Bioworks في السنوات الأخيرة بتنويع نطاق تطبيقاتها على نطاق واسع، مع العديد من برامج البحث والشراكات:

تحقق الشركة أرباحها من خلال تلقي دفعة مقدمة لتطوير العملية ثم من خلال حقوق الملكية على المنتج النهائي.

تتوسع شراكات Gingko باستمرار، مع:

تتعاون Ginkgo Bioworks أيضًا مع جميع الشركات الزراعية الكبرى، والتي يمتلك معظمها بعض الاهتمامات في إنتاج الوقود الحيوي والميكروبيولوجيا. تشمل بعض هذه الشركات Bayer، Cargill، Syngenta، Corteva، ADM، Exacta، وغيرها.

المصدر: Gingko Bioworks

تجربة Gingko في تصميم التسلسلات الجينية المخصصة، والكائنات، والاختيار، بالإضافة إلى مراقبة الأمن البيولوجي، تجعلها مزودًا رئيسيًا لكل صناعة تسعى لاستخدام الإنزيمات والأجسام المضادة لتطبيقاتها المحددة.

كمزود خدمة، تتمتع Gingko بموقع جيد للاستفادة من نمو صناعة البيولوجيا التركيبية ككل.

mm

جوناثان هو باحث سابق في الكيمياء الحيوية عمل في التحليل الجيني والاختبارات السريرية. وهو الآن محلل أسهم وكاتب مالي يركز على الابتكار ودورات السوق والسياسة الجغرافية في منشورته "The Eurasian Century"