كطفل نشأ في روتشستر ، إنجلترا ، كريس جيرمان علم بالتقاليد البحرية القوية لعائلته ، ولم يكن لديه نية لمواصلة ذلك. خدم أحد أجداده في البحرية الملكية معظم حياته ، بينما عمل الآخر في حوض بناء السفن في تشاتام البحري ، كما فعل والد الألماني واثنين من أعمامه. ومع ذلك ، على الرغم من أن الألماني التحق بمدرسة تأسست عام 1708 لتدريب ملاحي المحيطات في المستقبل ، فقد تعهد بعدم الذهاب إلى البحر أبدًا.

كان لدى الألماني أيضًا آراء قوية حول المهن الأخرى التي لن يفكر فيها أبدًا. كان يكره الجيولوجيا ، والتي تعني في تجربته المحدودة السير عبر مسطحات طينية كريهة الرائحة في مصب نهر التايمز مع والدته وشقيقه ، والبحث في الوحل عن الحفريات. كان علم الأحياء موضوعًا آخر لم يكن لديه سوى القليل من الحماس تجاهه.

لذلك ربما شعر الألماني الشاب بخيبة أمل شديدة عندما علم أن نفسه البالغ سيصبح عالمًا في الكيمياء الجيولوجية البحرية. ومع ذلك ، كان هذا الاختيار بمثابة نعمة لتعزيز فهمنا العلمي لعالم أعماق البحار. ربما يكون الألماني ، وهو الآن كبير العلماء في معهد وودز هول لعلوم المحيطات ، قد فعل أكثر من أي شخص آخر لاستكشاف الفتحات الحرارية المائية - وهي شقوق في قشرة المحيط التي تطلق سوائل ساخنة غنية بالمعادن في البحار.

قال: "إنه عبقري في العمل في الأعماق السحيقة وإيجاد المنافذ الحرارية المائية والمجتمعات البيولوجية التي تدعمها" آدم سولي، عالم المحيطات بجامعة رود آيلاند.

اكتشف العلماء أول فتحات حرارية مائية على بعد 250 ميلاً من جزر غالاباغوس في عام 1977 ، عندما كان الألمان في المدرسة الثانوية. لسنوات بعد ذلك ، كان الرأي السائد هو أن الفتحات الحرارية المائية موجودة فقط في المحيط الهادئ. ساعد الألماني في تغيير ذلك: كان أول من اكتشف المنافذ قبالة القارة القطبية الجنوبية وفي المحيط المتجمد الشمالي. قام بمسح بعض هذه المواقع والبعض الآخر بشكل مباشر ألفين وغيرها من الغواصات ، لكنه طور أيضًا أجهزة استشعار ومسبارات آلية وأدوات أخرى لالتقاط الصور والقياسات والعينات من البيئات الموجودة تحت سطح البحر عن بُعد.

برزت الحياة وإمكانياتها بشكل بارز في اكتشافات قاع البحر تلك. تم العثور على أكثر من 600 نوع جديد في النظم البيئية المزدهرة بالقرب من مواقع الفتحات المنعزلة تمامًا عن أشعة الشمس وثمار التمثيل الضوئي. في عام 2012 ، قادت ألمانيا رحلة استكشافية إلى منتصف كايمان رايز - المركز المنتشر لسلسلة جبال تحت الماء (أو سلسلة تلال وسط المحيط) في قاعدة البحر الكاريبي ، حيث تتحرك الصفائح التكتونية. هناك ، ولأول مرة ، شهد هو وزملاؤه تخليقًا غير حيوي تحت الماء - تكوين جزيئات عضوية ، اللبنات الأساسية للحياة ، من خلال عمليات غير بيولوجية تمامًا.

قال جيرمان: "كانت هذه نقطة البداية لمشاركتي في علم الأحياء الفلكية". "الاكتشافات من هذا القبيل ساعدت وكالة ناسا على إدراك أن هناك بيئات تحت الماء يهتمون بها و [التي] يمكن أن تصبح مهمة في استكشاف الحياة خارج الأرض في المستقبل."

في عام 2020 ، طُلب من ألمانيا قيادة مشروع مدته خمس سنوات بقيمة 7.6 مليون دولار ممول من وكالة ناسا استكشاف عوالم المحيطات، المكلف بوضع استراتيجيات للبحث عن الحياة في المحيطات المغطاة بالجليد في أوروبا وإنسيلادوس وتيتان وتريتون وغيرها من الأجسام في نظامنا الشمسي. اعترف بأن التحديات التقنية شاقة ، "لكن ناسا ليست مضطرة إلى إعادة اختراع العجلة من الصفر لأن لدينا الكثير من الخبرة في محاولة حل هذه المشاكل هنا في محيطات الأرض."

تحدث مع الألمانية كوانتا من وودز هول ، ماساتشوستس ، حول مغامراته في أعماق البحار في سلسلة من المحادثات بين رحلاته إلى المحيط المتجمد الشمالي وبركان نشط تحت الماء بالقرب من هاواي. تم اختصار المقابلة وتحريرها من أجل الوضوح.

كيف انتهى بك الأمر إلى القيام بعكس ما كنت تتوقعه في حياتك المهنية؟

التحقت بجامعة كامبريدج كطالب جامعي في عام 1981 عازمة على أن أصبح مهندسًا كيميائيًا ، لكن ذلك تغير بسرعة كبيرة. في الأسبوع الأول لي ، تحدث إلينا محاضر كان عملاقًا في مجال الصفائح التكتونية عن تطور جبال الألب. لقد كنت خارج المملكة المتحدة مرة واحدة فقط من قبل ، في رحلة عائلية إلى جبال الألب السويسرية ، حيث أذهلني جمال الطبيعة. عندما علمت أن النظرية تشرح كل ما كان جزءًا من الجيولوجيا - مجال يسمح لي بالخروج ودراسة البراكين والزلازل - قررت أنه سيكون أكثر إثارة من العمل في مصفاة نفط أو مصنع كيميائي.

خلال سنتي الثانية ، انجذبت أكثر إلى هذا الموضوع عندما ستيف سباركس، وهو عالم بركاني بارز ، ألقى محاضرة حول ثوران جبل سانت هيلين ، الذي احتل عناوين الصحف مؤخرًا. في عامي الثالث ، تعلمت عن كيمياء المحيطات من هاري إلدرفيلد. بدت فكرة الجمع بين اهتماماتي في الكيمياء وعلم البراكين مع محيطات الأرض مثيرة للاهتمام ، لذلك جعلت الجيولوجيا تخصصي وليس ثانوي. في عام 1984 ، بدأت دراساتي العليا في الكيمياء الجيولوجية البحرية تحت إشراف إلدرفيلد.

متى أصبحت مهتمًا بالفتحات المائية الحرارية؟

تم اكتشاف أول مدخن أسود ، وهو أكثر أنواع الفتحات الحرارية المائية إثارة ، في المحيط الهادئ في عام 1979 وتم الإبلاغ عنه في ورقة بحثية عام 1981. يعتبر المدخنون السود من الملامح المذهلة في قاع البحر ، حيث يقذفون أعمدة الدخان الأكثر سخونة والأغمق من "المداخن" المتكونة من الرواسب المعدنية التي يمكن أن يصل ارتفاعها إلى 200 قدم تقريبًا. في عام 1985 ، كان إلدرفيلد وآخرون من كامبريدج جزءًا من الفريق الذي اكتشف أول مدخن أسود في المحيط الأطلسي ، على سلسلة جبال وسط المحيط الأطلسي. لقد عادوا جميعًا متحمسين ، ومن الواضح أن بعضًا من ذلك فركني. لقد قمت بالتسجيل في أول رحلة بحرية لي بعد عام.

كيف ذهبت تلك الرحلة الأولى في البحر؟

قبل الانطلاق ، أخبرت زملائي أنني أتمنى أن يعجبني ذلك ، لأنني كنت بالفعل بعيدًا جدًا على طريق الدكتوراه. عمل.

لقد أبحرنا من جزر الكناري إلى وسط المحيط الأطلسي ، فوق موقع تنفيس TAG [عبر المحيط الأطلسي Geotraverse] ، والذي يبعد عن الأرض تقريبًا بقدر ما يمكنك الوصول إليه في جميع الاتجاهات. كنت أشعر بالغثيان ، لكن في اليوم الثالث ، حصلت على ساقي البحر. لذلك ربما كان هناك شيء ما في جيناتي بعد كل شيء.

على طول الطريق ، مررنا بسفينة Woods Hole ، و أتلانتس الثانيالذي كان يحمل ألفين الفرعية. "لن أنزل في ذلك أبدًا ، أليس كذلك؟" سألني زميل في السفينة.

أجبته: "آمل ألا تتاح لي الفرصة أبدًا ، لأنه إذا سئلت ، لا يمكنني الرفض. على الرغم من أنني أعاني حقًا من رهاب الأماكن المغلقة ".

بعد بضع سنوات ، طُلب مني أن أفعل ذلك بالضبط.

كيف كان الأمر وكأنك في ألفين?

كان هذا في عام 1989 ، في منتصف الطريق خلال فترة ما بعد الدكتوراه لمدة عامين في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، حيث عملت مع جون ادموند - مشارك في اكتشاف أول فتحات حرارية مائية منخفضة الحرارة في رحلة غالاباغوس عام 1977. عدت أنا وإدموند إلى TAG ، وهذه المرة بفضل ألفين، رأيت مدخنًا أسود عن قرب. ألفين في هذه المنطقة من قبل ، لكن الطيار لم يستطع إيجاد طريقة آمنة للاقتراب بما يكفي للحصول على عينات جيدة. يشبه الجزء العلوي من المدخن الأسود صنبور إطفاء الحرائق مع نزع الجزء العلوي منه. هناك تدفق قوي يمكن أن تجرفه ، ويمكن أن تصل المياه الخارجة إلى 400 درجة مئوية.

كانت الحيلة التي توصلت إليها أنا وإدموند هي النزول بعمق ، بدءًا من قاعدة المدخنة حيث تكون الأمور هادئة نسبيًا ، ثم التحرك بحذر إلى الأعلى. بهذه الطريقة تمكنا من الحصول على أول عينات جيدة حقًا من ذلك الموقع - مياه محملة بالكبريت والحديد والنحاس والزنك والرصاص ، وهو ما يجعلها تبدو سوداء. كانت هذه أول عينة ناجحة من فتحة حرارية مائية في أي مكان في المحيط الأطلسي.

مجرد التواجد داخل ألفين كانت تجربة. اثنان فقط من العلماء والطيار يمكن أن يتناسبوا مع الأمر ، وأنت ستبقى لثماني ساعات فقط. الوقت يمر بسرعة لأن كل شيء مرهق للغاية. من الرائع أن ترى شيئًا لم يره أحد من قبل. وكان الاقتراب من مدخن أسود مثيرًا بشكل لا يصدق. لا يمكنك قيادة سيارتك حتى ينبوع ساخن في يلوستون. وهذا الصنبور في قاع المحيط ، على عكس Old Faithful ، كان ينفجر باستمرار لآلاف السنين. هذا يتحدث عن القوة والطاقة المحتجزة داخل كوكبنا.

خلال فترة السنتين التي قضيتها في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، طورت شغفًا بدراسة الفتحات الحرارية المائية. كان السؤال الذي تعاملت معه هو: إذا غادرت المملكة المتحدة وعدت إليها ، كيف يمكنني أن ألعب دورًا جديدًا وأصليًا؟

كيف كنت تنوي المساهمة في هذا المجال؟

تذكر أنه عندما بدأت الدراسات العليا قبل بضع سنوات فقط ، كان لا يزال يعتقد على نطاق واسع أنه لا توجد فتحات حرارية مائية في المحيط الأطلسي. كنا نعلم أن هذا لم يكن صحيحًا ، لكنني تساءلت عن عدد الحقول الحرارية المائية الموجودة على هذا الكوكب ، وما هي أكثر الطرق فعالية للبحث عنها.

أدركت أنه على الرغم من أن فتحة التهوية نفسها عادة ما تكون بحجم ملعب كرة القدم ، فإن العمود الخارج منها يشبه سحابة عيش الغراب التي ترتفع في عمود الماء وتتوسع. حتى بعد تخفيفه بعامل قدره 10,000 ، لا تزال تركيزات الحديد والمنغنيز والمعادن الأخرى أكبر 100 مرة من تركيزات مياه البحر العادية. يمكننا العثور على دليل على هذه الأعمدة دون إجراء أي قياسات كيميائية ببساطة عن طريق استخدام أجهزة استشعار بصرية لقياس مدى غموض الماء. وبسبب الطريقة التي تنتشر بها الأعمدة ، يمكن أحيانًا اكتشاف هذه الميزات من على بعد مئات الكيلومترات.

بعد أن أنهيت دراستي في مرحلة ما بعد الدكتوراة في عام 1990 ، عدت إلى المملكة المتحدة ، وحصلت على وظيفة في المعهد الوطني لعلوم المحيطات في قرية ورملي. لم يعد بإمكاني الوصول إلى غواصة مثل ألفين، لكن مجموعة في المعهد طورت لتوها أداة قابلة للجر تستخدم السونار لرسم خريطة لقاع البحر. قلت إنه إذا وضعنا مستشعراتي الضوئية على تلك السيارة ، يمكنني معرفة مكان كل النشاط الحراري المائي.

في المرة الأولى التي استخدمنا فيها هذا النهج ، وجدنا ستة مواقع تنفيس جديدة في المحيط الأطلسي ، حيث كان اثنان فقط معروفين في السابق. لم يعد الأمر يتعلق بالتعثر بالصدفة ؛ يمكننا القيام بذلك بشكل منهجي.

ما هو التقدم الكبير التالي في البحث عن الفتحات الحرارية المائية؟

في أوائل التسعينيات من القرن الماضي ، اعتبرت الحكمة التقليدية أنه لا يوجد نشاط حراري مائي في التلال المحيطية التي كانت "بطيئة الانتشار" أو "فائقة الانتشار" ، حيث تتباعد الصفائح التكتونية بحوالي 1990 إلى 10 ملم فقط في السنة. (حركة الصفيحة في التلال سريعة الانتشار أسرع بعشر مرات.) لم أفهم لماذا يجب أن يكون ذلك صحيحًا ، وفي عام 50 أخذنا مستشعراتنا الضوئية إلى سلسلة جبال جنوب غرب الهند شديدة الانخفاض في المحيط الهندي - وهي واحدة من أبطأ- انتشار التلال معروف. وجدنا ستة مواقع تنفيس حراري مائي هناك. بعد ذلك بعامين ، وجدنا نشاطًا مائيًا حراريًا بالقرب من القارة القطبية الجنوبية في جزء بعيد جدًا من المحيط غير المكتشف. عند هذه النقطة ، شعرت بالأمان في تصديق أن هذه الفتحات يمكن أن توجد في أي مكان. مما يعني أنني بحاجة إلى شيء جديد ومختلف لأقوم به.

ووجدت الإلهام في العالم تعداد الحياة البحرية، جهد طويل (2000-2010) لفهرسة جميع أشكال الحياة في البحر؟

بالضبط. تم بالفعل اكتشاف مئات الأنواع الجديدة في الفتحات الحرارية المائية منذ عام 1977 ، ولم يتباطأ معدل الاكتشاف - ولا يزال -. في كل موقع تنفيس جديد ، نجد أنواعًا جديدة. توجد في قاعدة الشبكات الغذائية في هذه المجتمعات ميكروبات اصطناعية كيميائية تستمد الطاقة من التفاعلات الكيميائية بدلاً من ضوء الشمس. أثارت هذه الحقيقة اهتمام ناسا بالمحيطات المغطاة بالجليد في عوالم أخرى ، حيث لا يوجد تمثيل ضوئي ، ومع ذلك لا تزال هناك ظروف ، بما في ذلك وجود نشاط حراري مائي ، قد تؤدي إلى نشوء الحياة.

صف بعض الأبحاث التي أجريتها بدعم من وكالة ناسا. 

دعم تمويلي الأول من وكالة ناسا أربع رحلات بحرية ، من 2009 إلى 2013 ، إلى منتصف كايمان رايز في منطقة البحر الكاريبي. وجدنا أنه تم إطلاق كميات كبيرة من الهيدروجين من هذه الفتحات ، مما سمح بتخليق المركبات العضوية. علاوة على ذلك ، تم إنشاء هذه المركبات حديثًا - "تم تصنيعها بطريقة غير حيوية" - ولم يتم إعادة تدويرها من الحيوانات فقط. اقترحنا أن هذا يمكن أن يكون كيف يمكن للمرء أن ينتقل من نظام نشط جيولوجيًا إلى نظام نشط بيولوجيًا.

كانت الخطوة التالية هي العمل في محيط مغطى بالجليد ، مثل تلك التي يعتقد أنها موجودة على أوروبا وإنسيلادوس. حصلت على فرصتي في عام 2014 في رحلة إلى المحيط المتجمد الشمالي على متن كاسحة جليد ألمانية ، مزودة بغواصة تعمل بالبطارية ساعدت في تطويرها. عادةً ما تحتوي الغواصات الآلية المقيدة التي تسمى ROVs [المركبات التي يتم تشغيلها عن بُعد] على كبلات كهربائية ثقيلة تتدلى عموديًا وتسمح لها فقط بالتحرك جانبًا لمسافة 50 مترًا ، وهو ما لا يعمل بشكل جيد في المحيط حيث يتحرك الجليد دائمًا. يحتوي الجزء الفرعي الذي يعمل بالبطارية على كابل رفيع من الألياف الضوئية للبيانات والاتصالات التي تمكنه من قطع عدة كيلومترات جانبًا. لقد رأينا مدخنًا أسود - أول فتحة حرارية مائية لوحظت على الإطلاق في القطب الشمالي - قبل ساعتين فقط من انتهاء المهمة.

عدت إلى هذا الموقع ، حقل Aurora vent ، على كاسحة جليد نرويجية في عام 2019 بكاميرا أفضل مكنتنا من رؤية بعض حيوانات التنفيس. عاد زملاؤنا النرويجيون في عام 2021 ، وجمعوا العينات البيولوجية الأولى من تلك المنطقة. كنت بعيدًا عن استكشاف منطقة جنوب شرق المحيط الهادئ النائية في ذلك الوقت ، أو كنت سألتحق بهم.

لماذا تعتبر Aurora نموذجًا جيدًا لعوالم المحيطات؟

بالنسبة للمبتدئين ، القطب الشمالي هو المحيط الوحيد المغطى بالجليد لدينا. علاوة على ذلك ، لقد أظهرنا أن الفتحات الموجودة في Aurora غنية بالهيدروجين ، لذا فإن جميع المؤشرات تشير إلى أن لدينا ظروفًا جيولوجية من حيث أن المحيط مغطى بالجليد والذي يمكن أن يؤدي إلى التوليف اللاأحيائي للمركبات العضوية. سنعود إلى Aurora في وقت لاحق من هذا الصيف على أمل تأكيد هذه الفرضية. نتوقع أيضًا أن نظهر أن هذه الفتحات تؤوي بعضًا من أكثر أشكال الحياة بدائية على الأرض.

سأقضي وقتًا هذا الصيف في القطب الشمالي مع مهندسين من مختبر الدفع النفاث ، وأعمل على روبوتات يمكنها اختراق الجليد ، وهو شيء نأمل أن نتمكن من القيام به في يوروبا يومًا ما. بمجرد عبور الجليد على كوكب آخر ، ماذا سنفعل؟ حسنًا ، سنحتاج إلى أجهزة إلكترونية يمكنها العمل تحت ضغط عالٍ ، في بيئات رطبة ومالحة شديدة التآكل. هذا شيء لا تقلق ناسا تقليديًا بشأنه ، لكنه شيء يفكر فيه مهندسو المحيطات كل يوم. ما نعمل عليه الآن ، من خلال مشروع Exploring Ocean Worlds ، هو دمج هذين الخطين من الخبرة.

علاوة على ذلك ، ستكون أولويتي التالية هي العودة إلى جبل هاواي البحري [بركان تحت الماء] قمنا بزيارته عدة مرات من قبل ، ويرجع ذلك جزئيًا إلى أنه يتمتع بظروف العمق وضغط المياه التي يمكن العثور عليها في قاع إنسيلادوس.

بدافع رحلات متعددة هذا العام ، وفي السنوات السابقة على مدى العقود ، ما الذي يجعلك تعود في رحلات المحيط هذه؟

جزء كبير منه هو أنه لا يشعر بالملل أبدًا. نحن لا نتوقف عن التعلم أبدًا. المحيطات كبيرة جدًا ، ولم يتم استكشافها إلا قليلاً ، لدرجة أننا ندفع دائمًا حدود المعرفة ، وهو شيء لا يمكنك قوله عن كل مجال. لم يتم استكشاف ثمانين بالمائة من مرتفعات منتصف المحيط في العالم للتنفيس. أشعر بالتواضع باستمرار من حقيقة أن هناك المزيد مما كنت أعتبره ممكنًا في أي وقت مضى. معظم سطح كوكبنا مغطى بأعماق المحيطات ، لذلك يجب على شخص ما الانتباه إليه.

مع الاستفادة من الإدراك المتأخر ، ما رأيك في النذر الذي قطعته ذات مرة بشأن عدم الذهاب إلى البحر مطلقًا؟

لقد تعلمت أنه من المهم أن تظل منفتح الذهن وأن تتابع الحياة أينما تأخذك. أعتقد أن هذه نصيحة جيدة بشكل عام.