به گزارش ایراسین، فرانچسکو سائورو برای اولین بار در ۴ سالگی برای اولین بار غار نوردی کرد. او با پدرش، استاد جغرافیا، در کوه‌های لسینی، نزدیک روستای بوسکو کیسانووا در شمال ایتالیا، جایی که پدرش در آنجا بزرگ شده بود این تجربه را به دست آورد. پدر او یک کاوشگر آماتور در غارها بود و این سفر نوعی آئین تربیتی او به حساب می‌آمد. سائورو می‌گوید: تنها خاطره‌ای که از آن غارها دارم این است که گریه کردم و از تاریکی خیلی ترسیده بودم. وقتی سائورو ۱۲ ساله شده بود و دوباره با خانواده‌اش از این منطقه دیدن کرد، بنیانگذار یک موزه محلی به او می‌گوید که غاری در نزدیکی آن محل، پر از استخوان‌های پرندگان باستانی است. سائورو می‌گوید: آن لحظه، کنجکاوی من بر ترسم غلبه کرد. از آن روز به بعد، زندگی او با غارها گره خورد

نزدیک به سه دهه پس از آن روز، این زمین شناس ۳۹ ساله به ده‌ها غار در سراسر جهان سفر کرده است، از جزایر اقیانوس اطلس گرفته، تا داخل آسیاب های یخچالی در کوه‌های آلپ و غارهای کف جنگل‌های بارانی آمازون. در سال ۲۰۱۳، او تعدادی از قدیمی ترین غارهای جهان را در کوه معروف به Auyán Tepui در ونزوئلا کشف کرد. در مجموع، او بیش از ۹۰ کیلومتر از این جهان‌های پنهان را بررسی کرده است، از جمله چندین غار که تا پیش از او، برای بشریت ناشناخته بودند. برخی از این غارها میلیون‌ها سال قدمت دارند و برخی دیگر ده‌ها هزار سال پیش شکل گرفته‌اند. او اخیراً غارهایی را کاوش کرده است که بسیار جوان‌تر هستند. از جمله غارهای بکر معروف به لوله‌های گدازه، که در داخل تپه‌های خنک شده از سنگ مذاب در طی فوران آتشفشان Fagradalsfjall، در جنوب ایسلند، در سال ۲۰۲۱ ساخته شده‌اند. برای کسانی که اهل قدم گذاشتن در مکان‌های کشف نشده هیجان زده‌اند، این فضاها می‌توانند بهترین گزینه باشند. اما فراتر از این هیجانات، این غارهای نوزاد فرصتی بسیار نادر برای مطالعه جهان غارها تقریباً از لحظه پیدایششان ارائه می‌دهند.

‌

رایج‌ترین غارهای روی زمین زمانی تشکیل می‌شوند که آب باران با دی اکسید کربن موجود در خاک مخلوط شده و به اسیدی ضعیف تبدیل می‌شود. سپس این محلول سنگ‌های نرم و محلول مانند سنگ آهک را در خود حل می‌کند. غارهای "ویرانگر" هم مشابه همین پروسه را در داخل کوه‌ها و تپه‌های سنگی ساخته شده از موادی با قابلیت حل کمتر مانند بازالت طی می‌کنند، با این تفاوت که اینجا آب جاری به آرامی سنگ‌های مقابل خود را در مدت زمان بسیار طولانی فرسایش می‌دهد و سوراخ می‌کند. در مقابل، غارهای «ساختمانی» زمانی ساخته می‌شوند که گدازه‌های جاری سرد شدن می‌شوند و لایه‌ای پوسته‌دار و بالایی ایجاد می‌کنند که به شکل سنگ جامد می‌شود. سپس همانطور که گدازه مذاب زیر پوسته حرکت می‌کند و بیرون می‌ریزد، یک حفره جدید به جا می‌گذارد، که به آن یک لوله گدازه هم گفته می‌شود. سائورو می‌گوید: این غارها در مقیاس زمان در علم زمین شناسی، گویی در یک ثانیه ساخته شده‌اند. اندازه لوله‌های گدازه می‌تواند از یک لوله‌ی کوچک به قطر سه فوت تا یک اتاق بزرگ با ارتفاع بیش از ۱۵۰ فوت متغیر باشد. آنها می‌توانند به صورت یک مجرای منفرد یا به صورت مجموعه‌ای از لوله‌های کوچک و متصل به هم تشکیل شوند. حتی برخی ممکن است ساختاری به صورت طبقه بندی، یعنی روی همدیگر داشته باشند.

تقریباً بین ۵۰ تا ۷۰ آتشفشان از ۱۵۰۰ آتشفشان فعال سیاره زمین هر ساله فوران می‌کنند. هنگامی که کوه Fagradalsfjall در مارس ۲۰۲۱ شروع به فوران کرد و به خواب بیش از ۸۰۰ ساله‌ی خود پایان داد، جهان شیفته ی این آتشفشان شد، چراکه همین یک فوران، به اندازه‌ی تمام فوران‌های یک دهه قبل باقی نقاط ایسلند، ابرهای غول پیکری از جنس خاکستر را به آسمان اروپا پرتاب کرد. نه تنها این فوران تأثیری بر سفرهای هوایی اروپا نداشت، بلکه گردشگرانی از ایسلند و سراسر جهان به سمت این مکان هجوم آوردند و برخی از آنها خود را به حدود یک کیلومتری فوران رساندند تا به گدازه‌های قرمز و زرشکی درخشانی که از کوه فوران می‌کند و از کناره‌های آن همچون آبشار جاری شده است، نگاه کنند. سائورو می‌گوید: این اولین باری بود که دوربین‌های زیادی در اطراف آتشفشان داشتیم، و تصاویر زیادی از هزاران گردشگری که برای دیدن این نمایش باورنکردنی به آنجا می‌رفتند در فضای مجازی پخش شد.

سائورو، غارشناس حرفه‌ای و رئیس یک انجمن اکتشاف جغرافیایی به نام لا ونتا، که همچنین با ناسا و آژانس فضایی اروپا برای کمک به آموزش فضانوردان در اکتشاف سیارات کار می‌کند، این تحولات را از خانه خود در شمال ایتالیا زیر نظر داشت. او هر روز ساعت‌ها به تماشای عکس‌ها و فیلم‌های این منظره می‌گذراند. این جریان غنی از اطلاعات نه تنها به محققان این توانایی را می‌داد تا چگونگی و مکان شکل گیری غارها را ردیابی کنند، بلکه همچنین فرصتی نادر برای مطالعه فضای داخلی غارهایی که هنوز توسط موجودات زنده لمس نشده بودند ارائه کرد. یعنی فرصتی برای مشاهده فرآیند خنک‌سازی، تشکیل مواد معدنی و پخش کلونی‌های اولیه میکروبی در آن محیط‌ها با جزئیات بی‌سابقه. و از آنجایی که غارها از گدازه‌هایی با دمای بیش از ۱۸۰۰ درجه فارنهایت تشکیل شده‌اند، محیط داخل آن کاملاً استریل خواهد بود. سائورو می‌گوید: من فکر می‌کردم به محض اینکه فوران متوقف شود، این غارها مانند یک آزمایشگاه باورنکردنی خواهند شد. مانند دری به دنیایی جدید!

کوه Fagradalsfjall در واقع یک کوه منفرد نیست، بلکه مجموعه‌ای از برآمدگی‌های کوچک در فلاتی در شبه جزیره ریکیانس، در حدود ۲۵ مایلی جنوب غربی ریکیاویک است. منطقه اطراف صاف و پوشیده از خزه است. فوران اولیه از دره‌ای بین همین پشته ها شروع شد. در حینی فوران در چند ماه بعد ادامه یافت، سائورو شروع به برنامه ریزی کرد. او می‌دانست که دسترسی به غارها در اسرع وقت از نظر فیزیکی ضروری است.

زمان بندی در این امر بسیار حیاتی است. این درسی بود که غارنشناسان در سال ۱۹۹۴، هنگام مطالعه لوله‌های گدازه‌ای که پس از فوران کوه اتنا در ایتالیا تشکیل شده بودند، آموختند. هنگامی که آنها نزدیک به یک سال پس از توقف فوران وارد لوله‌ها شدند، در نقطه‌ای که دمای داخل هنوز ۱۵۸ درجه بود، محققان کریستال‌ها و مواد معدنی کمیابی را یافتند. با این حال، شش ماه بعد، آن مواد معدنی از بین رفتند. آنها دواپایدار بودند، موادی که فرم خود را فقط در دماهای بالا نگه می‌داشتند. با سرد شدن لوله‌های گدازه، آنها ناپدید شده بودند، و بنابراین فرصتی برای بررسی دقیق آنها وجود نداشت.

برای آماده شدن برای ورود به غارهای جدید در ایسلند، سائورو و تیمش به درک دقیقی از محل شکل‌گیری آنها و اینکه کدام لوله‌ها راحت‌ترین و ایمن‌ترین دسترسی را ارائه می‌دهند، نیاز داشتند. گرو پدرسن، زمین شناس مرکز آتشفشان شناسی نوردیک دانشگاه ایسلند، وظیفه جمع آوری تصاویر را بر عهده داشت. او و بیرگیر اوکارسون از مؤسسه تاریخ طبیعی ایسلند، آتشفشان را از طریق یک هواپیما بررسی کرده و هر دو هفته یک بار بین مارس و سپتامبر ۲۰۲۱ بر فراز آن پرواز کردند. آنها همچنین تصاویر دیگری را که توسط هواپیماهای بدون سرنشین و تصاویر ماهواره‌ای گرفته شده بود، جمع آوری کردند. پدرسن می‌گوید: به دلیل وجود تصاویری از زوایای مختلف، ما در واقع توانستیم یک نقشه توپوگرافی، علاوه بر یک نقشه بصری خوب از میدان جریان گدازه ایجاد کنیم.

سائورو و همکارانش که از انجمن نشنال جئوگرافیک کمک مالی دریافت کرده بودند، سرانجام در سپتامبر ۲۰۲۱، حدود یک هفته پس از فروکش کردن فوران، به آتشفشان نزدیک شدند. این تیم با استفاده از نقشه‌های خود، پنجره‌ها یا نقاط نورگیر را روی سطح شناسایی کردند، مکان‌هایی که ورودی‌های بالقوه ای به غارهای تازه تشکیل شده به حساب می‌آمدند. آنها یک پهپاد مجهز به دوربین‌های تصویربرداری حرارتی را بر فراز منطقه به پرواز درآوردند تا دمای مناطق مختلف مناظر آتشفشانی را ترسیم کنند. در می ۲۰۲۲، آنها توانستند به ورودی غارهای متعددی نزدیک شوند، اما دوربین‌های حرارتی نشان دادند که دمای داخل هنوز به ۹۰۰ درجه می‌رسد. سائورو می‌گوید: از داخل حفره‌ها هوای سوزاننده بیرون می‌آمد اما بادهای بیرون سرد بود. تضاد بین بیرون و داخل دیوانه کننده بود

سائورو و اعضای گروه او سرانجام در اکتبر سال جاری با پوشیدن لباس‌های متالورژی که برای مقاومت در برابر دمای بالا و تنفس از مخازن قابل حمل پر از هوای فشرده طراحی شده بودند، وارد یکی از غارها شدند، زیرا هوای داخل آن برای تنفس بسیار داغ و مملو از گازهای سمی بود. دیوارها همچنان مانند یک کوره گرما می‌تابیدند و در برخی مکان‌ها دمای کف غارها تقریباً ۲۰۰ درجه بود. سائورو و دو عضو دیگر تیم، مجهز به دوربین‌های تصویربرداری حرارتی برای نظارت بر شرایط، با احتیاط مانند یک صف سرباز پیشروی کردند و به فرد وسط و فرد عقب اجازه دادند تا در صورت خطر و نیاز به چرخش ناگهانی گروه، رهبر خط را عقب بکشند … سائورو می‌گوید: در آن موقعیت، دمای هوا می‌تواند از ۱۰۰ تا ۲۰۰ درجه سانتی‌گراد در تنها یک متر تغییر کند. لوله‌ای که سائورو از آن وارد شد، دیوار غار همچنان می‌درخشید و دمای آن نزدیک به ۶۰۰ درجه سانتی‌گراد بود. او می‌گوید: این یکی از تاثیرگذارترین چیزهایی بود که دیده‌ام. پدرسن از غارها پس از خنک شدن بیشتر بازدید کرد. او می‌گوید: من مکان‌های بسیار کمی را روی زمین می‌شناسم که بتوانید چیزهایی ببینید که شبیه آن را فقط هنگام تولد دیده‌اید. آنجا یک منظره‌ی شگفت انگیز بود...

دو زنجیره از تحقیقات علمی به فعالیت سائورو و همکارانش علاقه مند بودند. اول، آنها مشتاق بودند مواد معدنی را که در داخل غارها پیدا می‌کردند مطالعه کنند، یعنی موادی که روی دیواره‌های غار و سایر سطوح سنگی تشکیل شده بودند. دوم، آنها امیدوار بودند کشف کنند این زیستگاه‌های شدید چه زمانی توسط میکروارگانیسم ها پر می‌شوند و تشخیص دهند که کدام میکروب‌ها اول رشد می‌کنند. یادگیری اینکه چگونه چنین غارهای تازه تشکیل شده ممکن است برای اولین بار به حیات پناه داده باشند، می‌تواند به محققان کمک کند تا ایده‌های خود را در مورد چگونگی توسعه حیات بر روی زمین اصلاح کنند، و همچنین راهنمایی‌هایی در مورد چگونگی و مکان جستجوی نشانه‌های حیات، فعلی یا گذشته، در سیارات دیگر ارائه می‌دهد. برای مثال، سائورو درباره مریخ می‌گوید: ما می‌دانیم که مدت زیادی لوله‌های گدازه‌ای دائماً در آتشفشان‌های مریخ شکل میگرفته اند. با فرض اینکه حیات در آنجا وجود داشته باشد، آنها می‌توانستند به سرعت پر از میکروارگانیسم ها، و به نوعی کشتی نوح برای حیات روی مریخ تبدیل شوند،

محققان با نگرانی از اینکه برخی از مواد معدنی ممکن است در طول زمان تغییر کنند یا ناپدید شوند، یک میکروسکوپ الکترونی روبشی به محل آوردند تا تصاویری با وضوح بالا از نمونه‌ها تهیه کنند تا به شناسایی آنها کمک کند. راجر میلتنبرگ، تکنسین شرکت بیوتکنولوژی Thermo Fisher Scientific، این ابزار را در یک چادر در کنار آتشفشان قرار داد و یک ژنراتور را در داخل چادر راه انداخت تا خلاء مورد نیاز برای عملکرد میکروسکوپ را حفظ کند. شرایط غیرقابل پیش بینی بود. یک بار، زمانی که باران می‌بارید، رودخانه‌ای از میان چادر شروع به شکل گیری کرد. میلتنبرگ می‌گوید: من منبع تغذیه را روی زمین گذاشته بودم اما خوشبختانه آب نرسیده به آن منحرف شد. اگر شانس نمی‌آوردیم، برای تصویر برداری فقط یک فرصت کوتاه داشتیم.

محققان با انواع مواد معدنی در امتداد شکاف‌ها و شیارهای سطوح غار برخورد کردند. بوگدان اوناک، کانی شناس دانشگاه فلوریدا جنوبی که بخشی از این تیم بود، می‌گوید: ما چیزهای سفید زیبایی را پیدا کردیم. سپس گفتیم، یک دقیقه صبر کن، آنجا سبز است، آن طرف هم آبی است!

محققان با استفاده از کاردک های استریل، نمونه‌ها را تراشیده و در کیسه‌های مهر و موم شده با خلاء بسته بندی کردند. از آنجایی که دمای لوله‌های گدازه در ابتدا بسیار بالا بود، اوناک انتظار داشت که مواد معدنی کریستال‌های کاملاً کم‌آبی باشند، به همین خاطر از یافتن برخی از موادی که بافت آن‌ها شبیه شکر مرطوب بود، شگفت‌زده شد. موادی که نشان می‌دهند، با وجود گرمای زیاد، مولکول‌های آب در محیط در طول پروسه‌ی کانی سازی گنجانده شده بودند. پس از جمع‌آوری نمونه‌ها، سائورو و همکارانش برمیگشتند و به سمت چادر می‌رفتند تا آنچه را که پیدا کرده بودند ببینند. با مشخص کردن ترکیب شیمیایی نمونه از تصاویر تولید شده توسط میکروسکوپ الکترونی، آنها معمولاً می‌توانستند هر ماده معدنی را در عرض نیم ساعت شناسایی کنند.

این تیم انتظار یافتن برخی مواد معدنی مانند میرابیلیت را داشت که از هیدروژن، سدیم و گوگرد تشکیل شده است. اما آنها مواد معدنی جدیدی را یافتند که از ترکیب مس با سدیم، پتاسیم، گوگرد و سایر عناصر تشکیل شده بودند. عناصری که منجر به تولید مواد کمیاب شده بودند که تیم در حال حاضر مشغول مطالعه آنها با جزئیات بیشتر است. برای مثال، یکی از مواد معدنی شگفت‌انگیز، wulffite بود. یک کریستال سبز زمردی که ترکیب آن شامل سدیم و پتاسیم همراه با سولفات مس است. فابریزیو نستولا، کانی‌شناس دانشگاه پادوآ، می‌گوید: پیش از این تنها یک بار در تاریخ کانی‌شناسی، این ماده در یک مکان آتشفشانی در روسیه یافت شده است. نستولا، که در آزمایشگاه خود در پادوآ در حال انجام تجزیه و تحلیل دقیق نمونه‌های معدنی است، مطمئن است که برخی از این کانی‌ها کاملاً برای علم جدید هستند و به طور بالقوه فرآیندهای هنوز ناشناخته‌ای را که توسط آن کانی‌سازی انجام می‌شود، آشکار می‌کنند.

در همین حال، همکاران میکروبیولوژیست سائورو، نمونه‌هایی را از تکه‌هایی از سطوح سنگی که با «بیوفیلم‌ها» مشخص شده بودند، جمع‌آوری کردند. بیوفیلم به تصاویری از مناطقی که شروع به رشد و کلونی سازی باکتری‌ها کرده بودند گفته می‌شود. پس از استخراج نمونه‌ها و تجزیه و تحلیل DNA از آنها در آزمایشگاه‌های خارج از محل، محققان دریافتند که میکروارگانیسم های مختلف در قسمت‌های مختلف هر غار رشد کرده‌اند. مارتینا کاپلتی، میکروبیولوژیست دانشگاه بولونیا، می‌گوید: اولین داده‌ها نشان می‌دهد که باکتری‌های محیطی، عمدتاً آن‌هایی که با خاک مرتبط هستند، اول از همه کلونی سازی را آغاز می‌کنند. آنها احتمالاً در ابتدا از طریق جریان هوا به داخل غار منتقل می‌شوند. این میکروارگانیسم‌ها می‌توانند رشد کنند، چراکه می‌توانند روی سنگ‌ها زندگی کرده و از اکسید شدن مواد معدنی انرژی بگیرند. با گذشت زمان و با سرد شدن غارها، تنوع میکروب‌ها در داخل غارها افزایش یافت. یافته‌ها نشان می‌دهد که چنین اشکال حیاتی، که برای بقای آنها به آب یا مواد آلی نیاز ندارند، باید بهترین شانس را برای ایجاد جای پایی در محیط‌های شدید و سخت، چه در گذشته‌های دور و چه در سیارات دیگر داشته باشند.

رابی شاون می‌گوید: تا همین حالا محققان نه تنها چندین ماده معدنی نادر را یافته‌اند، بلکه برخی از این مواد برای علم جدید خواهند بود

در واقع، ردیابی کلون سازی میکروبی به دانشمندان در جستجوی حیات در سایر نقاط جهان کمک می‌کند. حتی در سیاراتی که امروزه شرایط سطحی آنها نامساعد به نظر می‌رسد، لوله‌های گدازه ممکن است زمانی پناهگاهی موقت یا پایدار برای اشکال حیاتی فراهم کرده باشند که به سرعت در فضای داخلی گسترده شده‌اند و زنده مانده‌اند. سائورو می‌گوید: اگر برخی از مدل‌های میکروبی خاص قادر به زاد و ولد و پخش سریع در لوله‌های گدازه در زمین هستند، چرا این اتفاق نمی‌تواند در مریخ رخ دهد؟

موفت فیلد، لوله‌های گدازه را به عنوان: الگویی برای آنچه ممکن است به طور بالقوه در دیگر اجرام منظومه شمسی پیدا کنیم، توصیف می‌کند. چراکه فعالیت‌های آتشفشانی به زمین و مریخ محدود نمی‌شود. حتی آیو، یکی از قمرهای مشتری، آتشفشان‌های فعالی دارد که نشان می‌دهد سیارات و قمرهای فراتر از منظومه شمسی ما ممکن است آتشفشان و لوله‌های گدازه نیز داشته باشند. به همین دلیل است که بوستون برای مطالعه غارهایی که سائورو در حال بررسی آنها است ارزش زیادی قائل می‌شود. او می‌گوید: من فکر می‌کنم تعیین مکان‌هایی در سرتاسر جهان که در آن‌ها بتوانیم تاریخچه اولیه کلونی سازی میکروبی را از همان ابتدا ببینیم، چیزی است که شایسته توجه جهانی است.

فوران Fagradalsfjall فروکش کرده است، اما سائورو اخبار مربوط به آتشفشان های دیگر در ایسلند را با علاقه دنبال می‌کند. در ماه مارس گذشته، زمانی که فوران جدیدی در شبه جزیره ریکیانس، در کوه هاگافل، چند مایلی غرب فاگرادال‌اسفال آغاز شد، او در مورد تشکیل لوله‌های جدید، به معنای واقعی کلمه در زمان حال فکر کرد. این غارهای کشف نشده می‌توانند شکارگاه بعدی او باشد.