آيسلندا تخشى من ثورة بركان جديدة

العلماء يوظفون طرق الرصد الزلزالي وتشوه سطح البراكين وظهور الغازات للتنبؤ بقرب حدوثها

صورة أرشيفية للرماد المنطلق من بركان تحت نهر آيافيالايكول الجليدي في آيسلندا عام 2010
صورة أرشيفية للرماد المنطلق من بركان تحت نهر آيافيالايكول الجليدي في آيسلندا عام 2010
TT

آيسلندا تخشى من ثورة بركان جديدة

صورة أرشيفية للرماد المنطلق من بركان تحت نهر آيافيالايكول الجليدي في آيسلندا عام 2010
صورة أرشيفية للرماد المنطلق من بركان تحت نهر آيافيالايكول الجليدي في آيسلندا عام 2010

إلى الشمال من هذه المنطقة، وفي الجانب البعيد من طبقة «فاتناجوكال» الجليدية الصلدة التي لا يمكن اختراقها، تندفع الحمم والمقذوفات البركانية من صدع في باطن الأرض يقع على خاصرة «بارداربونغا» (Bardarbunga)، أحد براكين آيسلندا الكبيرة.
ووفقا إلى المقاييس البركانية يعتبر هذا الثوران سلميا، لأن الحمم تنتشر فقط عبر الأرض المحيطة كفقاقيع غازية تنبعث منها. وبالنسبة إلى الوقت الحالي، فإن هذه الغازات، لا سيما ثاني أكسيد الكبريت الذي يسبب مشاكل تنفسية وغيرها من التعقيدات، تمثل الهم الأساسي الذي يقلق الهيئات الصحية في العاصمة رايكيافيك التي تقع على مسافة 150 ميلا إلى الغرب، وفي الأماكن الأخرى من البلاد.
لكن في وقت قريب، فقد تنفجر قمة بركان «بارداربونغا» التي تقع تحت طبقة من الثلج تبلغ سماكتها نحو نصف ميل، وهذا من شأنه إطلاق أعمدة من الرماد الرملي إلى السماء، مغلقة السفر الجوي عبر أوروبا، نظرا إلى التلف الذي قد يسببه الرماد بالمحركات النفاثة، وبالتالي إطلاق سيل جارف من مياه الثلج المذاب الذي قد يكتسح الطريق الوحيدة التي تربط جنوب البلاد بالعاصمة. وكل هذا قد يحدث.. أو لا يحدث.

* أسرار بركانية
هذا هو السر الغامض للبراكين الذي بعد مضي أربعة أشهر على قيام «بارداربونغا» بإرسال الحمم لا يزال العلماء يتناقشون حول ما الذي سيحدث في المرة المقبلة، إذ لا يعرف أحد الحقيقة. فثوران البراكين هو من بين أكثر أحداث الأرض كارثية، ومعرفة متى سيحصل ذلك قد تشكل عاملا حاسما في إنقاذ الأرواح وخفض الخسائر التي قد تصيب البنية التحتية وغيرها من الممتلكات. وللعلماء أساليب عدة متينة لتقديم يد العون، لكنهم في النهاية يصلون إلى مجرد تحليل إمكانيات تفجر الأحداث بطرق متعددة «إذ من الصعب التنبؤ بالبراكين بها، نظرا لأنها لا تدلنا على إمكانياتها، فقد تقرر فجأة أن تقوم بشيء مختلف تماما»، كما يقول بول إينارسون عالم الجيولوجيا. ويدرس إينارسون الزلازل والهزات الأرضية التي ترافق عادة النشاط البركاني الذي تسببه الصخور الحارة المنصهرة، التي ترتفع من داخل الأرض مسببة ضغطا وشقوقا وتصدعات. والرصد الزلزالي مهم هنا للمساعدة في تقرير ما إذا سيحدث الثوران، ومتى، وكيفية تطوره، لكن العلماء يدرسون أيضا تشوه سطح البراكين وتمسخها، التي هي علامة على تزايد الضغط داخل الأرض، عن طريق استخدام وحدات من نظام «جي بي إس» ورادارات الأقمار الصناعية، كما أنهم يرصدون الغازات وغيرها من الدلائل، مثل ذوبان الثلج والجليد.
وتقول ستيفاني بريجاين، الباحثة الجيولوجية التي تعمل مع الدائرة الأميركية للمسح الجيولوجي في مرصد الزلازل في ألاسكا «على الصعيد المثالي فهذا خليط جميل من البيانات الخاصة بالعديد من العوامل، وقد تكون سهلة أيضا إذا ما تصاعدت جميعها معا، وبصورة دراماتيكية». وتضيف بريجاين إنه خلال العقد المنصرم تنبأ المرصد بنجاح في ثلثي الأوقات عن نشاط وثوران أكثر من عشرات البراكين التي جرى رصدها زلزاليا من أصل 130. وفي آيسلندا، موطن 35 زلزالا نشيطا، لاقى العلماء نجاحا مماثلا كما تقول. وفي آيسلندا علم العلماء أن شيئا ما يحصل في «بارداربونغا» الذي ثار آخر مرة عام 1910. فقد شرعت المقاييس الزلزالية في تسجيل سلسلة من الهزات الأرضية الصغيرة، التي وصل عددها في النهاية إلى الآلاف في الجانب الشمالي من البركان. وكان هذا دليلا واضحا بأن الصخور المنصهرة شرعت تتسرب إلى الشقوق الواقعة على عمق خمسة إلى ستة أميال من السطح.

* تدفق الحمم
وعلى الرغم من أن ذلك كان يحدث في جزء من البركان المغطى بالنهر الجليدي، فإن العلماء كان بمقدورهم معرفة أن الصخور المنصهرة كانت تتجه أفقيا في غالبيتها إلى الناحية الشمالية الشرقية عبر الشق هذا، نظرا لأن مراكز الهزات الأرضية كانت تتحرك أيضا. وفي 29 أغسطس (آب) باتت هذه الصخور في العمق، لكنها في ذلك التاريخ وصلت إلى السطح، إلى الخاصرة الشمالية من بركان «بارداربونغا». وهذه الصخور التي تدعى حمما متى بلغت سطح الأرض انقذفت كينابيع حمراء ساخنة.
واستمر هذا الثوران الذي هو خارج نطاق أو حدود إمكانيات أي إنسان تقريبا، منذ ذلك الحين. وقذف حتى نهاية العام الماضي نحو ملياري ياردة مكعبة من الحمم، وهو ما يكفي إلى ملء نحو ألف ملعب لكرة القدم، التي انتشرت وغطت مساحة تبلغ نحو 30 ميلا مربعا.
واستنادا إلى تقرير نشر في أواسط ديسمبر (كانون الأول) الماضي في مجلة «نيتشر»، فقد أنتجت الصخور المنصهرة المنتشرة في باطن الأرض ما يدعوه علماء البراكين بالسد الذي امتد 27 ميلا قبل ثورانها.
ويقول فرايشتاين سيغموندسون، العالم الجيولوجي في جامعة آيسلندا الذي نسق هذه الدراسة، إن التشكيل الزلزالي، فضلا عن بينات التشوه والتمسخ الواسع الذي حصل، أظهر تزايدا في عدد نوبات هيجان السد، وشرع ينطلق عبر الشق، الذي رغم عمقه فإنه أقل من ياردتين في العرض. ومن شأن هذه الصخور المنصهرة أن تواجه عائقا أو حاجزا ما، مما يُضيق من عرض هذا الشق، وبالتالي يسبب في تنامي الضغط حتى يصبح كبيرا، ليتغلب على هذا العائق، ويمضي في تحركه. «ويمكن التفكير بذلك على أنه جدول ماء شبه جوفي يصب في سد حتى يتمكن في النهاية من تحطيمه، أي هذا السد»، كما يقول سيغموندسون.

تصدع عميق

ومن أسباب القلق الكبيرة ما يحصل في كالديرا (الفوهة البركانية الكبيرة) لـ«بارداربونغا» الذي هو عبارة عن واد عميق عريض في قمة الجبل المليء بالصخور المنصهرة التي تصلبت بعد ذلك، والتي هي نتيجة نشاطات بركانية سابقة. فقد أظهرت قياسات «جي بي إس» والبيانات الزلزالية أن هذه الصخور المتصلبة التي تعمل كسدادة واقية شرعت تغطس، ربما نتيجة تسرب الصخور الساخنة المنصهرة في الأسفل عبر الشق شمالا. وهذا الهبوط والتداعي سريع للغاية، بمعدل قدم واحد يوميا، والسؤال هو: إلى متى يمكن لهذه السدادة أن تتحمل وتبقى، قبل أن تتصدع كليا بفعل الضغط؟
«لكن يبدو أن الوضع برمته ثابت نسبيا حتى الآن»، كما يقول إينارسون، «غير أنه من المؤكد أن السدادة قد لا تقاوم طويلا، وهذا ما يخشاه الناس. وإذا ما تحطمت السدادة فستندفع الصخور الساخنة في الأسفل، لتجد لها طريقا جديدا سهلا إلى السطح، وتتحد مع الثلج، وتتحول إلى بخار وصخور متفجرة، مما قد يسبب ثورانا وسحابة كبيرة من الرماد قد تعرقل حركة السفر الجوي، كما فعل ثوران بركان آخر في آيسلندا عام 2010. وقد تكون آثار ذلك كارثية على المنطقة المحيطة، حيث الثلج الذائب المنساب من فوهة البركان الكبيرة التي تصدعت جوانبها (كالديرا) سيسبب فيضانات واسعة.
وهذا ما حصل مرات عدة عبر تاريخ آيسلندا الجيولوجي، وتسبب في نشوء دلتا «سكافتافيل» الواسعة المخيفة، التي تشبه سطح القمر، لأن مياه الفيضانات جلبت كميات كبيرة من الرمال البركانية السوداء نزولا من الجبال. وقد تتعرض هذه الدلتا للفيضانات مجددا اعتمادا على متى يحصل الفيضان الذي قد يأخذ مسارا شمالا أو غربا، مع إمكانية وصوله إلى السدود الكهرومائية العديدة المقامة هناك وتدميرها، والتي تولد غالبية الطاقة الكهربائية في البلاد.

* خدمة «نيويورك تايمز»



اختبار للدم يمكنه التنبؤ بمدة استمرار مناعة اللقاح

اختبار للدم يمكنه التنبؤ بمدة استمرار مناعة اللقاح
TT

اختبار للدم يمكنه التنبؤ بمدة استمرار مناعة اللقاح

اختبار للدم يمكنه التنبؤ بمدة استمرار مناعة اللقاح

أظهرت دراسة حديثة أجراها باحثون في كلية الطب بجامعة ستانفورد بالولايات المتحدة أن التباين في متانة الاستجابة المناعية لبعض اللقاحات قد يكون مرتبطاً بخلايا الدم المعروفة باسم الخلايا الصفائحية التي تلعب دوراً أساسياً في تخثر الدم. وكشفت الدراسة عن دور تلك الخلايا غير المتوقع في تعزيز استمرارية الاستجابة المناعية.

لقاحات لمناعة دائمة وأخرى مؤقتة

عندما يتلقى الأطفال لقاحهم الثاني ضد الحصبة والنكاف والحصبة الألمانية في الوقت الذي يبدأون فيه روضة الأطفال فإنهم يكتسبون الحماية ضد الفيروسات الثلاثة طوال حياتهم أو معظمها. ومقابل ذلك مثلاً تبدأ فاعلية لقاح الإنفلونزا، الذي يتم إعطاؤه في الخريف وتحديداً في شهر أكتوبر (تشرين الأول) كل عام، في التضاؤل ​​بحلول الربيع التالي، ولطالما حير ذلك العلماء، فلماذا يمكن لبعض اللقاحات أن تحفز الجسم على إنتاج الأجسام المضادة لعقود من الزمن بينما تستمر لقاحات أخرى لأشهر قليلة فقط.

وقال بالي بوليندران أستاذ علم الأحياء الدقيقة والمناعة كلية الطب بجامعة ستانفورد كاليفورنيا الولايات المتحدة الأميركية والمؤلف الرئيس للدراسة، إن السؤال حول سبب تحفيز بعض اللقاحات للمناعة الدائمة بينما لا تفعل اللقاحات الأخرى كان أحد الألغاز العظيمة في علم.

علامة بيولوجية تتحكم في قوة التطعيم

وحددت الدراسة الجديدة العلامة البيولوجية biomarker في الدم والتي يتم تحفيزها في غضون أيام قليلة من التطعيم والتي تتنبأ بمتانة استجابات اللقاح وتوفر رؤى حول الآليات الأساسية التي تكمن وراء متانة اللقاح.

والعلامة الحيوية أو العلامة البيولوجية هي مؤشر قابل للقياس لبعض الحالات أو الحالات البيولوجية. وغالباً ما يتم قياس وتقييم العلامات الحيوية باستخدام الدم أو البول أو الأنسجة الرخوة لفحص العمليات البيولوجية الطبيعية أو العمليات المسببة للأمراض أو الاستجابات الدوائية للتدخل العلاجي حيث تُستخدم العلامات الحيوية في العديد من المجالات العلمية.

وقد نُشرت الدراسة الجديدة في 2 يناير (كانون الثاني) 2025 في مجلة «Nature Immunology» برئاسة بالي بوليندران والباحثين ماريو كورتيز من معهد المناعة والزراعة والعدوى من كلية الطب جامعة ستانفورد كاليفورنيا وتوماس هاجان من قسم الأمراض المعدية المركز الطبي لمستشفى الأطفال في سينسيناتي أوهايو، وهما المؤلفان الأولان المشتركان ونادين روفائيل أستاذة علم اللقاحات والأمراض المعدية في جامعة إيموري هي أحد المساهمين الرئيسين وجميعهم من الولايات المتحدة.

خلايا الصفائح الدموية وقوة المناعة

ودرس فريق بوليندران في البداية لقاحاً تجريبياً لإنفلونزا الطيور H5N1 تم إعطاؤه مع مادة مساعدة وهي خليط كيميائي يعزز الاستجابة المناعية لمستضد ولكنه لا يحفز استجابة مناعية بمفرده.

وتابع الباحثون 50 متطوعاً سليماً تلقوا إما جرعتين من لقاح إنفلونزا الطيور مع المادة المساعدة أو جرعتين من دون المادة المساعدة. وجمعوا عينات دم من كل متطوع مرات عديدة على مدار أول 100 يوم بعد التطعيم وأجروا تحليلات متعمقة للجينات والبروتينات والأجسام المضادة في كل عينة ثم استخدموا برنامجاً للتعلم الآلي للتقييم والعثور على أنماط داخل مجموعة البيانات الناتجة.

وقد حدد البرنامج العلامة الحيوية في الدم في الأيام التي أعقبت التطعيم والتي ارتبطت بقوة استجابة الجسم المضاد للشخص بعد أشهر. وانعكست العلامة الحيوية في الغالب في أجزاء صغيرة من الحمض النووي الريبي داخل الصفائح الدموية platelets وهي أحد مكونات الدم التي تتمثل وظيفتها (إلى جانب عوامل التخثر) في الاستجابة للنزيف الناتج عن إصابة الأوعية الدموية عن طريق تكتلها وبالتالي بدء تجلط الدم.

وتشتق الصفائح الدموية من الخلايا الصفيحية megakaryocytes وهي خلايا موجودة في نخاع العظم فعندما تنفصل الصفائح الدموية عن الخلايا الصفيحية وتدخل مجرى الدم فإنها غالباً ما تأخذ قطعاً صغيرة من الحمض النووي الريبي من الخلايا الصفيحية معها. وبينما لا يستطيع الباحثون تتبع نشاط الخلايا الصفيحية بسهولة فإن الصفائح الدموية التي تحمل الحمض النووي الريبي من الخلايا الصفيحية كانت البديل.

رؤى تجريبية

وللتأكد مما إذا كانت الخلايا الصفيحية تؤثر على متانة اللقاح أعطيت مجموعة البحث في وقت واحد لقاح إنفلونزا الطيور والثرومبوبويتين thrombopoietin وهو عقار منشط للصفيحات الدموية في نخاع العظم. والواقع أن الثرومبوبويتين أدى إلى زيادة ستة أضعاف في مستويات الأجسام المضادة لإنفلونزا الطيور بعد شهرين.

ثم اختبر العلماء ما إذا كان هذا الاتجاه صحيحاً بالنسبة لأنواع أخرى من اللقاحات حيث نظر الباحثون إلى بيانات تم جمعها مسبقاً حول استجابات 244 شخصاً لسبعة لقاحات مختلفة بما في ذلك اللقاحات ضد الإنفلونزا الموسمية والحمى الصفراء والملاريا وكوفيد - 19.

وقد ارتبطت جزيئات الحمض النووي الريبي للصفائح الدموية نفسها بإنتاج أجسام مضادة أطول أمداً للقاحات المختلفة؛ إذ يمكن للعلامة الحيوية أن تتنبأ باللقاحات التي استمرت لفترة أطول، وكذلك متلقي اللقاح الذين ستكون لديهم استجابة أطول أمداً.

توجهات مستقبلية

ويخطط بوليندران وزملاؤه لإجراء دراسات تستكشف سبب تحفيز بعض اللقاحات لمستويات أعلى من تنشيط الصفيحات الدموية في المقام الأول إذ يمكن أن تساعد هذه النتائج الباحثين في تطوير لقاحات تعمل على تنشيط الصفيحات الدموية بشكل أكثر فاعلية وتؤدي إلى استجابات أجسام مضادة أكثر ديمومة.

وفي الوقت نفسه يريد العلماء تطوير اختبارات لتحديد المدة التي من المرجح أن يستمر فيها اللقاح حيث يمكن أن يساعد ذلك في تسريع التجارب السريرية للقاح إذ يتعين على الباحثين غالباً متابعة الأشخاص لشهور أو سنوات لتحديد المتانة ولكن يمكن أن يؤدي أيضاً إلى خطط لقاح شخصية.

وأوضح بوليندران إمكانية تطوير اختبار تفاعل البوليميراز المتسلسل البسيط Polymerase Chain Reaction (PCR) (وهي طريقةٌ تعمل على إنتاجٍ سريعٍ لمليارات النُسخ من عينةٍ خاصةٍ للحمض النووي دي إن إيه DNA مما يُمكن العلماء من أخذ عينةٍ صغيرةٍ جداً من الحمض وتضخيمها إلى كميةٍ كبيرةٍ تكفي لدراستها بالتفصيل) لقياس مستويات التعبير الجيني في الدم بعد أيام قليلة من تطعيم الشخص ما قد يساعد في تحديد من قد يحتاج إلى جرعة معززة ومتى.

ويرى الباحث أن طول مدة استجابة اللقاح يتأثر على الأرجح بعدد من العوامل المعقدة، ويشتبه في أن الخلايا الصفيحية ليست سوى جزء واحد من مجموعة عوامل كثيرة.