تاريخ الجاذبية

هناك أربعة قوانين فيزيائية أساسية تحكم الكون، الجاذبية، والكهرومغناطيسية، والقوة النووية الضعيفة، والقوة النووية القوية. ومع أن الجاذبية هي الأكثر ضعفًا بينها، إلا أنها قد شكلت عالمنا، فمن دوران الكواكب في مداراتها في الفضاء، إلى ثبات أقدامنا على الأرض، يمكن أن نرى تأثيرها في كل مكان، وعلى مدار عدة قرون تغير مفهومها ليصبح على ما هو عليه اليوم. يعرض المقال بعض الخطوط الرئيسية في تاريخ تطور فهمنا للجاذبية.

العالم الإغريقي اليوناني

اعتقد الفيلسوف اليوناني أرسطو أنه لا وجود لتأثير أو حركة دون سبب، وأن العناصر الثقيلة تنجذب للأرض بفعل <<انجذاب داخلي-Inner Gravitas>> أو <<ثقالة-Heaviness>> تدفعها للتحرك باتجاه الأسفل دون تأثير قوة خارجية، إنما بتأثير طبيعتها الداخلية.

في القرن السادس، قام العالم البيزنطي الإسكندري << جون فيلوبنوس-John Philoponus>> بتقديم <<نظرية الزخم-Theory of Impetus>> التي تنص بأن الحركة المستمرة تعتمد على قوة مسببة تتقلص بفعل الزمن، والتي جاءت كتعديل لنظرية أرسطو حول أن استمرارية الحركة يتطلب تطبيق قوة ثابتة مستمرة.

العالم الإسلامي

في القرن الحادي عشر اقام العالم الفارسي ابن سينا بنشر نظرية الزخم الخاصة به، والتي جاءت في كتاب الشفاء، وبعكس فيلوبنوس ، الذي اعتقد بأن القوة المؤثرة على الأجسام ستتناقص حتى في الفراغ، أظهرها ابن سينا على أنها مستمرة في الأصل، وتحتاج لقوة خارجية كمقاومة الهواء لتشتيتها. قام ابن سينا بالتمييز بين القوة والميل، وجادل في أن الجسم قد كسب ميلًا عندما يتحرك بعكس اتجاه حركته الطبيعية، واستنتج أن استمرارية الحركة معتمدة على الميل المنقول إلى الجسم، وأن الجسم سيبقى في حالة حركة حتى يفقد ميله.

في القرن نفسه، اقترح العالم الفارسي البيروني أن ثقل الأجسام ذات الثقالة لديها كتلة، ووزن، وجاذبية، كالأرض تمامًا. وقام بنقد أرسطو وابن سينا لعرضهما الأجسام ذات الثقالة كفاقدة لتلك الخصائص. في القرن الثاني عشر افترح العالم الخازيني أن الجاذبية هي جسم يتغير اعتمادُا على المسافة من مركز الكون (يقصد بها الأرض). 

وقدم أبوبكر الخازني تفسيراً لتسارع جاذبية الأجسام الساقطة. وافترض أنه يمكن تسريع سقوط الأجسام من خلال تراكم الزيادات المتتالية للقوة مع الزيادات المتتالية للسرعة، والتي تخالف نظرية أرسطو التي تنص بأن أن القوة الثابتة تنتج حركة موحدة-كان ذلك في القرن الثاني عشر-وفي ذات القرن اقترح العالم العربي ابن باجه أن كل قوة هي رد فعل لقوة ما، لكنه لم يحدد ضرورة تساوي تلك القوتين ولا اتجاههما (كما جاء في قانون نيوتن الثالث في ما بعد) [1].

جاليليو جاليلي

<<كان جاليلو جاليلي-Galileo Galilei>> أول من تحدى نظرية أرسطو، وتعتبر تجربته الشهيرة التي أجرها من برج بيزا المائل، أولى التجارب العلمبة المضبوطة، واهتم جاليلو جاليلي بمعدلات سقوط الأجسام، واعتقد أنه بدون وجود مقاومة للهواء ستسقط بمعدل يتناسب وكثافتها، وهذا يخالف رأي أرسطو القائل بأن الأجسام الأثقل ستسقط بسرعة أكبر لأن طبيعتها ترجع للأرض، وقرر القيام بتجربة للتأكد من صحة ادعائه، ووجد بعدها أن الأجسام الأثقل تأخذ زمنًا أقل للوصول إلى الأرض، ولكن بفارق بسيط تسببه مقاومة الهواء، وبدون هذا الفارق ستسقط الأجسام بنفس السرعة تقريبًا. [2][3].

نيوتن

مستخدما اقتراح <<روبرت هوك- Robert Hooke >> الذي نص بوجود قوة جاذبية تعتمد على مقلوب مربع المسافة، نشر نيوتن “Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica” الذي جاء فيه <<قانون التربيع العكسي للجاذبية الكونية- Inverse Square Law of Universal Gravitation >>، والذي ينص على أن القوة المطبقة على الكواكب يجب أن تتناسب مع عكس مربع المسافة من المركزين لكل كوكبين. استخدم نتيوتن نظريته في حساب قوة الجاذبية، وذلك باستخدام القوة اللازمة لابقاء القمر في مداره من الأرض، ولكن الرقم الذي وصل إليه لم يكن دقيقًا، نظرًا لأن المسافة من سطح الأرض لمركزها لم يعرف بعد أنذاك.  

ادعى نيوتن بأن الجاذبية هي قوة كونية، وأن جاذبية الشمس هي ما يبقي الكواكب في المجموعة الشمسبة في مداراتها، واليوم، جميع الحسابات المتعلقة بمدارات الكواكب والأقمار الإصطناعية تتبع الخطوات رسمها نيوتن [4].

أينشتاين

أتى أينشتاين في النسبية الخاصة بأن جميع القوانين الفيزيائية هي نفسها لكل المراقبين غير المتسارعين، وأن سرعة الضوء في الفراغ هي نفسها بغض النظر عن سرعة المراقب، وكنتيجة لذلك، وجد أن الزمان والمكان متشابكين فيما يعرف بالزمكان، والأحداث التي تظهر في وقت معين لمراقب ما، يمكن أن تحدث في وقت مختلف لمراقب آخر، وذلك ما يدعى بـ<<نظرية الارتباط العامة-General Theory of Relativity>>. 

أثناء عمل أينشتاين على نظرية الإرتباط، لاحظ أن الأجسام الثقيلة تسبب تشوهًا في الزمكان، تخيل وضع جسم كبير في وسط ترامبولين، سيقوم الجسم بسحب غلاف الترامبولين المحيط به باتجاه الأسفل، وإذا كانت هناك أجسام أخرى صغيرة عليه، فستندفع باتجاه الجسم الكبير-بنفس الكيفية تجذب الكواكب الصخور في الفضاء [5]. 

بناءً على التجارب والملاحظات، فإن وصف آينشتاين للجاذبية يفسر العديد من التأثيرات التي لا يمكن تفسيرها بقانون نيوتن؛ كالإختلافات الدقيقة في مدارات عطارد والكواكب الأخرى. تتنبأ النسبية العامة أيضًا بتأثيرات جديدة للجاذبية، مثل <<موجات الجاذبية-Gravitational Waves>>، و<<عدسة الجاذبية-Gravitational Lensing>> وتأثير الجاذبية على الوقت المعروف باسم <<تمدد الزمن الثقالي-Gravitational Time Dilation>>. تم تأكيد العديد من هذه التنبؤات عن طريق التجربة أو الملاحظة، وكان آخرها موجات الجاذبية [6].

• المصادر:

[1] History of Gravitational Theory

[2] GALILEO’S EXPERIMENT

[3] Was Galileo Wrong?

[4] Newton’s theory of “Universal Gravitation”

[5] Theory General Relativity

[6] Introduction to Genera Relativity

ما هو أقرب كوكب للأرض؟

ربما تكون قد تعلمت في المدرسة أو مررت على إجابة هذا السؤال من قبل وفي كثير من الأحيان تجد الإجابة بسيطة، كوكب الزهرة هو اﻷقرب للأرض، لكن هذه الإجابة خاطئة أو على اﻷقل ليست صحيحة تمامًا.

صياغة السؤال:

كما هو معلوم فإن كل الكواكب في المجموعة الشمسية تدور حول الشمس في مدارات إهليليجية«elliptical»، نتيجة لذلك فإن المسافات بين الكواكب ليست ثابتة، لهذا فإن السؤال “ما هو أقرب كوكب للأرض؟” يمكن أن يأخذ عدة أوجه، فمثلا قد يعني ماهو أقرب كوكب للأرض اﻵن؟ وهنا تتغير اﻹجابة نسبة إلى الوقت، ويمكن أن يعني ماهو الكوكب الذي يصل إلى أقرب مايكون للأرض مقارنه ببقية الكواكب؟ اﻹجابة ستكون كوكب الزهرة، ويمكن أن يعني أيضا ما هو أقرب كوكب للأرض في المتوسط؟ وهذا هو غالبا ما يأخذه معنى السؤال ويتم إعطاء الإجابة الخاطئة له في كثير من اﻷحيان، فأقرب كوكب للأرض في المتوسط هو كوكب عطارد وليس الزهرة!

لماذا عطارد هو الأقرب إلى كوكب الأرض؟

أصل الإجابة الخاطئة هو طريقة الحساب المستعملة في حساب متوسط المسافة بين الكواكب، حيث يتم حساب المسافة المتوسطة بين كل كوكب والشمس، وﻹيجاد المسافة المتوسطة بين كوب الارض والزهرة على سبيل المثال يتم طرح المسافة المتوسطة بين الارض والشمس من المسافة المتوسطة بين الزهرة والشمس، وبهذه الطريقة تم إيجاد أن كوكب الزهرة هو اﻷقرب، هذه الطريقة لاتعطي المسافة المتوسطة بين الكوكبين بل تعطي المسافة بين مداريهما في أقرب حالة وكما ذكرنا في الفقرة السابقة كوكب الزهرة هو الذي يصل إلى أقرب ما يكون للأرض، ولكن اﻷصح هو أن يتم حساب المسافة بين اﻷرض وبقية الكواكب كل فترة زمنية محددة ثم إيجاد متوسط هذه المسافات، وهذا ماقام به باحثون نشروا مقالاً على «physicstoday»، قامو بتطوير طريقة رياضية «point-circle method» لتقريب متوسط المسافة بين الكواكب، بهذه الطريقة وجدوا أنه بالمتوسط أقرب كوكب للأرض هو كوكب عطارد أي أنه يقضي وقت أكبر كأقرب كوكب للأرض مقارنة ببقية الكواكب، ليس هذا وحسب بل أن عطارد هو أقرب كوكب بالمتوسط لجميع كواكب المجموعة الشمسية، تم إثبات هذا الإدعاء عن طريق القيام بمحاكات حاسوبية لمدارات الكواكب وحساب متوسط المسافات بينهم لمدة 10000 سنة.

أقرب كوكب للأرض في المتوسط هو عطارد بمسافة 1.03 وحدة فلكية في المتوسط، يأتي كوكب الزهرة الثاني في الترتيب بمسافة 1.13 وحدة فلكية في المتوسط، ثم كوكب المريخ بمسافة 1.7 وحدة فلكية في المتوسط، يمكنك إيجاد محاكاة تفاعلية على هذا الرابط https://engaging-data.com/mercury-closest ستجد فيها مدارات عطارد، الزهرة، و المريخ، ومتوسط المسافات بينهم وبين اﻷرض.

ملاحظة:

1 وحدة فلكية «Astronomical Unit» تساوي متوسط المسافة بين اﻷرض والشمس، حوالي 150 مليون كيلومتر.

المصادر:
physicstoday.scitation

livescience

sciencealert

ما حقيقة اكتشاف كونٍ موازٍ يسير فيه الزمن إلى الوراء ؟

تناقلت بعض المواقع الاخبارية ومنصات التواصل الاجتماعي موخرًا خبر اكتشاف كونٍ موازٍ يسير في الزمن إلى الوراء. مصدر هذه الإشاعة هو إساءة فهم لمقالٍ نُشر في الثامن من أبريل في مجلة «New Scientist» . في هذا المقال سنستعرض حقيقة وجود كون موازٍ يسير فيه الزمن إلى الوراء وسنعرف الحقيقة من مصدرها وليس مما يكتبه الصحفيون في مقالاتهم.

من هنا بدأت القصة

نشرت صحيفة «ديلي ستار–DailyStar» البريطانية مقالًا عن اكتشاف وكالة ناسا لجسيمات قد تكون من خارج كوننا. وفي التجربة استخدمت وكالة ناسا بالونًا عملاقًا يحلّق فوق القارة القطبية حيث لا وجود لضوضاء راديوية قد تشوش على النتائج ويحمل الهوائي الدافع العابر للقارة القطبية أو ما يُعرف اختصارًا «أنيتا–ANITA» وهو عبارة هوائي راديوي موجهة إلى الأرض لاكتشاف الموجات الراديوية المنبعثة من النيوترينوات عالية الطاقة في حالة تصادمها مع ذرات الموجودة في الجليد. ولاحظ العلماء، أن هناك رياحًا مستمرة لجسيمات عالية الطاقة تأتي من الفضاء الخارجي وبعضها أقوى بمليون مرة من أي شيء يمكن توليده على الأرض، وأضاف العلماء أن الجسيمات منخفضة الطاقة «نيوتريونات–neutrinos» تستطيع المرور عبر الأرض وتتفاعل بالكاد مع مادة كوكبنا، إلا أن الأجسام ذات الطاقة الأعلى تتوقف بسبب المواد الصلبة الأرضية. وأضافت صحيفة ديلي ستار إلى أن الجسيمات عالية الطاقة لا يمكن اكتشافها إلا وهي تنزل من الفضاء الخارجي، مضيفة أن اكتشاف جزئي أثقل «نيوترينو تاو– tau neutrino» وهو يخرج من الأرض يعني أن هذه الجسيمات تسير للخلف بمرور الوقت، ما يعد دليلًا على وجود كونٍ موازٍ.

هوائي أنيتا

تفسير خاطئ للأبحاث العلمية

تجذب عناوين الأكوان المتوازية سماع الكثيرين وتتصدر أخبارها الصفحات الأولى ولكن ما يهمنا هنا هو معرفة الحقيقة من لسان الخبراء والباحثين أنفسهم وليس ما يصيغه ويُئَوله الصحفيون. كل ما يدور حول موضوع اكتشاف كونٍ موازٍ لا تسري فيه قوانين الفيزياء الحالية أتى من ثلاث أوراق بحثية:

• الورقة الأصلية من أنيتا التي أكتشف فيها الباحثون جسيمات عالية الطاقة.

• الورقة البحثية الثانية لباحثين من جامعات أمريكية والتي افترضت أن النتائج المتحصلة من قبل أنيتا يمكن أن تقدم دليلًا على وجود الكون المتماثل حيث تهيمن المادة المضادة على هذا الكون ويمكن أن يسير فيه الزمن إلى الوراء ومن هنا أتت ادعاءات الكون الموازي وذلك عند قراءة هذه الجملة الموجودة في هذه الورقة العلمية ” وفي هذا السيناريو، يُعاد تفسير الكون قبل الانفجار العظيم وبعد الانفجار العظيم على نموذج (كون-كون مضاد)  أُنشئ من لا شيء”

• الورقة البحثية الثالثة لباحثين من مرصد «أيس كيوب نيترينو–IceCube Neutrino» والتي نشرت في مجلة «The Astrophysical Journal» وتقترح هذه الورقة الحوجة إلى البحث عن تفسيرات بديلة لنتائج أنيتا.

ومع ذلك فأن الاستنتاج الحقيقي الوحيد هو أن الأحداث المكتشفة من قبل أنيتا لا يمكن تفسيرها بالنموذج القياسي للكون. وعلى إثر إعلان نتائج أنيتا حول اكتشاف نيوتيرونات ذات طاقة عالية تنبعث من الأرض ولكن من مصدر مجهول، سارع الباحثون في مرصد ايس كيوب في محاولة البحث عن مصدر هذه الجسيمات. يقبع مرصد أيس كيوب نيترينو في القرب من القطب المتجمد الجنوبي ويتكون من 5160 كاشف ضوئي مدفونيين تحت الجليد لغرض اكتشاف النيوتريونات التي تمر عبر ذرات الهيدروجين والأكسجين وتتفاعل معها. وبهذا يعتبر مرصد ايس كيوب أداة رائعة لمتابعة  مايكتشفه هوائي أنيتا لأنه في حالة اكتشاف حدث شاذ من قبل هوائي أنيتا فمن المفترض أن يكون مرصد أيس كيوب قد اكتشف الكثير من المعلومات عن ذلك الحدث. تقول الباحثة «أناستاسيا باربان–Anastasia Barban» من جامعة جينيف في سويسرا “هذا يعني أنه يمكننا استبعاد فكرة أن هذه الأحداث جاءت من مصدر نقطة مكثفة –أو بعبارة أخرى من كونٍ موازٍ- ، وذلك لأن احتمالات رؤية أنيتا لحدث وعدم رؤية أيس كيوب لأي شيء ضئيلة جدًا.”

مرصد أيس كيوب في القطب المتجمد الجنوبي

ما الذي خَلُصت إليه الأبحاثُ العلمية؟

النتائج المنشورة لفحص اكتشافات أنيتا باستخدام مرصد أيس كيوب تُختتم بعبارات مثل “غير متناسقة مع التفسير الكوني” و “الفيزياء الجديدة” ، وتُصاغ على النحو التالي: “إن التفسير الفيزيائي الفلكي لهذه الأحداث الشاذة في ظل الافتراضات النموذجية القياسية مقيد بشدة بغض النظر عن المصدر”. وهذه الخلاصة حُرفت عن معناها الأصلي إلى معانٍ أخرى غير صحيحة. فالمعنى الصحيح: “لا نعرف حتى الآن من أين أتت هذه الإشارات.” أما المعنى الخاطئ: “جاءت هذه النيوترينوات عالية الطاقة من كونٍ موازٍ”. وفي نهاية هذا المقال وجب التنويه عزيزي القارئ إلى الحرص على التدقيق والتأكد من صحة الأخبار العلمية وعدم تصديق كل ما تقرأه في الصحف حتى وإن افتتحت مقالاتها بعباراتٍ طنانة مثل “اكتشفت وكالة ناسا”.

المصادر

sciencealert

forbes

dailystar

تمر الشمس بتغيّرات طبيعية في إنتاج الطاقة، وتحدث في غضون 11 سنة تصل فيها ذروة التغيّرات إلى تكوّن العديد من البقع الشمسية، وتصل مرحلة الخمول فيها إلى تكون عدد قليل من البقع الشمسية. لذلك تأثر الشمس على حدوث عصر جليدي.

عصر جليدي قديم

في كثير من الأحيان تصبح الشمس أكثر هدوءًا، لإطلاقها عدد قليل من البقع الشمسية، وتنتج طاقة أقل  تسمى بالحد الأدنى للطاقة الشمسية، حدث ذلك قديمًا مع تزامن العصر الجليدي الصغير بين عام 1650م و1715 في نصف الكرة الشمالي، ونشأت براكين فاجتمع تبريد الغبار البركاني مع انخفاض النشاط الشمسي ونتج عنهما انخفاض في درجة حرارة السطح. وأيضًا في عام 1790 وحتى عام 1830 انخفض نشاط الشمس وتسبب في حدوث البرد وانخفضت درجة الحرارة إلى 2 درجة مئوية استمرت على مدى 20 عامًا، فأثر على إنتاجية الغذاء، وفي خلال تلك الفترة تحديدًا عام 1815 وقع ثاني أكبر ثوران بركاني في إندونسيا، وبعدها بعام في 1816 مع تواصل التقلبات المناخية القاسية تدمرت المحاصيل الغذائية في نصف الكرة الشمالي فأطلق على تلك السنة سنة الفقر وسنة بلا صيف.

اقترح بعض العلماء أن حجم آخر دورة شمسية (sc 24) كان صغيرًا نسبيًا، مما ينذر بحد أدنى جديد للطاقة الشمسية الكبري في العقود القليلة القادمة. فهل تتكرر تلك الكوارث الطبيعية مرة أخرى، وما مدى تأثير الحد الأدنى للطاقة الشمسية الكبري؟

ناسا توضح حقيقة الأمر

لم يدع علماء ناسا هذا الأمر بدون تحليل، فيتنبأ علماء الطاقة الشمسية بمقدارًا للحد الأدنى للطاقة الشمسة  يصل إلى -0.1 واط/م2، وهو نفس تأثير نمو تركيز غاز ثاني أكسيد الكربون. وبالتالي فإن الحد الأدنى الجديد من الطاقة الشمسية الكبري لن يؤدي إلا إلى تعويض بضع سنوات من الاحترار الناتج من الأنشطة البشرية في الكرة الأرضية. فالاحترار الناتج عن حرق الوقود الأحفوري واحتباس غازاته السامة أكبر بست مرات من التبريد المحتمل لعقود طويلة من الحد الأدنى الطاقة الشمسية. وحتى لو استمر الحد الأدنى من الطاقة الشمسية قرنًا، فتستمر درجات الحرارة العالمية في الارتفاع، نظرًا لوجود عوامل أخرى تؤثر على درجات الحرارة وأكثرها شيوعًا الاحتباس الحراري الناتج من انبعاثات الغازات.

المصادر

NASA

nypost

انظر أيضًا

هل يجب البحث عن كائنات فضائية تتنفس الهيدروجين؟

عند العثور على حياة على كوكب خارجي يدور حول نجم آخر (أو كوكب خارج المجموعة الشمسية) فمن المحتمل أن تكون الآلية المتبعة هي تحليل الغازات في غلافه الجوي. وقد يتم قريبا اكتشاف غازات مرتبطة بالحياة على سطح الأرض في الغلاف الجوي لكواكب خارجية بفضل تزايد الكواكب المشابهة للأرض المكتشفة.

هذا ما اقترحته دراسة جديدة نشرت في مجلة Nature Astronomy، حيث أشاد الباحثون بأن اكتشاف حياة فضائية رهين بتوسيع مجالات البحث لتشمل الأغلفة الجوية الهيدروجينية عوض التركيز على الكواكب الشبيهة بالأرض فقط.

كيف يتم رصد غازات الغلاف الجوي لكواكب خارجية؟

يتم فحص مكونات الغلاف الجوي لكوكب خارجي عند مروره أمام نجمه، حيث يمر ضوء النجم عبر الغلاف الجوي للكوكب ليصل إلينا ويتم امتصاص جزء منه أثناء رحلته. يتم تحديد الضوء المفقود باستخدام طيف النجم لكشف الغازات المكونة للغلاف الجوي. وإذا تم العثور على غلاف جوي مكون من مزيج كيميائي مختلف عن توقعات علماء الفلك، فإن أحد التفسيرات الممكنة هي أن العمليات الحية قد ساهمت على الحفاظ على حالة ذلك الغلاف الجوي.

وهذا ما يحدث على كوكبنا الأرضي أيضا، يحتوي الغلاف الجوي للأرض على الميثان (CH4) والذي يتفاعل بشكل طبيعي مع الأكسجين لإنتاج ثنائي أكسيد الكربون. لكن يتم الاحتفاظ بالميثان في قمة العمليات البيولوجية. من منظور آخر، فالأكسجين لن يكون موجودا إذا لم يحرر من ثنائي أكسيد الكربون بواسطة ميكروبات التركيب الضوئي خلال ما يطلق عليه “حدث الأكسجين الأعظم” الذي بدأ منذ 2.4 مليار سنة. وتشير الدراسة إلى أنه يجب دراسة وتحليل كواكب أكبر من حجم الأرض ويسود فيها الهيدروجين.

تجارب مختبرية لكائنات تتنفس الهيدروجين:

أظهرت التجارب أن بكتيريا العصيات القولونية-E.Coli (التي تعيش بالمليارات في أمعاء الإنسان) يمكن أن تعيش وتتكاثر في بيئة هيدروجينية يغيب فيها الأكسجين. كما أظهرت مجموعة متنوعة من الخميرة نفس النتائج. وذكر العلماء أنه بالرغم من أن هذه التجارب مثيرة للاهتمام إلا أنها لا تثبت أن باستطاعة الحياة أن تزدهر في بيئة هيدروجينية محضة.

وهناك العديد من الميكروبات المعروفة والتي تعيش داخل القشرة الأرضية من خلال استقلاب الهيدروجين، كما أن كائن آخر متعدد الخلايا يقضي حياته في منطقة خالية من الأكسجين على أرضية البحر الأبيض المتوسط.

من غير المحتمل أن يكون الغلاف الجوي للأرض، الذي بدأ بدون الأكسجين، يحتوي على أكثر من 1 في المائة من الهيدروجين. وربما كانت الحياة المبكرة لجأت لعملية الاستقلاب عن طريق تفاعل الهيدروجين مع الكربون لتكوين غاز الميثان بدلا من تفاعل الأكسجين مع الكربون لتشكيل ثنائي أكسيد الكربون كما يفعل البشر.

وقد اكتشفت الدراسة تنوعا مذهلا لعشرات الغازات التي تخلفها منتجات البكتيريا E.Coli من خلال عيشها في بيئة هيدروجينية مثل ثنائي ميثيل السلفيد-dimethylsilfide، كبريتيد الكربونيل-carbonyl sulfide، والإيزوبرين-isoprene والتي تشكل “بصمة حيوية” مكتشفة في بيئة هيدروجينية من شأنها أن تعزز فرص التعرف على علامات الحياة في كواكب خارجية.

ويشير فريق الدراسة إلى أن بإمكان الهيدروجين الجزيئي بتركيز كافي أن يعمل كالغازات الدفيئة ويحافظ على دفئ سطح الكوكب بما يكفي للمياه السائلة.

من خلال توسيع مجموعة الكواكب الصالحة للعيش لتشمل كواكب الأرض الهائلة Super-Earths مع الغلاف الجوي الهيدروجيني، ستتضاعف عدد الأجسام الممكن اكتشافها للعثور على أولى علامات الحياة خارج كوكبنا الأرضي.

المصادر: Science Alert, The Conversation

اقرأ أيضا: لماذا يصعب الهبوط على القمر؟

هواة علم الفلك يساهمون في اكتشاف نوع جديد من الشفق القطبي

أدى التعاون بين علماء الفيزياء والهواة الذين يراقبون النجوم إلى اكتشاف ما وصفه الباحثون “بنوع غير معروف من ظاهرة الشفق القطبي“.

تسمى الظاهرة بالكثبان الرملية-The Dunes. ولا يبدو هذا الظهور المذهل لأنماط من الموجات المضيئة المتماوجة ضمن أي من الفئات السابقة المحددة من الشفق القطبي. وقد تم توثيق الظاهرة الآن بفضل الهواة (المعروفين أيضاً باسم “العلماء المواطنين”) والفلكيين المحترفين في فنلندا.

قد يبدو الأمر مألوفا، باعتبار ظاهرة ستيف ــ Steve التي تم تحديدها لأول مرة في عام 2017. وتولت مجموعة على الفيسبوك تسمى Alberta Aurora Chasers مهمة تسمية الظاهرة.

وعلى الرغم من الحماس الذي أثاره هذا الاكتشاف، فقد أشارت الدراسات اللاحقة إلى أن ستيف ليس شفقا قطبيا، بل هو نوع مماثل من الوهج الجوي الناتج عن جسيمات مشحونة تتدفق عبر الغلاف المتأيّن للأرض.

وأثناء تأليف كتاب إرشادي عن الشفق القطبي الشمالي، لفت انتباه الفيزيائية مينا بالمروث من جامعة هلسنكي الكثبان الرملية، والتي لم تكن في ذلك الوقت ملائمة مع أنواع الشفق القطبي المعروفة.

وبعد وقت قصير من نشر الكتاب، قام أعضاء مجتمع الهواة الفنلنديين مرة أخرى بتحديد ظاهرة الكثبان في السماء وتصويرها، وتبادلوا الصور مع مينا بالمروث وزملائها لكي يتمكنوا من التحقيق فيها.

يقول ماتي هيلين أحد هواة علم الفلك: « كانت إحدى أبرز لحظات تعاوننا ظهور الظاهرة وتمكننا من فحصها في آن واحد. لقد كان الأمر مثل تجميع أحجية أو القيام بعمل المحقق، فكل يوم نجد صورا جديدة ونأتي بأفكار جديدة ».

وتم توثيق ثمار هذا الجهد الجماعي في ورقة علمية نُشِرَت حديثاً، والتي تتناول بالتفصيل كيفية التعاون وحقيقة الكثبان الرملية.

ووفقاً للباحثين، تظهر الكثبان على إرتفاع 100 كيلومتر، أي في الطبقات العليا من الميزوسفير (أو المتكور الأوسط)، وتُرى في آن واحد من مواقع مختلفة في فنلندا والسويد.

ويُعتقد أن هذه الظاهرة، التي سُجلت سبع مرات منفصلة، مثال لما يسمى “بثقب الغلاف الجوي المتوسط”، والذي يظهر عندما تحفز موجات ذرات الأكسجين في الغلاف الجوي بفعل التفاعلات مع الرياح الشمسية، مما يؤدي إلى حدوث تأثيرات متوجهة شبيهة بتلك التي تظهر في الكثبان الرملية.

كتب المؤلفون في بحثهم: «نربط الكثبان الرملية بذبذبات كثافة الأكسجين، وعلى الرغم من أن الأدلة لا تكفي لكي نستنتج أن الكثبان الرملية ليست مظهراً من مظاهر التغيرات في الترسبات الشفقية، لكننا نرى أنها نتيجة لأمواج الغلاف الجوي».

بعيداً عن التفسيرات الفيزيائية، تعد هذه قصة ملهمة عن الكيفية التي قد يتمكن بها أي شخص من المشاركة في العلوم، والمساعدة في استكشاف الظواهر الغريبة والتي يستفيد منها الجميع، وهذا ما يؤكد عليه المؤلفون.

يقول أحد الباحثين: «تقدم ظاهرة الكثبان وسائل لخلق اهتمام الأشخاص بالفيزياء، مشددا على أن المواطنين يمكن أن يشاركوا في الأعمال والبحوث العلمية عن طريق المساعدة على كشف ظواهر جديدة ».

المصادر:

1. هنا

2. هنا

تسارع تمدد الكون: خطأ أينشتاين الأعظم ومعضلتنا الكبرى

منذ ما يزيد على القرن كان أينشتاين قد وضع نموذجاً للكون في معادلاته للنسبية العامة في العام 1917م، ينص على أن الكون ساكن لا يتمدد ولا ينكمش ولا نهائي زمانياً وأن كان محدوداً مكانياً. ولكن لم يدم هذا طويلاً إذ اكتشف الفلكي الأمريكى إدوين هابل في عشرينات القرن الماضي أن المجرات تسير مبتعدة إحداها عن الآخرى بسرعة متزايدة باستمرار، وهو ما يؤكد على أن الكون ديناميكي وليس مجموعة ساكنة من النجوم كما تصور الوسط العلمي من قبل. ويُؤرخ هذا الاكتشاف كأحد أهم الاكتشافات الفلكية في التاريخ، ويلي ما قام بطرحه الفلكي البولندي كوبرنيكوس بأن الأرض تدور حول الشمس وليست مركز الكون. وفي العام  1998م اكتشف العلماء أن الكون لا يتمدد فحسب بل أنه يتسع ويتسارع بفعل قوة مجهولة تفوق قوة الجاذبية. أطلق العلماء على تلك الطاقة الغامضة “الطاقة المظلمة”.

في العام ١٩٢٩م تم اقتراح ثابت لمعدل تسارع تمدد الكون وهو ما يُعرف بثابت هابل والذى ينص على وجود علاقة تناسبية طردية بين المسافات بين المجرات وسرعة تبعادها عن بعض البعض. في عام 2001م قد استنتج فريق بحثي تابع لجامعة شيكاغو أن قيمة ثابت هابل يبلغ 72 كيلومتراً لكل ثانية لكل ميجابارسك، واعتمد في حساباته على نوع من النجوم المتغيرة تعرف بالنجوم القيفاوية وهي نجوم تتمدد وتنكمش خلال فترة زمنية قصيرة ويتم حساب بعد لنجم قيفاوي بقياس معدل التغير في لمعانه.

في العام 2009م تم إطلاق القمر الصناعي بلانك التابع للوكالة الأوروبية لأبحاث الفضاء، والذي ركز في رصده على إشعاع الخلفية الكونية الميكروي لتفسير ما بعد الانفجار العظيم وعمر الكون، بالإضافة إلى وضع ما يعرف النموذج القياسي لعلم الكونيات والذي يشير إلى أن كوننا بدأ في التوسع بسرعة، ومن ثم تباطأ بسبب قوى جاذبية ما يعرف بالمادة المظلمة، قبل أن يتسارع أخيراً مرة أخرى بفعل الطاقة المظلمة. ومنه استنتج أن سرعة التمدد هي 67.4 كيلومتراً لكل ثانية لكل ميجابارسك.

ولكن في شهر أبريل لهذا العام خلصت دراسة تابعة لمرصد هابل التابع لوكالة ناسا 74 كيلومتراً لكل ثانية لكل ميجابارسك اعتماداً على دراسة 70 نجم من نوع النجوم القيفاوية إلى أن كوننا يتمدد بمعدل أسرع بنسبة 9% من نتائج النموذج القياسي لعلم الكونيات. وفي دراسة نشرت مؤخراً لمجلة “أستروفيزيكال جورنال” لفريق بحثي بجامعة شيكاغو اعتماداً على رصد نجوم تعرف بالعمالقة الحمراء في مجرتنا كالشمس، فإن قيمة ثابت هابل قدرت ب 70 كيلومترا في الثانية لكل ميغابارسك.

وفي تخمين مقترح من قبل عالم الفيزياء النظرية ماسيمو سيردونيو بجامعة بادوا الإيطالية أن سر تضارب تلك القياسات يرجع إلى  تغير كمية وكثافة المادة المظلمة ما يؤدي إلى تغير في تسارع تمدد الكون مع الزمن والتي مع الأسف الشديد ما زال الوسط العلمي عاجز عن تفسير ماهيتها وعن رصدها.

 

المصادر

• Science Daily
• NASA
• Space

مواضيع ذات صلة: بيانات هابل الجديدة وثابت جديد لمعدل توسع الكون اللانهائي

هل توصل العلماء إلى الأخطار الصحية للرحلات الفضائية البشرية؟

 

هل توصل العلماء إلى الأخطار الصحية للرحلات الفضائية البشرية؟ نحن لا نزال نتعلم عن التأثيرات المحتملة على الأجسام البشرية بسبب الفترات الطويلة الأمد في الفضاء. لكنه بالفعل تم تحديد خطر صحي جديد يمكن أن يعرض الأرواح البشرية للخطر أثناء الرحلات الطويلة في الكون.

وتكمن المشكلة في الوريد الوداجي الباطن (وعاء دموي رئيسي ينزل من العنق إلى الدماغ). فقد توصلت دراسة شملت 11 شخصا ممن قضوا فترة من الوقت في محطة الفضاء الدولية (International Space Station (ISS، إلى أن ستة منهم طوروا متلازمة ركود الدم أو تدفق الدم عكس المجرى الطبيعي وهذا في نفس الوريد السابق ذكره، وذلك خلال فترة لا تتعدى 50 يوما.

وتبين أن أحد أفراد الطاقم أصيب بتخثر أو انسداد في الوريد الوداجي الباطني، وهي المرة الأولى التي تسجل فيها هذه الحالة بعد التحليق الفضاء.

ووفقاً لفريق هذه الإكتشافات الجديدة، فيجب أن تخضع هذه القضية للتحقيق قبل أن نبدأ في إرسال رواد الفضاء في رحلات طويلة إلى المريخ. وليس من الواضح حتى الآن ما هي العواقب المترتبة عن هذا النوع من تخثر الدم، ولكنها قد تكون قاسية وربما قاتلة.

كتب الباحثون في بحثهم المنشور: « ينتج عن التعرض لبيئة عديمة الوزن خلال الرحلات الفضائية انتقال مزمن لسوائل الدم والأنسجة لاتجاه الرأس بالمقارنة مع الوضع المستقيم على الأرض، بالإضافة لعواقب غير معروفة للتدفق الوريدي الدماغي».

تقوم الجاذبية على سطح الأرض بسحب الدم من الرأس إلى بقية الجسم، لذلك تشعر بالغرابة إذا وقفت على يديك لفترة طويلة من الزمن.

يختلف السيناريو في بيئة الجاذبية الصغرى لمحطة الفضاء الدولية، حيث مشاكل تدفق الدم ليست هي المخاطر الصحية الوحيدة التي يجب أن نقلق بشأنها.

وأضاف الباحثون:

« إن تحوُّل السوائل نحو الرأس خلال فترات انعدام الوزن الطويلة يؤدي الى انتفاخ الوجه، تناقص حجم الساقين، زيادة حجم الضربات وانخفاض حجم البلازما».

واستخدم الخبراء الطبيون الأوراق والصور التي حصلوا عليها من محطة الفضاء الدولية لتحديد المشكلة المحتملة فيما يتعلق بالوريد الوداجي الباطن، بينما عولج رائد الفضاء الذي أُصيب بجلطة بمضادات التخثر طوال الفترة المتبقية من البعثة (لم يتم الإشارة لهوية رواد الفضاء لأسباب تتعلق بالخصوصية).

يستوجب الأمر الاستثمار في مزيد من البحوث لمعرفة مدى جدية هذه المشكلة وكيف يمكن التخفيف منها في الرحلات الفضائية المقبلة. لكن العدد الكبير من رواد الفضاء الذين واجهوا مشكلة في تدفق الدم أمر يستدعي القلق.

من المعلوم أن قضاء الوقت في الفضاء قادر على تقليص كثافة العظام، تغيير تركيب البكتيريا في الأمعاء والضغط على الدماغ. ونعمل الآن لاكتشاف هذه التأثيرات قبل أن نحاول الوصول لأبعد من القمر وذلك لتطوير حلول ممكنة للوقاية من هذه التأثيرات.

ويختتم الباحثون ورقتهم بقولهم: « إن هذه الاكتشافات الجديدة قد تكون لها تأثيرات مهمة على صحة الإنسان في الرحلات الفضائية المدنية وفي البعثات الاستكشافية المستقبلية، مثل البعثات إلى المريخ ».

نُشر البحث في شبكة جاما المفتوحة JAMA Network Open.

المصدر: SCIENCE ALERT

من فضلك قم بتقييم المقال في الأسفل 🙂