ما هي الثقوب البيضاء؟

الثقوب البيضاء هي أجسام فرضية غريبة، أول من افترض وجودها العالم ألبرت آينشتاين في نظرية النسبية. حيث تمثل الثقوب البيضاء الأجسام المضادة للثقوب السوداء على الرغم من أنها تتشارك معها في الخصائص ولكن تأثيرها في الفضاء عكس تأثير الثقوب السوداء. فالثقب الأسود يعمل على جذب الأشياء والعناصر الموجودة في الفضاء إلى داخله، ولا يمكن لأي شيء الهروب من تأثير وقوة جذب الثقب الأسود. أما الثقوب البيضاء فإنها تعمل على قذف العناصر الموجودة في الفضاء بعيداً عنها. ومن المستحيل على أي شيء في الفضاء الاقتراب من منطقة أفق الحدث (وهي المنطقة المحيطة بالثقب بغض النظر عن نوعه) .[1] [2] [3]

الثقب الأبيض أحد المكونات الأساسية للثقوب الدودية

كما ذكرنا سابقاً فإن آينشتاين هو من تنبأ بوجود الثقوب البيضاء في الفضاء. وغالباً كان وما زال يتم ذكرها عند الحديث عن الثقوب الدودية على أنها أحد العناصر الأساسية في هذه الممرات. حيث أن الثقب الدودي هو ممر افتراضي موجود في الفضاء يعمل على نقل الأجسام من منطقة إلى أخرى في كوننا. وكما ذكرنا سابقاً بأن الثقوب البيضاء تعمل على قذف الأجسام بعيداً عنها على عكس الثقوب السوداء.

لكن ما علاقة الثقوب البيضاء بالثقوب السوداء؟ وما علاقة هذين الثقبين بالثقوب الدودية؟ في الواقع لا وجود للثقوب الدودية دون وجود الثقوب السوداء والثقوب البيضاء. وذلك لأن الثقب الدودي يتكون بالأساس من ثقب أسود (يمثل نقطة دخول) وثقب أبيض (يمثل نقطة خروج) حيث أنهما متصلين مع بعضهما البعض بواسطة نسيج الزمكان. فعلى سبيل المثال يجذب ثقب أسود موجود في مكان ما في عالمنا جسم معين يسبح في الفضاء. ويمر هذا الجسم عبر ممر يخترق نسيج الزمكان ويخرج في مكان آخر في هذا الكون عبر ثقب أبيض. ويمكن أيضاً أن يسافر إلى أكوان أخرى![2]

الثقوب البيضاء وأبعاد كوننا الأربعة

عند الحديث عن الثقوب البيضاء والثقوب السوداء يجب علينا أن نذكر الأبعاد الأربعة للكون ومن المهم استيعاب فكرة تكون نسيج الزمكان. حيث أن الأبعاد المعروفة لنا حالياً وتم فعلاً رصدها هي أربعة أبعاد، أبعاد المكان الثلاثة، وهي الطول والعرض والارتفاع. والبعد الرابع وهو الزمن. وهذه الأبعاد تشكل معاً نسيجاً معقداً يمكن تخيله على أنه المادة التي تحيط بكل شيء. وهذا النسيج ينحني بفعل قوى الجاذبية الكبيرة للعناصر الموجودة في الفضاء مثل النجوم والكواكب. والدليل على ذلك هو ظاهرة الكسوف الكلي للشمس. حيث أننا وبالرغم من حجب القمر كامل الشمس نرى حلقة ضوء حول القمر. وذلك لانحناء الضوء بفعل انحناء نسيج الزمكان حول القمر نتيجة لجاذبيته.

ولكن ما علاقة نسيج الزمكان بالثقوب البيضاء والسوداء؟ إن الإجابة على هذا السؤال قد ذكرناها بالفعل سابقاً. وهي أن نسيج الزمكان يربط بين الثقوب البيضاء والسوداء. ويمثل الممر في الثقوب الدودية. [1]

هل يمكن أن يولد ثقب أبيض من ثقب أسود؟

في الواقع يؤمن بعض الباحثون بأن المزيج بين النظرية النسبية والنظرية الكمية وضعت طريقة تفكير جديدة حول الثقوب البيضاء بدلا من كونها مجرد باب للخروج فقط في الثقوب الدودية. حيث أنها يمكن أن تكون إعادة بالعرض البطيء لحياة سابقة لثقب أسود ما. ولكن كيف يحدث ذلك؟

تبدأ هذه العملية عند انهيار نجم عظيم كهل تحت تأثير كتلته الرهيبة. وعندها يتشكل ثقب أسود ذو كتلة وكثافة لا نهائيتين. ثم تبدأ التأثيرات الكمية بالتأثير على سطح هذا الثقب وتعمل هذه التأثيرات على وقف مسار تكون ثقب أسود مفرد. وبدلاً من ذلك يتحول الثقب الأسود إلى ثقب أبيض يقذف ويشع بالمادة الأصلية للنجم. [2]

تأثير الوقت في الثقب الأبيض

يتواجد الثقب الأبيض عندما يتواجد تركيز كبير من المادة في منطقة واحدة. وذلك يسبب حدوث تسارع في الزمن. وما يدل على ذلك الساعتان الذريتان الموجودتان في كولورادو وانجلترا. فالساعة الموجودة في انجلترا توجد على مستوى سطح البحر. أما التي في كولورادو توجد على ارتفاع 5000 قدم فوق سطح البحر. وبسبب اختلاف تركيز المادة فإن الساعة الثانية تتقدم بفارق 5 مايكرون من الثانية في السنة عن الساعة الأولى. ونظرياً فإن كنت تعيش على الشمس فإن الوقت سيمر بوتيرة أبطأ مما كان عليه على الأرض. وإن كنت تعيش داخل ثقب أبيض كبير بما يكفي فإنه ربما تمر ملايين بل مليارات السنين خارج الثقب ولكنك ستشعر وكأنها بضع أيام لا أكثر![1]

وفي النهاية تبقى الثقوب البيضاء مجرد أجسام يتوقع وجودها دون التأكد من ذلك حتى الآن، فهل تصدق نبوءة أينشتاين مرة أخرى؟

المصادر

1. Wikipedia
2. BBC Science
3. UNIVERSE TODAY

اكتمال محاذاة التلسكوب جيمس ويب

أعلنت وكالة الفضاء الأمريكية ناسا عن اكتمال مرحلة محاذاة التلسكوب جيمس ويب. وذلك في تاريخ 28/4/2022. وذلك بعد فحص مجموعة من الصور تم التقاطها بواسطة الأدوات العلمية الأربعة للتلسكوب. فكان الناتج صورة جيدة التركيز والحدة، ويسمح هذا الإنجاز لفريق التلسكوب من الانتقال إلى المرحلة السابعة والأخيرة التي من المقرر لها أن تستمر لمدة شهرين. ومن المقرر انتهاء المرحلة الأخيرة في شهر يونيو المقبل.[1]

التلسكوب جيمس ويب JWST

التلسكوب جيمس ويب هو تلسكوب فضائي طور بشكل مباشر من قبل وكالة ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية ووكالة الفضاء الكندية. وتختصر وظيفة هذا التلسكوب بأنه خليفة التلسكوب هابل الفضائي في مهمة فلاجشيب. حيث يتفوق على التلسكوب هابل من حيث الدقة والحساسية. وقد شكل التلسكوب جيمس ويب نقلة نوعية في عالم الفضاء والفلك، حيث أنه تفوق على التلسكوبات التي سبقته من حيث دقة وحدّة التصوير.[1]

الأدوات العلمية المستخدمة في تلسكوب جيمس ويب

1. FGS/NIRISS: مستشعر التوجيه الدقيق ومصوّر الأشعة القريبة من تحت الحمراء. والمطياف اللاشقي ، وتكمن أهميته في تحقيق الاستقرار في خط رؤية المرصد خلال عملية الصرد. ويستخدم أيضاً في التحكم في الاتجاه العام للمركبة وقيادة مرآة التوجيه الدقيقة لتثبيت الصورة. وتتولى وكالة الفضاء الكندية قيادته.
2. NIRSpec: وهو مطياف بصري يستخدم من أجل قياس خواص الضوء في المجال القريب من الأشعة التحت حمراء. ويعد قياس الطيف على نفس نطاق الطول الموجي من وظائفه أيضاً. وقد صنع بواسطة وكالة الفضاء الأوروبية.
3. MIRI: هذه الأداة هي المسئولة عن قياس نطاق الطول الموجي من 5 إلى 27 مايكرومتر. وتحتوي هذه الأداة على كاميرا الأشعة تحت الحمراء. وقد تم تطوير هذه الأداة بواسطة ناسا وبالتعاون مع عدد من البلدان الأوروبية.
4. NIRCam: وهي كاميرا قريبة من الأشعة تحت الحمراء وتعمل على التصوير بالأشعة تحت الحمراء. وتستخدم NIRCam  كمستشعر واجهة الموجة وأنشطة التحكم. وقد تم صناعة هذه الأداة بواسطة فريق بقيادة جامعة أريزونا.

الصورة الناتجة عن اكتمال محاذاة التلسكوب هي لسحابة ماجلان الكبرى، فما هي هذه السحابة؟[2]

مجرة سحابة ماجلان الكبرى

تعد سحابة ماجلان الكبرى من المجرات القزمة. حيث يوجد بها ما يقارب الثلاثين مليار نجم، وتعد سحابة ماجلان الكبرى من المجرات القريبة من مجرة درب التبانة. حيث كان يعتقد في الماضي بأنها جزء من مجرتنا. ويكون شكل مجرة سحابة ماجلان الكبرى غير منتظم ويجدر الإشارة بانها سميت بسحابة ماجلان نسبة للمستكشف البرتغالي ماجلان.[2]

وفي النهاية نعلمكم بأننا سنكون في المتابعة لآخر مستجدات هذا التلسكوب. وسنقوم بنشر الآخر المعطيات الصادرة عنه.

تعد المادة المظلمة أحد أعقد ألغاز الكون, فلماذا حصلت على هذا اللقب؟ و ما علاقتها ببداية تشكل الكون؟

ما هي المادة المظلمة؟

يطلق على المادة المظلمة “The Dark Matter” العديد من المسميات الأخرى، مثل المادة المعتمة، أو المادة السوداء. وهي مادة فرضية تم إيجادها بشكل فرضي من قبل العلماء لتفسير جزء كبير من كتلة الكون. فقد تم الإستدلال عنها وعن خصائصها عن طريق دراسة آثار الجاذبية التي تظهر على المواد و العناصر المرئية في الكون، مثل الغبار الكوني، والسُدم، و غيرها. ووفقا ً لمعطيات فريق مرصد بلانك التابع لوكالة الفضاء الأوروبية “ESA” التي ظهرت في 21 مارس عام 2013. فإن المادة المظلمة تشكل ما نسبته 26.3% من مكونات الكون. و من الأسباب التي دفعت العلماء لوضع نظرية المادة المظلمة هو تفسير الكتلة الضخمة للكون. فبالنظر إلى كتلة الأجسام و المواد القابلة للرصد في الكون نجد أن كتلتها أقل بكثير من كتلة الكون الفعلية. فتم إسناد الفرق في الكتلة إلى المادة المظلمة. حيث أنها تشكل ما نسبته 84.5% من مجمل كتلة الكون، وذلك حسبما ورد عن فريق مرصد بلانك.

وتظهر في الصورة المرفقة توهج غاز موجود بالفضاء نتيجة لتأثره بقوة جاذبية كبيرة من عدد من المجرات و العناقيد المجرّية. و لكن عند حساب قوى الجاذبية الكلية المؤثرة عليها، فإننا نجد أنها تتجاوز المجموع النظري لكل مجرة على حدا. و بالتالي أسندت الجاذبية الزائدة إلى المادة المظلمة.

وقد صرح العلماء بأن المادة المظلمة تتكون بشكل أساسي من جسيمات دون ذرية غير محددة، ويجب الإشارة بأنه لا يمكن رصد المادة المظلمة بواسطة التلسكوبات، لأن المادة المظلمة لا تمتص و لا تبعث الضوء أو أي إشعاعات كهرومغناطيسية أخرى على أي مستوى هام. [1] [2]

المادة المظلمة، وبداية الكون.

في بدايات الكون الأولى بعد الانفجار العظيم، شكلت المادة المظلمة أحد اللبنات الأساسية في خلق الكون المعروف لنا حالياً. حيث أنها ساعدت في إضاءة النجوم الأولى منذ حوالي 20-100 مليون سنة بعد الانفجار العظيم. وذلك حسبما ورد عن العالم بيتر برجمان، والعالم ألكسندر كوسينكو من مجامعة كاليفورنيا، فقد أظهرا أن المادة المظلمة تحتوي على نيوترونات عقيمة. وإن هذه النيوترونات العقيمة عندما تضمحل تسرع من عملية خلق جزيئات الهيدروجين. و هذه العملية هي التي تساعد على إضاءة النجوم. وقد اتفق العلماء على أن النيوترونات العقيمة لها كتلة وقد تم معرفة ذلك من خلال قياس ذبذبات النيوترونات. وهذا ما قاد العلماء إلى افتراض وجود النيوترونات العقيمة موجودة داخل المادة المظلمة. حيث أن تلك النيوترونات لا تتفاعل بشكل مباشر، و لكنها تتفاعل من خلال خلطها مع النيوترونات العادية. وهذا ما يفسر ضخامة الكتلة المفقودة في الكون، و هذا ما أدى إلى ظهور فرضية المادة المظلمة بالتتابع.[1]

علماء افترضوا وجود المادة المظلمة.

اعتمد الكثير من العلماء على وجود المادة المظلمة في حساباتهم بشكل أساسي. فكان أول من افترض وجود المادة المظلمة كان عالم الفلك الهولندي “جان أورت-Jan Oort”. حيث استخدمها لحساب السرعات المدارية للنجوم في مجرة درب التبانة عام 1932. و بعدها استخدمها العالم الألماني “فريتز زفيكي-Fritz Zwicky” للحصول على تفسير مقبول للكتلة المفقودة المطلوبة نظرياً للسرعات المدارية للنجوم في المجرات. وقد استخدمت نظرية المادة المظلمة أيضاً من قبل العالمة الأمريكية “فيرا روبين-Vera Rubin” لحساب سرعة دوران المجرات حول نفسها. وعلى الرغم من اعتماد العلماء بشكل كبير على المادة المظلمة في الكثير من الحسابات الفلكية إلا أنه تم إيجاد العديد من الفرضيات الأخرى لتفسير الشذوذ الكبير والغير متوقع في حركة النجوم في المجرات بناءً على حسابات الجاذبية. مثل نظرية STVG والتي قام بصياغتها العالم “جون موفات-John Moffat” عام 2014 حيث استخدمت بنجاح في حسابات دوران المجرات حول نفسها، و أيضاً لتفسير ظاهرة عدسة الجاذبية.[1] [2]

المادة المظلمة، ونظرية بيرمان وكوسينكو.

جاءت نظرية بيرمان وكوسينكو مؤيدةً لنظرية المادة المظلمة. حيث تهتم نظرية بيرمان وكوسينكو بالظواهر الفلكية الغير مفسرة و منها المادة المظلمة.

حيث ينتج عن انفجار “مستعر أعظم-Supernova” شيءٌ يسمى بالبولسرات. وهي عبارة عن نجوم نيوترونية تدور بسرعة عالية جداً تصل أحيانا إلى مئات أو حتى آلاف الكيلومترات في الثانية الواحدة. مصدر هذه السرعات يبقى مجهولاً و لكن تتبع حركة البولسرات عن طريق النيوترونات العقيمة الموجودة في المادة المظلمة.[3] [1]

أنواع المادة المظلمة.

تنقسم المادة المظلمة إلى نوعين، المادة المظلمة الباريونية، و المادة المظلمة الغير باريونية.

المادة المظلمة الباريونية تشكل جزء صغير جدا من المادة المظلمة. حيث تتكون المادة المظلمة الباريونية من الباريونات فقط. وهي جزيئات ذرية مركبة عبارة عن جزيئات لا تحتوي على ذرة ثقيلة من البروتونات أو النيترونات أو مزيج من كليهما. توجد المادة المظلمة الباريونية في الأجسام فائقة الكثافة في الفضاء مثل الثقوب السوداء، والنجوم النيوترونية ،والأقزام البيضاء.

أما المادة المظلمة الغير باريونية فإنها تشكل الجزء الأكبر من المادة المظلمة الموجودة في الفضاء. ولا توجد الكثير من المعلومات عنها.[1]

المصادر

1. Wikipedia
2. NASA
3. THE NATURE OF LIGHT DARK MATTER

شهد مرصد «Siding Spring» في أستراليا في أكتوبر من عام 1986 اكتشاف كويكب «كرويثن 3753-Cruithne3753» على يد العالم «دانكن والدرن-J.Duncan Waldron»، وقد حصل العالم دانكن على شرف تسميته. أسماه “كرويثن” نسبة لاسم إحدى القبائل القديمة التي سكنت الجزر البريطانية، و ذلك بين العامين 800-500 قبل الميلاد.[1][2] ولكن ما حقيقة اعتبار كرويثن القمر الثاني لكوكب الأرض ؟

ما طبيعة كرويثن؟

يقع كويكب كرويثن ضمن حزام كويكبات آتن وهي مجموعة من الكويكبات القريبة من كوكب الأرض. وينتمي كرويثن إلى حزام الكويكبات والتي تدور كقرص نجمي بين كوكبي المريخ والمشتري. ويسمى هذا الحزام أيضا باسم حزام الكويكبات الرئيسي.

يبلغ طول قطر كويكب كرويثن حوالي 5 كيلو مترات، وبكتلة تصل إلى 130 تريليون كيلوغرام. ينضم كرويثن إلى ما يقارب 90 ألف كويكبٍ آخر مشابه له في مجموعتنا الشمسية. ويستغرق كرويثن سنة أرضية واحدة ليكمل دورة كاملة حول الشمس، ويستغرق حوالي 27.31 ساعة ليدور دورة كاملة حول نفسه. تبلغ درجة حرارة الكويكب كرويثن 273 كلفن والتي تقارب درجة صفر مئوية.

يطلق على كرويثن اسمين آخرين وهما «تي أو 1986-TO1986»، و«يو إتش 1983-UH1983». ويندرج كرويثن تحت تصنيف الكويكبات الصغيرة. ويتكون في الأساس من الصخور وبعض المعادن كما الحال في أغلب الكويكبات الأخرى.[2]

كرويثن القمر الثاني للأرض

في الماضي، ظل الغموض يلاحق كرويثن، حيث لم يتمكن العلماء وقت اكتشافه من معرفة الكثير من المعلومات عنه. وظل الوضع على حاله حتى عام 1997، حيث قام مجموعة من العلماء وهم «بول ويجرت-Paul Wiegert» و«كيم إينانين-Kim Innanen» و«سيبو ميكالو-Seppo Mecalo» بكشف بعضًا من تلك المعلومات المجهولة.

نشر الفريق ورقة بحثية في نفس العام تشرح مدار هذا الكويكب. و حينها اعتقد الجميع بأن الأرض تقع في مركز مدار هذا الكويكب أي أن الكويكب كرويثن يدور حول الأرض. عندها، شاع بين الأوساط العلمية والعامة بأن الكويكب كرويثن يمكن اعتباره القمر الثاني للأرض. وقد أيّد تلك الفرضية مجموعة من الحقائق، منها تشابه الكويكب كرويثن وكوكب الأرض بالمدة اللازمة لإكمال دورة كاملة حول الشمس وهي سنة أرضية واحدة. [1] [3]

هل كرويثن هو القمر الثاني للأرض حقًا؟

الإجابة على هذا السؤال حالياً هي لا. فبعد العديد من الدراسات والأبحاث التي أجريت على كرويثن، اكتشف العلماء بأن هذا الكويكب لا يدور حول الأرض، و إنما يفصل بين مداريهما زاوية مقدارها 19.8 درجة. لذلك، فمن المستحيل أن يحدث تصادم بين كوكب الأرض وكويكب كرويثن. وتبين أيضًا أنه عند رصد كرويثن من الأرض، يظهر مدار كرويثن على شكل حدوة حصان ويحتاج إلى 770 سنة لإكمال دورة شكلها حدوة حصان كاملة.

ومن الحقائق التي دحضت نظرية كرويثن كقمرٍ ثانٍ للأرض هي أن متوسط المسافة التي تفصل بين كوكب الأرض وكرويثن هي 12 مليون كيلومتر. في حين أن متوسط المسافة التي تفصل بين الأرض والقمر هي 380 كيلومتراً فقط.

ويعد لمعان كرويثن أضعف من لمعان كوكب بلوتو، حيث تحتاج إلى منظارٍ جيد لرؤيته على عكس القمر الفعلي لكوكب الأرض الذي نراه كل يوم في سمائنا. كل هذه الحقائق و غيرها حالت بين كرويثن 3753 وبين لقب القمر الثاني للأرض.[4]

وفي النهاية، يوجد في هذا الكون الفسيح العديد من الألغاز التي لم يتمكن العلم رغم ما وصل إليه من تطور كبيرٍ وملحوظ من إيجاد حلٍ لها.

المصادر

Signitzer.com [1]
Wikipedia.org [2]
Nature.com [3]
Springer.com [4]

تتصرف القطط بطبيعة مميزة عن غيرها من الحيوانات في المواقف الخطيرة. ولكن يختلف الأمر كثيرًا في الفضاء. فما هي الاختلافات التي تظهر عند صعود القطط للفضاء الخارجي؟ وما سبب تلك التغيرات؟ وهل ستسمر مهارة القطط حتى إذا انعدمت الجاذبية؟

تظهر تغيرات في بعض تصرفات القطط في الفضاء، وتحديدًا المهارات التي تتميز بها عند السقوط.

مهارات تتميز بها القطط

يبدو رد فعل القطط في كثيرٍ من الأحيان كما لو أنه يخالف قوانين الطبيعة أو كأنه حالة تشذ عما نعلم. فمثلًا تسقط القطط من أعلى الطوابق المرتفعة في ظاهرة تسمى «متلازمة الأماكن الشاهقة – High-Rise Syndrome». والغريب في تلك الظاهر هو سقوط القطط بأمان كلما زاد ارتفاع الطابق أكثر. وتعتمد إستراتيجية القطط في هذه الظاهرة على استخدامهم الأمثل لطبيعة جسمهم لتتوافق مع قوة الجاذبية. [1]

تستطيع القطط أيضًا أن تسقط دائمًا على قدميها في ظاهرة تسمى «مُنعكَس اعتدال القط-Cat Righting Reflex». ويدور القط في تلك الظاهرة دون أن يتكئ على شيء حتى وإن سقط وظهره متجه مباشرةً نحو الأرض. ومرونة جسم القطط ليست فقط السبب في تلك الظاهرة، فمهارة القطط هي من تتحكم باستخدام جسمها لتفادي أي خطورة. ولكن هل ستستمر مهارة القطط حتى إذا انعدمت الجاذبية؟ [2]

القطط عند انعدام الجاذبية

استمر العلماء على مدار سنوات صعود الإنسان للفضاء بدراسة ما استطاعوا من حيوانات أو حشرات في تلك الظروف. وكانت أول قطة تصعد للفضاء تسمى «فيليسيت – Félicette» بواسطة برنامج الفضاء الفرنسي عام 1963.[3] وتعد فرنسا ثالث الدول التي تصطحب حيوانات للفضاء بعد الاتحاد السوفيتي والولايات المتحدة الأمريكية. فمن قبل صعود القطط للفضاء كان قد سبقهم كلاب وقرود وأنواع من الحشرات. ولكن لم تقتصر الدراسات على فقط الصعود للفضاء، فكانت برامج محاكاة انعدام الجاذبية قبل ذلك تفي لدراسة تصرفات الحيوانات عند انعدام الجاذبية. وتقوم برامج محاكاة انعدام الجاذبية على فكرة التحليق عند مدى ومسار معين يتيح للركاب بمحاكاة انعدام الجاذبية لمدة في حدود ال 30 ثانية.[4]

وتختلف ردود أفعال الحيوانات عند انعدام جاذبية. فمثلًا بعضهم لا يتحرك منتظرًا أن تنتهي فترة انعدام الجاذبية مثل الوزغ (أبو بريص – البرص). وأنواع آخري كالأسماك وبعض الحشرات يتعاملون بشكل ممتاز في ذلك الموقف، حيث يسترخون تمامًا حتى يدركوا أنسب وضع يجب أن يكونوا عليه. وأخيرًا القطط وبعض الطيور كالحمام تبدأ في الذعر والتحرك في اتجاهات مختلفة وكأنها على عكس ما نعرفها لا تعرف ماذا يجب أن تفعل.[5]

هل حقًا تفقد القطط مهاراتها في الفضاء؟

لاحظ العلماء أثناء تجربة القطط في محاكاة انعدام الجاذبية أن مهارة مثل منعكس اعتدال القطط لم تعد موجودة في الفضاء. فعلى عكس ما يحدث في الأرض، القطط في الفضاء لا تستطيع أن تدور بجسمها لتضمن هبوط آمن. ولكنها تحاول أن تكمش نصفها الأمامي وتفرد الجزء الخلفي في محاولة منها للدوران نحو اتجاه الجاذبية. ويعتقد العلماء أن القطط تفقد الإحساس بالجاذبية ولا تعلم الى أي اتجاه يجب أن تدور.[5] وبعد إدراكها أنها ممكن أن تكون في خطر تبدأ بالذعر ولا تستطيع التحكم في حركتها. فلا تعلم القطط حينها أين أرضها أو أي اتجاه سيكون مأمنها. ولكن شاركنا برأيك عزيزي القارئ لما تختلف ردود فعل كل حيوان عن غيره عند انعدام الجاذبية؟

المصادر

[1] D. Nasaw, “Who, What, Why: How do cats survive falls from great heights?,” BBC News, Washington, 2012.

[2] “Cremieux, J; Veraart, C; Wanet, M.C.,” Experimental Brain Research, vol. 54, no. 3, 1984

[3]Burgess, Colin; Dubbs, Chris (2007). Animals in Space: From Research Rockets to the Space Shuttle. Springer-Praxis. ISBN 978-0-387-36053-9.

[4] W. Xiu, K. Ruble and O. Ma, “A reduced-gravity simulator for physically simulating human walking in microgravity or reduced-gravity environment,” 2014 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA), 2014, pp. 4837-4843, doi: 10.1109/ICRA.2014.6907567.

[5] Mori S. Disorientation of animals in microgravity. Nagoya J Med Sci. 1995 Dec;58(3-4):71-81. PMID: 8725490.

إذا سألت الناس عن أذكى رجل في التاريخ، سيجيبك معظمهم عن أينشتاين، ذلك الرجل الذي غيّر مفاهيمنا عن الكون بطريقة ثورية.
ولا يمكن ذكاء أينشتاين في نظرياته واكتشافاته وحسب، بل أنه قد تنبأ بأشياء اكتُشفت بعد وفاته، وسنتعرف اليوم على أبرز 5 تنبؤات له.

«الطاقة المظلمة-Dark energy»

عندما صاغ أينشتاين معادلات نظرية النسبية العامة، اكتشف أن وجود الكُتل الكبيرة على نسيج الزمكان ستؤدي مع الوقت إلى سقوط بعضها نحو بعض، فافترض وجود طاقة تتسبب في تمدد الكون، لتؤدي إلى التوازن الذي يمنع الكون من الانهيار على نفسه، ولكن المجتمع العلمي رفض هذه الفرضية، إلا أنه في عام 1998 اكتُشفت الطاقة المظلمة، وهي الطاقة التي تتسبب في تسارع تمدد الكون، أي أن أينشتاين كان على صواب حتى عندما أخطأ!

«تمدد الزمن-Time dilation»

تنبأت نظرية النسبية الخاصة لأينشتاين بأن الوقت يتحرك بشكل أبطأ عند التحرك بسرعة أكبر، فإذا كان الجسم أ يتحرك بسرعة أعلى من الجسم ب، فإن الوقت يمر بشكل أبطأ على الجسم أ من مروره على الجسم ب، كما كان في فيلم Interstellar، وهو ما أُثبت في تجربة العالمين «جوزيف هافل-Joseph Hafele» و«ريتشارد كيتينج-Richard Keating»، حيث قاما بوضع ساعة ذرية في طائرة، وساعة ذرية أخرى على الأرض، وعند هبوط الطائرة وُجد فرق في حساب الوقت بالفعل.

«عدسة الجاذبية-Gravitational lensing»

عندما يأتينا الضوء من النجوم أو المجرات البعيدة فإننا نراها في مكانها (على افتراض أنها ثابتة)، ولكن ماذا يحدث إذا كان هناك جسم ذو كتلة كبيرة بيننا وبين الشيء الذي نرصده؟

سيجذب هذا الجسم أشعة الضوء القادمة من الجسم المرصود، وبالتالي انحناء أشعة الضوء وهذا يؤدي بدوره لتشوه الصورة القادمة إلينا، فنرى الجسم في غير مكانه، أو نحصل على صورة مشوّهة، كان هذا ما تنبأت به نظرية النسبية العامة لأينشتاين، وهو ما أثبتته المشاهدات مرارًا وتكرارًا.

«الثقوب السوداء-Black holes»

الثقوب السوداء هي أجسام ذات كتلة كبيرة وكثافة عالية وبالتالي قوة جاذبية كبيرة، تؤدي إلى تشوه نسيج الزمكان، ولا يستطيع أي شيء الهروب من جاذبيتها بما في ذلك الضوء.

كانت نظرية النسبية العامة لأينشتاين هي أول ما تنبأ بوجود مثل هذه الأجسام وتنبأت بتأثيراتها الغريبة على الضوء، ولا نحتاج إلى القول بوجود الثقوب السوداء، فقد التُقطت أول صورة لثقب أسود عام 2019، لتثبت وبدون شك صدق تنبؤات أينشتاين.

«موجات الجاذبية-Gravitational waves»

افترض أينشتاين قبل 100 عام حدوث تموجات في نسيج الزمكان إثر تصادم أجسام ذات كتلة كبيرة، وهو ما أُثبت في عام 2016 في مرصد «ليجو-LIGO»، حيث رصد الباحثون أثر موجات جاذبية ظلت تُسافر في الفضاء لمدة 1.3 بليون سنة، نتيجة لتصادم اثنين من الثقوب السوداء في الماضي السحيق.

قوة العلم

لم تكن تنبؤات أينشتاين -والتي تزيد عن الخمسة المذكورة أعلاه- نتيجة لقدرات سحرية، وإنما هو سحر العلم والرياضيات، واللذان عن طريقهما ندرس ما كان، لنتنبأ بما هو آت.

المصادر

earthlymission
nasa
worldscientific

بلغت ثروة «جيف بيزوس-Jeff Bezos» صاحب شركة أمازون 190.8 بليون دولار، مما قلّده المركز الأول ضمن قائمة أغنى رجال العالم، إلا أن ثروات البشر على مدار التاريخ لم تبلغ التريليون الواحد، فلم يسبق أن امتلك فرد تريليون دولار من قبل، وفي حال كنت تريد أن تصبح أول تريليونير في التاريخ، فننصحك بتعدين الكويكبات.

ما هي الكويكبات؟

الكويكبات هي بقايا عملية تكوين نظامنا الشمسي، حيث بردت كتل الغازات إلى أن تصلبت، لكنها كانت أصغر من أن تكون كوكبًا، وهذا بسبب ضعف قوة الجاذبية الخاصة بها، فلم تستطع أن تتجمع مع بعضها البعض لتكوين كوكب.

وتختلف أحجام الكويكبات بفروقات شاسعة، حيث قد يكون قطر بعضها 10 أمتار فقط، بينما يبلغ حجم البعض الآخر أحجام بعض الدول!

كما أن للكويكبات أنواع مختلفة، حيث تنقسم إلى ثلاثة أنواع رئيسية:

• «نوع سي-C type»، وهو نوع من الكويكبات يتكون بشكل أساسي من الكربون والماء (على صورة جليد في أغلب الأحيان).
• «نوع إس-S type»، ويتكون هذا النوع من الصخور والسيليكات مع نسب قليلة من الحديد والنيكل.
• «نوع إم-M type»، وهو نوع من الكويكبات يتكون أغلبه من المعادن مثل الحديد والنيكل وبعض المعادن الأخرى.

وتتواجد الكويكبات في مكانين أساسيين في مجموعتنا الشمسية، وهما حزام الكويكبات بين المريخ والمشترى، وحزام كويبر الذي يحيط بمجموعتنا الشمسية من الخارج.

مما سبق نستنتج أن عملية تعدين الكويكبات هي القيام باستخراج المعادن منها.

لماذا نحتاج إلى تعدين الكويكبات؟

صرح عالم الفيزياء الفلكية الشهير «نيل ديجراس تايسون-Neil deGrasse Tyson» بأن أول تريليونير في التاريخ سيجني ثروته بفضل تعدين الكويكبات، ولا عجب في ذلك، إذ أن كويكب “16 سايك” وحده يحتوي على معادن بقيمة 700 كوينتليون دولار، أي ما يكفي لإعطاء 93 بليون دولار لكل شخص على كوكب الأرض!

يحتوي حزام الكويكبات وحده على ما يزيد عن 150 مليون كويكب، بمتوسط قطر يبلغ 100 متر، وتحتوي هذه الكويكبات على عناصر مهمة مثل الحديد، والنحاس، والقصدير، والنيكل، والذهب، والفضة، والبلاتينيوم، والزنك، والكوبلت، والرصاص.

نحن في أمس الحاجة إلى هذه العناصر والمعادن، فنظرًا للزيادة السكانية المستمرة على كوكب الأرض والتي يتزايد معها معدل استهلاك الموارد الطبيعية للكوكب، أصبح من المتوقع نفاد العناصر الأساسية المستخدمة في الصناعة في خلال 60 عامًا في أفضل الأحوال.

كما تستخدم هذه المعادن في صناعة الأقمار الصناعية والمركبات الفضائية، ولماذا نذهب بعيدًا؟ فجهاز الحاسب الآلي الخاص بك أو هاتفك الذكي الذي تقرأ منه هذا المقال مصنوع من هذه المعادن الثمينة.

ولك أن تتخيل عزيزي القارئ ما بوسعنا أن نصنعه إذا وضعنا أيدينا على هذه الثروة الهائلة الموجودة في الفضاء، فعند حصولنا على هذا الكم من المعادن والعناصر المهمة سيصير بمقدورنا بناء المستوطنات في الفضاء، واستعمار القمر والمريخ، والتوسعة في بناء المستعمرات حتى نبسط نفوذنا على أقمار المشترى وكل المجموعة الشمسية!

ولكن كيف نبدأ بتعدين الكويكبات؟

عملية التعدين

تنقسم عملية التعدين إلى خمس خطوات:

1- تحديد الكويكب المناسب.
2- الهبوط على سطحه.
3- نقل الكويكبات إلى مكان مناسب.
4- استخراج المعادن.
5- نقل المعادن إلى الأرض.

تعالوا لنناقش كل خطوة منها سويًا:

1- تحديد الكويكب المناسب

تتضمن هذه الخطوة دراسة الكويكبات ومكوناتها، ومن ثم تحديد أنسب الكويكبات والتي ستغطي قيمة المعادن المستخرجة منها تكلفة عملية التعدين، وهذا ليس بالأمر الصعب، فنحن بالفعل نستطيع معرفة مكونات الكويكبات عن طريق عملية «التحليل الطيفي-Spectroscopy»، حيث يمكننا تحليل الطيف الضوئي القادم من هذه الكويكبات، وكل مجموعة من الأطوال الموجية تشير إلى عنصر معين، وبهذا نستطيع تحديد مكوناتها.

2- الهبوط على سطح الكويكب

وهذا أيضًا شيء تمكن جنسنا البشري من تحقيقه، حيث كانت أول مرة نفعل فيها هذا في عام 2001 عندما هبطت مركبة وكالة الفضاء الأمريكية ناسا على كويكب “433 إيروس”.

كما نجحت اليابان في إرسال مهمة «هايابوسا-Hayabusa» عام 2003 لتهبط على كويكب «إيتوكاوا-Itokaua» لتقوم بأخذ بعض العينات الصخرية، وبالفعل نجحت المركبة في الهبوط عام 2005، وعادت بالعينات إلى الأرض عام 2010.

نجحت وكالة الفضاء الأوروبية في إرسال مسبار «روزيتا-Rosetta» الذي تمكن من الهبوط على مذنب «تشيريوموف جيراسيمنكو-Churyumov Gerasimenko» أثناء دورانه حول الشمس عام 2014.

فضلًا عن مهمة «أوزيريس ريكس-Osiris REx» التي أرسلتها ناسا، لدراسة كويكب «بينو-Bennu» والحصول على بعض العينات منه عام 2016، والتي من المقرر عودتها عام 2023.

كما أرسلت اليابان مجددًا مهمة «هايابوسا 2-Hayabusa 2» لدراسة كويكب «ريوجو-Ryugu» عام 2019.

وتستعد ناسا لإرسال مهمة «سايك-Psyche»، والتي من المفترض أن تطلق عام 2022 لدراسة كويكب “16 سايك” الذي ذكرناه مسبقًا، ومن المقرر عودتها عام 2026.

ومما سبق نستنتج أن هذه الخطوة ليست صعبة على الإطلاق، فنحن بالفعل نستطيع القيام بها.

3- نقل الكويكب إلى المكان المناسب

في هذه الخطوة سيتوجب علينا بعد الهبوط على سطح الكويكب أن نقوم بنقله من حزام الكويكبات إلى مدار قريب من الأرض لبدء عملية استخراج المعادن، فستقوم المركبات بتشغيل محركاتها لتوجيه الكويكب بعد الهبوط عليه، وبالطبع لن تكون القوة كافية لتدفعه المركبة تجاه الأرض مباشرة، ولكنها ستكون كافية لتغيير مساره ليصل إلى مدار الأرض في عملية طويلة المدى قد تمتد لعدة شهور أو أعوام في بعض الحالات، ولكن الأمر يستحق الصبر بأي حال.

4- استخراج المعادن

تختلف عملية استخراج المعادن على الكويكبات عن تلك على الأرض، حيث يصعب استخدام الحفارات العملاقة لأن هذا قد يؤدي إلى تفكك الكويكب وابتعاد أجزاءه عن بعضها البعض، ولهذا اقترح الباحثون استخدام أشعة الشمس، حيث سنقوم باستخدام المرايا العملاقة لتوجيه ضوء الشمس وتركيزه على نقطة معينة على سطح الكويكب، مما سيؤدي بدوره إلى تسخينها وبالتالي تطاير الغازات الموجودة على سطح الكويكب لفصلها عن المعادن، وهنا يمكننا أن نستخدم حفارات صغيرة بقوة تكفي فقط لتطاير غبار المعادن، ثم نقوم بتجميعها، وباستخدام قوة الطرد المركزي يمكننا فصل العناصر الكثيفة عن الأقل كثافة، وبهذا نحصل على المعدن في صورته الخام.

5- نقل المعادن إلى الأرض

ليست هذه العملية بالغة في الصعوبة، فما علينا بعد استخراج المعادن الخام إلى وضعها في حاويات لإرسالها إلى الأرض، ويكفي فقط أن تُلقى هذه الحاويات في المحيط لتلتقطها السفن بعد ذلك، دون أي تعقيدات أخرى.

مشكلة صغيرة

وفقًا ل «معاهدة الفضاء الخارجي-Outer space treaty» عام 1967، فإنه يُمنع على أي دولة أن تدعي امتلاك أي جزء من الفضاء الخارجي، مما سيجعل الشركات المسئولة عن التعدين تواجه المشكلات القانونية، كما أن الحروب على الأرض يكون سبب أغلبها هو الصراع على الموارد، فهل ينقل تعدين الكويكبات حروبنا إلى الفضاء؟

الخلاصة

نظر الإنسان في الماضي إلى الكويكبات على أنها لعنة من الآلهة لعقاب البشر على خطاياهم، إلا أننا تمكنّا من الهبوط عليها بل وحتى أخذ بعض العينات منها، فما كان غضب الآلهة في الماضي أصبح طريقنا نحو النجوم، وهذا ليس بخيال علمي، فنحن نمتلك التكنولوجيا لتحقيق ذلك في الوقت الحالي، فلم يعد السؤال المطروح هو “متى سنستطيع أن نقوم بتعدين الكويكبات؟”، ولكن أصبح “متى سنبدأ بتعدين الكويكبات؟”، فعلينا أن نتخلى عن خلافاتنا السخيفة، وأن نوجه أعيننا نحو السماء لتحقيق المجد.

المصادر

technologyreview
bbvaopenmind
mining
nasa
sciencedirect
interestingengineering
asteroidmining
armscontrol

لطالما سحرت السماء أعيننا، حتى قالت فيروز في أغنيتها: “شايف السما شو بعيدة؟ بعد السما بحبك”، فقد أدهشتنا السماء بنجومها وكواكبها وغموضها.
كانت السماء بعيدة المنال حتى أننا صرنا نقسم ببعدها عنّا، ونستخدم بعدها عنّا ككناية عن الكبر والاتساع، إلا أن العلم ساعدنا على الوصول إليها، لنستكشف ما فيها ونبحر في فضاءها الشاسع.
قرّب العلم السماء من أعيننا ومراصدنا، حتى أننا هبطنا على سطح القمر، والآن حان الوقت لمحطتنا التالية، المريخ، وهذه المرة نحن نخطط للاستقرار عليه.

لماذا نحتاج إلى المريخ؟

يقترب عددنا اليوم من 8 بليون نسمة، لكن الأرض لن تتحملنا لكثير من الوقت، فمواردها محدودة، وأعدادنا في زيادة مستمرة، كما أن كثرة عدد سكان كوكبنا أدى إلى زيادة المصانع وحركة المواصلات لتوفير الخدمات وفرص العمل لهؤلاء السكان، وهذا ما أثقل كاهل كوكبنا، بداية من ثقب الأوزون، مرورًا بالاحتباس الحراري، وصولًا إلى الحيوانات التي انقرضت نتيجة تدمير مواطنها والمد العمراني للبشر على حساب الغابات والمساحات الخضراء، مما أدى بالطبع إلى اختلال النظام البيئي الطبيعي.
أصبح كوكبنا مزدحمًا للغاية، نحتاج إلى كوكب آخر، يبدو كل من المريخ والزهرة خيارين جيدَين، ولكننا سنركز على المريخ، وإذا أردنا الاستقرار عليه فنحن نحتاج إلى تحويله ليناسب حياتنا.

صحراء باردة

يمتلك المريخ غلافًا جويًا رقيقًا للغاية، فالغلاف الجوي السميك للأرض (نسبيًا)، يحتبس أشعة الشمس لبعض الوقت ليرفع من حرارة الكوكب، بينما غلاف المريخ الرقيق يسمح بدخول أشعة الشمس وخروجها دون أي مقاومة تذكر، ودون أي احتفاظ بكمية تذكر من الحرارة، جاعلًا من الكوكب صحراء ميتة بدرجة حرارة تبلغ 60 درجة مئوية تحت الصفر!

ولكن كيف نحل هذه المشكلة؟

يمكننا أن نتعلم الدرس مما يحدث لكوكبنا، فالغازات الدفيئة تزيد من «تأثير البيت الأخضر-greenhouse effect»، والذي بدوره يرفع من درجة حرارة الأرض، فيمكننا أن نلجأ لضخ كميات معقولة من «الكلوروفلوروكربون-CFC» في غلاف المريخ الجوي، والذي سيساعد على احتباس حرارة الشمس داخل غلافه الجوي ليزيد من حرارته.

المجال المغناطيسي

بردت نواة المريخ وتصلبت على مدار بلايين السنين، ونتيجة لهذا الجمود فقد الكوكب مجاله المغناطيسي، لذا فسطحه في عرضة دائمة للإشعاع الكوني ولأشعة الشمس الضارة.
يساعد المجال المغناطيسي للأرض على تشتيت أشعة الشمس الضارة ليحمينا منها، وهذا نتيجة لتدفق المعادن السائلة في نواة الكوكب أثناء دورانه حول محوره.

بالطبع لا يمكننا إعادة تحويل نواة المريخ إلى حالتها السائلة، وهنا يمكننا أن نصنع مولدًا ضخمًا للمجال المغناطيسي بينه وبين والشمس، ليعمل على خلق مجال مغناطيسي يشتت أشعة الشمس الضارة عن سطحه، وهذا بالطبع يحتاج إلى تكنولوجيا بالغة التعقيد ومبالغ طائلة من المال.

الغلاف الجوي للمريخ

نحتاج إلى المزيد من ثاني أكسيد الكربون من أجل النباتات ولزيادة احتفاظ الكوكب بحرارته أيضًا، فكميات الكلوروفلوروكربون التي استخدمناها لن تفي بالغرض.
تتوافر كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون في الأملاح المترسبة في قشرة المريخ، ولكننا نحتاج إلى طاقة كبيرة لاستخراج هذه الكمية من ثاني أكسيد الكربون، لذا فسنقوم بإرسال الروبوتات والطابعات ثلاثية الأبعاد لصناعة الخلايا الشمسية باستخدام السيليكون الموجود على سطح الكوكب، وسنغطي مساحات واسعة من سطح المريخ بهذه الخلايا لتوفير الطاقة اللازمة لتشغيل الروبوتات المسئولة عن التعدين واستخراج الصخور التي تحتوي على ثاني أكسيد الكربون.

سنستخدم هذه الطاقة الكبيرة في «التحليل الكهربائي-Electrolysis» لأكاسيد المريخ الصلبة، والذي سيعطينا الأكسجين كمنتج ثانوي، ومن ثم تُستخدم الطاقة على الأملاح من الصخور المستخرجة من قشرة المريخ لتعطي ثاني أكسيد الكربون كمنتج ثانوي، وبهذا سنحصل على ثاني أكسيد الكربون وقليل من الأوكسجين، ومن هنا يمكننا إرسال الطحالب والبكتيريا المعدلة وراثيًا لتزيد من كمية الأوكسجين على الكوكب، فهذه الطريقة هي التي أتت بالأوكسجين إلى كوكبنا.

ولكن كيف نحصل على النيتروجين؟

قد تبدو هذه الفكرة مجنونة ولكننا سنحتاج هنا إلى توجيه النيازك من حزام الكويكبات باتجاه المريخ، وهذا بالطبع سيكون باستخدام أساطيل فضائية كبيرة (وهذه تكنولوجيا لا نملكها حتى الآن)، فهذه النيازك تحتوي على كميات لا بأس بها من النيتروجين، والآن بتنا نمتلك غلافًا جويًا!

الماء على المريخ

بعد أن أصبح لدينا غلاف جوي على المريخ، وبتنا نمتلك ضغطًا جويًا مناسبًا، أصبح بإمكان الماء التواجد في حالته السائلة بصورة مستقرة، ومن هنا يمكننا استخدام الأسلحة النووية، حيث أن المريخ يملك كميات من الماء المتجمد في قطبه الجنوبي، كما اكتُشف وجود كميات من الجليد على بعد أمتار تحت سطح المريخ وهنا ستلعب الأسلحة النووية دورها حيث ستستخدم في إذابة هذا الماء المتجمد، وها هو ذا الماء السائل!

الخلاصة

قد يبدو تحويل المريخ صعب المنال بل حتى مستحيلًا في المستقبل القريب، إلا أن حلم الإنسان القديم بالطيران قد تحقق، فالعلم هو وسيلتنا لتحقيق أحلامنا، وكما قال عالم الفيزياء الروسي «قسطنطين تسيولكوفسكي-Kostantin Tsiolkovsky»: “إن الأرض هي مهد الإنسانية، ولكن المرء لا يمكن أن يعيش في المهد إلى الأبد”.

المصادر

nature
space
nasa
scientificamerican
space
nasa
sciencedirect

لم تتوقف السماء عن سحرنا يومًا، حتى أننا نجد القمر، والنجوم مذكورين في كثير من أغانينا، فالسماء بنجومها كانت وما زالت مصدر إلهام لنا نحن البشر، لكن ما هي النجوم وكيف تتكون؟ ولماذا يهتم العلماء بدراسة النجوم؟

أكثر النجوم في كوننا هي نجوم صغيرة ذات كتلة قليلة، بحجم شمسنا أو أصغر، وهي أبرد بكثير من يا النجوم، لذا فلونها أحمر وتُدعى بال «أقزام حمراء-Red dwarfs»، ولكنها ليست مشوقة للحد الكافي، فنحن نتحدث هنا عن النجوم العملاقة، التي هي أكبر من شمسنا على الأقل ب 8 مرات، وقد تسطع أكثر بمليون مرة من سطوع الشمس!

تعيش هذه النجوم حياة مغايرة تمامًا لحياة شمسنا، ففي نهاية حياتها تنفجر في إنفجار خلاب مهيب يدعى بال«سوبرنوفا-Supernova»، تاركة خلفها لوحة جميلة من أجمل وأبهى الألوان، مثل التي نراها في السدم التي يعج كوننا بها، كما لعبت هذه النجوم دورًا حيويًا في تشكيل كوننا بشكله الحالي، فبعد الانفجار العظيم بفترة وجيزة، لم يكن هناك أي مصدر للضوء، كان الظلام والصمت يخيمان على كوننا بأسره، فيما يعرف باسم «العصور الكونية المظلمة-Cosmic dark ages»، ولكن بعد حوالي 100 مليون سنة، تكونت هذه النجوم العملاقة، التي عاشت حياة قصيرة، ثم انفجرت في حدث السوبرنوفا العظيم، وتوالت الأجيال النجمية، جيلًا بعد جيل بمرور الزمن، وأثناء فترة حياة تلك النجوم كان إشعاعها ورياحها النجمي يزيدان من حرارة الغازات من حولهم، مؤديين إلى حدوث عملية «التأين-Ionization»، محدثة ثقوبًا وفقاعات في تلك الغازات من حولها، وعلى مدار الوقت، تقوم تلك النجوم بتغيير شكل المجرات التي تحتويهم، مؤدية إلى شكل كوننا الحالي الذي نعيش فيه.

لماذا يهتم العلماء بدراسة النجوم من الأساس؟

أحد أكثر الأشياء إثارة للدهشة في كوننا هو التنوع الكبير للعناصر، تلك العناصر التي نحن وكل ما حولنا مصنوعون منها، ومن أمثلة هذه العناصر هو عنصر الأوكسجين الذي نتنفسه، وأيضًا عنصر الكربون، الذي هو حجر الأساس لجميع المركبات العضوية، ويلعب دورًا محوريًا في تكوين أنسجتنا وعضلاتنا، كذلك عنصر الكالسيوم، الموجود في أسناننا وعظامنا، وكذلك عنصر الحديد الذي يجري في دمنا.

على الرغم من ذلك التنوع، فالعناصر التي كانت موجودة بعد الانفجار العظيم هي الهيدروجين، والهيليوم، وقليل من الليثيوم، إذا من أين أتت كل تلك العناصر؟

يعتقد المجتمع العلمي أن الفضل في ذلك يرجع إلى النجوم، ولكن كيف ذلك؟

كيف تُشكّل النجوم العناصر؟

يبدأ الأمر بقوة الجاذبية، حيث تضغط الجاذبية الغازات سويًا، مؤدية إلى زيادة حرارتها، حتى تصل درجة الحرارة في المركز إلى ما يزيد عن المليون درجة، هذه الدرجة عالية بما يكفي للسماح بعملية الاندماج النووي، حيث تندمج ذرتان من ذرات الهيدروجين لتكوين ذرة من الهيليوم، ولكن هذا في النجوم التي هي بحجم شمسنا أو أكبر قليلًا، حيث أن النجوم العملاقة لا تتوقف عند هذا الحد، وإنما تستمر بدمج ذرات الهيليوم لتكوين الكربون والأوكسجين.

إذا كان النجم كبيرًا كفاية، فإنه سيستمر في دمج العناصر وصولًا إلى عنصر الحديد، ومن ثم تنفجر تلك النجوم العملاقة، في مشهد مهيب، مطلقة ما بجعبتها من مادة إلى الفضاء الشاسع، مضيفة عناصر جديدة إلى جدولنا الدوري.

يبدو غريبًا أليس كذلك؟ فالأوكسجين الذي تتنفسه بينما تقرأ هذا المقال الآن مصنوع في نواة أحد النجوم كتلك التي تراها في سماء الليل، أضف إلى ذلك أنك أنت نفسك تتكون من ذرات صنعت في نواة أحد النجوم أيضًا!

إنه لشيء مبهر بحق، ولا يسعنا إلا أن نقول أكثر من قول عالم الفيزياء الفلكية الشهير «كارل ساجان-Carl Sagan»: “أنت مصنوع من غبار النجوم”.

من كورس ل Coursera مقدم من «جامعة أمستردام-Amsterdam university».

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؟

مالذي يربط أهرامات الجيزة وجزر النخيل بدبي بالفضاء؟

يقال أن رواد الفضاء العائدين من الفضاء يواجهون تحولا في منظورهم لأنهم يكتشفون مدى صغر كوكبنا الأزرق في الفضاء. من بين أكثر الأساطير شعبية حول الغضاء هي إمكانية رؤية سور الصين العظيم من المدار، كما يقول البعض أنه البنية الوحيدة التي صنعها الإنسان والتي يمكن رؤيتها من الفضاء والقمر. بالطبع كلها أساطير لا أساس لها من الصحة!

لكن إليك أربعة أشياء يمكنك رؤيتها من الفضاء بالفعل، كما سنعرض لك سبب عدم قابلية رؤية سور الصين العظيم من الفضاء:

1- الأهرامات العظيمة بالجيزة:

لقد صمدت هذه الأهرامات أمام الأضرار التي تسببت بها الحروب، رياح الصحراء والتعرية على مر آلاف السنين. في حين هناك العديد من نظريات المؤامرة التي تقول أن الأهرامات من صنع الكائنات الفضائية. لكن في الحقيقة أن ما يربطها بالفضاء هو إمكانية رؤيتها هناك.

2-الدفيئات الزراعية بالميرية:

تعتبر الميرية مدينة إسبانية قاحلة وجافة جدا، فقد كانت في الماضي موقعا استراتيجيا يلجأ إليه مصوري أفلام السباغيتي. لكن، خلال العقود الأخيرة تحولت المدينة بفضل تقنيات الزراعة المائية إلى أكبر دفيئة زراعية بأوروبا. تغطي العديد من الدفيئات الزراعية المنطقة، فتعكس المزيد من الضوء فتسهل رؤيتها من المدار.

3- الجزر الإصطناعية بدبي:

جزر النخيل عبارة عن سلسلة من الجزر الصناعية على ساحل دبي أنشأت برمال الخليج الفارسي فتسهل رؤيتها من الفضاء بشكل مبهر.

4- المنشأة الصينية التي يمكنك رؤيتها من الفضاء:

لقد ذكرنا مسبقا أنه لا يمكن رؤية سور الصين العظيم من الفضاء ولو في مدار منخفض، وذلك لأنه لا يوجد تباين كاف بين لون السور والمناظر الطبيعية المحيطة به كما أن بنيته ضيقة نوعا ما.

لكن الحقيقة المحزنة هي أن جزء من الصين غير مرئي من الغضاء إلا في حالة استخدام عدسة تكبير خاصة وذلك بسبب تلوث الهواء في البلاد. ففي الرابع من ديسمبر 2016، اعتبرت بيكين منطقة خطرة بسبب الضباب الدخاني وجودة الهواء غير الآمنة.

على مدى زمن طويل اعتبرت مشاكل التلوث بالصين محط أنظار النشرات الإخبارية. لحسن الحظ، بدأت الحكومة الصينية سنة 2017 بفرض جهود مكثفة للتخلص من التلوث وقاموا باستثمارات كبيرة في الطاقات النظيفة، وبالفعل لوحظت نتائج إيجابية.

ونأمل أن تستمر بيكين في نقاء سمائها من الضباب الدخاني السام، ونبقي عقولنا خالية من الأساطير السامة!

المصدر: Today I Wtached

اقرأ أيضا: هواة علم الفلك يساهمون في اكتشاف نوع جديد من الشفق القطبي

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 🙂

مركبة فوياجر 2 الفضائية ترسل لنا أول رسائلها من الفضاء النجمي

على بعد 18 بليون كيلومتر من الأرض يوجد الحد الذي يفصل بين الغلاف الشمسي heliosphere والفضاء النجمي Interstellar Space (ويُقصد به المنطقة بين النجوم التي لا تخضع لتأثير الرياح الشمسية والمجال المغناطيسي لشمسنا). عندما عبرت مركبة فوياجر 2 الفضائية هذا الحد، في يوم 5 نوفمبر 2018 بعد أكثر من 40 عامًا على إطلاقها، أرسلت لنا إشارة خافتة، والتي تمكن العلماء الآن من فكها.

تعد مركبة فوياجر 2 ثاني مركبة فضائية تتخطى الغلاف الشمسي إلى الفضاء النجمي، بعد مركبة فوياجر 1 التي وصلت إلى الفضاء النجمي في عام 2012. على الرغم من إطلاق فوياجر 2 قبل فوياجر 1 بستة عشر يومًا، إلا أنها احتاجت إلى 6 سنوات لتلحق بها وتصل إلى الفضاء النجمي، بعد ما سافرت بجوار الكواكب العملاقة بنظامنا الشمسي، ووفرت لنا الصور القريبة الوحيدة المتاحة لنا لكوكبي أورانوس ونبتون. 

والآن أرسلت لنا فوياجر 2 النظرة الأكثر تفصيلاً حتى الآن للفضاء النجمي -على الرغم من أن علماء ناسا لم يكن لديهم أدنى فكرة في البداية من أن المركبة ستتمكن من الاستمرار في العمل لهذه الفترة الطويلة.

يقول البروفيسور إد ستون من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا، الذي كان يعمل على المهمة قبل إطلاقها في 1977: “لم نكن نعرف حجم الغلاف الشمسي، وبالتأكيد لم نكن نعرف أن المركبة الفضائية يمكن أن تعيش لفترة كافية للوصول إلى حافته والدخول إلى الفضاء بين النجوم”.

يمكن اعتبار الغلاف الشمسي كواجهة مناخية كونية، حيث له حدود مميزة حيث تلتقي الجسيمات المشحونة التي تتدفق من الشمس بسرعة تفوق سرعة الصوت مع رياح نجمية تهب من المستعرات العظمى التي انفجرت قبل ملايين السنين. كان يعتقد ذات يوم أن الرياح الشمسية تلاشت تدريجياً مع المسافة، لكن فوياجر 1 أكدت أن هناك حدودًا، يحددها انخفاض مفاجئ في درجة الحرارة وزيادة في كثافة الجسيمات المشحونة، المعروفة باسم البلازما.

تقدم المجموعة الثانية من القياسات، القادمة من فوياجر 2، رؤى جديدة حول طبيعة حدود الغلاف الشمسي، حيث أن الأداة الخاصة بقياس خصائص البلازما الموجودة في فوياجر 1 قد تحطمت في عام 1980.

تكشف المجموعة الثانية من القياسات المنشورة في خمس ورقات منفصلة في مجلة Nature Astronomy، أن فوياجر 2 واجه حدودًا أكثر حدة وأرفع من الغلاف الشمسي مقارنةً بفوياجر 1. قد يرجع ذلك إلى عبور فوياجر 1 خلال النشاط الأقصى للطاقة الشمسية (النشاط منخفض حاليًا)، أو لأن المسبار اتخذ مسارًا أقل عمودية، مما يعني أن المسبار احتاج لوقت أطول لاختراق الحافة.

تعطي مجموعة البيانات الثانية أيضًا نظرة على شكل الغلاف الشمسي، متتبعةً شكل الغلاف الشمسي إلى حافة بارزة تشبه رصاصة حادة.

وقال بيل كورث، عالم الأبحاث بجامعة أيوا ومؤلف مشارك في إحدى الدراسات: “هذا يعني أن الغلاف الشمسي متماثل، على الأقل في النقطتين اللتين عبرت منهما المركبتان فوياجر”.

تقدم فوياجر 2 أيضًا أدلة إضافية على سمك الغشاء الشمسي heliosheath، وهو المنطقة الخارجية للغلاف الشمسي heliosphere، والنقطة التي تتراكم فيها الرياح الشمسية ضد الرياح القادمة من الفضاء النجمي، مثل موجة القوس المرسلة أمام سفينة في المحيط.

تقودنا البيانات إلى نقاش حول الشكل العام للغلاف الشمسي، والذي تتنبأ بعض النماذج بأنه يجب أن يكون كرويًا، بينما تشبهه نماذج أخرى بكُم الريح، مع ذيل طويل يتدفق خلفه بينما يتحرك النظام الشمسي عبر المجرة بسرعة عالية.

يعتمد الشكل، بطريقة معقدة، على القوة النسبية للحقول المغناطيسية داخل وخارج الغلاف الشمسي، وتشير أحدث القياسات إلى شكل أكثر كروية.

مع الأسف، هناك حدود لكمية المعلومات التي يمكننا الحصول عليها من مجموعتي قياسات فقط.

لا تزال مركبة فوياجر 2 ترسل لنا إشارات من خارج الغلاف الشمسي. تستغرق الإشارة أكثر من 16 ساعة للوصول إلى الأرض، ويتم إلتقاط الإشارة بواسطة أكبر هوائي بوكالة ناسا، وهو طبق يبلغ قطره 70 مترًا.

من المتوقع أن تنخفض طاقة المسبارين فوياجر المدعومين بالبلوتونيوم المتحلل بشكل ثابت إلى ما دون مستويات الطاقة الحرجة في عام 2025. لكنهما سوف يستمران في مسارهما لفترة طويلة بعد أن تنفذ منهما الطاقة. يقول كورث: “سوف يصمد المسباران لفترة أطول من الأرض. سوف يدوران في مداريهما الخاص حول المجرة لمدة 5 مليارات سنة أو أكثر. واحتمال اصطدامها بأي شئ يقرب من الصفر”.

المصادر: 

• The Guardian
• NASA