إنجاز غير مسبوق.. رسم أول خريطة ثلاثية الأبعاد لغلاف "كوكب جحيمي"
حقق علماء الفلك اكتشافا ثوريا يتمثل في رسم خريطة ثلاثية الأبعاد لغلاف جوي لكوكب يقع خارج نظامنا الشمسي لأول مرة. وينتمي الكوكب، الذي يحمل اسم "تايلوس" (أو واسب 121 ب)، إلى فئة الكواكب الشديدة الحرارة الشبيهة بالمشتري، ويدور حول نجم ضخم.
ومن خلال توظيف قدرات "المقراب الكبير جدا" في تشيلي، تمكن الباحثون من تحديد طبقات الغلاف الجوي للكوكب بدقة متناهية، حيث تتألف من 3 طبقات رئيسة، تتميز كل منها بتكوين كيميائي فريد وظروف مناخية قاسية.
ويشكل هذا الاكتشاف تحديا للنماذج الحالية الخاصة بأغلفة الكواكب، ويفتح آفاقا جديدة لدراسة الكواكب الخارجية، مما يعزز فرص البحث عن عوالم قد تكون صالحة للحياة.
طبقات جوية مميزة
لوقت قريب، اقتصرت قدرة علماء الفلك على تحليل المكونات الكيميائية لأغلفة الكواكب الخارجية من دون فهم دقيق لبنيتها العمودية أو توزيع العناصر فيها، غير أن الدراسة الحديثة التي نُشرت في مجلة "نيتشر" قدمت لأول مرة تصورا دقيقا لطبقات الغلاف الجوي لكوكب خارج المجموعة الشمسية، كاشفة عن بنية معقدة تشبه طبقات حلوى الكعك.
وتتألف الطبقة السفلى، الأقرب إلى سطح الكوكب، من الحديد في حالته الغازية بفعل الحرارة الشديدة. أما الطبقة الوسطى فتتميز بوجود الصوديوم، إذ كشف العلماء عن تيار نفاث يدور حول الكوكب بسرعة هائلة تبلغ 70 ألف كيلومتر في الساعة، وهي سرعة تفوق أي رياح معروفة في نظامنا الشمسي.
وتتكون الطبقة العليا في معظمها من الهدروجين، مع تسرب بعضه إلى الفضاء. كذلك رصد الباحثون وجود التيتانيوم في حالته الغازية، وهو أمر نادر مقارنة بغلاف الأرض، حيث يظل كل من الحديد والتيتانيوم في حالتهما الصلبة نظرا لدرجات الحرارة المنخفضة نسبيا.
يتمتع هذا الكوكب بكتلة مماثلة لكوكب المشتري، لكنه يمتلك قطرا يعادل ضعفي قطره تقريبا، وذلك يجعله كوكبا منتفخا بفعل درجات الحرارة القصوى. ويدور حول نجمه على مسافة لا تتجاوز 2.5% من المسافة التي تفصل الأرض عن الشمس، ليكمل دورة كاملة في غضون 1.3 يوم فقط.
وللكوكب جانب يواجه النجم باستمرار، وذلك يجعل درجة حرارة هذا الجانب تقارب 2700 درجة مئوية، بينما تبلغ درجة حرارة الجانب الآخر حوالي 1250 درجة مئوية، وهو ما يضمه لفئة "الكواكب الجحيمية" الشديدة الحرارة. وهذا التباين الحاد في درجات الحرارة يؤدي إلى نشوء رياح عاتية وظواهر مناخية معقدة لا تزال قيد الدراسة.
نافذة للبحث عن كواكب أخرى صالحة للحياة
يمثل هذا البحث سابقة علمية في دراسة الكواكب الخارجية، إذ أتاح لعلماء الفلك تحليل بنية الغلاف الجوي بشكل أعمق من مجرد تحديد مكوناته الكيميائية. وقد أكدت الباحثة جوليا فيكتوريا سيدل، من المرصد الأوروبي الجنوبي، في بيان صحفي رسمي، أن هذا الاكتشاف يتحدى التوقعات السابقة حول سلوك الأغلفة الجوية للكواكب. كذلك فإن القدرة على دراسة مثل هذه البيئات القاسية باستخدام التلسكوبات الحالية تشير إلى إمكانية إجراء ملاحظات أكثر تفصيلا في المستقبل القريب.
ومع التطورات المستمرة في علم الفلك الرصدي، يتوقع الباحثون تطبيق هذه الأساليب على كواكب أصغر حجما وأكثر برودة، وذلك قد يسمح بالكشف عن عوالم صخرية تتمتع بظروف مواتية للحياة.
ومن المتوقع أن يسهم "التلسكوب الأوروبي الكبير جدا" الذي سيبدأ العمل بحلول نهاية العقد الجاري في توفير بيانات غير مسبوقة حول مناخ الكواكب المنتشرة عبر المجرة. ووفقا للباحثة المشاركة بيبيانا برينوث، من جامعة لوند السويدية، فإن هذه النتائج تقدم سياقا ضروريا لفهم مناخ الأرض بالمقارنة مع التنوع الهائل لأغلفة الكواكب الخارجية.
يكشف هذا الإنجاز عن مدى التنوع الهائل في أنظمة الكواكب الواقعة خارج نظامنا الشمسي، ويثير تساؤلات جوهرية عن تطور المناخ واستقرار الأغلفة الجوية ومدى تفرد الظروف التي تميز كوكب الأرض عن بقية الكواكب في الكون.
جرب ميزات الذكاء الاصطناعي لدينا
اكتشف ما يمكن أن يفعله Daily8 AI من أجلك:
التعليقات
لا يوجد تعليقات بعد...
أخبار ذات صلة
الجزيرة
٠٤-٠٥-٢٠٢٥
- الجزيرة
انفجار نجمي يتسبب في تخليق الذهب بكتلة كواكب كاملة
اكتشف علماء الفلك مصدرًا لم يكن معروفًا من قبل لبعض أندر عناصر الكون، فقد تبين لهم أن توهجات عملاقة من النجوم المغناطيسية قد تكون مسؤولة عن تشكيل ما يصل إلى 10% من الذهب والبلاتين والعناصر الثقيلة الأخرى في مجرتنا. النجوم المغناطيسية نوع من النجوم النيوترونية التي تعد بقايا كثيفة جدا للنجوم الضخمة التي انفجرت في صورة مستعرات عظمى، لكن ما يميز النجوم المغناطيسية هو مجالها المغناطيسي القوي للغاية والذي يفوق مجال الأرض بتريليونات المرات. توهجات غير مسبوقة أحيانًا تُطلق النجوم المغناطيسية دفعات هائلة من الطاقة تُعرف باسم التوهجات العملاقة، هذه التوهجات قصيرة لا تدوم سوى بضع ثوانٍ، لكنها تُصدر طاقة تفوق ما تُصدره الشمس في مليون سنة. وفي ديسمبر/كانون الأول ٢٠٠٤، رصد العلماء وميضًا ساطعًا من نجم مغناطيسي، وبينما تم تحديد التوهج الأولي بسرعة، إلا أن إشارة ثانية أصغر، بلغت ذروتها بعد ١٠ دقائق، حيرت العلماء طوال عقدين من الزمن. وحاليا أكد باحثون في مركز الفيزياء الفلكية الحاسوبية التابع لمعهد فلاتيرون أن هذه الإشارة المتأخرة دلت على تشكل عناصر ثقيلة مثل الذهب والبلاتين بعد هذا التوهج. إعلان وبحسب الدراسة ، التي نشرها الفريق في دورية "أستروفيزكال جورنال ليترز"، فقد قدّر أن توهج عام ٢٠٠٤ وحده أنتج معادن ثقيلة تُعادل ثلث كتلة الأرض. عملية التقاط النيوترون السريعة ويرجع العلماء ما حدث إلى ما يسمى "عملية التقاط النيوترون السريعة"، وهي مجموعة من التفاعلات النووية المسؤولة عن تكوين ما يقرب من نصف العناصر الأثقل من الحديد، ومنها الذهب والبلاتين. خلال هذه العملية، التي تحدث في بيئات فلكية شديدة العنف وغنية بالنيوترونات، يتم التقاط عدد كبير جدا من النيوترونات بواسطة نواة ذرات مثل الحديد في وقت قصير جدا. لا تأخذ النواة وقتًا لتتحلل قبل أن تلتقط نيوترونًا جديدًا ولذلك اسمها "سريعة". وبعد التقاط عدد كبير من النيوترونات، تبدأ هذه النوى غير المستقرة بالتفتت إلى عناصر جديدة أكثر استقرارًا عن طريق ما سمي تحلل بيتا. في النهاية، نحصل على عناصر ثقيلة مثل: الذهب، والبلاتين، واليورانيوم.. وغيرها. وفي السابق، اعتقد العلماء أن عملية التقاط النيوترون السريعة تحدث بشكل رئيسي أثناء المستعرات العظمى أو اندماج النجوم النيوترونية، وفي عام ٢٠١٧ قدّم اصطدام نجمين نيوترونيين دليلًا مباشرًا على تكوين عناصر عبر عملية التقاط النيوترون السريعة. لكن الدراسة الجديدة أكدت أن التوهجات العملاقة من النجوم المغناطيسية تُهيئ أيضًا الظروف اللازمة لعملية التقاط النيوترون السريعة، مما يُتيح موقعًا جديدًا لتكوين العناصر الثقيلة في هذا الكون الواسع، ويفتح الباب لتقديرات أدق لنسب هذه العناصر.
أخبار قطر
٠٢-٠٥-٢٠٢٥
- أخبار قطر
تأثير البلاستيك في المحيطات: خريطة ونتائج صادمة
تعتبر مشكلة تلوث البلاستيك البحري قضية عالمية ملحة، حيث يدخل ما بين 9 و14 مليون طن متري من البلاستيك إلى المحيطات سنوياً. وعلى الرغم من أن البحث السابق تركز على المياه السطحية، إلا أن دراسة جديدة نشرت في مجلة 'نيتشر' جاءت تكشف عن خريطة عالمية لتوزيع البلاستيك الدقيق في البحار. في هذه الدراسة، جمع الباحثون البيانات من أعماق البحار في 1885 نقطة بين عامي 2014 و2024، لرسم خريطة لأنماط توزيع البلاستيك الدقيق وتقييم آليات النقل المحتملة. وتبين أن جزيئات البلاستيك الدقيقة، التي يتراوح حجمها بين ميكرون و5 مليمترات، تشكل الغالبية العظمى من القطع البلاستيكية المكتشفة، وتمثل مخاطر جسيمة على صحة المحيطات. وأظهرت الدراسة أن الجسيمات البلاستيكية الدقيقة ليست ملوثات سطحية فقط، بل هي متأصلة بعمق في بنية المحيط، وتتحرك بشكل مختلف حسب حجمها. وبحسب الدراسة، فإن الجسيمات الأصغر تنتشر بشكل أكثر توازناً وتخترق أعماق المحيط، بينما تتركز الجسيمات الأكبر قرب السطح. تشير البحوث إلى أن البلاستيك الدقيق أصبح جزءاً مهماً من دورة الكربون في المحيط، مما يؤثر على العمليات البيوكيميائية والنظم البيئية البحرية. كما حدد الباحثون أكثر من 56 نوعاً من البوليمرات البلاستيكية في قاعدة بياناتهم. وتشير الدراسة إلى أن البلاستيك الدقيق يتحرك عبر المحيطات ويتفاعل مع العمليات الطبيعية، مما يمكن أن يؤثر على كيفية عمل المحيطات وقدرتها على إزالة الكربون من الغلاف الجوي. وبينت الدراسة أيضاً وفرة البلاستيك الدقيق في مياه عميقة، مما يشير إلى أهمية التصدي لهذه المشكلة بشكل شامل. بالنظر إلى هذه الدراسة، يبدو أن تلوث البلاستيك البحري ليس مجرد قضية محلية، بل هو تحدي عالمي يتطلب تعاوناً دولياً للتصدي له. إن الحفاظ على المحيطات والبيئة البحرية يعتبر مسؤولية مشتركة يجب على الجميع المساهمة فيها.
الجزيرة
٢٩-٠٤-٢٠٢٥
- الجزيرة
اكتشاف 12 حالة كمومية جديدة بخصائص غير مسبوقة
أعلن فريق من الباحثين من جامعة كولومبيا عن اكتشاف نحو 12 نوعا جديدا من الحالات الكمومية، مما يضيف مجموعة مثيرة من الظواهر إلى ما يسميه العلماء بـ"حديقة الحيوانات الكمومية"، ونُشرت تفاصيل هذا الاكتشاف في دراسة حديثة بدورية "نيتشر". تقول ييبينغ وانغ، الباحثة في قسم الكيمياء بجامعة كولومبيا، والمؤلفة الرئيسية للدراسة، في تصريحات حصرية للجزيرة نت: "اكتشاف هذا العدد الكبير من الحالات الجديدة أمر بالغ الأهمية، لأنه يوسع بشكل كبير معرفتنا بالحالات الكمومية ويضم مجموعة جديدة لـ "حديقة الحيوان الكمومية" للدراسة، هذا بدوره سيفتح آفاقا جديدة للفهم الأساسي للمواد الكمومية ولتطبيقات مستقبلية مثل تطوير أجهزة كمومية أكثر كفاءة". المفتاح الملتوي للاكتشاف ركز الباحثون عملهم على مادة مكونة من طبقتين رقيقتين تعرف باسم "ثاني تيلورايد الموليبدينوم"، حيث تلتوي كل منهما بزاوية صغيرة جدا بالنسبة للأخرى، مما خلق نمطا شبكيا يُعرف باسم "نمط مواريه"، وهو مسؤول عن نشوء خصائص إلكترونية فريدة لا تظهر في المواد التقليدية. تخيل الأمر كأنك تمرر شبكتين رقيقتين فوق بعضهما بشكل غير متواز، صانعا زاوية صغيرة بينهما. سيشكّل مرور الشبكتين أنماطا مثيرة وغريبة أمام عينيك، لكن الأغرب مما يتشكل أمامك هو ما ينتج عن هذا التراكب غير المثالي، حيث تتشكل مناطق تكون فيها الذرات متطابقة، أي فوق بعضها، وأخرى تكون في إزاحة أي بعيدة عن بعضها، مما يؤدي إلى ظهور نمط تكراري جديد أكبر، وهذا هو نمط مواريه. ولأن الطبقتين اللتين تتحركان هما بسُمك ذرة واحدة تقريبا، أي مواد ثنائية الأبعاد، يؤدي ذلك إلى انجذاب الإلكترونات أكثر نحو الذرات عندما تتراكب في بعض المناطق، وفي مناطق أخرى تجد طاقة حركة الإلكترونات أقل أو مختلفة. تقول ييبينغ: "في المواد التقليدية، عادة ما تتموضع الإلكترونات حول الذرات في مواضع الشبكة البلورية. أما في دراستنا، فالحالة الكمومية تشير إلى الطريقة المتميزة التي تنتظم بها الإلكترونات داخل طبقات ثنائية من مادة ثاني تيلورايد الموليبدينوم الملتوية بتشكيل نمط مواريه". وتضيف: "هذه الإلكترونات تكون مرتبطة ارتباطا قويا ببعضها، مما يؤدي إلى سلوكيات غريبة، مثل تشكيل بلورات إلكترونية أو إظهار خصائص طوبولوجية معقدة لا يمكن تفسيرها وفقا للنماذج التقليدية لجسيمات مفردة". كشف الحالات الخفية في هذا البحث الجديد، استخدم الفريق طريقة متقدمة تسمى "مطيافية الضخ والرصد"، حيث تُحدث نبضة ليزر (مضخة) اضطرابا طفيفا في النظام أولا، ثم تقيس نبضة أخرى (راصد) كيفية استجابة النظام بمرور الوقت. تشرح ييبينغ أهمية هذه الطريقة قائلة: "عادة، تكشف القياسات البصرية أو الكهربائية الساكنة فقط عن الأطوار الكمومية المكتملة والقوية. أما باستخدام مطيافية الضخ والرصد، فنحن نحفز النظام بطريقة خفيفة جدا ونرصد استجابته الفورية، مما يمكننا من كشف الحالات الدقيقة والخفية التي كانت تتلاشى أو 'تذوب' قبل أن نتمكن من رصدها بالطرق التقليدية". كما تسمح تلك الطريقة بالكشف الخالي من التشويش الخلفي، حيث يتم تسجيل التغيرات في المناطق التي تحتوي على ترتيب كمومي أو ارتباط قوي فحسب. ويتمثل أحد أبرز جوانب هذا الاكتشاف في أن بعض هذه الحالات الكمومية الجديدة المكتشفة قد تكون اللبنات الأساسية للحواسيب الكمومية الطوبولوجية، وهي نوع نظري من الحواسيب يعد بأن يكون أكثر مقاومة للأخطاء التي تعاني منها الحواسيب الكمومية الحالية. تقول ييبينغ: "على عكس الكيوبتات التقليدية التي يمكن أن تتعرض بسهولة للضوضاء الطفيفة، فإن الكيوبتات الطوبولوجية المستقبلية ستتطلب تغييرات كبيرة وشاملة لإفسادها، مما يجعلها أكثر مقاومة طبيعيا للأخطاء". حواسيب خارقة على مرأى البصر تخزن الحواسيب العادية المعلومات وتدير العمليات باستخدام قيم ثنائية رقمية وهي الصفر والواحد، وهو ما يُعرف باسم النظام الثنائي، وكل ما يعمل على حواسيبنا وهواتفنا المحمولة الحالية، بل والذكاء الاصطناعي بقدراته المذهلة مدينة لهذا النظام الثنائي بالفضل. تأتي الحواسيب الكمومية بأنظمة تسمح بالحالتين، الصفر والواحد في الوقت نفسه، بما يسمى بالتراكب الكمي فيما يعرف بالبتات الكمية أو الكيوبت. وعلى قمة تلك الأنظمة هي الحواسيب الكمومية الطوبولوجية من حيث الثبات والاستقرار ومقاومة الضوضاء. تشرح ييبينغ الفرق قائلة: "الحواسيب الكمومية الطوبولوجية هي بمثابة أجهزة خارقة تخزن المعلومات داخل حالات كمومية خاصة محمية بواسطة طوبولوجية النظام، بدلا من أن تعتمد ببساطة على القيم الثنائية 0 و1. هذا يعني أن المعلومات تكون مشفرة بطريقة تجعلها محصنة ضد الأخطاء الصغيرة أو الاضطرابات المحلية". أحد أكبر التحديات التي لطالما واجهت تطوير الحواسيب الكمومية الطوبولوجية هو أن الحقول المغناطيسية المطلوبة لتحقيق بعض الحالات الكمومية تسبب مشكلات تستعصي على الحل. لكن في هذا الكشف الجديد، تمكن الباحثون من إيجاد حالات كمومية جديدة دون الحاجة إلى حقل مغناطيسي خارجي. تقول ييبينغ: "في الماضي، كان استخدام المغناطيس ضروريا لإنشاء بعض الحالات الكمومية الطوبولوجية، لكن المغناطيس يعطل المواد فائقة التوصيل (اللبنات الضرورية للبيئة اللازمة لتكوين الحالات الكمومية). باستخدام المواد الملتوية مثل ثاني تيلورايد الموليبدينوم، نستفيد من الحقول المغناطيسية الداخلية الناتجة عن بنية مواريه نفسها، مما يلغي الحاجة إلى مغناطيس خارجي". تطبيقات واعدة هذا التطور يفتح المجال لتصميم حواسيب كمومية طوبولوجية أكثر استقرارا وكفاءة. وفي المرحلة القادمة، يخطط الفريق لدراسة طبيعة هذه الحالات الكمومية الجديدة بمزيد من التفصيل، وفهم خصائصها الفردية ومدى قابليتها للتطبيق العملي في مجال الإلكترونيات الكمومية والحوسبة. كما يأمل الباحثون أن تلهم تقنيتهم، القائمة على مطيافية الضخ والرصد، باحثين آخرين في جميع أنحاء العالم لاستكشاف مزيد من الحالات الكمومية المخفية في مواد أخرى. في النهاية، يبدو أن "حديقة الحيوانات الكمومية" لا تزال تخبئ المزيد من المفاجآت المثيرة في أقفاصها الذرية الخفية للعلماء والمهندسين على حد سواء، ومع كل اكتشاف جديد، نقترب خطوة إضافية نحو تسخير عجائب ميكانيكا الكم في حياتنا اليومية.
