علوم

الفيزيائيون يصنعون “جليدا فائقا” قد يتواجد في العوالم الغريبة!


كشـ24 نشر في: 1 نوفمبر 2021

قد لا يكون إطلاق قطرة ماء بأحد أقوى أجهزة الليزر في العالم طريقة واضحة لصنع مكعب ثلج. لكنها طريقة واحدة، على الأقل إذا كنت تريد نوع الجليد الذي قد تجده في أعماق الكواكب العملاقة.وعرف العلماء عن الأشكال الغريبة للجليد منذ عقود، لكنهم تمكنوا مؤخرا فقط من إنشاء بعض الأنواع الأكثر تطرفا في المختبر.وأظهرت دراسة جديدة أجراها باحثون من جامعة شيكاغو ومعهد Carnegie بواشنطن في الولايات المتحدة مؤخرا، قطرة ماء في قبضة ماسية، ما أدى إلى زيادة الضغط وطهيها باستخدام الليزر لمعرفة كيف تتجمد إلى حالة "فائقة التأين''.ومن الناحية النظرية، فإن الجليد الفائق التأين هو ترتيب جزيئات الماء كشبكة من ذرات الأكسجين محاطة بمجموعة من الهيدروجين، الذي لا يبقى ساكنا. إنه جليد من الناحية التقنية، ولكنه مثل السائل والصلب في واحد. إنه أيضا نوع الجليد الذي لا يتشكل في درجات حرارة منخفضة، ولكن عند ضغوط شديدة.وبينما تتنبأ النماذج ببعض الظروف التي يجب أن تظهر فيها هذه المرحلة من الماء، فإنها غامضة بعض الشيء عندما يتعلق الأمر بدرجات الحرارة الدقيقة.ويكمن في قلب المشكلة سؤال حول شيء يسمى النقطة الثلاثية - مزيج من الضغط ودرجة الحرارة حيث تكون المادة على وشك الذوبان والتجمد.ولجعل الأمر أكثر تعقيدا، يمكن أن يختلف نوع الماء ذو ​​الهيكل الصلب الذي يمكن أن يستقر فيه أيضا. ويأتي الجليد في أشكال عديدة، اعتمادا على ترتيبات وحركات العناصر المكونة له.ويمكن أن تساعد التجارب في تحديد مسار التغييرات المميزة بين الحالة السائلة والحالة فائقة التأين، ولكن حتى الآن كان الحصول على مجموعة موثوقة من النتائج يمثل تحديا حقيقيا، حيث تتعارض الملاحظات وفقا لطرق مختلفة بمئات الدرجات.وعادة ما يجب وضع عينة من الماء تحت ضغط 50 غيغا باسكال على الأقل - نصف مليون مرة القوة التي تواجهها الآن تحت الغلاف الجوي للأرض - ثم يتم تسخينها باستخدام ليزر عالي الطاقة للاقتراب من رؤية أي شيء مهم.لذلك، عندما شرع فريق من الفيزيائيين في مصدر الفوتون المتقدم التابع لإدارة الطاقة (APS)، في عصر الماء داخل منجلة الماس عند 20 غيغا باسكال، لم يكونوا يتوقعون الكثير.ويقول عالم الجيوفيزياء فيتالي براكابينكا، من جامعة شيكاغو: "لقد كانت مفاجأة - اعتقد الجميع أن هذه المرحلة لن تظهر حتى تكون في ضغوط أعلى بكثير مما وجدناه لأول مرة. لكننا تمكنا من رسم خريطة دقيقة للغاية لخصائص هذا الجليد الجديد، والذي يشكل مرحلة جديدة من المادة، وذلك بفضل العديد من الأدوات القوية".ومع وجود عينة الجليد الفائقة الأيونية في مكانها، تمكن الفريق من استخدام مسرع APS لتوليد حزمة من الأشعة السينية. وعندما تتشتت عينة الجليد، تشير هذه الأشعة السينية إلى مواقع ذراتها.وسمح لهم ذلك بقياس الوقت الذي خضع فيه الماء لتحولات تطور محددة مع تغير الظروف، ووصف الخطوات التي يتخذها للتحول إلى جليد فائق الأيونية.وبسبب الطريقة التي تتحرك بها الهيدروجين داخل الجليد الغريب، فإن الضوء المرئي يواجه صعوبة في المرور، ما يجعل مظهره أسود.ويمكن أن يكون لهذا الطنين من ذرات الهيدروجين المتدفقة عبر شبكة أكسجين تأثير على المجال الكهرومغناطيسي المحيط، وربما يلعب دورا في تكوين الغلاف المغناطيسي الواقي للكوكب.وبدأ الباحثون للتو في معرفة كيف أن حركات محيطات كوكبنا وكيمياء غلافه لها تأثير خفي على مغناطيسية عالمنا. ويمكن أن يساعدنا التعرف على كيفية قيام العناصر الجليدية الغريبة أيضا بالدفع، إلى مزيد من التعديل على نماذجنا.ونُشر هذا البحث في مجلة Nature Physics.المصدر: ساينس ألرت

قد لا يكون إطلاق قطرة ماء بأحد أقوى أجهزة الليزر في العالم طريقة واضحة لصنع مكعب ثلج. لكنها طريقة واحدة، على الأقل إذا كنت تريد نوع الجليد الذي قد تجده في أعماق الكواكب العملاقة.وعرف العلماء عن الأشكال الغريبة للجليد منذ عقود، لكنهم تمكنوا مؤخرا فقط من إنشاء بعض الأنواع الأكثر تطرفا في المختبر.وأظهرت دراسة جديدة أجراها باحثون من جامعة شيكاغو ومعهد Carnegie بواشنطن في الولايات المتحدة مؤخرا، قطرة ماء في قبضة ماسية، ما أدى إلى زيادة الضغط وطهيها باستخدام الليزر لمعرفة كيف تتجمد إلى حالة "فائقة التأين''.ومن الناحية النظرية، فإن الجليد الفائق التأين هو ترتيب جزيئات الماء كشبكة من ذرات الأكسجين محاطة بمجموعة من الهيدروجين، الذي لا يبقى ساكنا. إنه جليد من الناحية التقنية، ولكنه مثل السائل والصلب في واحد. إنه أيضا نوع الجليد الذي لا يتشكل في درجات حرارة منخفضة، ولكن عند ضغوط شديدة.وبينما تتنبأ النماذج ببعض الظروف التي يجب أن تظهر فيها هذه المرحلة من الماء، فإنها غامضة بعض الشيء عندما يتعلق الأمر بدرجات الحرارة الدقيقة.ويكمن في قلب المشكلة سؤال حول شيء يسمى النقطة الثلاثية - مزيج من الضغط ودرجة الحرارة حيث تكون المادة على وشك الذوبان والتجمد.ولجعل الأمر أكثر تعقيدا، يمكن أن يختلف نوع الماء ذو ​​الهيكل الصلب الذي يمكن أن يستقر فيه أيضا. ويأتي الجليد في أشكال عديدة، اعتمادا على ترتيبات وحركات العناصر المكونة له.ويمكن أن تساعد التجارب في تحديد مسار التغييرات المميزة بين الحالة السائلة والحالة فائقة التأين، ولكن حتى الآن كان الحصول على مجموعة موثوقة من النتائج يمثل تحديا حقيقيا، حيث تتعارض الملاحظات وفقا لطرق مختلفة بمئات الدرجات.وعادة ما يجب وضع عينة من الماء تحت ضغط 50 غيغا باسكال على الأقل - نصف مليون مرة القوة التي تواجهها الآن تحت الغلاف الجوي للأرض - ثم يتم تسخينها باستخدام ليزر عالي الطاقة للاقتراب من رؤية أي شيء مهم.لذلك، عندما شرع فريق من الفيزيائيين في مصدر الفوتون المتقدم التابع لإدارة الطاقة (APS)، في عصر الماء داخل منجلة الماس عند 20 غيغا باسكال، لم يكونوا يتوقعون الكثير.ويقول عالم الجيوفيزياء فيتالي براكابينكا، من جامعة شيكاغو: "لقد كانت مفاجأة - اعتقد الجميع أن هذه المرحلة لن تظهر حتى تكون في ضغوط أعلى بكثير مما وجدناه لأول مرة. لكننا تمكنا من رسم خريطة دقيقة للغاية لخصائص هذا الجليد الجديد، والذي يشكل مرحلة جديدة من المادة، وذلك بفضل العديد من الأدوات القوية".ومع وجود عينة الجليد الفائقة الأيونية في مكانها، تمكن الفريق من استخدام مسرع APS لتوليد حزمة من الأشعة السينية. وعندما تتشتت عينة الجليد، تشير هذه الأشعة السينية إلى مواقع ذراتها.وسمح لهم ذلك بقياس الوقت الذي خضع فيه الماء لتحولات تطور محددة مع تغير الظروف، ووصف الخطوات التي يتخذها للتحول إلى جليد فائق الأيونية.وبسبب الطريقة التي تتحرك بها الهيدروجين داخل الجليد الغريب، فإن الضوء المرئي يواجه صعوبة في المرور، ما يجعل مظهره أسود.ويمكن أن يكون لهذا الطنين من ذرات الهيدروجين المتدفقة عبر شبكة أكسجين تأثير على المجال الكهرومغناطيسي المحيط، وربما يلعب دورا في تكوين الغلاف المغناطيسي الواقي للكوكب.وبدأ الباحثون للتو في معرفة كيف أن حركات محيطات كوكبنا وكيمياء غلافه لها تأثير خفي على مغناطيسية عالمنا. ويمكن أن يساعدنا التعرف على كيفية قيام العناصر الجليدية الغريبة أيضا بالدفع، إلى مزيد من التعديل على نماذجنا.ونُشر هذا البحث في مجلة Nature Physics.المصدر: ساينس ألرت



اقرأ أيضاً
الصين.. اكتشاف فيروسين خطيرين في الخفافيش!
اكتشف علماء الأحياء الجزيئية الصينيون 24 فيروسا غير معروف سابقا في أجسام الخفافيش التي تعيش في مقاطعة يونان جنوب الصين، وتم تحديد فيروسين يشبهان العوامل المسببة لحمى هيندرا ونيباه. وتشير المجلة العلمية PLoS Pathogens إلى أن هذه العوامل الممرضة يمكن أن تسبب تفشي عدوى حيوانية المنشأ جديدة عند اتصال الخفافيش بالبشر. ويقول الباحثون: "حللنا مجموعة من العوامل الممرضة الموجودة في كلى الخفافيش التي تعيش في أراضي مقاطعة يوننان بالقرب من بساتين القرى وفي الكهوف المجاورة. وخلال هذا التحليل، حددنا عاملين ممرضين في آن واحد، قريبين جدا من فيروسي هيندرا ونيباه، اللذين قد يؤدي اختراقهما لمجموعات الحيوانات الأليفة أو البشر إلى عواقب وخيمة". وقد درس العلماء كليتي 142 خفاشا من عشرة أنواع من خمس مناطق في يوننان. وباستخدام طرق تسلسل الحمض النووي عالية الإنتاجية، اكتشف العلماء أن 24 منها لم تكن معروفة من قبل للعلم، وكذلك نوعين من البكتيريا أحدهما لم يكن معروفا في السابق ونوعا جديدا من الكائنات البسيطة- البروتوزوا- كلوسيلا يونانينسيس( clausella yunnanensis) وأثار اهتمام العلماء بصورة خاصة فيروسان جديدان من جنس فيروس هينيبا (Henipavirus)، وهو نفس الفيروس الذي يشمل فيروسات نيباه وهندرا، المعروفين بارتفاع معدل الوفيات بين البشر. وقد عثر على الفيروسات المكتشفة في الخفافيش الآكلة للفاكهة التي تعيش بالقرب من البساتين، بالقرب من المستوطنات البشرية، لأن الفيروسات من هذا النوع يمكن أن تنتقل عن طريق البول، لذلك يحذر الباحثون من خطر الإصابة بالعدوى من خلال الفاكهة الملوثة.
علوم

بالأدلة التجريبية.. إثبات وجود ذكاء جماعي لدى النمل!
من بين عشرات الآلاف من أنواع النمل طورت بعضها سلوكيات "ذكية" مدهشة مثل الزراعة، وتربية الماشية، والعمليات الجراحية، و"القرصنة"، والتباعد الاجتماعي، وبناء عمارات معقدة. وأبرز هذه السلوكيات تتمثل بـ: الزراعة: حيث تقوم بعض أنواع النمل بزراعة الفطريات وتغذيتها تربية الماشية: عبر رعاية حشرات المن واستغلال إفرازاتها العمليات الجراحية: مثل خياطة جروح أفراد المستعمرة القرصنة: من خلال غزو مستعمرات نمل أخرى وسرقة مواردها التباعد الاجتماعي: كإجراء وقائي ضد انتشار الأمراض الهندسة المعمارية: ببناء مستعمرات متعددة الطوابق بأنظمة تهوية متقنة مع ذلك، يبدو دماغ النملة الذي لا يتجاوز حجمه حبة خشخاش ويحتوي على حجم من 250 ألفا إلى مليون خلية عصبية (مقابل 86 مليارا لدى الإنسان) بسيطا جدا، مقارنة بهذه الإنجازات. واكتشف باحثون من إسرائيل وسويسرا كيف تتحد هذه "الأدمغة المجهرية" لتشكل ذكاء سربيا قادرا على التخطيط الاستراتيجي. ونُشرت نتائج الدراسات في مجلة Frontiers in Behavioral Neuroscience. وألهمت الباحثين أرصاد غير متوقعة في الطبيعة، حيث لاحظوا أن نملات فردية تستخدم فكها العلوية لإزالة الحجارة الصغيرة من حول المجموعات التي تنقل فريسة كبيرة بشكل جماعي. وقال البروفيسور أوفر فاينرمان من معهد "وايزمان": "عندما رأينا لأول مرة النمل يزيل عقبات صغيرة من طريق حمولة يجري نقلها، دهشنا حقا، ويبدو أن هذه الكائنات الصغيرة تتنبأ بصعوبات تنتظرها في الطريق وتحاول مساعدة رفاقها مسبقا". وكما لاحظ العلماء، فإن هذا الذكاء يتجلى على مستوى المستعمرة بأكملها، وليس على مستوى نملة واحدة، إذ تستجيب كل نملة لإشارات بسيطة، مثل آثار الفيرومونات الطازجة، من دون إدراك هدف عام، لكنها تحقق معا نتائج معقدة وهادفة. ومن أجل دراسة هذا السلوك، أجرى الباحثون سلسلة من 83 تجربة، شاركت فيها مستعمرة من النمل "المجنون" (Paratrechina longicornis ) الذي يعيش في المعهد. واستُخدموا كرات بلاستيكية قطرها 1.5 ملليمتر (نصف طول جسم النملة) كعوائق تُعيق طريق الحشرات. أما الطُعم فتم هنا استخدام حبيبات طعام القطط الذي يُفضله النمل بشدة. ومثل العديد من أنواع النمل، تنشر P. longicornis معلومات عن وجود فريسة كبيرة بين أفراد المستعمرة عبر مسارات فيرومونية، فهي تتحرك بشكل فوضوي (ومن هنا جاءت تسميتها "مجنونة")، وتلمس بطونها الأرض كل 0.2 ثانية، تاركة قطرة صغيرة من الفيرومون. ويجذب هذا الفيرومون عمالا آخرين بسرعة نحو الطعام. لكن العلماء اكتشفوا هنا أنه يلعب أيضا دورا محوريا في سلوك التطهير. وأظهرت الدراسة أن النمل العامل غالبا ما يزيل الكرات عند بُعد 40 مم تقريبا عن الطعام باتجاه العش. حيث ينقل هذه الكرات إلى مسافة تصل إلى 50 مم، مُزيلا إياها من الطريق المؤدي إلى العش. وسجل أحدها رقما قياسيا بإزالة 64 عائقا على التوالي. "وتشير هذه النتائج إلى أن انطباعنا الأولي كان خاطئا، ففي الواقع، لا يفهم النمل العامل الوضع على الإطلاق. وينشأ هذا السلوك الذكي على مستوى المستعمرة ككل، وليس على مستوى الأفراد. وكل نملة تتبع إشارات بسيطة، مثل العلامات الشمية الطازجة التي تتركها نملات أخرى بدون حاجة لفهم الصورة الكاملة، لكن جماعيّا فإنها تعطي نتيجة ذكية هادفة"، هذا ما خلصت إليه الدكتورة دانييل ميرش الباحثة في مرحلة ما بعد الدكتوراه في المعهد. المصدر: روسيا اليوم عن Naukatv.ru
علوم

العثور على نوع جديد من الثدييات من عصر الديناصورات في منغوليا
عثر فريق دولي من علماء الحفريات على أحفورة في صحراء غوبي في منغوليا لنوع غير معروف من الثدييات عاش في العصر الطباشيري الذي امتد من 100 مليون سنة إلى حوالي 66 مليون سنة مضت.وأفادت مجلة " Acta Palaeontologica Polonica" بأن العلماء أطلقوا على الحيوان الجديد الذي يبلغ حجمه حجم الفأر تقريبا، اسم "رافجا إيشي" ( Ravjaa ishiii).ويذكر أن العلماء عثروا في عام 2019، على جزء من الفك السفلي يبلغ طوله سنتيمترا واحدا فقط.وأظهر التحليل أن الحيوان ينتمي إلى عائلة Zhelestidae؛ وهي ثدييات قديمة من العصر الطباشيري، ولكن الشكل الفريد للفك والأضراس العالية يميزه عن الممثلين الآخرين للمجموعة، ما جعل من الممكن تحديد جنس ونوع منفصلين.ويغير هذا الاكتشاف، الذي هو الأول لـ "Zhelestidae " في منغوليا، فكرة توزيع هذه الحيوانات، حيث كان يعتقد في السابق أنها تعيش بشكل رئيسي في المناطق الساحلية، لكن "رافجا إيشي" يثبت أنها عاشت أيضا في أعماق المناطق القارية.
علوم

حقن الذهب في العين.. تقنية جديدة للحفاظ على البصر
كشفت دراسة جديدة تم تطبيقها على الفئران في الولايات المتحدة أن حقن الذهب في العين قادر على علاج التنكس البقعي المرتبط بالعمر (AMD) ومشاكل العين الأخرى. ويؤثر التنكس البقعي على الملايين في جميع أنحاء العالم ويزداد احتماله مع تقدمنا في العمر، ويتسبب في ضبابية الرؤية ومشاكل أخرى. ويقول المهندس الحيوي جياروي ني، من جامعة براون في ولاية رود آيلاند: "هذا نوع جديد من دعامات الشبكية لديه القدرة على استعادة الرؤية المفقودة بسبب التنكس الشبكي دون الحاجة إلى جراحة مُعقدة أو تعديل جيني، نعتقد أن هذه التقنية قد تُحدث نقلة نوعية في أساليب علاج حالات التنكس الشبكي". كيف يعمل العلاج الجديد؟ يتم دمج جزيئات نانوية من الذهب دقيقة جدا، أرق من شعرة الإنسان آلاف المرات، مع أجسام مضادة تستهدف خلايا معينة في العين، ثم يتم حقنها في الغرفة الزجاجية المليئة بالهلام بين الشبكية وعدسة العين. وبعد ذلك، يتم استخدام جهاز ليزر صغير بالأشعة تحت الحمراء لتحفيز هذه الجزيئات النانوية وتنشيط الخلايا المحددة بنفس الطريقة التي تعمل بها الخلايا الحساسة للضوء. وعلى الفئران التي تم اختبار العلاج عليها، والتي تم تعديلها لتصيبها اضطرابات شبكية، كان العلاج فعالا في استعادة الرؤية جزئيا على الأقل (من الصعب إجراء اختبار رؤية كامل على الفئران)، حسبما ذكر موقع "ساينس أليرت" العلمي. وأوضح ني نتائج التجربة قائلا: "أظهرنا أن الجزيئات النانوية يمكن أن تبقى في الشبكية لعدة أشهر دون سمية كبيرة، وأثبتنا أنها يمكن أن تحفز النظام البصري بنجاح. وهذا أمر مشجع للغاية للتطبيقات المستقبلية". وكما هو الحال في معظم الدراسات على الفئران، فهناك فرصة جيدة لترجمة النتائج وتطبيقها على البشر، لكن ذلك سيستغرق بعض الوقت للوصول إلى استخدام آمن يمكن للسلطات الصحية الموافقة عليه.
علوم

التعليقات مغلقة لهذا المنشور

الطقس

°
°

أوقات الصلاة

الأربعاء 02 يوليو 2025
الصبح
الظهر
العصر
المغرب
العشاء

صيدليات الحراسة