دراسة: عدم وجود ثاني أكسيد الكربون مؤشر للعثور على الماء في الكواكب
تاريخ النشر: 22nd, February 2024 GMT
في سياق الدراسات العلمية التي تبحث في وجود المياه وأشكال الحياة على الكواكب، توصل فريق علمي دولي بقيادة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا وجامعة برمنغهام، إلى طريقة جديدة أكثر سهولة لتحديد الماء السائل -وربما الحياة- على الكواكب الأخرى، وتشمل العملية قياس كمية ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي للكوكب، ومقارنة القياسات بتلك التي أُخذت من عوالم مجاورة.
ويقترح الباحثون في دراستهم أنه إذا كان لدى الكوكب الأرضي كمية أقل بكثير من ثاني أكسيد الكربون في غلافه الجوي مقارنة بالكواكب الأخرى في نفس النظام، فقد يكون ذلك علامة على وجود الماء السائل -وربما الحياة- على سطحه.
وقال البيان الصادر من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: إن هذا الاكتشاف الذي توصلوا إليه يقع ضمن نطاق رؤية تلسكوب جيمس ويب الفضائي التابع لوكالة الفضاء الأميركية "ناسا"، وإن هذا الاكتشاف الجديد هو العلامة الوحيدة لمعرفة الكواكب الصالحة للحياة أو السكن فيها، والذي من المتوقع أن يؤدي إلى رسم خريطة عن الكواكب القابلة للعيش فيها.
وبحسب بيان معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، اكتشف علماء الفلك حتى الآن أكثر من 5200 عالَم خارج نظامنا الشمسي باستخدام التلسكوبات الحالية، ويستطيع علماء الفلك قياس مسافة الكوكب إلى نجمه بشكل مباشر، والوقت الذي يستغرقه لإكمال مداره، كما يمكنهم إجراء القياسات التي تساعدهم على استنتاج ما إذا كان الكوكب ضمن منطقة صالحة للسكن. ولكن لا توجد طريقة للتأكد بشكل مباشر مما إذا كان الكوكب صالحا للحياة بالفعل، مما يعني وجود الماء السائل على سطحه.
ووفقا لدراسة جديدة نشرتها دورية نيتشر أسترونومي، فإنه وعبر نظامنا الشمسي يمكن للعلماء اكتشاف وجود المحيطات السائلة عبر مراقبة "الوميض" (ومضات من ضوء الشمس) تنعكس على الأسطح السائلة.
ولوحظت هذه الومضات -على سبيل المثال- على أكبر أقمار زحل "تيتان"، مما ساعد على تأكيد وجود البحيرات الكبيرة الموجودة على القمر. ومع ذلك فإن اكتشاف بصيص مماثل في الكواكب البعيدة أمر بعيد المنال مع التقنيات الحالية.
لكن العلماء في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا وجامعة برمنغهام، يحاولون التغلب على هذه المشكلة باستخدام تقنيات تلسكوب الفضاء جيمس ويب، وذلك من خلال النظر إلى ما يحدث مع الكواكب الأرضية والقريبة من الشمس في نظامنا الخاص.
من ناحية أخرى قالت الأستاذ المساعد في علم الكواكب الخارجية بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا جوليان دي فيت: "إن الهدف في علم الكواكب الخارجية هو البحث عن عوالم صالحة للسكن ووجود حياة فيها، لكن جميع الميزات التي جرى الحديث عنها حتى الآن كانت بعيدة عن متناول أحدث المراصد، إلا أنه لدينا طريقة لمعرفة ما إذا كان هناك ماء سائل على كوكب آخر، وهذا شيء يمكننا الوصول إليه في السنوات القليلة المقبلة".
وعن كيفية الكشف عن ثاني أكسيد الكربون تقول جوليان دي فيت: "يعتبر ثاني أكسيد الكربون ماصّا قويا جدا للأشعة تحت الحمراء، ويمكن اكتشافه بسهولة في أجواء الكواكب الخارجية، إذ يمكن لإشارة ثاني أكسيد الكربون أن تكشف عن وجود أغلفة جوية للكواكب الخارجية، وبمجرد أن يحدد علماء الفلك أن الكواكب المتعددة في النظام تستضيف أغلفة جوية، يمكنهم الانتقال لقياس محتوى ثاني أكسيد الكربون فيها لمعرفة ما إذا كان أحد الكواكب يحتوي على أقل بكثير من الكواكب الأخرى، وإذا كان الأمر كذلك فمن المحتمل أن يكون الكوكب صالحا للسكن، مما يعني أنه يستضيف كميات كبيرة من الماء السائل على سطحه".
ويقول البيان الصادر من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: لكن الظروف الصالحة للسكن لا تعني بالضرورة أن الكوكب مأهول أو معرفة ما إذا كانت الحياة قد تكون موجودة بالفعل، وبالتالي يقترح الفريق العلمي أن يبحث علماء الفلك عن ميزة أخرى في الغلاف الجوي للكوكب وهو ما يتعلق بغاز الأوزون، حيث إن الأوزون الذي يتكون في الغلاف الجوي يكون نتيجة لتفاعل الأكسجين مع فوتونات الشمس ويتحول إلى الأوزون (أكسجين ثلاثي الذرات)، وهو جزيء يسهل اكتشافه أكثر بكثير من اكتشاف الأكسجين نفسه.
ويقول الباحثون إنه إذا أظهر الغلاف الجوي للكوكب علامات وجود الأوزون وثاني أكسيد الكربون المنضّب، فمن المحتمل أن يكون ذلك دليلا على عالَم صالح للسكن ومأهول.
ويقول المؤلف المشارك في الدراسة أموري تريود من جامعة برمنغهام في المملكة المتحدة: "إذا رأينا الأوزون فمن المحتمل جدا أن يكون مرتبطا بثاني أكسيد الكربون الذي تستهلكه الحياة، وإذا كانت هذه حياة فهي لن تكون مجرد عدد قليل من البكتيريا، بل ستكون كتلة حيوية على مستوى الكوكب قادرة على معالجة كمية هائلة من الكربون والتفاعل معه".
ومن ناحية أخرى ذكر بيان معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، أن تلسكوب جيمس ويب الفضائي التابع لناسا سيكون قادرا على قياس ثاني أكسيد الكربون، وربما الأوزون.
وبحسب ما ورد في تقري موقع لايف تكنولوجي فإن تحديد الكواكب ذات الأجواء التي تحتوي على كربون منخفض يمكن أن يؤدي إلى تضييق نطاق البحث عن الكواكب الخارجية الصالحة للحياة، ومن خلال التركيز على الكواكب التي تُظهر مستويات منخفضة من ثاني أكسيد الكربون يمكن للعلماء إعطاء الأولوية لجهودهم في دراسة هذه الأجرام السماوية بحثا عن علامات وجود الماء والحياة المحتملة.
كما ستلعب البعثات الفضائية والتلسكوبات المستقبلية دورا حاسما في إجراء المزيد من الأبحاث عن هذه الأجواء التي تحتوي على كربون أقل، بالإضافة إلى أن الأدوات المتقدمة تتيح للعلماء تحليل تكوين الأجواء للكواكب الخارجية بمزيد من التفصيل، مما يوفر رؤى قيمة عن قابلية السكن المحتملة لهذه العوالم البعيدة، وبالتالي فإن هذا الاكتشاف يمكن أن يساعد العلماء على رسم خارطة طريق للعثور على كواكب صالحة للحياة.
المصدر: الجزيرة
كلمات دلالية: معهد ماساتشوستس للتکنولوجیا ثانی أکسید الکربون الکواکب الخارجیة علماء الفلک صالحة للسکن وجود الماء ما إذا کان بکثیر من على سطحه
إقرأ أيضاً:
باحثون يطورون أول جهاز قابل للارتداء لقياس الغازات المنبعثة من الجلد
طور باحثون في جامعة نورث وسترن أول جهاز قابل للارتداء لقياس الغازات المنبعثة من الجلد، حيث يقدم طريقة جديدة كليا لتقييم صحة الجلد، بما في ذلك مراقبة الجروح، والكشف عن التهابات الجلد، وتتبع مستويات الترطيب، وتحديد كمية التعرض للمواد الكيميائية البيئية الضارة، وغيرها.
وتتكون هذه التقنية الجديدة من مجموعة من المستشعرات التي تقيس بدقة التغيرات في درجة الحرارة، وبخار الماء، وثاني أكسيد الكربون (CO2)، والمركبات العضوية المتطايرة (VOCs)، والتي يُقدّم كل منها معلومات قيّمة عن مختلف حالات الجلد والصحة العامة، حسب تقرير نشره موقع "ميديكال إكسبريس" وترجمته "عربي21".
تتدفق هذه الغازات إلى حجرة صغيرة داخل الجهاز تُحيط بالجلد دون أن تلمسه فعليا. يُعدّ هذا التصميم الذي لا يتلامس مفيدا بشكل خاص لجمع المعلومات حول البشرة الهشة دون إزعاج الأنسجة الرقيقة.
نُشرت الدراسة، "جهاز قابل للارتداء بدون تلامس لمراقبة التدفق الجزيئي للبشرة"، في مجلة Nature. يوضح البحث فعالية الجهاز على الحيوانات الصغيرة والبشر.
صرح جون روجرز، من جامعة نورث وسترن، والذي شارك في قيادة الدراسة: "يُمثل هذا الجهاز تطورا طبيعيا للأجهزة الإلكترونية القابلة للارتداء في مختبرنا، والتي تجمع العرق وتحلله".
وأضاف: "في هذه الحالة، كنا نُحلل العرق لمعرفة المزيد عن الصحة العامة لمرتديه. ورغم فائدته، إلا أن هذه الطريقة تتطلب تحفيزا دوائيا للغدد العرقية أو التعرض لبيئة حارة ورطبة.. وبدأنا نفكر فيما يُمكننا التقاطه من الجلد والذي يحدث بشكل طبيعي طوال الوقت. اتضح أن هناك العديد من المواد التي تخرج من سطح الجلد - بخار الماء وثاني أكسيد الكربون والمركبات العضوية المتطايرة - والتي يمكن ربطها بالصحة الفسيولوجية الأساسية".
صرح غويليرمو أمير من جامعة نورث وسترن، والذي شارك في قيادة الدراسة: "لهذه التقنية القدرة على إحداث نقلة نوعية في الرعاية السريرية، لا سيما للفئات السكانية الأكثر عرضة للخطر، بما في ذلك الأطفال حديثي الولادة وكبار السن ومرضى السكري وغيرهم ممن يعانون من مشاكل جلدية".
وأضاف "يكمن جمال جهازنا في أننا وجدنا طريقة جديدة تماما لتقييم حالة البشرة الحساسة دون الحاجة إلى ملامسة الجروح أو القرح أو السحجات. هذا الجهاز هو الخطوة الرئيسية الأولى نحو قياس التغيرات في الغازات وربط تلك التغيرات بحالة الجلد".
تمكين المرضى في المنزل
تُسمى الطبقة الخارجية من الجلد حاجز الجلد، وهي خط الدفاع الأول للجسم ضد البيئة الخارجية. تحافظ على ترطيب الجسم عن طريق منع فقدان الماء المفرط، وتعمل كحاجز ضد المهيّجات والبكتيريا والأشعة فوق البنفسجية.
عندما يتضرر حاجز الجلد، يمكن أن يؤدي ذلك إلى زيادة فقدان الماء (المعروف باسم فقدان الماء عبر البشرة أو TEWL)، وحساسية الجلد، وخطر الإصابة بالعدوى والحالات الالتهابية مثل الأكزيما والصدفية.
قالت الدكتورة آمي بالير، المؤلفة المشاركة في الدراسة وأستاذة الأمراض الجلدية ورئيسة قسم الأمراض الجلدية في فاينبرغ: "الجلد ضروري لحمايتنا من البيئة".
وأضافت "يُعد حاجز الجلد عنصرا رئيسيا في هذه الوظيفة الوقائية، والذي يتميز إلى حد كبير بمجموعة هائلة من البروتينات والدهون المنسوجة بإحكام والتي تحافظ على الماء في الداخل، بالإضافة إلى منع دخول المهيّجات والسموم والميكروبات والمواد المسببة للحساسية".
ومن خلال تتبع التغيرات في انبعاث بخار الماء والغازات من الجلد، يمكن لمتخصصي الرعاية الصحية إلقاء نظرة خاطفة على سلامة حواجز الجلد لدى مرضاهم. ورغم وجود تقنيات لقياس فقدان بخار الماء، إلا أنها أجهزة كبيرة ومرهقة، تُستخدم بشكل كبير في المستشفيات.
من ناحية أخرى، صُمم هذا الجهاز الصغير القابل للارتداء لمساعدة الأطباء على مراقبة مرضاهم عن بُعد، وتمكين الأفراد من التحكم في صحة بشرتهم في المنزل.
قالت بالير: "المعيار الأمثل لقياس سلامة حاجز الجلد هو أداة كبيرة مزودة بمسبار يُلامس الجلد بشكل متقطع لجمع معلومات حول فقدان الماء عبر الجلد - أو تدفق الماء عبر الجلد.. إن وجود جهاز يمكنه قياس فقدان الماء عبر الجلد عن بُعد، بشكل مستمر أو حسب برمجة الباحث - ودون إزعاج المريض أثناء النوم - يُعد تقدما كبيرا".
كيف يعمل الجهاز؟
يبلغ طول الجهاز سنتيمترين فقط وعرضه سنتيمترا ونصفا، ويتألف من حجرة، ومجموعة من المستشعرات، وصمام قابل للبرمجة، ودائرة إلكترونية، وبطارية صغيرة قابلة لإعادة الشحن. وبدلا من ملامسة الجلد مباشرة، تحوم الحجرة فوقه ببضعة ملليمترات.
وصرح روجرز: "تعتمد المستشعرات التقليدية القابلة للارتداء على التلامس الجسدي مع الجلد، مما يحد من استخدامها في الحالات الحساسة، مثل العناية بالجروح أو للأشخاص ذوي البشرة الحساسة. أما جهازنا فيتغلب على هذا القيد بإنشاء حجرة صغيرة مغلقة فوق سطح الجلد".
يفتح صمام أوتوماتيكي ويغلق مدخل هذه الحجرة، وهي وظيفة تتحكم ديناميكيا في الوصول بين الحجرة المغلقة والهواء المحيط.
عندما يكون الصمام مفتوحا، تتدفق الغازات داخل الحجرة أو خارجها، مما يُمكّن الجهاز من تحديد قياس أساسي. ثم، عندما يُغلق الصمام بسرعة، فإنه يحجز الغازات داخل الحجرة. ومن هناك، تقيس سلسلة المستشعرات التغيرات في تركيزات الغاز بمرور الوقت.
قال روجرز: "لو لم يتضمن جهازنا صماما قابلا للبرمجة ونهجا لقياس ديناميكي زمني لقياس تدفق الأنواع من وإلى الجلد بشكل آني، لكان النظام قد يُربكه تغيرات في تركيزات هذه الأنواع التي قد تختلف بشكل طبيعي في البيئة المحيطة".
وأضاف "على وجه التحديد، إذا كان الصمام مفتوحا طوال الوقت، فسيكتشف المستشعر هذه الأنواع من التغييرات - ليس بسبب أي شيء مرتبط بالجلد.. من ناحية أخرى، إذا كان الصمام مغلقا دائما، فسيُحدث اضطرابا في أنماط التدفق الطبيعية بطريقة لا يمكنها أيضا تفسير العوامل البيئية. بالنسبة للعاملين في بيئات يحتمل أن تكون خطرة، من المفيد معرفة كمية هذه الأنواع الخطرة التي تدخل الجسم عبر الجلد".
مثالي للعناية بالجروح
باستخدام تقنية البلوتوث، يرسل الجهاز هذه البيانات مباشرة إلى هاتف ذكي أو جهاز لوحي للمراقبة الفورية. يمكن أن تساعد هذه النتائج السريعة العاملين في مجال الرعاية الصحية على اتخاذ قرارات أكثر استنارة وسرعة لإدارة الجروح وإعطاء المضادات الحيوية.
نظرا لأن زيادة بخار الماء وثاني أكسيد الكربون والمركبات العضوية المتطايرة ترتبط بنمو البكتيريا وتأخر الشفاء، فإن مراقبة هذه العوامل يمكن أن تساعد مقدمي الرعاية على اكتشاف العدوى مبكرا وبثقة أكبر.
قال أمير، الخبير في مناهج الهندسة التجديدية لتحسين التئام الجروح: "قد يكون وصف المضادات الحيوية للجروح مخاطرة".
وأشار إلى أنه "في بعض الأحيان، يصعب تحديد ما إذا كان الجرح مصابا بالعدوى أم لا. وبحلول الوقت الذي يتضح فيه الأمر، قد يكون الأوان قد فات، وقد يُصاب المريض بتسمم الدم، وهو أمر خطير للغاية. لتجنب ذلك، يصف الأطباء مجموعة واسعة من المضادات الحيوية. قد يؤدي ذلك إلى مقاومة المضادات الحيوية، وهي مشكلة متنامية في مجال الرعاية الصحية".
وشدد على أن "القدرة على مراقبة الجرح عن كثب وبشكل مستمر ووصف مضاد حيوي عند ظهور أول علامة للعدوى أمرٌ بديهي وهام."
في حين أن المراقبة المستمرة مهمة لجميع أنواع الجروح، إلا أنها بالغة الأهمية لمرضى السكري. سبق لأمير أن طور استراتيجيات مختلفة، بما في ذلك المواد الهلامية المضادة للأكسدة والضمادات التجديدية، لعلاج قرح السكري.
قبل عامين فقط، تعاون أمير مع روجرز لابتكار أول ضمادة إلكترونية مؤقتة، والتي تستخدم التحفيز الكهربائي لتسريع التئام الجروح. يوفر هذا الجهاز الجديد القابل للارتداء أداة أخرى لمساعدة هؤلاء المرضى المعرضين للخطر على تجنب الآثار الجانبية الخطيرة.
يقول أمير: "تُعد قرح السكري السبب غير المؤلم الأول لبتر الأطراف السفلية في جميع أنحاء العالم.. في بعض الأحيان، قد يبدو أن الجرح يلتئم، لكن وظيفة حاجز الجلد لم تُستعاد تماما. يمكن لجهازنا قياس الغازات المنبعثة بدقة، مما يوفر معلومات مفيدة حول وظيفة حاجز الجلد".
تقييم فعالية الدهون الطاردة للحشرات
لا تقدم هذه التقنية الجديدة المبتكرة رؤى غير مسبوقة في مجال التئام الجروح وصحة الجلد فحسب، بل قد تمهد الطريق أيضا للتقدم في رصد فعالية طاردات الحشرات وكريمات البشرة والأدوية الجهازية المصممة لتحسين صحة الجلد.
ثاني أكسيد الكربون والمركبات العضوية المتطايرة هما الغازان اللذان يجذبان البعوض والآفات الأخرى. لذا، فإن قياس هذه الانبعاثات من الجلد قد يساعد الباحثين على فهم انجذاب البعوض، وربما التخفيف منه.
كما يمكن للجهاز الجديد أن يُمكّن أطباء الجلد ومرضاهم من قياس سرعة اختراق اللوشن والكريمات للجلد، مما قد يوفر رؤى حول نفاذية الجلد ووظيفة الحاجز.
كما يمكن أن تساعد هذه البيانات باحثين آخرين على تطوير أنظمة أكثر فعالية لتوصيل الأدوية عبر الجلد، ومراقبة آثار الأدوية الجهازية لأمراض الجلد، وتقييم سلامة مستحضرات التجميل ومنتجات العناية الشخصية.
بعد ذلك، يخطط فريق جامعة نورث وسترن لتحسين قدرات الجهاز، بما في ذلك إضافة مستشعر لتتبع التغيرات في مستويات الرقم الهيدروجيني، وتطوير مستشعرات غازات ذات انتقائية كيميائية متزايدة للكشف المبكر عن اختلال وظائف الأعضاء وأمراض أخرى.
قال روجرز: "توفر هذه المنصة غير التقليدية القابلة للارتداء طريقة جديدة للتفكير في صحة الجلد وفهمها. ولا تقتصر هذه التقنية على قياس الغازات وخصائص الجلد، بل تشمل أيضا التنبؤ بالصحة العامة، والوقاية من العدوى والأمراض، وبناء مستقبل تُدار فيه الرعاية الشخصية من خلال تتبع صحي آني، غير جراحي، ومستمر، من خلال مجموعة جديدة من المعايير التي تُكمل تلك التي يمكن التقاطها باستخدام الأجهزة القابلة للارتداء التقليدية".
أحمد موسى: الاحتلال سيطر بشكل كامل على رفح الفلسطينية واعتبرها منطقة عازلة