الكلثرات المادة العجيبة التي تحفظ الدفء لقمر زحل الغامض
تاريخ النشر: 6th, November 2024 GMT
يعتبر قمر زحل المسمى "تيتان" من بين أكثر الأجرام السماوية غموضا وجاذبية في نظامنا الشمسي، إذ يعد القمر الوحيد بخلاف الأرض الذي يمتلك غلافا جويا سميكا وسطحا يحتوي على بحيرات وأنهار مكونة من مواد هيدروكربونية مثل الميثان والإيثان.
وفي دراسة جديدة بواسطة علماء الكواكب بجامعة هاواي في مانوا بالولايات المتحدة الأميركية كشف الباحثون عن طبقة جليدية سميكة من مادة "كلثرات الميثان" بعمق يصل إلى 10 كيلومترات تغطي قشرة القمر تيتان، هذه القشرة بمثابة عازل حراري يحافظ على دفء القمر ويساهم في تفسير وجود الغلاف الجوي الغني بالميثان.
وحسب الدراسة، فإن هذه القشرة العجيبة الغنية بالميثان تحتوي على بلورات جليدية تحتجز الغاز داخل بنيتها، وتساهم في عزل الحرارة الموجودة في باطن القمر، مما يؤدي إلى تليين وتدفئة القشرة الجليدية.
وتقول لورين شورماير الباحثة المشاركة في الدراسة والأستاذة بمعهد هاواي للجيوفيزياء وعلم الكواكب في تصريحات خاصة للجزيرة نت "الميثان كغاز دفيء يسهم في تسخين سطح تيتان بطريقة مشابهة للأرض، إذ يحبس الحرارة في الغلاف الجوي"، وهو ما يعزز عملية الحمل الحراري في القشرة.
والحمل الحراري في القشرة هو عملية تشبه ما يحدث عند تسخين وعاء من الماء، فعندما يسخن الماء من الأسفل ترتفع كتل الماء الأكثر دفئا والأخف وزنا إلى الأعلى، في حين تنزل الجزيئات الباردة والأثقل إلى الأسفل، مما يخلق تيارات دائرية مستمرة تتمظهر في تقلب سطح الماء الذي نراه أثناء الغليان.
وقد أظهرت النماذج الحاسوبية التي اعتمد عليها الباحثون أن سمك قشرة تيتان كبير ويتراوح بين 5 و10 كيلومترات، وأن هذه القشرة الدافئة تسمح للجبال والفوهات على سطح تيتان بالتهالك بمرور الزمن.
ويبدو أن تأثير الحرارة الناتج عن هذه القشرة يؤدي إلى ضحالة الفوهات السطحية بشكل مشابه لذوبان الأنهار الجليدية السريع على الأرض.
كيف تشكلت طبقة الكلثرات؟أشارت جويندولين بروير المرشحة للدكتوراه في معهد هاواي للجيوفيزياء وعلم الكواكب والمشاركة في الدراسة إلى أن قشرة تيتان قد تكون ناتجة عن عوامل عدة، وتقول "قد يكون المطر الميثاني الذي يتساقط على سطح تيتان مسؤولا عن طبقة الكلثرات، وبدلا من أو ربما بالإضافة إلى المطر الميثاني قد تكون الكلثرات قد تشكلت في وقت مبكر من تاريخ تيتان في أعماقه وطفت عبر المحيط إلى قاعدة القشرة الجليدية حيث يمكن للعمليات الجيولوجية واسعة النطاق مثل الحمل الحراري أن تحركها إلى الأعلى".
هذا التفسير يفتح الباب أمام احتمال مساهمة هذه العمليات في كتابة تاريخ تيتان، مما يسهم في تطوير فهم جديد لتطور هذا القمر.
إن تغير المناخ على تيتان بمرور الزمن قد يكون مشابها للأرض، إذ يمكن أن يساهم الغلاف الجوي الغني بالميثان في رفع درجة الحرارة على سطح القمر.
ومع تزايد التركيز على تيتان كمختبر طبيعي لفهم آليات الاحتباس الحراري تشير بروير إلى أن الدروس المستفادة يمكن أن تقدم رؤى مهمة عن العمليات الجيولوجية والمناخية التي تحدث على الأرض.
من جهتها، تقول شورماير "إذا كانت لتيتان قشرة عازلة من الكلثرات فإن القشرة الجليدية المائية الأساسية سوف تتحرك بالحمل الحراري رغم من تدفق الحرارة المنخفض نسبيا من اللب".
وتشير إلى أن "الداخل الذي يتحرك بالحمل الحراري قد يؤدي إلى تكوين تضاريس متنوعة، وقد يسمح للبراكين الجليدية بالنشاط في ظل ظروف معينة"، وهو ما يمكن أن يفسر وجود هضاب وسلاسل جبلية كإحدى الظواهر الجيولوجية المحيرة وغير المفسرة على سطح القمر.
عيون على "دراغون فلاي"من المقرر أن تطلق وكالة ناسا مهمة "دراغون فلاي" إلى تيتان في يوليو/تموز 2028، ومن المتوقع أن تصل المركبة إلى القمر في عام 2034.
وتتضمن المهمة مجموعة من الأدوات المتقدمة، منها أجهزة لقياس الزلازل، والتي ستستخدم لقياس النشاط الزلزالي بحسب شورماير التي تقول "مع وجود بيانات زلزالية عالية الجودة يمكن لمهمة دراغون فلاي أن تساعد في تأكيد سمك ووجود قشرة الكلثرات".
وتتوقع شورماير أن توفر "دراغون فلاي" صورا عالية الدقة لفوهة سيلك التي تمت دراستها في الدراسة الحالية.
وأضافت أن هذه الصور ستساعد في تقييم مدى تآكل الفوهة وضحالتها، واختبار ما إذا كانت تحتوي على مواد مثل الرمال، مما يدعم النماذج التي توضح العمليات التي تؤدي إلى ضحالة الفوهات بمرور الزمن.
وتشير الاكتشافات الحالية إلى أن الكلثرات قد تلعب دورا مهما في حماية المحيطات الجوفية من التجمد التام، حيث توفر عزلا حراريا يسمح بوجود سوائل تنساب تحت القشرة، وهذا يفتح آفاقا جديدة لإمكانية وجود حياة في تلك المحيطات.
وأوضحت بروير أن "الكلثرات لا تسهم فقط في توفير بيئة قد تكون صالحة للحياة، بل إن تأثيرها على الحمل الحراري في القشرة الجليدية يمكن أن ينقل المواد العضوية من المحيط إلى السطح، إذ يمكن للبعثات المستقبلية اكتشافها".
ورغم أن تيتان يختلف عن الأقمار الجليدية الأخرى مثل أوروبا وإنسيلادوس في تركيبه الداخلي فإن الاكتشافات الجديدة قد تسهم في فهم أعمق بشأن كيفية تشكل القشور الجليدية وتطورها.
ومن خلال دراسة التشابهات والاختلافات بين هذه الأقمار يمكن للعلماء تقديم فرضيات جديدة بشأن إمكانية وجود حياة في الأنظمة الكوكبية الأخرى، مما يفتح آفاقا جديدة للاستكشاف العلمي في المستقبل.
ويواصل الفريق البحثي من جامعة هاواي العمل على تطوير نماذج تحاكي تكون الفوهات على سطح تيتان بالتعاون مع باحثين من معهد ماساشوستس للتكنولوجيا وجامعة بيرديو ومعهد علوم الكواكب.
وتختتم شورماير حديثها قائلة "تلقينا تمويلا إضافيا من وكالة ناسا لمواصلة هذا العمل، نعمل مع فريق من معهد ماساشوستس للتكنولوجيا وجامعة بيرديو ومعهد علوم الكواكب، يقومون بنمذجة عملية تأثير تشكيل الفوهات في قشور الكلثرات على تيتان بقيادة الدكتور شيجيرو واكيتا، ثم أقوم أنا وجويندولين بنمذجة التطور الطبوغرافي لتلك الفوهات على مدى فترات زمنية جيولوجية، ونأمل أن نفهم كيف تتغير الحفر من جميع الأحجام في قشور الكلثرات بمرور الوقت، إذ سيساعدنا هذا على تحديد سمك الكلثرات وعمر سطح تيتان بشكل أفضل".
المصدر: الجزيرة
كلمات دلالية: حريات هذه القشرة سطح تیتان على سطح یمکن أن إلى أن
إقرأ أيضاً:
طموح زايد.. أصل الحكاية في معانقة الإمارات للفضاء
إعداد: يمامة بدوان
لم يكن اهتمام دولة الإمارات في سبر أغوار الفضاء وليد اللحظة، بل له شواهد تعود لخمسة عقود، وتحديداً في العام 1974. وهي أصل الحكاية التي بدأت بحلم للمغفور له الشيخ زايد بن سلطان آل نهيان، طيب الله ثراه، عندما استقبل فريق وكالة «ناسا» الأمريكية، الذي أطلق رحلة «أبولو» إلى سطح القمر، وشمل 3 رواد أمريكيين، إضافة للدكتور المصري فاروق الباز، الذي كان يعمل آنذاك مديراً للمتحف الأمريكي الوطني لرحلات الفضاء، وقدّم له جيمس إروين، أحد الرواد الأمريكيين، لوحة تذكارية للمركبة «أبولو» وهي على سطح القمر.
«إن الله سبحانه وتعالى قد أعطى الإنسان كل ما يريد وما يرغب، وعلى الإنسان بدوره أن يحمد الله ويشكره على ما وهبه من نعم، وأن يراعي الإنسان الجوانب الإنسانية في كل ما يقوم به من عمل، كما عليه أن ينظر إلى البشر كافة بعين واحدة، عين المحبة والأخوّة، إننا في دولة الإمارات نساير أنفسنا مع الزمن، ومحاولة الحصول على كل ما هو جديد من شأنه أن ينفعنا في حاضرنا ومستقبلنا»، تلك الكلمة قالها المغفور له الشيخ زايد في حديثه مع فريق وكالة ناسا، وذلك حين استقبله في الثاني عشر من فبراير 1976 بقصره في منطقة البطين بأبوظبي، وكانت كلمات الوالد المؤسس تعبر عن حلمه في وصول دولة الإمارات إلى الفضاء.
في تلك الزيارة، تسلم الشيخ زايد هدية غالية، وهي لوحة تحمل صورة لمدار المركبة أبولو وبجانبها علم دولة الإمارات، الذي حمله الرواد معهم أثناء رحلتهم الأخيرة، وأكد الشيخ زايد، أن لهذه الصورة قيمة كبيرة، وهي هدية ثمينة يعتز بها الإماراتيون.
كما تسلم الشيخ زايد من الوفد الذي ضم 3 رواد فضاء أمريكيين، هم: توماس ستافورد، وفانس براند، ودونالد سايتون، والدكتور فاروق الباز، الذين زاروا أبوظبي بدعوة من حكومة دولة الإمارات، نموذج مصغر لمركبتي أبولو الأمريكية وسويوز السوفييتية.
وخلال اللقاء، أثنى طيّب الله ثراه، على إنجازات وكالة ناسا وما حققه رواد الفضاء الأمريكيون، ووجّه كلمة لهم، قائلاً: «إن ما توصلتم إليه من اكتشافات علمية يبشر بمستقبل طيب للعلم والعلماء وللبشرية أيضاً، فلا شك أن العلماء سيستفيدون من إنجازاتكم وخبراتكم في تجاربهم ودراساتهم وأبحاثهم العلمية التي يقومون بها لخدمة الإنسان والإنسانية، كالطب والعلوم الأخرى، إنكم بعملكم هذا قد مهدتم الطريق لغيركم من العلماء والرواد للوصول ومعرفة ما لم يتمكنوا من معرفته».
كما شهدت دولة الإمارات في عهده، طيب الله ثراه، تأسيس «الثريا للاتصالات» عام 1997، والتي كانت باكورة المراكز التي أسستها الدولة في مجال تكنولوجيا الاتصالات والأقمار الاصطناعية، فكان من أبنائه العمل ليل نهار بعزيمة وإصرار على تحقيق الحلم، والوصول إلى مصافّ الدول العالمية في استكشاف الفضاء.
بوابة الإمارات
يستعد العالم لاستكشاف القطب الجنوبي للقمر، من خلال «بوابة الإمارات»، التي ستكون طريق الرواد والعلماء في استكشاف الفضاء السحيق، والتي من المقرر إطلاقها في العام 2030، بالتزامن مع المرحلة الرابعة من مهمة «أرتميس»، حيث سيعمل مركز محمد بن راشد للفضاء على توفير طاقم البوابة القمرية ووحدة معادلة الضغط العلمية، التي ستسمح بنقل الطاقم والعلوم من وإلى الفضاء.
وفي مطلع 2024، أعلنت الإمارات قفزة نوعية في سجل إنجازاتها الحافل في مجال الفضاء، عبر انضمامها إلى مشروع تطوير وإنشاء محطة الفضاء القمرية بجانب الولايات المتحدة واليابان وكندا والاتحاد الأوروبي، ما يجسد مدى حرصها تطوير وتفعيل آليات التعاون الدولي في مجال الفضاء، بما يخدم البشرية ويعود بالنفع والتقدم والازدهار، كما يبرز حجم الثقة بالكوادر الوطنية وقدرتها على لعب أدوار مؤثرة في أصعب وأدق المشروعات العلمية ذات الطابع العالمي.
ويعد المشروع الأكثر تقدماً لعودة البشر إلى القمر بعد غياب تجاوز 50 عاماً، للهبوط على سطحه وجعله قاعدة لمهمات مستقبلية نحو المريخ، وستتولى الإمارات مسؤولية تطوير وتشغيل وحدة معادلة الضغط الخاصة بالمحطة لمدة قد تصل إلى 15 عامًا قابلة للتمديد، كما ستحصل على مقعد دائم، وإسهامات علمية في أكبر برنامج لاستكشاف القمر والفضاء، وستكون بين أوائل الدول التي ترسل رائد فضاء إلى القمر، كما سيكون للدولة الأولوية في الحصول على البيانات العلمية والهندسية المقدمة التي ستحصل عليها المحطة، ما يعزز مسيرتها المعرفية.
كويكب «جوستيشيا»
لأن القيادة الرشيدة لا حدود لطموحها، أطلقت في أواخر مايو 2023، مشروع الإمارات لاستكشاف حزام الكويكبات، الذي يستمر 13 عاماً، 6 منها للتطوير و7 لرحلة الاستكشاف، ستقطع خلالها المركبة الإماراتية 5 مليارات كيلومتر متجاوزة كوكب المريخ لاستكشاف 7 كويكبات والهبوط على آخر كويكب «جوستيشيا» في 2034.
وتعد مهمة الإمارات لاستكشاف حزام الكويكبات أول مهمة من نوعها على الإطلاق لدراسة 7 كويكبات في حزام الكويكبات الرئيسي، بهدف تسريع تطوير قطاع الفضاء الخاص في دولة الإمارات والقدرات الوطنية في مجالات الابتكار والتطوير التكنولوجي المتقدم.
وستنطلق المركبة «MBR إكسبلورر»، في مارس من عام 2028، لتقطع مسافة 5 مليارات كيلومتر، وتتضمن 3 مناورات بمساعدة قوة الجاذبية لكواكب الزهرة والأرض والمريخ لزيادة سرعة المركبة الفضائية، ودعم سلسلة من التحليقات القريبة لتبدأ أول مواجهة مع كويكب في فبراير 2030.
أيدٍ إماراتية
يعد القمر الاصطناعي «محمد بن زايد سات»، الأكثر تطوراً بالمنطقة، والذي يحمل الأحرف الأولى من اسم صاحب السمو الشيخ محمد بن زايد آل نهيان، رئيس الدولة، حفظه الله، حيث أطلق في يناير 2025، ثاني قمر إماراتي الصُنع بالكامل وعلى أرض الدولة، بعد «خليفة سات» الذي تم إطلاقه عام 2018. ويوفر القمر خدمات متطورة جداً، اعتماداً على تقنياته الكبيرة، خاصة وأنه يعد أحد أفضل الأقمار الاصطناعية على مستوى العالم، كما يمتاز بتحسين دقة التقاط الصور بأكثر من ضعف المستوى الذي تقدمه الأنظمة السابقة.
كما أطلقت الدولة في السنوات الماضية، مجموعة من الأقمار الاصطناعية، منها سلسلة أقمار كل من الثريا والياه، كذلك دبي سات 1 و2، إلى جانب نايف 1 ومزن سات وظبي سات و«دي إم سات 1»، أيضا القمر الراداري «اتحاد سات»، وغيرها الكثير.
الطريق للقمر
لأن الإمارات لا تقبل سوى بالمركز الأول، كانت صاحبة أول مهمة عربية لاستكشاف القمر، من خلال إطلاق المستكشف راشد إلى سطح القمر، على متن المركبة «هاكوتو - آر» من ولاية فلوريدا الأمريكية في 11 ديسمبر 2022، لكن المركبة لم تتمكن من الهبوط بنجاح على القمر يوم 25 إبريل 2023، فجاء إعلان صاحب السموّ الشيخ محمد بن راشد آل مكتوم، نائب رئيس الدولة، رئيس مجلس الوزراء، حاكم دبي، رعاه الله، في اليوم التالي عن المهمة الجديدة لمركز محمد بن راشد للفضاء لاستكشاف القمر تحت اسم «راشد2» ليبدأ العمل في بناء المستكشف، تأكيداً من سموه على أنه لا يوجد كلمة مستحيل في قاموس دولة الإمارات.
وقال سموه: «نحن دولة تأسست على الطموح.. نحن دولة لم تتوقف منذ 2 ديسمبر 1971.. ولن تتوقف.. ولن تلتفت.. ولن تضع أهدافاً صغيرة لنفسها.. القادم أجمل وأعظم وأكثر جرأة بإذن الله».
إعلان تاريخي
اتخذت دولة الإمارات العربية المتحدة منعطفاً تنموياً مهمّاً في مسيرتها نحو الفضاء، ذلك بإعلانها التاريخي عام 2014 إنشاء وكالة لعلوم الفضاء، ودخولها قطاع تكنولوجيا الفضاء واعتباره أحد المستهدفات لتضمينه في الاقتصاد الوطني خلال السنوات القادمة، والعمل على بناء رأس مال إماراتي بشري في تكنولوجيا الفضاء والمساهمة في زيادة المعرفة البشرية، فيما يخص استكشاف الفضاء الخارجي والأجرام السماوية البعيدة.
السير بالفضاء
شكّلت أول مهمة سير في تاريخ العرب بالفضاء، والتي نفذها بنجاح الدكتور سلطان النيادي، وزير دولة لشؤون الشباب في 28 إبريل 2023، خطوة تاريخية، ما جعل الإمارات الدولة العاشرة عالمياً تقوم بتنفيذ مهمة السير خارج المحطة الدولية، والتي استمرت 7 ساعات ودقيقة واحدة، وذلك خلال أطول مهمة للرواد العرب واستمرت 186 يوماً، جرى خلالها أكثر من 200 تجربة علمية، أسهمت في إثراء المعرفة بقطاع الفضاء ومجالاته للمجتمع. وكان النيادي انطلق إلى الفضاء في مهمة «طموح زايد 2» يوم 2 مارس 2023، على متن المركبة الفضائية دراغون، ثم عاد إلى الأرض في 4 سبتمبر من العام ذاته، بعد نجاح أطول المهمة.
وفي 25 سبتمبر 2019، قام هزاع المنصوري بأول مهمة للمحطة الدولية، ضمن «طموح زايد 1»، وفي 5 مارس 2023، تخرّج كل من نورا المطروشي ومحمد الملا، بعد أن أمضيا 22 شهراً في تدريبات الرواد ضمن الدفعة ال 23 في «ناسا».
رئيس الوزراء يوجه بتكثيف الجولات الميدانية للوزراء بمختلف المشروعات