في البداية كان هناك ظلام
وبعد ذلك إنفجار
نشأ منه كيان لا يتوقف عن التمدد
من الزمان والمكان والمادة
.. كل يوم ، اكتشافات جديدة تُزيل الغموض
عن الأسرار القاتلة التي تعصف بالعقل
لمكان نُسميه الكــــــــون
على الأرض، تحيط بنا السوائل من كل جانب، بل وحتى داخل أجسامنا
لكن عالمنا ليس كالعوالم الأخرى
فعندما ننظر نحو نجوم وكواكب ، نظامنا الكوني الشاسع
فإن السوائل في الحقيقة نادرة جدًا
وعندما نعثر على السوائل، فإنها تتدفق بطرق غريبة في عوالم عجيبة
إنها بيئة لا يمكننا إنشاء ما يمكنه أن يتحمّل ذلك هنا في الأرض لأكثر من جزء بالثانية
تُغيّر الاكتشافات الجديدة دائمًا ما نعرفه عن المادة المخاضيّة والفقاعيّة لكوننا السائل
"ترجمة :"فيصل كريم الظفيري Faisel Karim fb/ArabTranslators
الــكـــــــون -(-( الكون السائل )-)-
تغطّي السوائل ما نسبته 75 % من سطح الأرض
ونحن نراها ترشح من القاع أو تسقط من السماء
ونستغلها لتزويد مدننا بالطاقة وتزويد محركاتنا بالوقود
لكن هذه ليست الطريقة الجارية في معظم بقية الكون
لا تُكوِّن السوائل إلا جزءًا ضئيلاً من كل المادّة
معظم الكون يحتوي على الغاز
إما الغاز النجمي أو ما بين النجوم أو داخل النجوم ذاتها أو أغلفة جو الكواكب
أمّا المواد الأخرى الموجودة هي مواد صلبة
فالكواكب تتشكّل من مادة صلبة
ولكن يوجد فعلاً القليل جدًا من السائل - وهي المادة شديدة النّدرة في الكون -
وهي أهم مادة كما يبدو
لو لم توجد السوائل بالكون فأشكّ أنه سيوجد حياة، على الأقل الحياة كما نعرفها هنا على الأرض
،بالنظر إلى الأنظمة الفلكية الأخرى قد توجد أشكال حياة أخرى
لا تستخدم السيولة المائية والانسيابية بطريقة معينة
لكن يصعب حاليًا تخيّل كيفية عمل ذلك
إذن ، أين نعثر في الكون على السوائل؟
وما الذي تحتاجه لكي توجد أصلاً؟
فقط في مواقع خاصة محددة حيث تكون درجات الحرارة والضغط مناسبة نحصل على السوائل
وأحد تلك الأماكن الخاصّة ،حيث تكون الظروف مناسبة جدًا
هو تيتان أضخم أقمار كوكب زحل
ويغلّف تيتان غلاف جوي أكبر كثافة ،من غلاف الجو الأرضي بـ 50 مرّة
ولكن أسفل السماء الغائمة البرتقالية، والتي ،تضيئها الشمس البعيدة بضوء باهت
ويهيمن عليها منظر كوكب زحل المذهل، تتلألأ مياه البحيرات
لو كان لدينا كاميرا تُصوِّر قمر تيتان وتَأمّلنا مشاهدها لظننت أنك على الأرض
إلا إذا كان ثمّة ترمومتر بالصورة ورأيت أن درجة الحرارة منخفضة لمئات الدرجات تحت الصفر
بل هي درجة قاسية تصل إلى 290 درجة تحت الصفر تحريًا للدقة
والسائل ليس ماءً، بل هو بالأحرى غاز الميثان
وعندما نفكّر بالعوالم الموجودة ،بنظامنا الشمسي
فلا يوجد سوى عالمين ،يحتويان على سوائل بأسطحهما
سوائل متدفقة قليلة الكثافة يمكنها أن تُكوِّن بحيرات
وهما الأرض بالماء، وقمر تيتان بغاز الميثان
ولكن كيف لشيء هو غاز بالأرض يتحوّل إلى سائل بقمر تيتان؟
قمر تيتان هو بالقطع ليس كالأرض تمامًا وأكبر اختلاف ما بينهما يكمن بدرجة الحرارة
فتيتان يبعد لمسافة أكبر عن الشمس بحيث أنه يتلقى القليل جدًا من الطاقة
وهو ما يجعله عالمًا باردًا جدًا جدًا
وهذا يعني أن نفس العناصر التي نمتلكها بالأرض تتصرف على نحو شديد الاختلاف بتيتان
بإمكانك أن تتصوّر منظرًا كهذا في تيتان
لكن السائل المرتطم على الساحل هو سائل ميثان، وسائل نقيّ
ربما كالنسيم الرقيق الضئيل الذي نشعر به هنا اليوم مع الموجات الصغيرة القادمة
والمادة المائلة للبياض هي ما تجعل الشاطئ ماء جليدي
إنه ماء متجمد فعليًا وصلب صلابة الصخور
ولهذا فعندما نتصوّر الصخر والماء على قمر تيتان فتصوّر الماء الجليدي كصخرة
والميثان السائل، كسائل
ومن الجليّ أنه بهذه الدرجة المنخفضة للحرارة يتحوّل الماء إلى جليد صلب
لكن على أي حالة تتشكل المادة ،السائلة أم الصلبة أم الغازية،
ولها علاقة بكيفية تفاعل الجزيئات المفردة التي تعتبر وحداتها التركيبية
فالأمر شبيه نوعًا ما بكيفية اختلاف استجابة قطيع من الخرفان حسب الظروف المختلفة
هذه الخراف يمكن تشبيهها على أنها جزيئات أو ذرّات فرديّة، كجزيئات الماء
،وعلى غرار جزيئات الماء يمكنها أن تأخذ أشكالاً مختلفةً
فمثلاً، هي الآن كنوع من من الكتلة المتجمعة
،فهي لا تتحرّك كثيرًا بل مطوّقة بالكامل
هذا يبدو كالماء الصلب، ثلج
في الحالة الصلبة، فإن الجزئيات مطوّقة من أقرب جيرانها، ولا يُسمح لها بالتحرك إطلاقًا
وعندما يغلي الماء ويتحوّل إلى بخار فهو يغيّر مراحله من السائل إلى الغاز
وفي الحالة الغازية فإن الجسيمات ،الأساسية والذرّات والجزيئات
جميعها تهيم بطريقة فوضوية، وتميل للإسراع بالحركة إذا كانت درجة الحرارة أعلى
والخراف التي تهيم بحقل مفتوح ،وتشعر بالحرية بالمسير بكل طريق تريدها
فإنها لن تبقى بالضرورة متجمعة معًا
فقد تنطلق بإتجاه معيّن أو آخر
هذا شبيه بالحالة الغازيّة للخراف
فهي بعيدة عن بعضها البعض، ولكن يوجد فيما بينها الكثير من الفراغ
وحركاتها غير مقيّدة
لكن السائل مثل الماء هو كالسحر
فهي حالة وسطية للمادة
وتقع ما بين التركيبة الجامدة للحالة الصلبة وبين التبعثر العشوائي للحالة الغازية
في الحالة السائلة، تكون الذرّات والجزيئات مقيّدة بطريقة معيّنة من الذي يحيط بها
فقد تمرّ من بين بعضها البعض قليلاً، ولكنها تميل إلى التدفق معًا
عندما تتجمع الخرفان في القطيع ويعمل الرعاة على تقييدها
،وجعلها تسير بانتظام من مكان لآخر فيمكن تصوّر هذا على أنه الحالة السائلة
،يمكنها أن تتجاوز بعضها البعض قليلاً لكنها بالأساس لا تهيم بعيدًا عن أقرب جيرانها
فهي تمضي كمجموعة واحدة واحدة معًا وتسير معًا بتدفق واحد إن جاز التعبير
في قمر تيتان، تعمل درجات الحرارة المنخفضة على حفظ جزيئات الميثان مترابطة معًا بشكل سائل
وهي تتحرك كحالة الخرفان في القطيع
وفي الأرض، يعتبر الميثان كغاز بجزيئاته التي تطفو كهذه الخرفان حرّة الحركة
ولتحويل جزيئات الميثان إلى الحالة ،السائلة عبر تشبيهها بالقطيع
فيتعيّن على العلماء حشرها معًا بدرجة ضغط تزيد على درجة السطح الطبيعية بـ300 مرّة
أحد أهم الاستخدامات للميثان على الأرض التسخين والطبخ، ولذلك فإنه مصدر كبير للطاقة
سواء كان للحرارة أو لطاقة دافعة
ويعتبر سائل الميثان مصدرًا كبيرًا للطاقة
بحيث أن وكالة الفضاء الأمريكية تُجرِّبه كوقود جديد محتمل للصواريخ
المحرّكات الرئيسية جاهزة ...للاشتعال والانطلاق
تنطلق حاليًا محطة الفضاء نحو المدار محمولة على خزانات وقود مليئة بالهيدروجين السائل
بسبب أنه أخف وزنًا وأقلّ ،كثافةً من الهيدروجين
فإن عمليات الإطلاق بإحتراق الميثان قد تكون أرخص تكلفة
وكالهيدروجين السائل يحترق الميثان السائل بسهولة بسبب وجود الأوكسجين
ولكن في تيتان، وبسبب افتقاد غلافه الجوي للأوكسجين، فإن الميثان غير مشتعل
ولذلك فإن الأرض تحتوي على النيتروجين والأوكسجين، وتيتان على النيتروجين والميثان
ومن المثير للفضول أن هذين هما العالمان الوحيدان في النظام الشمسي المحتويان على النيتروجين
ليكون الغاز المهيمن في غلافيهما الجوي
ولهذا فإن تيتان بهذا المعنى يعتبر عالمًا شقيقًا لعالمنا
وسيكون الأوكسجين غازًا متفجرًا خطيرًا على قمر تيتان لأنه محاط بالميثان
وكذلك فإن الميثان يعتبر غازًا متفجرًا خطيرًا على الأرض لأننا محاطون بالأوكسجين
وعلى تيتان، يتجمّع الميثان السائل في الأحواض المائية وبعضها بحجم البحيرات الكبرى
موطن البحيرات على تيتان يقع في المناطق الشمالية، حيث تتركز أعداد ضخمة من البحيرات
نرى بحيرةً في الجنوب
ولا نفهم بالحقيقة سبب تحرّك كل البحيرات شمالاً وتركها لبحيرة واحدة بالجنوب
لماذا لا توجد بحيرات أكثر في الجنوب؟
صور ناسا لسطح تيتان
ربما قدّم الاكتشاف الأخير دليلاً هامًا
في أغسطس 2009، لاحظ الباحثون ظهورًا مفاجئًا لغيوم عاصفة حول خط استواء تيتان
وقد يعني هذا أن الميثان السائل يحاكي دورة الماء على الأرض حيث يتبخر من البحيرات في منطقة واحدة
ثم يمطر ليشكّل البحيرات تتابعيًا
في الأماكن الصحراوية على الأرض تظهر الأمطار المنهمرة الموسمية حيث تمطر بغزارة شديدة
جريغ لوفلين جامعة كاليفورنيا، سانتا كروز
وينساب الماء نحو الوديان الجافّة
لكن الأغلبية العظمى من تيتان عبارة عن صحراء من الميثان وعندما تمطر فهي وابل شديد من الأمطار
ثم يظهر فيضان هائل على السطح
فلذلك نعتقد أنه بما يتعلّق بقدرة الميثان على ،تعرية القنوات والوديان ونحتها في تيتان
فسيماثل هذا قدرة الماء على نحت الوديان على الأرض
والسبب بصب البحيرات نحو الشمال يكمن ربما بأن تلك المنطقة تواجه موسمًا مطريًا طويلاً جدًا
تستغرق دورة كوكب زحل حول الشمس 30 سنة
ولذا فإن السنة في تيتان، أي أربعة مواسم على تيتان، تستغرق 30 سنة
وطول كل موسم سبع سنوات تقريبًا
ونعتقد أنه ربما خلال فصل الربيع ،أو الخريف يزداد معدل الأمطار
ما يعني أنه بأي شطر للقمر يأتيه ذلك الموسم فإن الكثير من البحيرات ستتكوّن
لكن يهطل مطر الميثان بصورة مختلفة عن الماء بسبب غلاف تيتان الجوي الكثيف وجاذبيته المنخفضة
تصوّر القطرات الكبيرة، التي تكبر مرتين زخات مطر الأرض، تسقط بسرعة أقل كثيرًا
،لكنها ستكون قارسة البرودة باردة جدًا جدًا لو صدمت الجلد
لكن سائل الميثان ليس سائلا مائيًا، وأي أحد يتجرأ على الغوص ببحيرة ميثان سيقع في مفاجأة قذرة
إنه إكتشاف نادر في الكون، عالم يختلف عن الأرض يحتوي على الحالة السائلة
تبدو بحيرات الميثان من مسافة بعيدة مألوفة وجذّابة، لكنه مكان غريب فعلا
فأولاً، درجة حرارة بحيرات تيتان تصل لمئات الدرجات تحت الصفر
،وعلى فرض أنك قد تتحمّل البرد
إلا إن السباحة في بحيرة الميثان ستكون تجربة صادمة لسبب غير متوقع نهائيًا
كثافة الميثان السائل أقل بكثير من الماء، ولذلك فإن وزنك سيكون ثقيلا به
ستغرق
وزني يبلغ 200 رطل
في الماء، يقترب كثيرًا وزني الفعلي من درجة الصفر
بينما في الميثان السائل سيصل وزني إلى 80 رطل
فتخيّل محاولة الخطو على الماء في بحيرة أو حوض سباحة وأنت مربوط بحزام وزنه 80 رطل
سيكون هذا صعبًا
هذا ما سيكون عليه محاولة السباحة في بحيرة على قمر تيتان
الميثان شديد النقاء، وقد يشعر الغواصون أنهم كمن ينظر في هواء سائل
وليس هذا هو حال معظم البحيرات المائية
لكن عتمة الماء ليست بسبب التلوث فقط ،بل أيضاً نتيجة لخاصية الماء الطبيعية
والتي تبيّن أنها حيوية لوجود الحياة على الأرض
،هذا الإبريق هو ماء ونحن نألف خصائص الماء
لدينا هنا سائل يبدو كالماء، لكنه ليس كذلك
هذا هيدروكربون
هذا مشابه للميثان السائل على تيتان
إنهما يبدوان متماثلين، لكن خصائصهما الكيميائية مختلفة جدًا
ولإظهار الفارق بين هذين السائلين سآخذ بعضًا من البسكويت
وهو مكوّن من بعض الأشياء التي نتناولها كالنشا والسكر والملح
وسأضعها في السائلين
إذًا أصبح لدينا الآن البسكويت في الماء
وسآخذ الآن مجموعة من البسكويت
، و نفس عدد المكسّرات وسأضعها في الهيدروكربون السائل
ولأن الماء يذيب الأشياء جيدًا فهو يعتبر مادة مسيلة قوية
أما الميثان فلا يمكنه إذابة المواد الأخرى بنفس هذه الفعالية
انظر لهذا البسكويت وهو يخرج
لا يزال هذا البسكويت مقرمش كما وضعناه به
هذا ليس مذيبًا جيدًا جدًا
تأتي قوة ذوبان الماء من تركيبته الجزيئية
H2O مكونات جزيء الماء ما يعني إثنان هيدروجين وواحد أكسجين
وإذا فكرت بشكل الجزيء فستحصل على الأوكسجين وجزيئي هيدروجين صغيرين على أحد الأطراف
وتعني هذه التركيبة أن أحد أطراف جزيء الماء يحتوي على شحنة إيجابية والأخرى شحنة سلبية
ولذلك فإن جزيئات الماء مثل المغناطيس ،الصغير الذي يدور محرّكًا الأشياء
وطاردًا الأشياء وجاذبًا لأخرى
وعلى النقيض، يٌعتبر الميثان مذيبًا ضعيفًا
الميثان هو كربون يحتوي على أربع هيدروجين بجميع الأطراف
فهو متساوي ولا يحتوي على قطبية ولن يفصل الجزيئات الأخرى
بما أن الماء يذيب ما يتصل به فهو قادر على تحويل نفسه إلى خليط دسم وأحيانًا عكر
فهنا في الماء فإن الكائنات الحية التي تطورت لتعيش في خليط دسم كهذا ستكون صغيرة ومضغوطة
وهو ما نراه على الأرض
الكائنات الحية المجهرية صغيرة ومضغوطة ويمكنها الحصول على غذائها من الماء
لكن يمكن للميثان أن يكون سائلاً جذّابًا لنوع حياة مختلف
تخيّل كائنًا حيًا على تيتان ينظر للأرض ويرى الماء السائل
سيصاب بالهلع من أي شيء يعيش بمثل هذا السائل التفاعلي الساخن العنيف
وسيفكّر أنه لا يمكن أن تكون هنالك حياة على الأرض
وأن السائل هناك من الصعوبة الشديد التحكم به
قد ينجذب أي زوّار غرباء فورًا إلى تيتان أو الأرض لأن السوائل تتدفق على السطح
أكثر من 300 مليون تريليون غالون من الماء تنساب بالأرض لوحدها
لكن هذا قد لا يعجب الرحّالة عبر النجوم كثيرًا
لأن أيًّا من بحور الأرض السبعة لا تعتبر من المحيطات العميقة والكبرى
حتى بمجموعتنا الشمسية
يخفي المشتري وهو الكوكب الخامس عن الشمس بحرًا سائلاً هائلاً وغريبًا تحت غيومه الغامضة
والوصول لهذا السائل سيتطلب سفينة فضاء أبعد كثيرًا من حدود التقنيات الحديثة
عليها بطريقة ما أن تتحمّل درجات ضغط شديدة
وما هو أهم أن تكون قادرة على الصمود أمام درجات حرارة أعلى من حرارة سطح الشمس
،وبحجم يزيد بـ1400 مرة عن الأرض
يتكوّن هذا الكوكب العملاق بالأغلب من غازات الهيدروجين والهيليوم
لكن كلما توغلنا لمسافات أكثر أسفل تلك الغيوم وصلنا إلى نقطة
يصبح بها وزن ذلك الغلاف الجوي ،شديد القوة، فيتحوّل الغاز إلى سائل
والكثير الكثير من السوائل
تبدأ عملية التحوّل نحو السائل من الحافة ،الخارجية لغلاف المشتري الجوي
حيث يكون ضغط الهواء قريبًا مما نعرفه على سطح الأرض
الغوص في المشتري سيكون تجربة مدهشة
فأولاً عليك أن تجتاز كل طبقات الغيوم العلوية حيث يوجد الأمونيا والميثان والمركّبات الأخرى
وهي شديدة الالتواء والتلوّن والكثير من العواصف
يشير انفجار الألوان إلى مزيج غريب من الكيماويات بخليط من الهيدروجين والهيليوم
يوجد الكثير من مركبات مادة الكبريت في الغلاف الجوي للمشتري
ومع السقوط عبر الطبقات العلوية للمشتري ستشتم رائحة بيض فاسد
ولهذا فإن الرحلة إلى المشتري تبدأ بشكل لا يدعو للسرور
وتمامًا مثل المسافرين على متن طائرة ،تجارية والهابطين من ارتفاعات عالية
سيشعر المسافرون على متن سفينة فضاء هابطة لغلاف المشتري الجوي بالضغط على آذانهم
إن توغلت عميقًا داخل الكوكب ستصبح درجات الضغط والكثافة أعلى تدريجيًا
والغاز مضغوط بشكل أكبر وهذا مشابه لما هو لدينا على الأرض
،في الغلاف الجوي عاليًا فإن درجات الضغط والكثافة منخفضة
ومع الاستمرار بالهبوط فإنها ترتفع
بعد الهبوط لمسافة 13 ألف ميل، سيسود الظلام لأن أشعة الشمس لا تنفذ بالقدر الكثير
ينقشع الظلام أخيرًا
والضوء، المنساب من محيط المشتري، يكمن بالأسفل تمامًا
لا يحدث تناثر للماء بهذا النوع من المحيطات السائلة على المشتري كالذي يحدث على الأرض
بل أن الوضع يشبه العبور داخل بخار يأخذ بالتكثف أكثر فأكثر
حتى يصبح غير قابل للتمييز عن السائل شديد السخونة
السائل هو الهيدروجين، وهذا البحر ،البخاري، الممتد من الأفق إلى الأفق
هو ما يمرّ إلى سطح المشتري
قد يبدو غير قابل للتصور لكن هذا المحيط الهيدروجيني السائل
يطفو فوق سائل أكثر غرابة منه بالأسفل منه
ليس من السهل العثور على عوالم خارج عالمنا فهي غالبًا تأخذ أشكالاً لا يمكننا تخيّلها على الأرض
وهذه هي حالة محيط الهيدروجين في المشتري
قد يبدو هذا غريبًا، إلا إن أكثر السوائل وفرة في الكون يأتي على شكل هيدروجين سائل
أما الآن، في الحقيقة، لا يعدّ هذا بطريقة أو بأخرى غريبًا جدًا
فالهيدروجين يعتبر إلى حد بعيد العنصر الأكثر وفرة في الكون
في معظم مواقع الكون تدور جزيئات ،الهيدروجين عشوائيًا كغاز
كهذه الخراف التي ترعى في مكان مفتوح
لكن الظروف في المشتري لا تسمح لها بالطواف بحرية كبيرة
الفرق بين حالات المادة المختلفة له علاقة وطيدة بمدى تراصّ الجزئيات معًا، إن شئت
على الأرض، نرى شكل السوائل من الغازات عندما نترك كأسًا من الماء المثلّج
ينبعث هواء ساخن ليتلامس ،مع سطح الكأس البارد
يعمل هبوط درجة الحرارة على إضعاف جزيئات الهواء فتجعلها متقاربة وتكوّن سائلاً
درجة الحرارة ليست الشيء الوحيد المؤثّر على حالة المادة
،بل يلعب الضغط أيضًا دورًا هامًا، فالضغط كما يمكنك أن تتصور، هو نوع من السحق
وكلما زاد الضغط كلما ازداد سحق الجزيئات معًا لتأخذ الغاز وتضغطه ليصبح سائلاً
فمثلاً، حتى في الفضاء ما بين النجوم حيث تهبط درجة الحرارة لما دون 450 تحت الصفر
سيتبخّر كأس الماء
فعندما تأخذ ذلك الكأس ،من الماء السائل للفضاء
فليست درجة الحرارة بل الضغط هو ما يسمح للجزئيات بالتبخر وتحوّل كأس الماء إلى غاز
ويحدث العكس داخل الطبقة ،الداخلية شديدة الانصهار للمشتري
حيث تتزاحم جزيئات الهيدروجين معًا من خلال الوزن الهائل للغلاف الجوي فوقها
إذا ضغطت على الجسيمات فهي لن تتبخر كثيرًا بل تميل إلى الالتصاق معًا
،وتبدأ بالتدفق معًا وهذه هي الحالة السائلة
ولهذا السبب إذا نُقِل الهيدروجين السائل ،بطريقة ما للأرض دون ضغط كاف ليحتويه
فحتى القطعة الضئيلة يمكنها إعادة تحديد ما نعتقد أنه قنبلة هيدروجينية
لن تكون فكرة طيبة استخراج كأس من الهيدروجين السائل من المشتري
لأنها تحت ضغط هائل
وسيصبح ذلك انفجارًا ضخمًا أقوى (بكثير من مادة (تي إن تي
وسيكون ذلك بمثابة طامّة كبرى
وتبلغ الحرارة داخل محيط الهيدروجين السائل للمشتري ما يفوق 17 ألف درجة
وهي أسخن من سطح الشمس
يؤشر الوميض المائل للزرقة بهذه الأعماق إلى أننا وصلنا إلى نوع آخر من السيولة
هو لا يزال هيدروجين لكن بشكل خاص جدًا يدعى الهيدروجين السائل المعدني
إنه أكثر إشراقًا من سطح الشمس وأكثر زرقة بكثير من سطحها
وهي بيئة لا يمكننا بناء شيء هنا بالأرض يستطيع تحمّل ذلك لأكثر من جزء من الثانية
وبهذه البيئة المفرطة تبدأ جزيئات الهيدروجين التي تشكّل محيط المشتري بالحركة بغرابة
جزيئات محيط الهيدروجين السائل المألوف كهذه الخراف التي تتحرك كقطيع
أو بمثال أفضل، تشبه أكثر ما يجري داخل مدينة ألعاب عندما تتحرك سيارات التصادم حول حلبة
إذًا ما يجعل السائل سائلا هو قدرة الذرات والجزيئات على المرور ما بين بعضها البعض
والذرات حرّة الحركة وهي تحتكّ فيما بينها تمامًا كسيارات التصادم هنا بهذه الحلبة
لا يمكنها التحليق بحريّة، لكنها تغيّر ما يجاورها طوال الوقت
،داخل كل ذرّة هيدروجين ،سواء كانت بشكل غازي أو سائل
فإن إليكترون واحد يتعلّق بنواتها ويُثبّت في مقعد السائق لسيارتها التصادمية الذريّة
لكن على سطح الهيدروجين ،السائل المعدني للمشتري
وعمق يصل إلى ثلاث ملايين مرّة لما نعرفه بسطح الأرض
فإن جزيئات الهيدروجين تضطرب بشدة
ويتحوّل الهيدروجين السائل في الحقيقة إلى هيدروجين معدني سائل
وما أعنيه بذلك أن الهيدروجين السائل يبدأ بنقل الكهرباء والحرارة بشكل قوي
داخل الهيدروجين السائل المعدني للمشتري ،تقفز الإلكترونات من جزيء إلى جزيء
منفصلة بذلك عن نواتها لتجد موطنًا آخر
إنها تحمل شحنات إليكترونية بكفاءة من مكان لآخر
،ونقل الشحنات الإليكترونية هذا هو التيّار وهو ما يسمح بتدفق التيّار
وكن متأكدًا أنك لن تكون بذلك المكان، إذا عمل أحدهم على تفريغ شحنة صاعقة كبيرة لبرق
أو ما شابه لأن الكهرباء ستنتقل بسهولة عبر الهيدروجين السائل المعدني
فتصعقك تمامًا، وتحرقك حرقًا
أقرب شيء للهيدروجين السائل المعدني على الأرض هو الفولاذ السائل
عندما يصبون الفولاذ السائل من الوعاء الكبير فهو يتّقد حرارةً ويتدفق وينقل الكهرباء
وهذا يشبه كثيرًا ما يجري داخل المشتري إن كنت هناك
وداخل المشتري يختلف الهيدروجين السائل المعدني
عن الهيدروجين السائل المعتاد لأنه ناقل للكهرباء
فحقيقة أن ألإليكترونات قادرة على التدفق بحرية من الداخل
تعني إمكانية الحصول على تيارات كهربائية قوية داخل المشتري
ومتى توفر لديك سائل يحتوي على تيّارات كهربائية قوية فستكوّن مجالاً مغناطيسي
ولمسافة تزيد عن 4 ملايين ،ميل من الفضاء بكل إتجاه
يجذب مجال المشتري المغناطيسي ويعكس الجزيئات المشحونة التي تسير طبيعيًا عبر النظام الشمسي
لكن أكبر المجالات المغناطيسية وأقواها بالكون
تنطلق من أجسام نجمية غريبة تُعرف بالنجوم النيوترونية
وقد تتولّد هذه المجالات المغناطيسية أيضًا من السائل
رغم أنك تتوقع أن داخل النجم الميّت كما يبدو هو آخر مكان يمكن العثور به على شيء يتدفق
النجم النيوتروني هو بمثابة قطعة ضخمة من مادة النيوترون مضغوطة بأقصى قدر ممكن
"نطلق على هذه الحالة "الانحلال لأنه لا يمكن ضغطها أكبر من ذلك
معظم المواد عندما يُضغط عليها فإنها تتكثف وإذا زدت بالضغط فهي تزداد تكثفًا
بخلاف المادة المنحلّة التي كلما ضغطت عليها فلا تذهب لأي مكان
تبلغ مساحة النجوم النيوترونية تقريبًا 12 ميلا بقطر الدائرة، أي حوالي حجم مدينة ضخمة
النجوم النيوترونية هائلة الحجم وكتلتها مضغوطة لمثل هذه المنطقة ضئيلة
بحيث أنها تبدأ بِلَوي الفضاء ذاته
وزيارة سطحها شيء مستحيل
أي شيء يمكنك بناؤه من مادة غير مألوفة سيتعرض للتسطيح والسحق بسطح النجم النيوتروني
في النجوم النيوترونية فإن الجاذبية عالية جدًا بحيث أن حتى أعلى الجبال بنطاق النجم الإليكتروني
يقاس فقط فعليًا، بالمليمترات
هل يمكن لسائل أن يتواجد داخل هذه البيئة العنيفة؟
المفاجأة، أن الإجابة قد تكون نعم
ويجزم بعض العلماء أن النجوم النيوترونية ليست صلبة حتى النواة
في الحقيقة، ربما تتحرك أجزاؤها الداخلية بحرية "تامّة وقد تمتلئ بشيء يدعى "السيولة الفائقة
أي السوائل بلا أي كثافة أو لزوجة
اللزوجة هي مقياس لمدى مقاومة السائل على التدفّق
فالمادة منخفضة اللزوجة كالماء تتدفق بسهولة تامة
أعني أنه يمكنك رؤية مدى سهولة سقوطه على هذا الوعاء
،لكن العسل بالمقابل لزج جدًا ويتدفق ببطء أكثر
وكلما ازدادت كثافة السائل أو لزوجته كلما قلّ تدفقه وقلّ تحرك الأشياء من حوله
تحتوي السيولة الفائقة على درجة اللزوجة الصفر أي سائل رقيق جدًا، بحيث لا يتوقف عن التدفق
لذلك فإن السائل الغريب في النجم النيوتروني يحتوي على ما نسميه خاصية السيولة الفائقة
،وما يعنيه هذا أنك إذا أثرتَ تيارًا ما ،وأن تثير زوبعة داخل النجم النيوتروني
فإنها ستظل تدور وتدور ولن تتوقف أبدًا
فلا توجد لزوجة تتسبّب بتلاشي هذه التيارات
تدور بعض النجوم النيوترونية على نفسها كالقمم فتدور لعدة مرات كل ثانية
وعلى غرار الهيدروجين المعدني ،السائل الجاري في المشتري
فإن الجزء الداخلي من السيولة الفائقة الذي تغمره الجزيئات الحيوية يُحدِث مجالاً مغناطيسياً هائلاً
فيما عدا أن المجال المغناطيسي للنجم النيوتروني أقوى بملايين المرّات
ويحتوي كوكبنا على سائل بأعماقه السحيقة
ورغم أن أحدًا لم يرَه قط، إلا إن الحياة على الأرض ما كانت لتوجد من دونه
إن الحياة كما نعرفها ما كانت لتوجد دون السوائل
قد تعتقد أن الماء على الأرض هو الأقصى أهمية، لكن هنالك سائلاً أرضيًا يعادل ضرورته
وعلى عمق 1800 ميل أسفل سطح الأرض ،حيث تغلي الحرارة لـ7000 آلاف درجة
يغمر بحر من الحديد المنصهر على عمق ما يزيد عن ألف ميل المركز الداخلي الصلب لكوكبنا
لكن كيف للعلماء أن يتيقنوا مما هو داخل الأرض؟
،)هذا بالضبط ما أرادت (جينا إس ،من دانبيري كونيتيكيت
"أن تسأل به برنامج "الكون :عندما أرسلت لنا رسالة نصية تقول
كيف لنا أن نعلم أن للأرض" "طبقة حديدية إن لم نرها قط؟
(شكرًا على السؤال يا (جينا
ثبت أن العلماء بإمكانهم غالبًا الاستدلال على الأشياء بطريقة غير مباشرة حتى لو لم يروها مباشرة
فمثلاً، نعرف أن للأرض طبقة حديد سائلة خارجية وطبقة حديد صلبة داخلية
،لأن الأرض لها مجال مغناطيسي كبير وأن الحركات بهذه الطبقة الحديدية الناقلة للكهرباء
هي ما ينتج المجال المغنطيسي
ومن غير المجال المغناطيسي ستصبح الحياة على الأرض نوعًا من المعاناة
فلو لم يكن موجودًا، فإن كل هذه الجزيئات المشحونة القادمة من الشمس والفضاء الخارجي
ستعيث فسادًا بغلافنا الجوي وتتفاعل مع الخلايا الحيّة مسببةً كثير من التحولات السرطانية
وعلى خلاف الطبقات الداخلية، فإن الظروف المحيطة بسطح الأرض
جمَّدَت الحديد ليصبح صلبًا وشديد القوة
بحيث أننا نستفيد منه عند الحاجة ببناء أبراج المكاتب الشاهقة أو الجسور الطويلة
،لكن في الأطراف البعيدة للكون
توجد عوالم شديدة السخونة والكثافة بطبيعتها بحيث أن الحديد ليس سوى رذاذ بخاري
إنها موجودة هناك وغالبا ،ما ينظر لها ويساء فهمها
فهي أكبر من أن تكون كواكبًا وأصغر من أن تكون نجومًا
"وتُعرف باسم "الأقزام البنية
وهذه الأجرام تأتي على شكل ،نسخ ضخمة الحجم من المشتري
وهي عمالقة غازية، سوى أنها أكبر من المشتري 75 مرة
الأقزام البنّية، بمعنى آخر، هي نجوم مُنهارة
فهي غير مكتملة الكتلة لتنتج درجات حرارة وضغط عالية بكفاءة في طبقاتها الداخلية
لإشعال هيدروجين وحرقه لمدة طويلة
إلا إن هذه الأجرام لا تزال تحمل سخونة شديدة، وهي على الرغم من اسمها، ليست بنّية
لو كنتَ هناك فستراها تضيء بلون أحمر كرزي وينبعث منها حرارة كبيرة
لدرجة أنك قد تحترق لمجرد الاقتراب من قزم بني
تعتبر هذه الأجرام شديدة الحرارة بحيث أن غيوم الأقزام البنية لا تتكوّن من البخار المائي كالأرض
بل من بخار الحديد الغازيّ
،في الطبقة الداخلية للقزم البني ،حيث تكون درجات الضغط عالية بكفاءة
يمكن للحديد الغازي أن يتكثّف ليصبح سائلاً ويمكنه بالواقع أن يهطل كقطرات سائلة من الحديد
هذا مدهش حقًا
هذا صحيح، الجو يمطر حديدًا في الأقزام البنية
ولحسن الحظ، لا تهطل علينا أمطار حديدية هنا على الأرض
لكن لو قُدّر لنا ذلك لما كان أمرًا يدعو للسرور البتّة
وستسقط على رأسك ووجنتيك وذراعيك كرات ساخنة من الحديد وتحرقهم وتشويهم
علاوة على أنها ثقيلة جدًا
وإذا ما أصبتَ بقطرة حديد ساقطة بسرعة فلن يكون ذلك شعورًا طيبًا
لا يسقط الحديد السائل على الأرض، لكن ذلك قد يجري الآن في جميع أنحاء الكون
تمتلئ مجرتنا امتلاءً بالأقزام البنية وتتوفر عشرات المليارات منها في مجرتنا
قريبة بذلك من عدد النجوم الفعلي
لكن مجرتنا كذلك تغمرها عوالم صغيرة صخرية أكثر وأبرد كالأرض
أحد أكثر الأمور إدهاشًا والتي حدثت ...مؤخرًا أننا عثرنا على الكوكب الأول
الذي قد يحتوي ربما على ماء بسطحه
يقع الكوكب في نظام شمسي يدور "حول نجم يطلق عليه "غليزا 581
ويبعد 20 سنة ضوئية عن الأرض تقريبًا
"والكوكب الرابع منه واسمه "غليزا 581د يدور بمسافة قريبة جدًا من نجمه
بحيث إن إحدى سنواته تستغرق فقط 66 يومًا
لكن هذا عامل جيد إذا أردنا العثور ،على كوكب يوجد ماء على سطحه
"لأن نجم "غليزا 581 أصغر وأبرد من شمسنا
"وكشفت التقديرات أن "كوكب غليزا 581د ،أضخم من الأرض بعشر مرات
وبقطر دائرة يبلغ ضعفي العرض
ويعتقد بعض العلماء أن ما يكوِّن تلك الكتلة الضخمة قد يكون في معظمه غاز
وهذا يعني أن "غليزا 581د" قد يشابه كواكب الغاز العملاقة لمجموعتنا الشمسية
،كالمشتري وزحل وأورانوس ونيبتون التي تحوي كثيرًا من الغاز وقليلاً من السائل
"لكن يعتقد آخرون أن كوكب "غليزا 581د مختلف، وهو شبيه أكثر بالأرض
نعتقد أنه يمكن تكوين كتلة أكبر من الأرض بعشر مرات عبر تكديس مواد صخرية فقط
"فلذا اعتبرها شيء نطلق عليه "الأرض العظمى
يمكن أن تكون كوكب نيبتون مصغّر أيضًا
لا يزال الحكم غير قاطع
لكنه الكوكب الأول الذي قد يشابه الأرض فقط بحجم أكبر
بحجم ضعف كتلة ،الأرض بعشر مرات
فإن هذا الكوكب الخارج عن المجموعة الشمسية قد يثبت أنه عالم مائي مخفي بمحيط جدّ سحيق
ويشير مدار "غليزا 581د" الضيّق .. إلى أن جاذبية نجمه الأصلي
تحتفظ بنفس الجانب من الكوكب بمواجهة النجم
وهذا يعني أنَّ شطر الكوكب لا يسوده الظلام أبدًا
فإذًا، كلما نظرت إلى القمر فإنك ترى نفس الجانب منه
وهذا سيحدث لأي كوكب قريب جدًا لنجم
الجانب الأقصى من هذا الكوكب لا يشعر أبدًا بدفء نور الشمس، ومحتمل أن يغطيه الجليد
إن فكّرت بذلك، فلا بدّ أن تهبّ هناك رياح شديدة القوّة من الجانب الساخن إلى البارد
،الرياح تخلق الموجات، حتى بالأرض كلما هبّ هواء ودفع بسطح الماء
إن كان كوكب "غليزا 581د" عالمًا مائيًا فلن توجد يابسة تفصل بين الأمواج
سترى أمواجًا بطول ميل وتستمر بالتحرك لأميال
فإن كنتَ تحب التزلّج على الماء فإن هذا هو المكان الذي سترغب به قطعًا
قد يوجد سطح صلب تحت هذا المحيط الفائق لكنه يختلف عن أي شيء نعرفه بالأرض
إنها حالة للماء الصلب تُعرف "باسم "حالة التجمّد الثالثة
،بدلاً من الخراف وسيارات الألعاب
فلنتخيّل جزيئات الماء كعلب ألومنيوم ملقيّة في حاوية
فتحتَ درجات الحرارة والضغط الطبيعية للأرض، تتفاعل وتتحرك معًا كسائل
وعندما تتجمّد، تنغلق جزيئات الماء على بعضها لتكون جليدًا صلبًا
إنها تركيبة جزيئية من الماء تلك التي "يشير إليها العلماء "بحالة التجمّد الأولى
وحالة التجمّد الأولى التي نألفها بالواقع أنا وأنتم
تأتي من أنها لا تحتوي على الكثير من الطاقة تجعلها تتحرك
لأنها تصبح شديدة البرودة
المحيط الضخم للعالم المائي سيبلغ عمقه مئات ومئات الأميال
تماماً مثل الأرض، كلما كان الماء أعمق كلما تعاظم الضغط
وإن كان الضغط قويًا بما فيه الكفاية فإن شيئًا غريبًا سيحدث للماء
،سيتحوّل للحالة الصلبة وإلى نوع من الجليد الساخن
إذا رفعتَ ضغط سائل ما فإنك ،ستحوّله عمومًا إلى الحالة الصلبة
لأنك بذلك تحشر الذرّات والجزيئات معًا بشدّة، لدرجة تشعر بها أنها مطوّقة
ولا يمكنها التحرّك لتتخطى إحداها الأخرى ولا التدفق بانسيابية
وبِوِسع الضغط العالي أن ينشئ تشكيلة من الجليد الصلب
بتركيبات داخلية تختلف عن الجليد المتجمّد، أو حالة التجمّد الأولى
،الاختلاف بين أي شيء كحالة التجمّد الأولى
والثانية والثالثة والرابعة ...والخامسة والسادسة والسابعة
ونعتقد أنها تصل للعاشرة، لكنها ربما قد تتجاوز ذلك... يكمن في الحقيقة بالضغط
الاختلاف ما بين ما نحن معتادين عليه .. حالة التجمّد الأولى والحالات الأخرى هو أنها
تقع تحت عمليات ضغط تتصرف كهذه العلب
فعلى كوكب بهذه الضخامة، يصل ضغط الماء لمستويات تفوق ملايين المرات لما نألفه بالأرض
وهذا يعني احتمال تكوّن حالة التجمّد "الخامسة أسفل محيطات كوكب "غليزا 581د
وعند الغوص هناك ، فإن الماء الذي يكوِّن 70% من جسدك ، سيتحوّل إلى جليد
وهذا لا يعتبر غالبًا من أفضل الخيارات
وحتى الوقت الراهن، حاليًا فإننا لا نمتلك تقنيًا ما يمكننا من الذهاب إلى هناك واستكشافه
لكننا إن كنا نبحث فقط عن الماء السائل فلسنا مضطرين للسفر خارج مجموعتنا الشمسية
فلدينا جار يمتلك ماءً أكثر من كل محيطات الأرض مجتمعة
في كون من السوائل، يظهر قمر أوروبا القريب من المشتري كمكان لا يحتمل أن نجد به ماءً
فهو أرض جرداء قطبية مغلّف بالجليد المائي وتملأه ثقوب التصدعات
إنه كالنظر إلى كتل الجليد الطافي في القطب الجنوبي أو الشمالي
فترى شقوقًا أخذت بالانحراف عن بعضها البعض لتوحي أن السطح يطفو فوق سائل تحته
وهو كذلك ليس مجرد رذاذ ماء قليل
وأسفل طبقة من الجليد بسمك 60 ميلاً يوجد محيط بعمق 60 ميلاً
هذا عميق، ويتطلب كثيرًا من عمليات الحفر إن عزمتَ على صيد السمك بالجليد على أوروبا
وبحجم أصغر من قمرنا، وبمسافة ،أبعد بثلاث مرات من الشمس
فإن مدار قمر أوروبا يمرّ عبر مجال المشتري المغناطيسي
لكن قوة أخرى تابعة للمشتري هي التي تمنع هذا المكان البعيد عن الشمس من التحوّل لجماد صلب
إنه يستمد الطاقة من حركة سحب الجاذبية للمشتري
وكوكب المشتري ضخم جدًا ويسحب عمليات المد على أوروبا أكثر من طريقة سحب القمر للمد على الأرض
تتشارك جاذبية المشتري مع السحب والدفع للأقمار الأخرى التي تسير بمدار قريب
لتوسيع أوروبا ومَحْكه
ويسخّن الاحتكاك الناتج القمر داخليًا ويذيبه
وما يبقى على أرضية أوروبا داخليًا هو الماء المالح
هو مركّب 2 هيدروجين 1 أكسجين أي الماء الواضح المعروف
لكن يذوب بداخله أملاح ومواد أخرى تمامًا مثل الأملاح والمعادن المذابة في محيطاتنا
أفضل تشبيه للماء على قمر أوروبا "هو البحر الميّت في "إسرائيل
حيث توجد أكبر نسبة تركيز عالية من الأملاح فهو ليس مكانًا صالحًا لجلب قنينة ماء منه
يمكن أن تظهر السوائل في أكثر ،الأماكن التي لا يتوقّعها أحد
وقد لا يوجد ما هو أكثر إثارة للتفاجؤ من السائل المكتشف حديثًا القديم قدم الزمن ذاته
قبل 14 مليار سنة مضت، بدأ الكون كنقطة صغيرة متناهية الدقة
عندما ثار في انفجار كوني "يعرف بـ"الانفجار العظيم
،فقد انطلق للخارج ،وآخذًا بالتوسع الكبير
والجزيئات والغازات الغريبة تبرد وتندمج لتشكل النجوم ثم المجموعات النجمية والمجرات
لكن فلنعِد عقارب الساعة للوراء إلى زمن يتلو الانفجار الكبير مباشرة
قبل اندماج الإليكترونات والبروتونات لتكوّنا الذرّات
إذًا فكل الأشياء كانت تسحق ،وتصطدم ببعضها البعض
ما كان يجري هو أنه لم يكن يتوفر حرية كافية للجزيئات للانتشار لكي تستقر وتتماسك
لتصبح كالأشياء التي نألفها الآن
كانت بداية الكون كالصحراء الرتيبة التي تحترق تحت مليون مليار درجة
وبتشكيلة عشوائية من الجزيئات "تعرف باسم "الكواركات والغلونات
تعتبر الكواركات والغلونات المكوّنات الأساسية للنواة التي تشكّل ذرّاتنا
والحقيقة أنه خلال العشرة ملايين ،الأولى من الثانية لعمر الكون
كانت توجد مرحلة للكون كان السائد بها الكواركات والغلونات
كشفت المحاكيات الجديدة لظروف بدايات الكون أن الكواركات والغلونات الأحادية
لم تكن تطير بعشوائية كالغازات كما هو المتوقّع بهذه الظروف
بل كانت مترابطة ومتدفقة كالسائل
المثال الجيد على ذلك يتمثّل بالرمال
فما أمسكه هنا هو حفنة من الرمال المكوّنة من الكثير من الجزيئات الصغيرة
والتي تعتبر أساسًا حجارة وصخور دقيقة الحجم
ولكن كيفية تفاعلها مع بعضها البعض هو ما يقرّر كيفية تحرّك كمية كبيرة منها معًا
وهو ما يوحي لك أنها كالسائل المتدفق أكثر من كونها تتصرّف كالحالة الصلبة
وهو ذات ما ينطبق على حالة اصطدام الكواركات والغلونات هنا
وهذه على الأرجح نفس العملية التي جرت في أولى بدايات الكون
سترى أنماطًا في الرمال تشبه التموّجات الصغيرة على سطح محيط كردة فعل مثلا مع الرياح
وهو تفاعل يشبه بحركته حالة السيولة المتدفقة أكثر من الصلبة
التموّجات هي آثار ظلت بسبب نوع من أنواع الاضطراب
في الحالة السائلة، تنتشر التموّجات بسهولة عبر المجموع
هذه القدرة على الوصل ما بين الاضطرابات قد يكون لها تأثير على المصير النهائي للكون
في تلك اللحظة المضطربة والحاسمة بعد خلق الكون، فإن انسيابية حالته السائلة
كانت بالفعل بداية لعرض علامات على مستقبل كبير
إذًا فستوجد بعض أجزاء من حالة السيولة ستكون كثافتها أكبر قليلاً من أجزاء أخرى
لنتمكن من رؤية بداية أنماط تشكيل ما سيصبح بالنهاية التركيبة التي نراها باكتمال الكون
حركة السيولة مرهونة بنسيج المكان والزمان
ولهذا، في المرة القادمة التي ترتشف بها الصودا عبر مصاصة أو تغطس بحوض سباحة
أو تشاهد تساقط رذاذ قطرات ،المطر على البِرَك الصغيرة
فاعلم أنك تشاهد كوننا في أقوى حالات حياته
Translated By : Faisal Karim Twitter: @faisal175
Our Best Wishes -(-( Arab Translators )-)- fb/ArabTranslators
: مراجعة علمية DrMansoob
أليكس فيليبينكو جامعة كاليفورنيا، بيركلي
كليفورد جونسون جامعة جنوب كاليفورنيا
كريس ماكاي مركز بحوث (أيمس) ناسا
مارجريتا مارينوفا معهد كاليفورنيا التقني
لورا دانلي مرصد جريفيث الفلكي
ليزا كالتينغر مركز هارفارد-سميثسونيان للفيزياء الفلكية