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
بين النجوم , و بين المجرات
في الغالبية العظمى من الفضاء
تصل درجة الحرارة إلى أكثر من 450 درجة تحت الصفر
التجمد الشديد للفضاء
سوف يحول الهواء الذي تتنفسه إلى مجرد جليد صلب
و الآن , الأماكن المُجمدة البعيدة جلبت لنا نظريات جديدة غريبة
سديم بوميرانج أو القوس هو في الواقع أبرد من الفضاء المحيط به
هل هناك حياة على العوالم المجمدة
ولماذا تغير البرودة الشديدة من قوانين الفيزياء التي نعرفها ؟
يمكننا أخذ شعاع ضوء و نبطئه حتى يصل لسرعة الدراجة
انضموا إلينا في سفرنا بحثًا عن أدنى درجات الحرارة في الكون
و أقصى درجات التجمد الشديد
ترجمة : د / محمد المنسوب DrMansoob fb/ArabTranslators
الــكـــــــون -(-( التجمد الشديد )-)-
حتى نُقدِّر أبرد الأماكن في الكون
من المهم أن نتذكر درجة السخونة التي كان عليها الوجود ذات مرة
نعتقد أن الإنفجار الكبير هو أكثر الأحداث حرارة على الإطلاق
كان عبارة عن تدفق هائل من البلازما و الطاقة
عندما كان الكون ساخنًا بحق لم يكن ذو كيان محدد
كان هناك فقط إشعاع و جسيمات تنطلق في كل مكان و تتحول إلى بعضها البعض
كان الإنفجار الكبير حادثًا شديد الحرارة بحق
وصل لما يقرب من 100 مليون تريليون تريليون درجة كلفن
يقيس العلماء درجة الحرارة باستخدام مقياس كلفن , الذي يبدأ بالصفر المطلق
و هو أشد درجات البرودة التي نعرفها التي تنعدم عندها حركة الذرات تمامًا
على الأرض , يصل متوسط درجة الحرارة لـ 288 كلفن أو ما يُعادل 59 درجة فهرنهايت
طريقتين مختلفتين تشير لنفس درجة الحرارة
عندما تشكَّل كوننا لأول مرة , كان ساخنًا للغاية لدرجة أن الذرات نفسها لم تكن موجودة
الكون بالكامل لم يكن شيئًا سوى طاقة نقية
استغرق الأمر 100 ثانية حتى يبرد الكون لدرجة تصل إلى مليار درجة فقط
لفترة طويلة , كان كل شيء ساخنًا للغاية لدرجة أن كل شيء انقسم إلى جسيمات دون ذرية
ليست ذرات تقليدية حقيقية كالتي نراها في المادة اليوم
كان على الكون أن يبرد لدرجة منخفضة بما يكفي تسمح بتكون نواة الذرة أولًا و قبل أي شيء
ومن ثم تتشكل الذرات المتعادلة
لذلك , إذا لم يبرد الكون لدرجة منخفضة كافية
فلن يكون لنا أي وجود
استمر الكون في التبريد حتى 56 ألف سنة بعد الإنفجار الكبير
فقد برد حتى وصل إلى 9000 درجة كلفن
واستمر الكون في التبريد حتى بعد 380 ألف سنة بعد الإنفجار الكبير
حتى وصلت درجة الحرارة لـ 3000 درجة كلفن
وكانت هذه هي النقطة التي افترقت عندها الطاقة و المادة في النهاية
مع انخفاض درجات الحرارة لدرجة يمكننا استيعابها من المهم أن نفهم العلاقة بين الحرارة و درجة الحرارة
الحرارة هي قياس لانتقال الطاقة
أما درجة الحرارة فهي الفعل نفسه
أحد أسهل الطرق هو تخيل درجة الحرارة أنها تصادم مستمر بين الجسيمات
أنت تزيد من كمية الغاز في الغرفة فتبدأ في التصادم , جسيم ضد الآخر
مثل الناس في ممر مزدحم في طوكيو بعد الظهر في ساعة الذروة
ومع تصادم جسيمات الغاز الواحد مع الآخر تبدأ درجة الحرارة في الإرتفاع
ومع تصادم الناس ببعضهم البعض تختلف سرعاتهم ويندفعون للأمام
و ترتفع درجة حراراتهم
و الآن , تبدأ بإزالة بعض الناس فتقل نسبة حدوث الإصطدامات
و تصبح الأعصاب أقل توترًا و تنخفض درجة الحرارة
و بنفس الطريقة , عندما تُزيل الغاز من الغرفة تقل نسبة حدوث التصادمات و تنخفض درجة حرارتها
مع انتشار البشرية عبر بقاع الأرض الذين شكلوا وطننا في هذا الكون
مناطق ذات برودة قارسة لها سحر خاص
أبرد درجات الحرارة التي تم قياسها على سطح الأرض كانت في قارة أنتاركتيكا ووصلت لأكثر من 125 درجة تحت الصفر
الجليد الجاف مثل الثلج في هذا الشراب يتجمد عند درجة 109 درجة تحت الصفر
لذلك قد يتكون لديك جليد جاف طبيعيًا في الظروف الموجودة في قارة أنتاركتيكا
إنه بارد للغاية
, وبعد أن عثرنا على أبرد مكان في كوكبنا سننطلق الآن الى أبرد مكان في نظامنا الشمسي
و المثير للدهشة أننا لن نذهب بعيدًا
في الواقع , هو مكان وصل إليه البشر من قبل
من ضمن ما نعرفه اليوم , فإن أبرد مكان ليس مكانًا متوقعًا
فقد اكتشف مسبار الإستطلاع القمري درجة حرارة تصل إلى -397 درجة فهرنهايت
في أحد تلك الأماكن التي لم يصل إليها ضوء الشمس قط
إنه قاع حفرة تقع على سطح القمر
, بينما يدور القمر حول الشمس فهو يدور ببطىء
في الواقع , فهو يدور دورة كاملة حول الكوكب و يسمح لنا دائمًا برؤية نفس الوجه من القمر
ولكن مع دورانه المستمر , فضوء الشمس لم يستطيع أبدًا أن يصل للقطب الشمالي ولا حتى القطب الجنوبي
و الحفر في هاتين المنطقتين تبقى في ظل دائم لأن ضوء الشمس يصل لحافة فوهة الحفرة
ولكنه لا يصل أبدًا داخلها
بمجرد اكتشاف العلماء للتجمد الشديد على قمرنا فقد أدركوا أنه كان هناك مكان آخر بمثل تلك البرودة
على كوكب النار
إدراكنا أن الحفر مثل تلك الموجودة على القمر , يمكن أن تحمي الجليد من ضوء الشمس
جعلنا ندرك أنه من الممكن أن نعثر على جليد داخل الحفر في أي مكان
عطارد هو أقرب كوكب للشمس
و وجهه المقابل للشمس حار بدرجة لا تُصدق يصل لمئات الدرجات فوق الصفر المطلق
ولكن هناك بعض الأجزاء على عطارد باردة بشكل دائم
و تعتبر من ضمن أبرد الأماكن في النظام الشمسي
إنه ميل عطارد أو عدمه , هو ما يحافظ على الحفر القطبية في حالة تجمد شديد
ميل الكوكب أو كما يسمى أيضًا الانحراف
تميل الأرض بحوالي 23 درجة ونصف
لذلك فالقطبين يتعرضان لضوء الشمس حوالي ستة مرات في السنة
أما على عطارد , فإن الميل صفر تقريبًا
لذلك فعند بعض الحفر العميقة عند القطبين هناك بقاع تقع دائمًا في الظل ولا ترى الشمس أبدًا
على الرغم من أن النظام الشمسي يزداد برودة كلما بعدت عن الشمس
فإن الظروف الجليدية للكواكب و الأقمار الخارجية , لا تستبعد احتمال وجود حياة
هناك بالخارج , عند أطراف نظامنا الشمسي نرى العديد من الأقمار المتجمدة تدور حول الكواكب الخارجية
حول المشترى و زُحل و أورانوس و نبتون نجد كل تلك العوالم الصغيرة المتجمدة
و الشيء المذهل ربما يكون أن بعض منهم قد يأوي حياه على سطحه
.. يمتلك العلماء أدلة دامغة تدعم فكرة
أنه توجد قشرة جليدية على قمر المشترى يوروبا , تخفي تحتها محيط سائل
.. كما أن هناك مقولة في علم الأحياء الفضائي
, أنه حيثما وجدت ماء فهناك فرصة لوجود حياة
العلماء في حاجة ماسة للذهاب هناك حتى يحفرون ثقب في ذلك الجليد مثلما يفعل الصيادين في الجليد كي يبحثون عما يمكن أن نعثر عليه من حياة
لأنه قد يكون هناك داخل أعماق محيطات يوروبا تمامًا مثلما يوجد داخل أعماق محيطات كوكب الأرض
قد نعثر على براكين لا تدعم فقط وجود بكتيريا بل تدعم أيضًا وجود مستعمرات كاملة من الحياة
مثل الأعشاب البحرية و خيار البحر
الحياة كما نعرفها يمكن أن تتواجد في محيطات يوروبا
واحد من أقمار زُحل أكثر نشاطًا بقليل يقوم بقذف الجليد إلى الفضاء
يمتلك قمر زُحل إنسيلادوس ينابيع جليد حارة
و يحاول العلماء العثور على طريقة عمل تلك الينابيع
قد لا يكون هناك آلية عمل تتضمن وجود ماء سائل
يتفجر الجليد من تلك الينابيع و يُغطي الأقمار المجاورة فيجعلهم أكثر لمعانًا
إذن كيف عرف العلماء أن تلك الأماكن المجمدة مثل "يوروبا" و "إنسيلادوس" نشطة جيولوجيًا ؟
يكمن السر في سطحهم الأملس
عندما أرسلت مركبة الفضاء فوياجير أول صور عن قرب لقمر زُحل "إنسيلادوس" , أظهرت مناطق ضخمة بلا حفر
و هذا يخبرنا أنه مهما كانت الحفر هناك قد امتلئت , فقد أُعيد صقلها من جديد
و يخبرنا أيضًا أن هذا جسم نشط و هناك أمور كثيرة تحدث هنا
عدد الحفر على السطح الكوكبي سواء كان قمر أو كويكب أو كوكب
تخبرنا عن عمر هذا السطح
على سطح قمر المشترى "كاليستو" أو قمرنا الأرضي , رأينا العديد من الحفر
وهي تخبرنا أن لدينا سطح قديم للغاية
تمامًا مثل هذا الجليد الموجود هنا من الواضح أن هذا الجليد قديم جدًا
يوجد به تدرجات من الثلج من الواضح أنه لم يُعاد صقله من جديد
ولكن هناك حل لذلك
عندما يتحدث علماء الكواكب عن إعادة الصقل فهذا ليس في العادة ما يدور في أذهاننا
يمكننا القول أن سيارة الصقل مرت هنا يمكننا القول أن هناك إعادة صقل حدثت
مرت سيارة الصقل و أزالت الثلج البارز و الأخاديد
وهذا بالضبط ما نراه على بعض أقمار زُحل "مثل "إنسيلادوس" و "تيتان
حيث يخبرنا الجليد النقي الذي لا يوجد به حفر , أن لدينا سطح حديث النشأة
الأماكن الباردة في أقصى النظام الشمسي هي محل اهتمام كبير لدى العلماء
دراسة تلك الأجسام الخارجية في نظامنا الشمسي تعلمنا عن تكوين النظام الشمسي في مراحله الأولية
لذلك فإن تلك الأجسام الجليدية تعتبر مواد بِكر وهي تمثل حقًا بداية نظامنا الشمسي
و هي اللبنات الأساسية التي صُنع منها النظام الشمسي
3, 2, 1
لدينا اشتعال و إقلاع مركبة الفضاء نيوهورايزون
في رحلة تبلغ عقدًا من الزمن لزيارة كوكب بلوتو وما بعده
و الآن هناك جهد جديد يُبذل كي نحصل على نظرة عن قرب على بعض البقايا المتجمدة من سنوات تكوين نظامنا الشمسي
مهمة نيوهورايزون هي آخر مهمات ناسا لاستكشاف أطراف نظامنا الشمسي الخارجية
وهي تعتبر أسرع جسم حاليًا في النظام الشمسي
وفي عام 2015 ستصل لكوكب بلوتو
ولكن بعد بلوتو , أين ستصل ؟
إنها فرصة تأتي مرة واحدة في العمر
كي تلقي نظرة عن قرب لأجسام مجمدة يعود تاريخها لمليارات السنين مضت
المشكلة الوحيدة أن العلماء لم يحددوا بعد المحطة التالية لبعثة نيوهورايزون
إذا لم يُحدد له هدف , سينطلق المسبار بسرعة تتجاوز الـ 37 ألف ميل في الساعة متجهًا إلى الظلام الجليدي للفضاء
إذا كنت تريد أن تعرف كيف تكونت الشمس و الكواكب فقد تجد الإجابة لذلك في الأعماق الجليدية النظام الشمسي
من المتوقع أن تمدنا بعثة "نيوهورايزون" لبلوتو بثروة من المعلومات الجديدة عن هذا الكوكب السابق
ولكن بعد وصوله إلى"بلوتو" , ما الذي يمكن أن نتعلمه أيضًا عن الأطراف الباردة للفضاء الخارجي
ومن أين جئنا ؟
في هذا المكان يأمل آلاف العلماء من جميع أنحاء العالم أن يصنعوا التاريخ , عن طريق العثور على إبرة مجمدة في كوم من القش
محطة بعثة نيوهورايزون التالية بعد زيارة كوكب بلوتو لم تُحدد بعد
و حتى الآن , هناك علماء في كل أرجاء العالم يستخدمون أحد أكبر التلسكوبات
تلسكوب سوبارو و تلسكوب هاواي
إنهم يحدقون في منطقة من الفضاء , حيث نتوقع العثورعلى الجسم الذي يمتلك المدار المناسب بحيث يتحرك تجاه مسار بعثة نيوهورايزون
و الآن مهمتنا أن نجد هذا الجسم الجليدي في النظام الشمسي الخارجي عن طريق التنقيب في آلاف الملايين من تلك الصور
هذه فرصة لعامة الناس كي يكونوا جزئًا من استكشاف أبرد منطقة في النظام الشمسي
نحن بحاجة هنا لمساعدة عامة الناس
نحتاج لعيون كل فرد كي يساعدنا في النظر عبر كل تلك الصور لنحاول العثور على تلك القطعة من الجليد التي ستزورها (نيوهورايزون) بعد بلوتو
كل ما يحتاجه الأمر هو زيارة موقع الكتروني و النظر في الصور
و بامكانك تغيير مسار التاريخ
و هذا هو الشيء المذهل في هذا المشروع
من المتوقع أن هذا الجسم الغامض بغض النظر ما هو و أين سنعثر عليه
سيكون باردًا , باردًا للغاية
بعد كل هذا , فإن أجسام حزام كويبر هي من ضمن أبرد الأماكن في نظامنا الشمسي
وكلما ذهبت بعيدًا أكثر و أكثر عن الشمس
فإن طاقة تلك الأجسام تصبح أقل و أقل قدرة على إيواء البشر أو مركبات الفضاء أو أي جسم دافيء
ستنخفض درجات الحرارة إلى حوالي 40 درجة كلفن
هناك درجات حرارة يتحول عندها النيتروجين و ثاني أكسيد الكربون إلى صلب
عندما تصبح كل الأشياء حولنا ,و التي نعتبرها غازات في الهواء, مثل الأرض التي نسير عليها
و عندما ننظر إلى بلوتو و سطحه , فما نراه هو عالم كامل متجمد والذي يستقبل القليل جدًا من ضوء الشمس
حتى أن الأشياء التي اعتدنا عليها كالأنهار المتدفقة و كوب الماء الذي نشربه لن يكون لها أي وجود
لأنه حتى الهواء الذي نتنفسه سيتجمد على هيئة جسم صلب
هناك عالم آخر يهيمن عليه التجمد الشديد
هو جسم بعيد يقطع مدار نبتون , و سمي "على إسم القطب الشمالي , آلهة الجليد "سيدنا
بعض الأجسام في النظام الشمسي الخارجي مثل "سيدنا" , لديها مدارات غريبة للغاية
و يقضون معظم وقتهم في صقيع النظام الشمسي الشديد
و رغم ذلك , عندما يقتربون من الشمس لفترة قصيرة و لنقل 200 عام
فهم يقومون بتكوين غلاف جوي رقيق و ضعيف للغاية
ومع تراجع الكويكب , ينهار هذا الغلاف الجوي مرة أخرى على السطح
يبعد سيدنا حاليًا بمقدار 3 أضعاف المسافة بين نبتون و الشمس تقريبُا
ومع أقرب موقع له , فهو يبعد عن الشمس ضعف نبتون مرتان ونصف
و الآن , عندما يصل لأبعد نقطه في مداره فهو يبعد عن الشمس ضعف نبتون 33 مرة
و يتم دورة مدارية كاملة في حوالي 11 ألف سنة
لذلك فإن آخر مرة كان بهذا القرب من الشمس كانت تقريبًا عام 9000 قبل الميلاد
إذن كيف ستكون نهاية سيدنا بهذا المدار الغريب ؟
يعتقد بعض الناس أن "سيدنا" طُرد لهذا المكان بسبب تفاعله مع نبتون
ولكن لأن أقرب مسافة بين "سيدنا" و بين و الشمس تبلغ مرتان و نصف ضعف المسافة بين الشمس و نبتون
فقد يكون هذا غير محتمل
و مع ذلك , من الممكن أن هناك نجم طرد سيدنا من مكان نشأته بالقرب من نبتون إلى مكانه الحالي
ربما يكون هذا النجم هو أحد النجوم في المجموعة التي يُعتقد أن الشمس نشأت فيها
ربما يكون "سيدنا" أول جسم معروف ضمن سرب كامل من الأجسام الجليدية الأخرى
والتي تعتبر الجزء الداخلي من سحابة أورت التي نعتقد أنها موجودة هناك بالخارج
عندما يتعلق الأمر بالجليد على الأرض فنحن نتحدث في العادة عن الماء في حالة التجمد
ولكن الجليد في هذا التجمد الشديد في مكان مثل "سيدنا" , لا يشير بالضرورة إلى الماء
عندما يُفكر معظم الناس بشأن الثلج , فأول ما يخطر ببالهم هو المواد التي تخرج من الثلاجة
ولكن عندما يتحدث العلماء عن الثلج , فنحن نتحدث فقط عن تحول كيميائي لا أكثر
نحن نتحدث عن كيف يمكنك أن تأخذ غاز أو سائل ثم تخفض درجة حرارتهم و تتسرب منهم الطاقة
حتى تتغير طريقة تفاعل الذرات و تتحول إلى صلب
في النظام الشمسي الخارجي , نجد الأمونيا ذلك المحلول المنظف يتجمد ويتحول إلى صلب
و نجد الميثان ذلك الغاز الطبيعي يتجمد أيضًا و يتحول إلى صلب
الجليد الجاف , وهو شيء نصنعه في المختبرات هنا على الأرض , نجد أن نظامنا الشمسي بالكامل مليء به
بالنسبة للعلماء , الثلج هو مجرد شيء في حالة مختلفة والذي عندما نعرضه للنار يتحول إما لغاز أو سائل
بعض الجليد , مثل ثاني أكسيد الكربون المتجمد هذا لا يتحول من صلب لسائل مثل الماء
بل يتحول إلى الحالة الغازية مباشرةً
هذا النوع من الجليد هو بالضبط نفس نوع المواد "التي شكلت جزء من تركيبة "بلوتو" و "إيريس
و العديد من العوالم الخارجية الأخرى في نظامنا الشمسي
عندما نرى مذنب , عندما نرى ذيله فما نراه بالفعل هو غازات
مثل الغازات التي تخرج من هذا الجليد الجاف , و التي تتدفق من مؤخرة المذنب بواسطة الإشعاع الشمسي
هنا على الأرض , انها مجرد لعبة طريفة نلعب بها
في هذه الغرفة , أنا مُحاط بكتل من الجليد المائي
وفي الواقع فإن جليد الماء منتشر هنا على الأرض وحتى في بعض "الأماكن الأخرى في النظام الشمسي , مثل قمر المشترى "يوروبا
ولكن هناك بعض الأماكن لديها نوع آخر من الجليد
قمر زُحل المدعو (تيتان) على سبيل المثال يمتلك ميثان و إيثان على هيئة جليد على سطحه
لذلك فإن جليد الماء ليس هو النوع الوحيد من الجليد
إذا كنت تبحث عن مجموعة متنوعة من الجليد في مكان واحد مناسب , فقم بالبحث على مذنب
الشيء المثير في دراسة المذنبات هو أنك ترى المواد التي صُنع منها نظامنا الشمسي بما في ذلك الأرض
برَّاقة و متجمدة في وقت مبكر من تكوين النظام الشمسي
يعتقد العديد من العلماء أن المذنبات مسؤولة عن تكوين محيطات الأرض الشاسعة
على مدى دهور من اصطدامات المذنبات فقد جلبت الماء السائل لسطح الأرض
في هذه الحالة , فهذه المذنبات الحاملة للماء مسؤولة عن كل شيء حي على سطح الكوكب
إذن من الأبرد , المذنب أم الكويكب ؟
هذا هو أراد (ترافيس) من سيدار رابيدز بولاية أيوا , أن يسأل برنامج الكون بشأنه
ترافيس , المذنبات في الواقع أكثر برودة من الكويكبات خلال معظم فترة رحلتها عبر الفضاء
وهذا بسبب أن المذنبات تبدأ رحلتها من التجمد الشديد للنظام الشمسي
تلك المنطقة باردة بحق
الكويكبات تكون قريبة دائما من الشمس لذلك فهم في الغالب أكثر دفئًا من المذنبات
المذنبات المتجمدة و الكويكبات الجليدية
ولكن ماذا عن عوالم كاملة مغطاة بالجليد و الثلج ؟
بينما نستمر في بحثنا عن أبرد الأماكن في الكون
إلى أي درجة برودة يمكننا الوصول ؟
وهل يمكن للحياة أن تتواجد تحت سطح جليدي لكوكب يتجول بين النجوم ؟
تلعب البرودة دورًا محوريًا في الكون
إنها وسط حافظ , يمنع تبديد العناصر الداعمة للحياة , مثل الهيدروجين و الأوكسجين و الكربون
قد تحتوي الأماكن الباردة في الكون على إجابات لأسئلة جوهرية عن المكان الذي جئنا منه
لذلك تخيل عالم يعيش دومًا في عصر جليدي
في الخيال العلمي , الكواكب الجليدية منتشرة
هوث , رورابنثي
ومن يستطيع أن ينسى مسلسل بندقية على الكوكب الجليدي زيرو"؟"
ولكن هنا , قد تغطي الحقيقة العلمية على الخيال العلمي
"يبحث الباحثون عن كواكب خارجية شبيهة بـ "هوث
لقد عاد العالم الجليدي الذي ظهر في مسلسل حرب النجوم
كبير و صخري و مغطى بالثلج
كوكب "هوث" كان صورة واقعية لكوكب كان مغطى بالماء بدرجة كافية ثم تجمد بسبب بُعده عن النجم
قد يكون لديك كوكب به محيط متجمد ولا يوجد به قارات أو أرض صلبة
لقد اتضح أن وجود كوكب جليدي بالكامل , ليس شيء واقعي
لقد حدث ذلك على الأرض عدة مرات في تاريخنا
في عدة مناسبات , غطت الأرض بالكامل بالجليد
ويمكننا أن نسمي هذه الحالة "كرة الثلج الأرضية"
ما يحدث هو أن الغطاء الجليدي ينمو و تبرد الأرض , و يتراكم المزيد من الجليد
الجليد بمثابة ضوء فهو يعكس ضوء الشمس ثم تبرد الأرض , و يتراكم المزيد من الجليد
فيعكس المزيد من ضوء الشمس و يتراكم المزيد من الجليد
فيتكون لديك تجميد شديد
ثم يتغير شيء ما بعد ذلك
فتزداد حرارة بعض الأجزاء منه فتذوب بعض الكتل الجليدية
في الواقع , يمكنك تخيل أنه من المفترض أن الأرض كانت مجمدة معظم الأوقات
و السبب في أنها لم تكن كذلك هو الغلاف الجوي السميك الذي يحتفظ بالكثير من الحرارة
إذا لم يكن لدينا غلاف جوي , وكانت الأرض على مسافة بعيدة من الشمس
لتجمد الماء بالكامل
بحلول عام 2012 , حدد العلماء أكثر من 700 كوكب خارج النظام الشمسي
وهو رقم يزيد كل سنة
العديد منهم عبارة عن كواكب غاز عملاقة , وهي عوالم تشبه المشترى و زُحل أكثر مما تشبه الأرض
إكتشاف عوالم جليدية صغيرة مهمة صعبة و لكنها ليست مستحيلة
تميل طرق الاستكشاف الحالية للعثور على كواكب ضخمة جدًا شديدة القرب من نجمها الأم
, ومع تقدم وسائل الاستكشاف يمكننا العثور على عوالم مجمدة أكثر
أحد تلك العوالم هو الكوكب المعروف بـ OGLE-2005-BLG-390Lb
ومن المعتقد أنه ضعف حجم الأرض خمس مرات
و حسب وجهة نظر الباحثين , فقد يتكون من صخور وجليد مثل تلك على الأرض
المسافة بين تلك الكواكب الخارجية وبين نجمها هي نفس المسافة بين المريخ و الشمس أو أبعد قليلًا
إذن ففي نظامنا الشمسي , سيكون موقعهم بين المريخ و المشترى
هذا الكواكب بالتحديد مثير للإهتمام لأنه ضعف حجم الأرض خمس مرات تقريبًا
لذلك فهو يُعتبر كوكب أرض عملاق
وهو أحد أقل الكواكب الخارجية كتلة التي عثرنا عليها
ولكن قد تصل درجة حرارته لـ 50 درجة فقط فوق الصفر المطلق
لذلك فسيكون كوكب جليدي ضخم شبيه بالأرض
نوع آخر من الكواكب الخارجية من المتوقع أن يكون مظلم و متجمد
الكواكب المارقة
وهي الكواكب التي لسبب أو لآخر تم طردها من أنظمتها الشمسية
فضاعت وسط الفراغ الجليدي بين النجوم
على قدر معرفتنا , فإن الكواكب تتشكل حول النجوم
ولكن ليس هناك ما يلزم بقائهم هناك
من الممكن أن تتسبب الجاذبية في طرد الكواكب خارج أنظمتها الشمسية
وهذه هي النهاية التي تكون نتيجتها كواكب مارقة لا تدور حول نجم ولكن بدلًا من ذلك تسافر بين النجوم
بدون نجم يمدهم بالدفئ , فمن المرجح أن تكون تلك الكواكب مظلمة و باردة و قاحلة
ولكن البرودة لا تعني الموت
يعتقد العديد من العلماء أن الحياة قد تتواجد تحت المحيطات المتجمدة لكوكب مارق
حتى بعد مليار سنة من التجول في الفضاء
بمجرد ابتعادهم عن النجم , فإنهم يتجمدون و يُغطُّون بالثلج بشكل كامل
ولكنه من المفترض أن بعضهم قد يحتفظ بغلاف جوي سميك
والذي سيحتفظ بدوره بالحرارة داخله
الحرارة الناتجة من العمليات الحرارية الأرضية وعمليات التحلل الإشعاعي داخل الكوكب
لذلك فليس من الضروري أن يكون السطح مغطى بالكامل بالجليد
, مع تحسن رؤيتنا للكون يزيد تقديرنا لعدد الكواكب المارقة
تشير عمليات المحاكاة الأخيرة أن عدد الكواكب المارقة قد يبلغ ضعف عدد النجوم في المجرة الواحدة
إذن ما الذي سيحدث إذا تسبب أحد النجوم في طرد الأرض خارج نظامنا الشمسي ؟
مع تحول الكوكب بالكامل إلى كوكب مارق وطرده إلى الظلام المتجمد في أعماق الفضاء
هل ستستمر الحياة ؟
إذا حدث ذلك , فسوف تتبدد الطاقة بسرعة شديدة , ليس كلها ولكن الكثير منها
ستتجمد المحيطات
سيصبح الغلاف الجوي صلبًا
و ربما نتحول إلى جثث هامدة
ولكن تخيل أننا عثرنا على عالم مثل هذا فيما بعد كل مُدنه سليمة كما هي
ليس علينا أن نقلق بشأن هذا المصير
ولكن الحضارة تنمو في وجود النجم الثنائي
لا يمكنك أن تعرف ما يمكن أن يحدث
قد لا يتمكن البشر من البقاء على قيد الحياة
ولكن تحت البحر , فإن الطريقة التي ستتجمد بها المياة , سوف تُعطي للحياة فرصة للبقاء
أحد الأشياء التي تساعد الأسماك على البقاء قي أمان هنا على كوكبنا
هو مائنا الطبيعي المتكون من ذرتان هيدروجين و ذرة أوكسجين
عندما يتجمد الماء , فإنه يتجمد من الأعلى للأسفل تاركًا الأسماك يسبحون في أمان تحت السطح المتجمد
و الآن , إذا ذهبنا إلى عالم آخر يمر بمرحلة التجمد الشديد
ربما يحتوي هذا الكوكب على محيطات من الأمونيا أو بحيرات من الميثان
وهذه السوائل تتجمد بدئًا من القاع حتى تصل للسطح
فتجعل أي سمك حي في هذه البحيرات المتجمدة محاصرة في منطقة السطح
وهذا بالطبع ليس مكانًا جيدًا لحياة الأسماك
إذا تحولت الأرض لكوكب مارق , فإن أشكال الحياة .. التي نراها في أعماق المحيط في مناطق الغوص
حيث تملئ تلك الفتحات الحرارية المحيط بماء ساخن جدًا جدًا
فسوف تستمر أشكال الحياة تلك وكأن شيئًا لم يكن لفترة تصل لملايين و ربما مليارات السنين
لذلك فمن الممكن جدًا أن تتواجد الحياة في أعماق المحيط , إذا تحول الكوكب الجليدي إلى كوكب مارق
قد تتواجد الحياة على سطح كوكب مارق , ولكن ليس للأبد
بعد كل ذلك , يظل الفضاء مكان بارد للغاية و تبقى الأرض التي تمنحنا الحياة دافئة
نحن قريبون من الشمس
المكان المثالي في الكون و البعيد عن أي مجرة أو نجم
تصل درجة حرارته إلى 2.7 درجة فوق الصفر المطلق
هذه هي درجة حرارة الفضاء نفسه
إنها باردة بحق إنه صقيع مدقع
إذن ما هو أبرد مكان طبيعي في الكون ؟
إنه المكان الذي يمكنك أن تختبر فيه قاعدة علمية بسيطة في منزلك والتي ينتج عنها برد شديد
, بعد أن استكشفنا دور البرد في الفضاء المجاور نستعد الآن لرحلة إلى المزيد من الأماكن المتجمدة
اكتشف علماء الفلك مؤخرًا ما يعتقدون أنه ربما يكون أبرد جسم نجمي على الإطلاق
جسم يبعد عن الأرض مسافة 40 سنة ضوئية فقط
"وهو يُدعى القزم البني من النوع "و
وطبقًا لوجهة نظر العلماء , تصل درجة الحرارة على سطحه ما يُعادل أحد أيام الربيع الدافئة تقريبًا
في عام 2011 , عثرنا على أبرد قزم بني على الإطلاق
وهو جسم بارد للغاية , في الواقع هو جسم أبرد من البشر مثلك و مثلي
وهو جسم تصل درجة حرارته إلى 80 درجة فهرنهايت فقط
تسجل شمسنا في اليوم الدافىء اللطيف حوالي 10 آلاف درجة فهرنهايت
فهل هذا القزم البني نجم أم لا ؟
القزم البني هو جسم متوسط بين الكوكب و النجم الكامل
وهو أكبر كتلة من كوكب بحجم المشترى
ولكنه ليس كبير بما يكفي حتى يدعم حدوث اندماج نووي مستمر في باطنه
لذلك فالنجم الحقيقي يحدث داخله اندماج نووي لمدة طويلة للغاية
بينما يمتلك القزم البني اندماج نووي لفترة قصيرة
ما تفعله الأقزام البنية هي أنها تسد الفجوة بين الكواكب و النجوم
لذلك فالأقزام البنية هادئة ليس فقط لأنها باردة ولكن لأن هناك أمور غريبة تحدث داخلها
و بما أن درجة حرارتها منخفضة , فقد تمتلك تلك النجوم سُحب في غلافها الجوي الخارجي
وقد تكون سحب جليدية أو قد تكون حتى في بعض الأحيان سحب حديدية
لذلك فنحن نعتقد أن بعض الأقزام البنية قد تحتوي على أمطار من الحديد
حيث يتكثف الحديد خارج الغلاف الجوي و يهبط على هيئة أمطار على الطبقات السفلى
, ولكن حتى مع أهدئ أنواع النجوم
فقد تحصل على جليد مثل ذلك الذي نراه في سحب المشترى , في هذه الأجسام التي تشبه النجوم و الكواكب
, ومع انطلاقنا المستمر في الكون تجاه الخارج
عندما نبعد 400 سنة ضوئية عن الأرض تظهر فجأة نجوم إلى الوجود من العدم
و تنخفض درجات الحرارة , و نواجه "السواد الحالك المدعو "بيرنارد 68
يُعتبر "بيرنارد 68" مهمًا بسبب أنك لا تراه
إنه مجرد رُقعة سوداء لا يخرج منها أي ضوء
ولا يعبر أي ضوء من خلاله
إنه عبارة عن بقعة سوداء معتمة في السماء
ما كنا نعتقد يومًا ما أنه ثقب في السماء يُعرف الآن بالسحابة الجزيئية المظلمة
السحب الجزيئية المظلمة هي سحب ضخمة في الفضاء تتكون من الغاز و الغبار
وعندما نقول غبار , فنحن نعني بذلك قطع صغيرة من المياه و السيليكات لا تختلف كثيرًا عمّا يغطي الأسطح
يمكن لضوء الشمس و ضوء النجوم أن يخترق فقط المناطق الخارجية لسحب الغاز
ومع تعمقنا أكثر و أكثر بالداخل , تمنع هذه الكتل المظلمة كل الأطوال الموجية المرئية للضوء من العبور
فقط الأشعة تحت الحمراء هي من يمكنها العبور إلى أعماق تلك السحب
وهذا يمنع ارتفاع درجة حرارة السحب
وفي الواقع , فهو يجعل من باطن تلك السحب أحد أكثر الأماكن ظلًا و أحد أبرد الأماكن في الكون
بيرنارد 68" ليس ذلك فقط"
درجة الـ 16 كلفن القارسة في محيطه تزداد برودة عند انطلاقك أكثر للداخل
هذه سحابة واحدة باردة
أحد أكثر الأشياء المثيرة للاهتمام "بخصوص الأجسام مثل "بيرنارد 68
هو أنها تعتبر حتى الآن أحد أبرد الأماكن في الكون
ولكن كل ما يحتاجه الأمر مجرد موجة صادمة تجعلهم ينهارون و تبدأ عمليه تشكيل نجم
و أول النجوم التي ستتشكل ستكون هي أكبر النجوم و ستكون أحد أكثر الأجسام سخونة في الكون
لذلك ففي لحظة واحدة , واحدة من تلك السحب الجزيئية المظلمة يمكنها أن تُصبح أكثر سخونة مما حولها
ولكنها كانت في اللحظة السابقة أبرد الأجسام في الكون
نستمر في رحلتنا , وقد وصلنا إلى أبرد مكان عرفناه في الكون
يبعد عن الأرض تقريبًا بـ 5000 سنة ضوئية
نحن ندخل الآن على سديم بوميرانج
هذا السديم الذي يشبه ربطة العنق هو في الواقع أبرد من باقي مناطق الكون
لقد انخفضت درجة حرارته بسبب تدفق الغاز إلى - 458 درجة فهرنهايت تقريبًا
أي درجة واحدة فقط فوق الصفر المطلق
يتكون سديم بوميرانج من غازات تتمدد بسرعة ناتجة من نجم يحتضر
وهذه الغازات تتمدد بسرعة شديدة حتى بردت و وصلت لدرجة حرارة أقل من الفضاء المحيط
و أحد أسباب قدرتها على الوصول لهذه الدرجة شديدة الانخفاض , هو ببساطة لأنها مصنوعة من غاز متمدد
والغاز المتمدد يكون هكذا بالضبط
مثل الغاز المتمدد في هذه العلبة
تنخفض درجة حرارته مع انتشار الغاز في مساحة شاسعة
في الحقيقة , يمكنني استخدام ماء الشرب هذه
,ماء الشرب هذه التي تمتلك نفس درجة حرارة الغرفة يمكنني أن أجمدها بواسطة الغاز الخارج من هذه العلبة
و الآن لن أدعي أن سديم بوميرانج به ثلج
ولكن يمكن أن ترى أن القليل من الغاز المتمدد يمكنه أن يصنع مساحة شديدة التجمد
باستخدام التقنيات الحديثة , من الممكن صُنع درجة حرارة أكثر انخفاضًا في المختبر
لذلك فأبرد مكان بارد بحق في الكون ربما يكون هنا على كوكب الأرض
في تجارب المعامل , يمكنك الآن أن تصل لدرجة حرارة منخفضة للغاية
في الحقيقة , أقل درجة حرارة وصلنا إليها , هي تقريبًا نصف نانوكلفن
أي واحد في المليار من الدرجة العادية
إنها درجة منخفضة بحق
ومع اقتراب درجات الحرارة في تلك التجارب من الصفر المُطلق تحدث للمادة أشياء غريبة
تتفاعل الذرات مع التجمد الشديد عن طريق التكتل معًا في شكل غريب من المادة
هذا هو المكان الذي تتحول فيه كل الذرات إلى نفس الحالة
إنهم يتحركون بطرق متشابهة أو حتى بنفس الطريقة
إنها مواد غريبة للغاية
المواد الباردة للغاية التي يمكنها أن توقف حتى الضوء في مساره
أحد أبرد الأشياء التي يمكننا صناعتها هو في الواقع ايقاف شعاع ضوء
أعلم أن الأمر يبدو جنونيًا
ولكن يمكننا أن نأخذ شعاع من الضوء و القيام بابطائه ومن ثم التعامل معه و نفعل به ما نشاء ثم نُطلقه مرة أخرى
أحد الأشياء التي يمكنك فعلها هو ايقافه و تحويله إلى إشارة كهربية
ثم إعادة إطلاقه وتحويله لضوء مرة أخرى
وهذا أمر مثير للاهتمام بحق لأنه يتضمن كل أنواع التطبيقات العملية في مجال الالكترونيات
إنه مجرد مثال آخر على قدرة التجمد الشديد على تحويل الأشكال الأساسية في الكون لبعضها
و مرة أخرى , يعتقد العديد من العلماء أن الكون نفسه في طريقه لعملية تحول أساسية و أخيرة إلى حالة دائمة من التجمد الشديد
وهي رحلة بلا عودة
الكون محكوم عليه بالفناء
هذا ما يعتقده عدد من العلماء الذين يدرسون النهايات المحتملة للوجود
كل الحرارة و الطاقة التي كانت موجودة في بداية الزمان , تختفي ببطئ و هدوء
تبدأ القصة الكاملة لتاريخ الكون عند ضخ هذا الكم الهائل من الطاقة عبر الانفجار الكبير
و مشاهدته يتبدد مع توسع الكون
الكون الذي بدأ بعملية الانفجار الكبير و يستمر في التوسع سوف يتعرض لنقص في الطاقة في النهاية وهو أمر لا حل له
بمعنى آخر , فإن الكون يتقلص تدريجيًا
وهو أمريشبه تحريك الزنبرك في هذه الدمى , وتركها تتحرك لفترة وجيزة
وفي النهاية تنفد كل الطاقة ولا يوجد طاقة مُخزنة في الزُنبرك
وسيكون عليك أن تُدير الزنبرك مرة أخرى حتى يُعيد الكرَّة مرة أخرى
هذه الدُمى لديها بعض الطاقة الأولية
, ومع تحركهم تلك الحركة القليلة ترى تلك الطاقة تُستهلك حتى تنفد
وفي النهاية , ستتوقف تلك الدُمى
سيصلون إلى أقل مستويات الطاقة وقد لا يكون هناك طاقة كافية تخرج منهم
حسنًا , بمجرد أن تفنى كل تلك النجوم وبمجرد انتشار كل الطاقة في الكون بانتظام
لن يحدث شيء مثير , لأنها لن تستمر كما حدث في حالة لعب الزنبرك
لن يتوسع الكون بعد الآن
ولكن الكون نفسه يكبر في الحجم و يتوسع ولا وجود لطاقة أو حرارة جديدة تُضخ للنظام
, إذا لم يُمزق الكون نفسه أولًا سينتهي به الأمر إلى حالة تجمد شديد
بارد و مظلم و كئيب
تحترق النجوم
و تُدمر الكواكب
و تتصادم المجرات ثم تشتعل و تنهار تمامًا و تُطلق قذائف جليدية من كيانهم المنهار
على مدى مئات المليارات من السنين , سيتم استهلاك كل جزء من الطاقة في الكون و يُبدد في الفراغ المتوسع للأبد
عندما يصل الكون مرحلته الكارثية الأخيرة
وفي النهاية , سيتوسع إلى نقطة حيث لا يوجد عندها أي حرارة في الكون
وهذا يعني عدم وجود تفاعلات كيميائية
وهذا يعني عدم وجود تفاعلات بيولوجية
.. ما سوف تراه هو
ستكون الحالة النهائية للكون عبارة عن لاشيء
لا شيء لتراه هنا , لا ثقوب سوداء ولا أقزام بيضاء ولا نجوم نيوترونية
ولا حتى بروتونات
فقط لا شيء
, في الكون شديد البرودة المظلم
يمكنك القول أنه سيتحول إلى أقصى درجات التجمد الشديد
و لكن هل ستكون النهاية بهذه الطريقة ؟
هل هناك أي شيء يمكنه أن يمنع الكون أن ينتهي على هيئة فراغ متجمد و مُظلم
حتى نمنع فناء الكون , يجب على الجاذبية أو أي قوة تماثلها أن تجذب كل مكونات الكون معًا لتجمعها مرة أخرى
حتى الآن , مازال الكون يتوسع
و قوة الجاذبية بعد قياسها ليست كافية لجذب كل شيء
ولكننا أدركنا أننا لا نعرف حتى كل العوامل المشتركة في اللعبة
لقد عرفنا أمر الطاقة المظلمة في الـ 20 سنة الأخيرة فقط
وهي قوة طاردة في الأساس شيء يقوم بدفع الكون وتفريقه
لم نكن نعرف بوجودها منذ 20 سنة مضت
ولكن من الممكن أن نتصور أنه يومًا ما سوف تتحول الطاقة المظلمة التي تسرع من توسع الكون إلى قوة جذب
إذا صار الأمر هكذا , وإذا كان هناك ما يكفي من الطاقة قد يتوقف الكون عن التوسع و ينهار مرة أخرى
نحن لا نعرف أن هذا سيحدث ولكنه قد يحدث
في هذه الحالة , سوف يتعرض الكون لنهاية شديدة الحرارة بحق
حيث ستتصادم كل الجسيمات ببعضها البعض
سترتفع درجة الحرارة وتُدمر النجوم و الكواكب
ستحصل على كون هامد بلا حياة
كونًا حارًا بدلًا من أن يكون في حالة تجمد شديد
, ما زال للأمر بقية لا تطفئ الشاشة الآن
تخميني أن الكون سينتهي في تجمد شديد ذو درجة حرارة منخفضة للغاية
لأنه يبدو أن الطاقة المظلمة الحالية ربما تستمر في الإسراع من توسع الكون للأبد
إذا كان الأمر هكذا , ستصبح درجة حرارة الكون قريبة جدًا من الصفر المطلق , وتلك هي أقصى حالات التجمد الشديد
البرودة مكوِّن أساسي للكون
البرودة ضرورية لوجود الكون الذي نراه لأنه بدون البرودة لن تتدفق الطاقة
أنت بحاجة للطاقة لعملية التحول من سخن لبارد
و تدفق الطاقة هو ما يؤدي إلى كل البنيات التي نراها في الكون بما في ذلك نحن
.. لذلك فلن يكون لنا أي وجود بدون وجود تدفق للطاقة
من الأماكن الساخنة إلى العديد من الأشكال بحيث يمكن للطاقة أن تتدفق إلى الكون
لذلك ففي المرة التالية التي تشعر فيها ببرد .. الشتاء أو تضربك كرة ثلج , فقط تذكر
أنه لولا البرد لن يكون لك أي وجود
و عزائنا الوحيد , أنه لن يكون لنا وجود بعد مئات التريليونات من الأعوام من الآن
عندما يدخل الكون في مرحلته الأخيرة من التجمد الشديد
Translated By : DrMansoob
Our Best Wishes -(-( Arab Translators )-)- fb/ArabTranslators
أليكس فيليبينكو جامعة كاليفورنيا ، بيركلي
كيفين جرازيير عالم كواكب
باميلا جاي جامعة جنوب إلينوي
لوسيان فالكوفيتش جامعة برينسيتون
لورا دانلي مرصد جريفيث