هل توقفت مرّة للتساؤل من أين أتت سيارتك؟
أعنى مصدرها بالفعل؟
لكلّ جزء قصّة مذهلة
رحلة ملحمية عبر الزمان والمكان
ممتلئة بأعنف الأحداث منذ الانفجار العظيم
تاريخ سيارتك هو تاريخ الكون
تـرجمة: د.سامح نور dr_sameh_nour@yahoo.com
طريقة عمل الكون
كيف يبني الكون سيارتك
كم عمر سيارتك؟
عُمر سيارتي خمس سنوات
تم تجميع سيارتي عام 2001
،السيارة التي أقودها قديمة للغاية تم تصنيعها عام 1991
لكنه الوقت الذي تم تجميع الأجزاء والقِطع
لمعرفة العمر الحقيقي لسيارة ما
علينا خوض رحلة لبداية الزمان
بدأت سيارتك حياتها قبل بلايين السنوات
بعيدًا في أغوار الفضاء ببلايين السنوات
الأشياء التي تكوّن سياراتكم، تلك الذرّات، أغلبها
تمّ طرْقها قبل مولد أرضنا
أتعتقد أن سيارتك عتيقة؟
عمرها الحقيقي 13.8 بليون عام
حسنًا لنقم بذلك سيدي
ما الموادّ التي تتألّف منها سياراتكم إذًا؟
...أفضل طريقة لمعرفة ذلك أن نفكّك واحدة
الحديد، والبلاستيك، والبنزين ...والمطاط هي أوّل ما تتفكّك
،في نصف ساعة أخرى تقريبًا
سيتم تفكيك تلك العربة بالكامل
لا أطيق الانتظار لرؤيتها
ثم الألومنيوم والسيليكون والنحاس
وفي النهاية، معادن كريمة
مثل البلاتينيوم والذهب
كلِ من تلك العناصر هامة لبناء سيارة
لكن في أولى أيام الكون، لم تتواجد أيّا منها
،قبل 13.8 بليون عام
تم خلق الزمان والمكان في الانفجار العظيم
لا يمتلئ الكون الوليد سوى بالطاقة
بعد الانفجار العظيم، لم تكن هنالك سوى قطرة فوضوية من المادّة
لا تماثل ما ترونه اليوم
عندما برد الكون الوليد
جلبَت الطاقة مادّةَ غير مستقرّة والمادّة المضادّة
ثم البروتونات والنيوترونات وأخيرًا الذرّات
لكن ليس في أحدها الحديد أو السيليكون أو الكربون
السحب الغازية الشاسعة أغلبها هيدروجين
لابدّ من حدوث شيء لجَلب كلّ شيء لنا
وتمّ تكوين كلّ شيء
من وحدات الهيدروجين البنائية
ذرّة الهيدروجين أبسط وأخفّ
،ذرّة في الكون
ليست سوى بروتون واحد موجب الشحنة
يتّحد مع إليكترون واحد
ثم قام الكون ببناء ذرّات أكبر مثل الكربون
والحديد بدمج ذرّات الهيدروجين معًا
يبدأ كلّ شيء من أصول أبسط
تتألّف ذرة الحديد من العديد والعديد
من ذرات الهيدروجين البسيطة التي اتحدَت معًا
في البداية، وحدة البروتون البنائية الحُرّة
لا تريد الارتباط
البروتونات موجبة الشحنة
فعندما تدفعها قُرب بعضها فإنها تقاوم
الاقتراب من بعضها
لا تريد الارتباط ببعضها
هذا التنافر هو ما صنع الكون الوليد
تنحرف دوّامة من ذرّات الهيدروجين لتتفادى بعضها
لكن لو جعلتها تصل لنقطة حيث تستطيع
أن تضغطها بما يكفي من بعضها، ففي نقطة ما
ستقترن مع بعضها
دفْع الذرّات بقوّة حتى تتّحد
يسمّى بالاندماج النووي
إنها الخطوة الأولى نحو تحويل الكون المليء بالغاز
إلى كونِ مليء بعناصر لخلق الكواكب
والبشر والسيارات
كيف تعمل على دمج ذرّتين إذًا؟
ما انفكّ يقوم بذلك هذا الرجل في مرآبه منذ أن كان في الرابعة عشر
تيلور ويلسون" مهووس بالاندماج النووي"
أجل، يعلم الجيران بالمادّة المشعّة
الموجودة في المرآب
وتعلم الحكومة أيضًا
إنها منخفضة المستوى نسبيًا
هذه ساعتي متوقّفة
أعتقد أني الشخص الوحيد الذي أرتدي
ساعة بعداد غَيْغر
القطعة المحورية لمعمل "تيلور" النووري
هو مفاعل الاندماج دقيق التصميم
الذي بناه ولا يزال في الثانوية
سأقوم بإدخال بعض الغاز الآن
المكوّن الأوّل .. غاز الهيدروجين
وسيجري في غرفة عبر هذا
صمام الترشيح الدقيق هذا
المكوّن الثاني .. كهرباء عالية التيّار
أتساءل ما المشكلة
الطاقة- ربما عليك توصيله-
،مزوّد الطاقة مفصول حسنًا، لنحاول مجددًا
هذا محرج
يقوم "تيلور" بتمرير تيار شديد عبر قفص دائري صغير
يقبع داخل المفاعل
القفس سالب الشحنة
يقوم بسرعة بجذب أيونات الهيدروجين داخله
لذا يجذب جميع تلك الأيونات
ويمتصّها نحو المركز
وعندما تدخل فإنها تنحبس
وعلى أمل أن تتصادم ببعضها وتتّحد
حرارة الذرّات داخل القفص عالية للغاية للآن
بحيث تندمج ذرّات الهيدروجين معًا
فتصنع ذرّات هيليوم أكثر ثقلاً، وكمّية من الطاقة
أسخن من سطح الشمس
تلك النقطة الصغيرة من البلازما داخل تلك الشبكات الكهربائية
تمثّل نَجمًا داخل وعاء
قبل 13 بليون عام
استخدم الكون الجاذبية لدمج الذرّات
بدلاً من القفص الكهربائي
عبر الكون، سحب شاسعة من غاز الهيدروجين
تنضغط بفِعل جاذبيتها
يتنامَى الضغط والحرارة
بانجذاب المزيد والمزيد من الغاز
في النهاية، يحدث الاندماج في باطن لُبّ
تلك الكرات الضخمة من الغاز
وتبدأ النجوم الأولى بصناعة
العديد من العناصر الثقيلة التي تكوّن سيارتك اليوم
النجم في الأساس آلة لتحويل العناصر الأخفّ
لعناصر أثقل
لا يحدث الاندماج سوى داخل لبّ
تلك النجوم الأولى
تدمج ذرّات الهيدروجين لصنع الهيليوم
وعندما ينفد كامل الهيدروجين في اللبّ
يبحث النجم عن وقود جديد ليحرقه
بعد أن تحرق الهيدروجين لتكوّن الهيليوم، لبّ النجم
يبدأ في الانهيار ويزداد حرارة
وحينها تتوافر حرارة كافية لدمج ثلاث أنوية من الهيليوم
إلى كربون
ومن ثَمّ يندمج ليكوّن النيتروجين والأوكسجين
والسيليكون والحديد
لكن هذا الخط الإنتاجي الهائل للعناصر
لا يستطيع الاستمرار للأبد
كلما ثَقُلت الذرّات التي تدكّها معًا
قلّت الطاقة المتحرّرة
تقوم إذًا بتحويل الهيدروجين إلى هيليوم
ويتحوّل الهيليوم لهيدروجين ونيتروجين وأوكسجين
لكن تتحرّر في كلّ مرّة طاقة أقلّ
حتى تحصل على الحديد
الحديد في سيارتك هو في الأساس
سمّ قاتل عندما يتكوّن بالنجم
إنه يجرّد النجم من الحرارة اللازمة لبقائه
فينهار النجم ويموت ثم يتفجّر
في اللحظة التي يتكوّن الحديد في اللبّ
في جزء من الثانية
عن جَدّ
هذا مدى إثارة وغرابة الصلب في سيارتك
الانفجار، المسمّى المستعرّ الأعظم
هو إحدى ألمع وأعنف الأحداث في الكون
يحرّر طاقة تناهز ما تحرّرها الشمس
على مدار عمرها
وكافة العناصر التي تمّ تصنيعها تتناثر
في الفضاء
البقايا الغازية من الانفجار تسمّى
بقايا المستعرّ الأعظم
فقاعة متوسّعة من غاز الهيدروجين
،من الطبقات الخارجية للنجم تمتزج بالغبار النجمي
الكربون والأوكسجين والسيليكون والحديد، من باطنه
وهذا الغبار النجمي بعمر 13 بليون عام
ساعدك بالقيادة للعمل الأسبوع الماضي
كان ذات مرّة في لبّ نجم محتضر
ومن يدري؟
ربما بعض ذرّات الحديد في قرص الكابح
تم طَرْقها في قلب الجيل الأول من النجوم
التي أضاءت الكون
عندما تضخّ الحديد فإنما تضخّ الكون
الجيل الأوّل من النجوم قام بصنع العناصر في
في هيكل وجسد العربة وزجاجها والمقاعد
لكننا لا نزال نغفل مكوّنًا أساسيًا، مثل النحاس
من إليكترونيات السيارة
لصُنع هذا العنصر الهامّ، جيلٌ جديد من النجوم
يجب أن يحتضر في حدثٍ أغرب من الموت
صورة كوننا عندما تأتي النجوم الأولى
لنهاية أعمارها
درب التبانة اليافعة تعجّ بالومضات
حيث ينفجر نجمٌ بعد نجم
تلك المستعرّات العظمى العنيفة تقذف مزيجًا غنيًا
من العناصر الثقيلة نحو الفضاء
ذرّات الكربون والسيليكون والألومنيوم والحديد
التي ستبني سياراتنا هنا على الأرض يومًا ما
لكن أمعنوا النظر في سيارات اليوم
ستجدون العديد من العناصر الأثقل من الحديد
مثل النحاس في الأسلاك
والذهب في الوصائل
كيف صنع الكون تلك المعادن الثقيلة؟
في حالة النحاس، تكمُن الإجابة في التناسخ
النحاس معدنٌ لا تستغني عنه السيارة
هنالك نحاس يتجاوز الميل في السيارة المتوسطة
والسبب أن النحاس موصّل جيّد للكهرباء
ويُستخدم النحاس أيضًا لتوصيل الحرارة في شبكة التدفئة
يمنع سقوط المرتكزات من السقوط عندما تُسرع
وعندما تتوقّف فإن النحاس يزوّد الاحتكاك
في دوّاسة المكابح
لكن ظهور النحاس
ووجوده على الأرض قصّة مذهلة
يبدأ النحاس بموت نجم الجيل الأوّل
بقايا المستعرّ الأعظم المتوسّعة تصطدم بالسحب المجاورة
من الغاز، فتصنع موجة تصادمية من الضغط
فتصنع جيلا جديدًا من النجوم
هناك دورات للكون
تتكوّن النجوم، تعيش أعمارها
تموت، تنهار
وتتفجّر، وتَدفع عناصرها إلى سحب الغاز
التي بدورها تكوّن نجومًا جديدة بعناصر أثقل بداخلها
والتي ستعيد الدورة من جديد
فلو فكرتم في الأمر على هذا النّحو
فإن الكون أفضل مُدوّر
غاز الهيدروجين الذي يكوّن
نجوم الجيل الثاني مرصّعٌ بالكربون
والألومنيوم والحديد يتمّ طرده ببقايا المستعرّ الأعظم
أكبر تلك النجوم المتّسخة تحترق بلمعان
لبضعة ملايين من الأعوام
ثم تخضع لتحوّلٍ مذهل
يزداد حجم النجم عن حجمه السابق مئة مرّة
ثم يبرد ويتحوّل لعملاق أحمر
نجم الجيل الثاني تحوّل إلى
عملاق أحمر
وفي تلك الطبقات الخارجية المنتشرة يتحوّل الغبار النجمي الغنيّ بالحديد
...ببطء إلى نحاس
لكن ليس بالاندماج
لدى نواة الحديد 25 بروتونًا
هذه شحنة كهربائية خطيرة
فتحاول طرد أي بروتون نحاول إطلاقه بالداخل
كيف نقوم بإدخال المزيد من البروتونات؟
الطريقة التي نقوم بها بإدخال البروتون بأن نخدع النواة
بدل أن نُطلق البروتونات، فإننا نُطلق النيوترونات
تصادم الذرّات في طبقات النجم الخارجية
يَطرح النيوترونات أحيانًا
النيوترونات غير مشحونة فلا يتمّ صدّها
من البروتونات موجبة الشحنة في غبار الحديد النجمي
فتستطيع تلك النيوترونات أن تلتصق بالذرّات الأخرى حولها
،الذرّة جسيم بالغ الصّغر إنها تصنع هدفًا دقيقًا للغاية
لكن هنالك العديد من الجسيمات التي تطير قرب النجم
ولو اصطدم النيوترون صدفة بذرّة فيمكنه الالتصاق
وسيجعل هذا من نواة الذرّة أكبر
يستطيع نيوترون تلو الآخر الاصطدام بذرّة
ومن ثَمّ يستطيع هذا النيوترون أن يتفكّك إلى بروتون
يطرح النيوترون إليكترونًا
ويتبقّى بروتونًا، وذرّة جديدة أكبر
في تلك الحالة .. النحاس
يسمّي العلماء هذا التحوّل المذهل التلاشي البيتاوي
لذا يمكنكم بناء عناصر ثقيلة ببطء شديد
على مرّ آلاف ملايين السنوات
بمجرّد أسْر النيوترونات
في النهاية، لُبّ العملاق الأحمر
،ينفد من الوقود ويتفجّر النجم
قاذفًا طبقته الخارجية الغنية بالنحاس إلى الفضاء الخارجي
بفضل حياة وموت جيلَين من النجوم
يمكننا تزويد عربتنا بأسلاك النحاس
لكن لا يزال ينقصنا بعض المعادن الأثقل
مثل الرصاص من أجل البطارية
والذهب من أجل الوصائل الكهربائية
،لصُنع تلك الذرّات العملاقة يجب أن يصنع الكون
أروع الانفجارات منذ الانفجار العظيم
لصُنع سيارة، تحتاجون بعض المعادن الثقيلة
الإيريديوم على سبيل المثال، ذرّة متينة للغاية بسبعة وسبعين بروتونًا
المستخدم لغطاء أطراف البوجيهات (شمعات الإشعال)
المعدن الثقيل التالي هو الذهب بتسعة وسبعين بروتونًا
هذا الموصّل اللامع يقاوم التآكل، مما يجعله مثاليًا
للوصلات الكهربائية العارية
تلك الوصلات هنا لأجل تلك الوسادة الهوائية من الذهب
ولذا يستطيع هذا الشيء أن يتجاوب سريعًا
لو كانت هنالك حادثة وينقذ حياتك
أكبر ذرّة في السيارة هي الرصاص باثنين وثمانين بروتونًا
الرصاص فقط ما لديه المتانة لتوصيل الدَّفعة القصيرة
من الطاقة العالية اللازمة لبدء المحرّك مرارًا وتكرارًا
لكن حتى حديثًا، صناعة الكون
لتلك الذرّات الكبيرة كانت لغزًا كبيرًا
لا تستطيع صنع ذرّات ذهب في نجم عادي
لا تستطيع صنع ذرّات ذهب في نجم ضخم يحتضر
لصُنع ذرّات بتلك الضخامة بهذه النيوترونات العديدة
فأنت تحتاج حدثًا هائلاً
قبل بضعة سنوات فقط، اعتقد أغلب العلماء
أن المستعرّات العظمى كانت هائلة للغاية لتقوم بهذا الأمر
لكن شكّك الفلكي "إيدو بيرجر" في هذا
لو فتحتَ أيًا من تلك الكتب وانتقلتَ للصفحة
التي تخبرك عن مصدر الذهب، فستخبرك
أن الذهب أتى من انفجارات المستعرّات العظمى
لكن لم يلاحظ أحد مباشرة المستعرّات العظمى
تصنع عناصر كالذهب
وداخل محاكات الكمبيوتر، المستعرّات العظمى الافتراضية
افتقرَت للطاقة لطرق تلك الذرّات الضخمة
من الواضح أن هناك خطأ ما
لكن إن لم تكن المستعرّات العظمى قوية بما يكفي
فما عداها في الكون؟
تكوين العناصر الثقيلة يحتاج لنيوترونات عديدة
لذا افترضَت نظرية محتمَلة أخرى أن العناصر الأثقل
تمّ صنعها في اندماج نجمين نيوترونين
في نظام ثنائي
النجوم النيوترونية إحدى أغرب الأجرام
في الكون
تتكوّن من الألباب المنهارة للنجوم الضخمة
عندما تموت
تقوم بأخذ ضِعف كتلة الشمس
وتسحقها إلى كرة
بعرض عدّة أميال فقط
الإليكترونات والبروتونات التي تتطاير
داخله تتّحد لتكوّن نيوترونات
ويتبقّى لديك كرة بالغة الكثافة
من النيوترونات بحجم مدينة تقريبًا
النجوم النيوترونية بالغة الكثافة
لو أخذتَ ملعقة واحدة من مادّة النجم النيوتروني
فستنزن بليون طنًا
لو مات نجمان متجاوران معًا
فيمكن للنجمين النيوترونيين اللذان يخلّفانهما
أن يكوّنان زوجًا نجميًا
لكن الشراكة هالكة
لا يتبقّى سوى جسمين
مكتنزين للغاية يدورَين حول بعضهما
يتحرّكان معًا على مدار الزمن
حتى يلتئمان في النهاية
في أقوى انفجار منذ الانفجار العظيم
يسمّى الانفجار اندماج النجم النيوتروني
كمية الطاقة في هذا الانفجار كاسحة
يستحيل وصفها
إنها ككافة طاقة الشمس
التي تشعّها على مدار حياتها
وتحريرها في ثانية واحدة
اعتقد "بيرجر" أن هذا الانفجار الهائل
ما يطْرُق الإيريديوم والذهب والرصاص
لكن لإعادة كتابة تلك المجلّدات، يحتاج دليلاً قويًا
كان من الصعب إقناع المجتمع أن هذا
كان المصدر المحتمَل لإنتاج العناصر الثقيلة
البرهان في رؤية حدوث تلك العملية
في الكون
...يونيو 2013
"قمر ناسا الاصطناعي "سويفت يرصد هبّة قصيرة لآشعة جاما
من مجرّة قريبة
علامة أكيدة بحدوث اندماج نجمٍ نيوتروني
بالنسبة إلى "بيرجر" كان الحدث الذي ينتظره
بمجرّد معرفتنا بوجود
انفجار آشعة جاما بالجوار
أدركنا أنها فرصتنا الوحيدة على مدار ربما سنوات عديدة
للحصول على القياسات الصحيحة
لاختبار تكوين العناصر الثقيلة
بمجرّد أن تعرّف "سويفت" على الانفجار
اتّجه مقراب "هابل" نحو الحدث لالتقاط الصور
التقطناها...ونظرنا
...أدركنا تمامًا أين ننظر
في مركز تلك الدائرة الحمراء
ورأينا هذا المصدر في المنتصف
الذي يعدّ علامة مباشرة لإنتاج
العناصر الثقيلة للغاية، بما فيها الذهب
كانت نظرية "بيرجر" صائبة
لكن كان معدّل الإنتاج أعلى بكثير مما توقّع
في هذا الحدث وحده
كمية الذهب الذي تمّ إنتاجه
كانت أكثر من كتلة الأرض
لو تمكّنّا من جلبه بالكامل هنا
لكان يقدّر بكوادريليونات وكوادريليونات من الدولارات
لا تزال نظرية حديثة للغاية
لكن من المحتمل أن اندماجات النجم النيوتروني القديمة
صنعَت كافّة المعادن الثقيلة التي نراها في العالم اليوم
بما فيها المكوّن الأخير من أجل سيارتنا
لكن لا تزال تطفو تلك العناصر في الفضاء
ما نحتاجه الآن أن نجذبها معًا
...إلى كوكب ضخم
الأرض
هذا ما تبدو عليه سياراتكم
...قبل أن تولد الأرض
سحابة شاسعة دوّارة من الغاز والغبار النجمي
البقايا المتفجّرة للنجوم القديمة
السحب بين نجوم المجرّة
مصنوعة من كل ما يؤلّف الأرض
وأجسادكم، وسياراتكم
هناك كلّ ما تحتاجه يطفو في حالة غازية
بين النجوم
قبل 4.5 بليون عام
انهار الغاز والغبار مجددًا
اشتعلَت متفجّرة لصنع نجم جديد..شمسنا
قُرب الشمس اليافعة
انفجرت كافة الموادّ الأخفّ
لم يتبقّ سوى الموادّ الأثقل الأكثف
كان هناك كربون، كان هناك حديد
...كان هناك ذهب وكل شيء فيما بينها
على مرّ الزمن، هذه العناصر الحرّة
بدأت بالاندماج
صار الغبار صخورًا
اتّحدَت الصخور لتكوّن أجرامًا أكبر تسمّى كواكب مصغّرة
في النهاية، اتّحدَت الكواكب المصغّرة لتكوّن الأرض
نشأ كوكبنا بكافّة المكوّنات اللازمة لصنع سيارة
لكن توشك تلك المكوّنات أن تتّخذ سُبُلها
الأرض كوكب كبير
...وقامت بما لم تقم به كافة الكواكب
تمايزَت .. ذابت
ذاب النحاس والرصاص في الكبريت
وطافت على قمّة الأرض المذابة
لتسهّل من تعدين تلك المعادن اليوم
لكن المعادن النفيسة مثل الإيريديوم والذهب
غاصت إلى لبّ الأرض
وغاص أغلب الحديد معها
إنه مؤلم، كافة المعادن الثقيلة
هامّة الاستخدام مثل الحديد
غاصت إلى منتصف الأرض
حيث لا يمكننا الوصول إليها
ولا يوجد الكثير منها في القشرة
قبل 3.8 بليون عام، تكوّنَت المحيطات
وقامت المياه بإذابة البقايا الأخيرة
للحديد من سطح الأرض
في الواقع، كان هناك الكثير من الحديد في البحر
بحيث لكانت الأرض خضراء
وليست زرقاء كما هي اليوم
تبدو قشرة الأرض وكأن قدرها
أن تخلو من الحديد
ثم يأتي مخلّص غير محتمل .. الوحل الأخضر
أريد أن أريكم مثالين للصخور
"التي جلبناها من "جنوب أفريقيا
عالم الأحياء الجيولوجي بجامعة "كاليفورنيا" للتقنية "وودي فيشر"
يتعقّب تاريخ الحديد
عبر صخور الأرض الأولى
هذه مثال للصخور التي ترسّبَت
على قاع البحر قبل 2.5 بليون عام
ولا يوجد الكثير من الحديد في تلك العيّنة
المثير الآن أنك تذهب لنفس المكان
على الأرض بعد 200 مليون عام
وتجد أن الأشياء قد تغيّرَت
وستلاحظون هذا اللون الصدئ بها
هذا بسبب وجود أكسيد الحديد
وفي الحقيقة الصخرة نفسها ثقيلة وكثيفة للغاية
لماذا يتغير سجلّ الأرض الجيولوجي
بتلك السرعة وبهذه القوّة؟
ثمّة دليل أن الظهور المفاجئ للصخور الغنية بالحديد
يتماشى مع بزوغ النباتات البسيطة الأولى
هذا مخلوق مجهري يسمّى بالبكتيريا الزرقاء المخضرّة
كلّ خلية بهذا الوسط
خضراء، وتقوم بالتمثيل الضوئي
هذه المجموعة تجمع الطاقة من الضوء
باستخدام هذا لفصل الماء
وبالقيام بذلك فإنها تُنتج كميات ضخمة من الأوكسجين
في المحيطات الأولى، هذا الأوكسجين حديث التكوين
يرتبط بسرعة مع الحديد المذاب
فيكوّن صدأً كثيرًا يقبع على قاع المحيط
للمرّة الأولى في تاريخ ..الأرض، كان هناك أوكسجين
أوكسجين حرّ في الهواء، اتّحد مع الحديد
وغاص الحديد في الأساس لقاع المحيط
هذه الرواسب الصدئة القديمة
قامت بتكوين خام الحديد الذي نستخرجه من الأرض
لنصنع سيارات بعدها ببليوني عام
لذا في عملية صُنع سيارة
،تعدين خام الحديد
كانت الحياة جزءًا أصيلاً من تلك الخطوة الأولى
يجب أن تنتظر حتى يتطورون
حتى تتمكّن من تركيز
الموادّ الخام التي تحتاجها
حياة النباتات الأولى جلبت لنا الحديد
لكن موتها أكثر عونًا
لأنه دون النباتات الميتة فلن تسير سيارتك لأي مكان
لذا ما هو المكوّن الأخير
لتسيير سيارة؟
تحتاج أن تضيف الوقود
ونستخدم اليوم الوقود المرتكز على الهيدروكربون
نستخدم النفط
إن النفط بقايا حياة النباتات الميتة
منذ بلايين السنوات
يدهشني أن أفكّر أنك تقود سيارتك
وما تُدير به سيارتك هو نباتات ميتة
تتمّ معالجة تلك الهيدروكربونات أيضًا
للمساعدة في صناعة المطاط والبلاستيك من أجل الإطارات والفرش الداخلي
لدينا الآن تقريبًا كافة المكوّنات اللازمة
لإكمال سيارة
لا يتبقّى سوى شرارة لعمل المحرّك
لكن للحصول على تلك الشرارة
يجب أن تدفع الأرض ثمنًا باهظًا
،قبل 65 مليون عام
احتوَت قشرة الأرض على كافّة المكوّنات اللازمة
لبناء سيّارة عدا مجموعة هامّة
من المعادن القويّة
هذه شمعة الإشعال
وطريقة عملها أن يعبر 100 ألف فولت
عبر تلك الفجوة هنا
وهذا يُشعل بخار البنزين في أسطوانة محرّكك
يجب أن تنجو تلك القمّة في أحوال قاسية
فيجب أن يتمّ تصنيعها من مادّة قويّة للغاية
والعنصر في شمعة الإشعال
معدنٌ معروف بالإيريديوم
كحال المعادن الثقيلة الأخرى مثل الذهب والرصاص
نشأ الإيريديوم داخل البقايا المتفجّرة
للنجوم النيوترونية
وعندما تكوّنَت الأرض، كان هناك الكثير منه في المزيج
لكنه غاص سريعًا بعيدًا عن المنال
بينما لا تزال الأرض مذابة
هاويًا نحو اللبّ تحت تأثير الجاذبية
فمن أين يأتي الإيريديوم الذي نستخرجه اليوم؟
هذه الصفحة الصخرية المكشوفة في "كولورادو" تُظهر دليلاً
طبقة غامضة في سجلّ الأرض الجيولوجي
التي تغطّى الأرض كلها
هناك شيء مثير
بخصوص طبقة الوحل هنا
لو قمتَ بتحليل تركيز المعادن النادرة
مثل الإيريديوم في تلك الطبقة
ستجد أنه يوجد إيريديوم هنا أكثر مئة مرّة
من الموجود في صخور أخرى حولنا في قشرة الأرض
من الغريب أن نجد الكثير من الإيريديوم
متركّزًا في مكان واحد هنا في الصخور القشرية
ويتّضح أن مخزون الإيريديوم الكامل
في قشرة الأرض يتركّز أغلبه في تلك الطبقة
عندما اكتشف الجيولوجيون طبقة الإيريديوم
في أواخر السبعينات، صارت إحدى أكبر
الألغاز في العلم
كيف لأغلبية هذا المعدن النادر أن تنتهي
بالتركّز في هذه الطبقة الرقيقة؟
الفلكيون وحدهم من قاموا بقياس تركيزات كبيرة كهذه
للإيريديوم من قبل، داخل صخور
نشأت في حزام الكويكبات
قبل بلايين الأعوام، كانت تتكوّن الكواكب
بكافّة أنحاء نظامنا الشمسي
لكن كانت هنالك منطقة بين المريخ والمشتري
حيث عملَت جاذبية المشتري على تمزيق
أيًا ما كان يحاول التكوّن
ولم يتبقّ هناك سوى حزمة من القطع الصخرية الكبيرة
والتي ندعوها حزام الكويكبات
الآن، يتكوّن بعض حزام الكويكبات من الصخور
بعض الكويكبات الأخرى غنية بالمعادن
من آنٍ لآخر
تُقذَف الكويكبات بعيدًا عن مداراتها
بكويكبات أخرى أو بسبب جاذبية المشترى بعيدة المدى
وأحيانًا أخرى تصطدم بالأرض
أيمكن أن تكون طبقة الإيريديوم
بقايا متناثرة لاصطدام كويكب ضخم غني بالمعادن؟
قبل 30 عامًا، بدا الأمر فكرة مجنونة
كويكب واحد بحجم مدينة
ما يمتلك وحده القوّة الكافية
ليفجّر النثائر حول الأرض بأكملها
لو تخيلتم القوّة، وهَول
عنف حدثٍ كهذا
وهبوط البوصات من النثائر الغبارية
بكمية هائلة على الأفق وتتكوّم في السماء
،وتنهمر فوقكم وتدفنكم في تلك الطبقة
لابدّ وأن صنع ذلك فوّهة ضخمة بمكان ما على الأرض
رغم أن الفكرة مجنونة
فإن فرضية الكويكب قامت بحلّ
غموض قديم
انقرضت الديناصورات في نفس وقت
هطول طبقة الإيريديوم
هل الحدثان مرتبطان؟
تمّ حلّ اللغز عندما تم اكتشاف "فوّهة تصادم كويكب في "يوكاتان
اتّضح أن عمر الفوّهة 65 مليون عام
نفس عمر هذا الراسب
واتّضح أن حجم الفوّهة نفس حجم
الفوّهة الناتجة عن حجم كويكب
يلزمه صنع تلك الطبقة
لذا يتضح أنه وبنواحي عديدة
أن تعتقد أن الكويكب نوعٌ من نظام توصيل الإيريديوم
لنا هنا على سطح الأرض
وليس الإيريديوم وحده
ما ينبغي أن نشكر الكويكب عليه
ربما كانت هناك أوقاتًا عديدة
في تاريخ نظامنا الشمس حيث تمّ حدوث
قصف عنيف .. كافّة أنواع الكويكبات والمذنّبات
تهطل نحو الأرض
تصلّبت الأرض بعض الشيء حينها
لذا لم يغص كلّ شيء إلى اللب
بعض المعادن إذًا التي نراها حولنا
هي نتاج هذه الحقبة المتأخرة من القصف
تاريخ الأرض عنيف
على مدار الوقت، تم ضربنا مرارًا وتكرارًا
بكويكبات من كافّة الأحجام
قام بعضها بنقل بعض
العناصر الثقيلة إلى سطح الأرض
هذا العناصر الناشئة بالكويكبات
تتضمّن أغلب الذهب والبلاتينيوم والنيكل
التي نستخدمهما في السيارات اليوم
كوّن اصطدام الكويكبات بعض الجيوب لتركّزاتٍ
من بعض تلك المعادن الخام من أجلنا
بحيث يمكننا تعدينها بوفرة على السطح
في حالات عديدة، عندما تذهب إلى منجم لتستخرج
هذه العناصر الثقيلة، فما تفعله
هو الحفر في تصادم كويكب
الكويكبات الغنية بالمعادن هي القطعة الأخيرة
من اللغز
يمكننا الآن إعادة تنظيم رحلة كل ذرّة
من سيارتنا عبر الزمان والمكان
من لحظة الانفجار العظيم
مرورًا بأجيال من النجوم وحتى مولد الأرض
وانتهاءًا بالمعرض
على مدار العديد من المستعرّات العظمى
في كوننا ومولد وموت النجوم
تمكّنّا من جمع كافّة العناصر اللازمة
لتجميع تلك السيارات
هذا مدهش للغاية
أعقد أننا لم نقدّر تعقيد
العناصر التي تكوّن سياراتنا
وكم هي مميّزة، إنها من موادّ النجوم
لكن ليست كل السيارات كالتي قمنا بتفكيكها للتوّ
لا تدور كل سيارة بالبنزين هذه الأيام
وتحتاج المركبات الكهربائية لعنصر سحري
يُصنع في الفضاء بأسلحة الكون الإشعاعية
ليس لهذه السيارة خزان وقود
إنها جزء من جيل جديد من المركبات الكهربائية
مفتاح هذه السيارات عالية التقنية
يكمُن في بطارياتها التي يعاد شحنها
تقنية تعتمد على إحدى أندر معادن الأرض
هذه مجموعة بطارية لسيارة كهربائية
وفي سيارات اليوم الكهربائية المعدن المختار هو الليثيوم
لدى الليثيوم إحدى أذهل القصص في الكون
،بعد الهيدروجين والهيليوم
،فإن الليثيوم أخفّ عنصر
بوجود ثلاثة بروتونات فقط وأربعة نيوترونات
خفّته تجعله مثاليًا للسيارات الكهربائية
لو كان وزن البطارية أثقل من السيارة
فإننا نهدر الطاقة في تحريك البطارية
لو استطعنا صناعة بطارية خفيفة
على سبيل المثال بطارية أيون الليثيوم
فيمكننا تزويد الطاقة دون مشكلة
الاضطرار لحمل تلك البطاريات الثقيلة
مع السيارة
يصير الليثيوم وبسرعة
أحد أكثر المعادن المرغوبة على الأرض
لكنه أيضًا تحفة كونية
يصنع الانفجار العظيم القليل من الليثيوم
لكن عندما تكوّنت النجوم الأولى، اختفى هذا الليثيوم
على نقيض الهيدروجين والهيليوم المستقرين إلى حد كبير
في المقياس الذري، فإن الليثيوم ضعيف
يمكن حلّه إلى مكوّناته
بمرور الوقت، قامت تلك النجوم الأولى بتصنيع
،القليل من الليثيوم وحدها لكن لم يستمرّ الأمر طويلاً
إنه ضعيف للغاية بحيث أنه في لحظة صنعه
يتدمّر مجددًا بالأجواء
في لبّ النجم
كيف قام الكون إذًا بدمج الذرّات معًا
لتكوين الليثيوم؟
من المدهش أنه لم يقم بذلك
لقد قام بتفجيرها
الإجابة على مكان مجيء الليثيوم
مدهشة
إنها كإجابة من الخيال العلمي
وكأنه أتى من أسلحة إشعاعية من الفضاء
الأسلحة الإشعاعية هي المستعرّات العظمى
،وقذائفها هي الآشعة الكونية جسيمات عالية السرعة
تندفع في الفضاء كلمح البصر قرب سرعة الضوء
الآشعة الكونية جسيمات تحت ذرية
إنها أنوية ذرّية تسارعَت لسرعة الضوء
في انفجار مستعرّ أعظم
لو اعترضَت طريقها نواة ذرية أخرى، فيمكنها الاصطدام بها
وتمزيقها
وإحدى شظايا هذا الانفجار
الليثيوم
العملية كلعبة البولينغ، حيث كرة البولينغ
الشعاع الكوني، والقوارير
هي بعض الأنوية الذرية الأخرى
عندما تصطدم كرة البولينغ بالقوارير
فإنها تُبعثرها بكافّة الاتجاهات
وقد يكون الليثيوم أحد هذه القوارير
ترتحل الآشعة الكونية عبر الفضاء بأكمله
بين المجرّات وداخلها
لذا فإن الآشعة الكونية التي تكوّن الليثيوم
بحلّ العناصر الأخرى
تقوم بذلك في الفضاء بين النجوم
كافّة الليثيوم اليوم بالأرض تقريبًا
،تمّ تكوينه بتلك الطريقة ذرّة تلو الأخرى في فساحة الكون
ثم تمّ دفعه إلى سحب الغاز
التي قامت بتكوين نظامنا الشمسي
بالنسبة لسيارتنا الكونية قد يبدو هذا نهاية الإنتاج
لكن خط إنتاج الكون
يستمرّ بالدوران
هذا رائع
ظلّت الذرّات بتلك السيارة ترتحل
عبر الكون
أتت إلينا ربما قبل 13 بليون عام
بعد تكوين الكون ببليون عام
وخمّنوا الآن؟ لقد تمّ استهلاكها
ونعيدها إلي حيثما أتت
لن تستمرّ الذراتّ في سيارتنا للأبد
في الواقع، ستتدمّر سيارتنا
أثناء عمر فردٍ منا
حان الوقت للسحق
سيتمّ تدويرها لأشياء أخرى على الأرض
لكن في النهاية، حتى الذرّات على الأرض سيتمّ تدويرها
مع بقيّة الكون
كم هذا رائع؟
قد تفكّر أن سيارتك ستتدمّر في الأرض
وتشقّ طريقها في النهاية لكوكب آخر
سيتمّ بناؤها بطريقة تحويل أخرى
بجنس فضائي .. أعني هذا ممكن
وأعتقد أن هذه فكرة رائعة
من النجوم المولودة قبل بلايين السنين
إلى الآشعة الكونية وحتى الانفجار العظيم نفسه
من المدهش أن نتأمّل في كافّة الأشياء
التي يلزم أن تجتمع معًا في الكون
لنحظى بسيارة لأنفسنا
إنك تقود
في المنتج النهائي لشيء بدأ
قبل 13.7 بليون عام
ألهذه السيارة الجديدة رائحة؟
إنها رائحة الكون القديم
لأن أثر هذه الرائحة يعود
إلى الانفجار العظيم
ما رأيك بهذا؟
هذا يضمن آخر كلمة .. في العرض
أجل
تـرجمة: د.سامح نور dr_sameh_nour@yahoo.com