المسبار الصيني يكشف عن معادن غير عادية بعينات التربة القمرية !

المسبار الصيني يكشف عن معادن غير عادية بعينات التربة القمرية !
TT

المسبار الصيني يكشف عن معادن غير عادية بعينات التربة القمرية !

المسبار الصيني يكشف عن معادن غير عادية بعينات التربة القمرية !

قامت المركبة الصينية «تشانغ آه-5» (Chang'e-5) - وهي أول مهمة لإعادة عينة من القمر منذ بعثة الاتحاد السوفييتي «لونا 24» عام 1976- بتسليم 1.73 كيلوغرام من الريغولث، أو كما يسمى الحطام الصخري، من محيط العواصف (Oceanus Procellarum)، في الحافة الغربية لسطح القمر.

ووصلت العينة إلى «تشانغ آه-5» (CE-5) أواخر عام 2020. وقد حدد المتخصصون الصينيون في التربة القمرية معدنا جديدا أطلقوا عليه اسم Changesite-(Y)، بالإضافة إلى مجموعة متنوعة من معادن السيليكا، التي وجدوا تركيباتها وهياكلها محيرة. حيث قارن العلماء من الأكاديمية الصينية للعلوم تركيبة عينة CE-5 بعينات أخرى من الريغولث القمري والمريخي. وفحصوا الأسباب والأصول المحتملة للتركيب الفريد للعينة القمرية.

وقد أوضحت الدراسة أن الكويكبات والمذنبات تصطدم بالقمر بسرعات قصوى، ما يسبب تحولا (صدمة) في الصخور القمرية. ويحدث هذا التغير في درجة الحرارة والضغط بسرعة وله سمات مميزة، بما في ذلك تكوين أشكال متعددة من السيليكا مثل الستيشوفيت والسيفيرتيت، والتي تكون متطابقة كيميائيا مع الكوارتز (معدن مألوف يوجد في العديد من أنواع الصخور) ولكن لها هياكل بلورية مختلفة. وذلك وفق ما ذكر موقع «phys.org» العلمي.

وبين العلماء أنه «على الرغم من أن سطح القمر مغطى بعشرات الآلاف من الحفر، إلا أن المعادن عالية الضغط غير شائعة في العينات القمرية. وأحد التفسيرات المحتملة لذلك هو أن معظم المعادن ذات الضغط العالي تكون غير مستقرة عند درجات الحرارة المرتفعة. لذلك، فإن تلك التي تشكلت أثناء الاصطدام يمكن أن تكون قد شهدت عملية تراجعية (retrograde process)».لكن مع ذلك، فإن جزءا من السيليكا في عينة CE-5 يحتوي على كل من ستيشوفيت وسيفيرتيت، وهي معادن تتعايش نظريا فقط عند ضغوط أعلى بكثير من تلك التي شهدتها العينة على ما يبدو.

من أجل ذلك يرجح العلماء أن السيفرتيت موجود في المرحلة بين ستيشوفيت وشكل آخر من أشكال السيليكا يسمى ألفا كريستوبالايت (α-cristobalite)، الموجود أيضا في العينة.

وأضاف العلماء «بعبارة أخرى، يمكن أن يتشكل السيفرتيت من ألفا كريستوبالايت أثناء عملية الضغط، ويتحول بعض العينة إلى ستيشوفيت أثناء عملية زيادة درجة الحرارة اللاحقة».

لقد جلبت مهمة المركبة الصينية أيضا المعدن القمري الجديد Changesite-(Y)، وهو معدن فوسفات يتميز ببلورات عمودية شفافة عديمة اللون. حيث قدَّر العلماء ذروة الضغط (11–40 غيغا باسكال) ومدة التأثير (0.1–1.0 ثانية) للاصطدام الذي شكل العينة.

ومن خلال دمج هذه المعلومات مع نماذج موجة الصدمة، قدر الباحثون أن الحفرة الناتجة يتراوح عرضها من 3 إلى 32 كيلومترا، اعتمادا على زاوية التأثير. فيما تظهر الملاحظات عن بعد أن شظايا الريغولث بعينة CE-5 تأتي بشكل رئيسي من أربع فوهات تصادمية، وفوهة أرسطرخوس (فوهة صدمية توجد في الجانب القريب للقمر) هي الأحدث بين الحفر الأربع البعيدة.

ونظرا لأن الستيشوفيت والسيفيرتيت يمكن أن يتأثرا بسهولة بالتحول الحراري، فقد استنتجوا أن قطعة السيليكا نشأت على الأرجح من الاصطدام الذي شكل فوهة أرسطرخوس.

 


مقالات ذات صلة

بعد 8 أشهر في الفضاء... رواد «ناسا» يرفضون الإفصاح عن شخصية من أصيب منهم بالمرض

يوميات الشرق رواد الفضاء ماثيو دومينيك ومايكل بارات وجانيت إيبس يعقدون مؤتمراً صحافياً في مركز جونسون الفضائي في هيوستن (أ.ب)

بعد 8 أشهر في الفضاء... رواد «ناسا» يرفضون الإفصاح عن شخصية من أصيب منهم بالمرض

رفض 3 رواد فضاء تابعين لـ«ناسا» انتهت مهمة طويلة قاموا بها في محطة الفضاء الدولية بالمستشفى، الشهر الماضي، كَشْفَ مَن منهم كان مريضاً.

«الشرق الأوسط» (واشنطن)
يوميات الشرق مركبة «زورونغ» الصينية هبطت على المريخ في مايو عام 2021 (أ.ف.ب)

بحر قديم على المريخ؟ مسبار صيني يكشف التفاصيل

عثرت مركبة «زورونغ» الصينية على أدلة على وجود خط ساحلي قديم على كوكب المريخ.

«الشرق الأوسط» (بكين)
يوميات الشرق بين يدَي تاكاو دوي نموذج هندسي لـ«ليغنوسات» (رويترز)

أول قمر اصطناعي خشبي في العالم تُطلقه اليابان إلى الفضاء

انطلق أول قمر اصطناعي خشبي في العالم صنعه باحثون يابانيون إلى الفضاء، الثلاثاء، في اختبار مُبكر لاستخدام الأخشاب باستكشاف القمر والمريخ.

«الشرق الأوسط» (كيوتو اليابان)
آسيا مركبة الإطلاق «سويوز 2.1» خلال انطلاقها من قاعدة فوستوتشني الفضائية الروسية (أ.ب)

روسيا تطلق للفضاء عشرات الأقمار منها اثنان لإيران

قالت وكالة الفضاء الروسية (روسكوسموس) إن روسيا أطلقت صاروخا من طراز سويوز في ساعة مبكرة من صباح اليوم الثلاثاء محملا بقمرين صناعيين مصممين لمراقبة الطقس.

«الشرق الأوسط» (موسكو)
علوم أداة رسم خرائط ثلاثية الأبعاد تحل محل نظام تحديد المواقع العالمي

أداة رسم خرائط ثلاثية الأبعاد تحل محل نظام تحديد المواقع العالمي

إذا حدث وتعطَّل نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، فهل يمكن للطائرات التنقل من خلال مقارنة الملامح التي ترصدها فيما حولها، بخرائط ثلاثية الأبعاد مفصَّلة؟

«الشرق الأوسط» (واشنطن)

كيف يُسرّع الذكاء الاصطناعي مسار الاكتشافات العلمية؟

باحثون بجامعة نورث كارولينا يعتمدون على روبوت لتنفيذ مهام بالمختبر (جامعة نورث كارولينا)
باحثون بجامعة نورث كارولينا يعتمدون على روبوت لتنفيذ مهام بالمختبر (جامعة نورث كارولينا)
TT

كيف يُسرّع الذكاء الاصطناعي مسار الاكتشافات العلمية؟

باحثون بجامعة نورث كارولينا يعتمدون على روبوت لتنفيذ مهام بالمختبر (جامعة نورث كارولينا)
باحثون بجامعة نورث كارولينا يعتمدون على روبوت لتنفيذ مهام بالمختبر (جامعة نورث كارولينا)

في عصر تزداد فيه الحاجة إلى حلول مبتكرة لمواجهة التحديات العالمية في مجالات الصحة والطاقة، لا يزال كثير من المختبرات الحديثة تعتمد بشكل كبير على العمل اليدوي، ما يحد من سرعة ودقة التجارب العلمية.

لكن تحولاً جذرياً قد تشهده مختبرات العلوم في مجالات الكيمياء، والكيمياء الحيوية، وعلوم المواد؛ بفضل التقدم في التشغيل الآلي للروبوتات والذكاء الاصطناعي لأتمتة المهام المتكررة في المختبرات.

وتُمكّن الأتمتة، الروبوتات من إجراء التجارب بدقة وتناسق عالٍ دون تعب؛ ما يسرع من وتيرة البحث بشكل كبير ويقلل من المخاطر المرتبطة بالتعامل مع المواد الخطرة.

يمكن الاعتماد على الروبوتات في تنفيذ المهام المتكررة بالمختبرات (جامعة نورث كارولينا)

ويحرر هذا التحول العلماء من الأعمال الروتينية؛ ما يسمح لهم بالتركيز على أسئلة بحثية أكثر تعقيداً، ويعزّز من سرعة وفاعلية الاكتشافات العلمية في مجالات مثل الطب والطاقة والاستدامة.

5 مراحل

يعمل باحثون في قسمي علوم الكومبيوتر والكيمياء بجامعة نورث كارولاينا الأميركية على دراسة كيفية دمج الروبوتات وتقنيات الذكاء الاصطناعي لأتمتة المهام الروتينية في المختبرات، باستخدام روبوت متحرك لأتمتة مهام مختبر الكيمياء.

ويشير الباحثون، في الدراسة المنشورة بدورية «ساينس» في 23 أكتوبر (تشرين الأول) الماضي، إلى أن هذه الخطوة لا تعزز الكفاءة فحسب، بل تمثل أيضاً تحولاً جذرياً في طريقة إجراء الأبحاث العلمية، ما يتيح تحقيق نتائج مذهلة بشكل أكثر أماناً وموثوقية.

أوضح الباحثون أن أتمتة المختبرات تمر بـ5 مراحل تبدأ بالمساعدة في المهام البسيطة وتنتهي بالتشغيل الآلي الكامل. في المرحلة الأولى، يتم تنفيذ مهام فردية كالتعامل مع السوائل لتخفيف العبء الروتيني، ثم في المرحلة الثانية، ينفّذ الروبوت خطوات متتالية مع بقاء العاملين من البشر للإعداد والإشراف.

أتمتة المختبرات قد تحدث تحولاً جذرياً في طريقة إجراء الأبحاث العلمية (جامعة نورث كارولينا)

وفي المرحلة الثالثة، يدير الروبوت التجارب بالكامل مع تدخل بشري عند الظروف الطارئة، بينما في الرابعة يصبح الروبوت قادراً على التعامل مع هذه الظروف بمرونة أكبر.

أما في المرحلة الخامسة، فتعمل الروبوتات وأنظمة الذكاء الاصطناعي بشكل مستقل تماماً؛ ما يمكّن المختبرات من العمل المستمر دون تدخل بشري، ويعزز سرعة الاكتشافات العلمية والابتكار.

فوائد وتحديات

يقول الدكتور رون ألتيروفيتز، الباحث في الروبوتات الطبية بجامعة نورث كارولاينا، إن تطوير جزيئات ومواد كيميائية جديدة يتطلب جهوداً بشرية مكثفة، تشمل تصميم التجارب وتوليف المواد وتحليل النتائج، فيما يمكن لأتمتة المهام الروتينية أن تسرّع هذه العمليات وتزيد دقتها، عبر تنفيذ الخطوات بتناسق أعلى وتقليل الأخطاء، ما يعزز إمكانية إعادة إنتاج النتائج.

وأوضح لـ«الشرق الأوسط» أن الروبوتات يمكن أن تساهم في نقل العينات وإجراء القياسات وتقليل المخاطر المرتبطة بالمواد الخطرة؛ ما يعزز سلامة الباحثين. كما يمكنها تحليل كميات ضخمة من بيانات التجارب، واكتشاف الأنماط والرؤى غير الملحوظة للبشر، خصوصاً في التجارب التي تتطلب مراقبة مستمرة أو إنتاج كميات كبيرة من البيانات، مثل الفحص عالي الإنتاجية المستخدم في اكتشاف الأدوية.

ووفق شركة «يونايتد روبوتيكس غروب» المتخصصة في تطوير الروبوتات وحلول الأتمتة، فإن الروبوتات توفر فائدة مالية رئيسية تتمثل في زيادة الكفاءة والإنتاجية؛ إذ يمكن لأتمتة أنظمة المختبرات الأساسية تقليل خطوات المعالجة اليدوية بنسبة تصل إلى 86 في المائة، ما يعزز الكفاءة ويخفض تكاليف العمالة.

يمكن للروبوتات تحليل كميات ضخمة من بيانات التجارب واكتشاف الأنماط والرؤى غير الملحوظة للبشر

في السياق نفسه، كشفت مؤسسة «مايو كلينيك» الطبية الأميركية أن الأتمتة أدت إلى زيادة حجم العمل اليومي لـ10 أضعاف في بعض المختبرات، ما يرفع الإنتاجية ويتيح التعامل مع الطلب المتزايد في الأبحاث الطبية والعلمية.

وفي مجال الكيمياء المناعية، وهي تقنية مخبرية تستخدم لتحديد توزيع البروتينات والجزيئات داخل الأنسجة، ساعدت الأتمتة في معالجة المزيد من شرائح الأنسجة بزمن أقل، مما خفض زمن المعالجة بنسبة 15.22 في المائة والتكلفة لكل شريحة بنسبة 37.27 في المائة، وفق «يونايتد روبوتيكس غروب».

ولا تقتصر الفوائد على تقليل الزمن والتكلفة، بل تشمل تحسين الدقة وتقليل الأخطاء، وهو أمر حيوي في مجالات حساسة كعلم الجينوم واكتشاف الأدوية، وفق الباحثين.

وأظهرت تجربة، بمستشفى «إلبلاند كلينيكوم مايسن» في ألمانيا عام 2023، كيف تسهم الروبوتات في تحسين كفاءة المختبرات وتقليل عبء العمل، خصوصاً مع نقص الكوادر.

وفيما يتعلق بالتحديات، أشار ألتيروفيتز إلى أن الأتمتة تُنفذ حالياً في مهام محدودة بالمختبرات، ولتحقيق التنفيذ الكامل، يتطلب الأمر تطوير مهارات في الروبوتات وعلوم البيانات والذكاء الاصطناعي، إضافة إلى ضخ استثمارات في البنية التحتية وبرامج التدريب، ما قد يشكل عبئاً مالياً كبيراً. كما يتطلب تعاوناً بين الباحثين والمهندسين وعلماء الكومبيوتر لتحقيق الفائدة الكاملة من هذه التقنية.