براكين المحيطات العميقة تطلق طاقة تكفي احتياجات أميركا

التحدي الأكبر يكمن في تحديد مكانها

اندلاع بركان «غرب ماتا» الشهير
اندلاع بركان «غرب ماتا» الشهير
TT

براكين المحيطات العميقة تطلق طاقة تكفي احتياجات أميركا

اندلاع بركان «غرب ماتا» الشهير
اندلاع بركان «غرب ماتا» الشهير

الثورات البركانية العميقة في المحيطات قادرة على إطلاق طاقة قوية للغاية، بمعدل مرتفع بما يكفي لإمداد الولايات المتحدة بأكملها باحتياجاتها من الطاقة، وفقاً لبحث نُشر بدورية «نيتشر كومينيكشن» في 21 من أبريل (نيسان) الماضي.
وكان يُعتقد منذ فترة طويلة أن الانفجارات من البراكين في أعماق البحار غير مثيرة للاهتمام نسبياً، مقارنة بالموجودة على الأرض، ففي حين أن البراكين الأرضية غالباً ما تنتج ثورات بركانية مذهلة، وتشتت الرماد البركاني في البيئة، كان يُعتقد أن الانفجارات البحرية العميقة تنتج فقط تدفقات حمم بركانية بطيئة الحركة.
لكن البيانات التي تم جمعها بواسطة المركبات التي يتم تشغيلها عن بُعد في أعماق شمال شرقي المحيط الهادي وحلّلها العلماء في جامعة ليدز البريطانية، كشفت عن وجود صلة بين الطريقة التي يتشتت بها الرماد أثناء الانفجارات البركانية وتوليد أعمدة كبيرة وقوية من المياه الساخنة التي تتصاعد من قاع المحيط، والمعروفة باسم «الميغابلوم».
وتحتوي هذه الأعمدة الضخمة على مياه ساخنة غنية بالمواد الكيميائية وتعمل بنفس الطريقة التي تعمل بها أعمدة الغلاف الجوي التي تُرى من البراكين الأرضية، وتنتشر أولاً إلى أعلى ثم إلى الخارج، وتحمل معها الرماد البركاني.
وكشفت الدراسة أن حجم «الميغابلوم» هائل، حيث تعادل أحجام المياه أربعين مليون حمام سباحة بحجم أولمبي، وتم اكتشافها فوق براكين غواصة مختلفة، لكن مصدرها ظل مجهولاً، وتظهر نتائج هذا البحث الجديد أنها تتشكل بسرعة أثناء ثوران الحمم البركانية.
وأجريت الدراسة تحت إشراف سام بيجلر، من كلية الرياضيات وديفيد فيرغسون، من كلية الأرض والبيئة بجامعة ليدز، حيث طورا معا نموذجا رياضيا يوضح كيف ينتشر الرماد الناتج عن الانفجارات البحرية على بعد عدة كيلومترات من البركان، وأظهروا أن معدل الطاقة المنبعثة والمطلوبة لنقل الرماد إلى المسافات المرصودة مرتفع للغاية، أي ما يعادل الطاقة المستخدمة من قبل الولايات المتحدة بأكملها.
يقول ديفيد فيرجسون في تقرير نشره الموقع الإلكتروني للجامعة بالتزامن مع الدراسة: «غالبية النشاط البركاني في المحيطات يحدث تحت الماء، في الغالب على أعماق عدة كيلومترات في أعماق المحيط، ولكن على عكس البراكين الأرضية، فإن اكتشاف حدوث ثوران بركاني في قاع البحر أمر صعب للغاية، وبالتالي لا يزال هناك الكثير من التحديات، أمام العلماء لمعرفة المزيد عن البراكين تحت سطح البحر وتأثيراتها على البيئة البحرية».
ويُظهر البحث أن الانفجارات البركانية تتسبب في تكوين «ميغابلوم» ضخمة، لكن إطلاق الطاقة سريع جداً بحيث لا يمكن توفيرها من الحمم المنصهرة المنفجرة وحدها، وبدلاً من ذلك، خلص البحث إلى أن الانفجارات البركانية تحت سطح البحر تؤدي إلى إفراغ سريع لخزانات السوائل الساخنة داخل قشرة الأرض، بينما تشق الصهارة طريقها صعوداً نحو قاع البحر، فإنها تدفع هذا السائل الساخن معها.
وأضاف بيجلر «يقدم عملنا دليلاً على أن حجم الميغابلوم مرتبط ارتباطاً مباشرا بانفجار الحمم البركانية وهي مسؤولة عن نقل الرماد البركاني في أعماق المحيط، كما يوضح أيضاً أن أعمدة الميغابلوم، يجب أن تكون قد تشكلت في غضون ساعات، مما أدى إلى حدوث معدل هائل من إطلاق الطاقة».
ورغم ما توصلت له الدراسة عبر النموذج الرياضي الذي تم تطويره، تظل الاستفادة من الطاقة المنبعثة من هذه البراكين، رهنا باكتشاف موقع هذه البراكين. يقول الدكتور محمد عبد اللاه، أستاذ الجيولوجيا بكلية العلوم جامعة بنها المصرية: «معظم الثورات البركانية العميقة في المحيطات تحدث بعيدا عن أعين العلماء على مسافات بعيدة تحت سطح الماء».
ويضيف لـ«الشرق الأوسط»: «هذا النوع من الثورات البركانية يمثل نحو 70 في المائة من الثورات البركانية بشكل عام، ومن ثم فإن الوصول لآلية لاكتشافها يمثل التحدي الأكبر بالنسبة للعلماء».


مقالات ذات صلة

في عام... آيسلندا تشهد سابع ثوران بركاني (صور)

أوروبا ثوران بركاني بالقرب من جريندافيك بآيسلندا (إ.ب.أ)

في عام... آيسلندا تشهد سابع ثوران بركاني (صور)

ثار بركان ليل الأربعاء - الخميس، في شبه جزيرة ريكيانيس، جنوب غربي آيسلندا، في سابع ثوران تشهده البلاد منذ ديسمبر (كانون الأول) الماضي.

«الشرق الأوسط» «الشرق الأوسط» (ريكيافيك)
آسيا سكان محليون يشاهدون ثوران بركان جبل ليوتوبي (أ.ف.ب)

بركان ليوتوبي في إندونيسيا يثور مجدداً والسلطات توسّع منطقة الحظر

ثار بركان جبل ليوتوبي لاكي-لاكي في إندونيسيا ثلاث مرات على الأقل في ساعة مبكرة من صباح اليوم السبت، مطلقا عمودا من الرماد بارتفاع تسعة كيلومترات.

«الشرق الأوسط» (جاكرتا )
آسيا جبل ميرابي ينفث الحمم البركانية على منحدراته أثناء ثورانه كما شوهد من قرية سرومبونغ في ماغيلانغ بإندونيسيا (أ.ف.ب)

10 قتلى جرَّاء ثوران بركاني بشرق إندونيسيا

قُتل عشرة أشخاص جرَّاء ثوران بركان في شرق إندونيسيا ليل الأحد الاثنين، على ما جاء في حصيلة جديدة صادرة عن السلطات.

«الشرق الأوسط» (جاكرتا)
بيئة ثوران بركان تحت الماء قبالة سواحل تونغا يوم 15 يناير 2022 (رويترز)

طبقة الأوزون في طريقها إلى التعافي رغم ثوران بركاني

قالت المنظمة العالمية للأرصاد الجوية، الثلاثاء، إن طبقة الأوزون «في طريقها إلى التعافي على المدى الطويل» رغم ثوران بركاني مدمر في منطقة جنوب المحيط الهادي.

«الشرق الأوسط» (سنغافورة)
يوميات الشرق الدخان يتصاعد من بركان جزيرة وايت في نيوزيلندا (أ.ف.ب)

ثوران بركان يلغي رحلات جوية في نيوزيلندا

تسبب ثوران بركان في نيوزيلندا في إلغاء عدد من الرحلات الجوية، اليوم (الخميس)، في حين حذر علماء من احتمال استمرار الثوران «لأسابيع أو أشهر» مقبلة.

«الشرق الأوسط» (ولينغتون)

​الذكاء الاصطناعي في علاج جذور الأسنان

​الذكاء الاصطناعي في علاج جذور الأسنان
TT

​الذكاء الاصطناعي في علاج جذور الأسنان

​الذكاء الاصطناعي في علاج جذور الأسنان

حقق الذكاء الاصطناعي تقدماً كبيراً في اكتشاف وتوقع جوانب مختلفة في علاج جذور الأسنان المسماة من قِبل عامة الجمهور بـ«حشوات العصب» Endodontics.

الذكاء الاصطناعي يرصد جذر الأسنان

في مجال الاكتشاف، تم استخدام الذكاء الاصطناعي لتحديد الآفات والخراجات حول قمة جذور الأسنان، وكسر التاج والجذر، وتحديد طول الجذر، وكشف تشريح الجذور والقنوات. تشمل مهام التنبؤ تقدير الحاجة إلى إعادة العلاج. تُعد الخراجات حول قمة جذور الأسنان، شائعة وتُشكّل تحديات في التشخيص وتخطيط العلاج للأطباء. ويمكن أن يُحسّن التعرف المبكر على هذه الآفات من نتائج العلاج من خلال منع انتشار المرض إلى الأنسجة المحيطة.

إن علاج جذور الأسنان أو حشوات العصب، المعروف أيضاً باسم «علاج العصب»، فرع من فروع طب الأسنان يركز على تشخيص، ومعالجة أمراض لب الأسنان (العصب) والجذور.

يتضمن هذا العلاج إزالة اللب التالف أو المصاب داخل السن (لب السن المحتوي على العصب والشريان والوريد والأوعية اللمفاوية وكثير من الخلايا لكن الكل يسمي اللب بالعصب!)، وتنظيف وتعقيم القنوات الجذرية، ثم حشوها بمواد طبية خاصة لمنع العدوى المستقبلية، وحماية الأسنان من مزيد من التلف.

أهمية علاج جذور الأسنان

- تخفيف الألم: يساعد علاج الجذور في تخفيف الألم الشديد الناتج عن التهابات العصب، إذ قالت العرب: «لا ألم إلا ألم الضرس».

- إنقاذ الأسنان: يمكن أن يمنع العلاج الفقدان الكامل للسن المتضررة، مما يحافظ على الأسنان الطبيعية بدلاً من اللجوء إلى التعويضات الصناعية.

- منع العدوى: العلاج الفوري والعناية الجيدة تمنعان انتشار العدوى إلى الأنسجة المحيطة والعظام، وقد تم تسجيل بعض حالات الوفاة من انتقال الصديد من خراجات الأسنان إلى الدورة الدموية.

وحسب المكتب العربي في منظمة الصحة العالمية فإن هناك أكثر من 130 مليون عربي بالغ يعانون من تسوس أو نخر الأسنان، ونسبة كبيرة منهم ستحتاج إلى حشوات العصب.

الذكاء الاصطناعي يسابق جراحي الأسنان

* رصد الخراجات: أجرى العالم البريطاني أندرياس وزملاؤه دراسة مقارنة ما بين أداء خوارزمية الذكاء الاصطناعي و24 جراح فم ووجه في اكتشاف الخراجات حول قمة جذور الأسنان على الأشعة البانورامية. وخلصت الدراسة إلى أن خوارزميات الذكاء الاصطناعي القائمة على التعلم العميق تفوقت على بعض الجراحين. وبالمثل، أظهرت دراسة أخرى أن نماذج الشبكات العصبية التلافيفية CNN، (وهي من مكونات الذكاء الاصطناعي المستلهمة من العصب البصري لتحديد الأشكال)، أدت أداءً أفضل من ثلاثة أطباء استشاريي أشعة فم ووجه، في اكتشاف الخراجات حول قمة جذور الأسنان أثناء المحاكاة على الأشعة داخل الفم.

وفي دراسة أخرى نشرت في مجلة «طب الأسنان» البريطانية أخيراً، استخدم العالم أورهان وزملاؤه أكثر من 100 أشعة مقطعية للأسنان لاختبار نظام الذكاء الاصطناعي، وذكروا دقة اكتشاف عالية مقارنة باختصاصي الأشعة.

تشخيص كسور الجذور وأطوالها

* تشخيص كسور الجذور الأفقية والعمودية: وهو مهمة تتطلب الخبرة، ويفشل تقريباً 75 في المائة من الأطباء في تحديدها على الأشعة. تم تطوير نماذج من الذكاء الاصطناعي لاكتشاف كسور الجذور تلقائياً على الصور الشعاعية للأسنان ثنائية وثلاثية الأبعاد.

أظهرت دراسة لفوكودا وزملائه أن الذكاء الاصطناعي يمكن أن يكون أداة واعدة لتشخيص الكسور الجذرية العمودية على الأشعة البانورامية. وأظهرت دراسة أخرى للدكتور جوهاري من «هارفارد» وزملائه أداءً ممتازاً باستخدام خوارزمية الذكاء الاصطناعي للكشف عن الكسور الجذرية العمودية بدقة 96.6 في المائة.

* تحديد طول الجذر بدقة: خطوة حاسمة لنجاح علاج قناة الجذر أو حشوات العصب، حيث إن 60 في المائة من فشل علاج حشوات العصب بسبب عدم الحساب الدقيق لطول قناة العصب، ما يؤدي إلى قصر أو زيادة الحشوة، ويؤدي بدوره إلى فشل العلاج، وتفاقم الخراج مع خطورة ذلك.

أظهرت الدراسات أن الشبكات العصبية الاصطناعية (وهي من مكونات الذكاء الاصطناعي) يمكن استخدامها لتحديد طول الجذر بدقة. أبلغ الدكتور ساغيري وزملاؤه في بحث منشور أخيراً في مجلة «طب الأسنان» الأميركية أن الذكاء الاصطناعي يمكن استخدامه أداة إضافية لتحديد موقع خروج العصب من قمة جذر الأسنان، وقد أثبت ذلك عدم وجود فروق في قياسات طول الجذر عند مقارنة الذكاء الاصطناعي مع القياسات الفعلية بعد إجراء القياسات الفعلية.

معدلات نجاح عالية

وهكذا فقد أظهرت خوارزميات الذكاء الاصطناعي القائمة على CNN معدلات نجاح عالية في الكشف التلقائي عن الأسنان وتجزئتها على الأشعة ثنائية وثلاثية الأبعاد.

ويتمتع الذكاء الاصطناعي بمستوى عالٍ، مقارنة بالمراقبين البشريين، ولكن مع أوقات معالجة أسرع بكثير. وبما أن تحديد تشريح الجذور والقنوات هو أمر ضروري لنجاح علاج قناة الجذر، فإن لدى تطبيقات الذكاء الاصطناعي القدرة على المساهمة في هذه المهام.

*رئيس جمعية الذكاء الاصطناعي بطب الأسنان في الشرق الأوسط.

حقائق

130 مليون عربي بالغ يعانون من تسوس أو نخر الأسنان ونسبة كبيرة منهم ستحتاج إلى حشوات العصب