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)

ذكاء اصطناعي «شديد الحساسية للرائحة» يكتشف المصنوعات المقلَّدة

ذكاء اصطناعي «شديد الحساسية للرائحة» يكتشف المصنوعات المقلَّدة
TT

ذكاء اصطناعي «شديد الحساسية للرائحة» يكتشف المصنوعات المقلَّدة

ذكاء اصطناعي «شديد الحساسية للرائحة» يكتشف المصنوعات المقلَّدة

ابتكر أليكس ويلشكو، مؤسس شركة الذكاء الاصطناعي «أوسمو»، وفريقه نسخة «ألفا» من جهاز خيالي بحجم حقيبة الظهر مزودة بمستشعر شمّ يستخدم الذكاء الاصطناعي لتحديد المنتجات المقلدة من خلال تحليل تركيبها الكيميائي.

وأقامت شركة «أوسمو» (Osmo) شراكة مع منصات إعادة بيع الأحذية الرياضية لإظهار أن اختبار الشم عالي التقنية قادر على تحديد المنتجات المزيفة بدرجة عالية من الدقة.

الجزيئات المتطايرة تحدد الرائحة

كل شيء في العالم له رائحة، من الملابس إلى السيارات إلى جسمك. هذه الروائح هي جزيئات متطايرة، أو كيمياء «تطير» من تلك الأشياء وتصل إلى أنوفنا لتخبرنا بالأشياء. ويختبر الإنسان ذلك بوعي ووضوح عندما يكون هناك شيء جديد قرب أنفه، مثل شم سيارة جديدة أو زوج من الأحذية الرياضية. لكن حتى عندما لا تلاحظ الروائح، فإن الجزيئات موجودة دائماً.

رائحة المنتجات المقلَّدة

الأحذية المقلدة لها رائحة مختلفة عن الأحذية الحقيقية. إذ لا تختلف الأحذية الرياضية الأصلية والمقلدة في المواد، فحسب، لكن في التركيب الكيميائي. حتى الآن، اعتمدت شركات مثل «استوكس» (StockX) على اختبارات الشم البشري والفحص البصري لتمييز الأصالة - وهي عملية تتطلب عمالة مكثفة ومكلفة. وتهدف التقنية الجديدة إلى تبسيط العملية.

خريطة تحليل الفوارق اللونية

تدريب الذكاء الاصطناعي على الاختلافات الجزيئية

ووفقاً لويلشكو، درَّب فريقه «الذكاء الاصطناعي باستخدام أجهزة استشعار شديدة الحساسية للتمييز بين هذه الاختلافات الجزيئية».

وستغير هذه التكنولوجيا كيفية إجراء عمليات التحقق من الأصالة في الصناعات التي تعتمد تقليدياً على التفتيش اليدوي والحدس. وتهدف إلى رقمنة هذه العملية، وإضافة الاتساق والسرعة والدقة.

20 ثانية للتمييز بين المزيف والحقيقي

ويضيف أن آلة «أوسمو» تستغرق الآن نحو 20 ثانية للتمييز بين المنتج المزيف والحقيقي. وقريباً، كما يقول، ستقل الفترة إلى خمس ثوانٍ فقط. وفي النهاية، ستكون فورية تقريباً.

تم بناء أساس التقنية على سنوات من العمل المخبري باستخدام أجهزة استشعار شديدة الحساسية، كما يصفها ويلشكو، «بحجم غسالة الأطباق»، ويضيف: «تم تصميم أجهزة الاستشعار هذه لتكون حساسة مثل أنف الكلب، وقادرة على اكتشاف أضعف البصمات الكيميائية».

وتعمل هذه المستشعرات على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع، وتجمع باستمرار البيانات حول التركيب الكيميائي لكل شيء من البرقوق والخوخ إلى المنتجات المصنعة»، كما يوضح ويلشكو.

خريطة الرائحة الرئيسية

تشكل البيانات التي تم جمعها العمود الفقري لعملية تدريب الذكاء الاصطناعي الخاصة بالشركة، والتي تساعد في إنشاء فهم عالي الدقة للروائح المختلفة ومنحها موقعاً في نظام إحداثيات يسمى خريطة الرائحة الرئيسية.

إذا كنت على دراية بكيفية ترميز ألوان الصورة في الصور الرقمية، فان الطريقة تعمل بشكل مماثل. إذ تقريباً، يتوافق لون البكسل مع مكان على خريطة RGB، وهي نقطة في مساحة ثلاثية الأبعاد بها إحداثيات حمراء وخضراء وزرقاء.

تعمل خريطة الرائحة الرئيسية بشكل مشابه، باستثناء أن الإحداثيات في تلك المساحة تتنبأ بكيفية ورود رائحة مجموعات معينة من الجزيئات في العالم الحقيقي. يقول ويلشكو إن هذه الخريطة هي الصلصة السرية لشركة «أوسمو» لجعل الاختبار ممكناً في الوحدات المحمولة ذات أجهزة استشعار ذات دقة أقل وحساسة تقريباً مثل أنف الإنسان.

من المختبر إلى الأدوات اليومية

يقول ويلشكو إنه في حين أن أجهزة الاستشعار المحمولة أقل حساسية من وحدات المختبر، فإن البيانات المكثفة التي يتم جمعها باستخدام أجهزة الاستشعار عالية الدقة تجعل من الممكن إجراء اكتشاف فعال للرائحة. مثل الذكاء الاصطناعي لقياس الصورة القادر على استنتاج محتويات الصورة لإنشاء نسخة بدقة أعلى بناءً على مليارات الصور من نموذجه المدرب، فإن هذا يحدث بالطريقة نفسها مع الرائحة. تعدّ هذه القدرة على التكيف أمراً بالغ الأهمية للتطبيقات في العالم الحقيقي، حيث لا يكون نشر جهاز بحجم المختبر ممكناً.

من جهته، يشير روهينتون ميهتا، نائب الرئيس الأول للأجهزة والتصنيع في «أوسمو»، إلى أن مفتاح عملية التعريف لا يتعلق كثيراً بالروائح التي يمكننا إدراكها، لكن بالتركيب الكيميائي للكائن أو الشيء، وما يكمن تحته. ويقول: «الكثير من الأشياء التي نريد البحث عنها والتحقق من صحتها قد لا يكون لها حتى رائحة محسوسة. الأمر أشبه بمحاولة تحليل التركيب الكيميائي».

وهو يصف اختباراً تجريبياً أجرته الشركة مؤخراً مع شركة إعادة بيع أحذية رياضية كبيرة حقق معدل نجاح يزيد على 95 في المائة في التمييز بين الأحذية المزيفة والأحذية الحقيقية.

إلا أن الطريقة لا تعمل إلا مع الأشياء ذات الحجم الكبير، في الوقت الحالي. ولا يمكن للتكنولوجيا التحقق من صحة الأشياء النادرة جداً التي تم صنع ثلاثة منها فقط، مثلاً.

هذا لأنه، كما أخبرني ويلشكو، يتعلم الذكاء الاصطناعي باستخدام البيانات. لكي يتعلم رائحة طراز جديد معين من الأحذية، تحتاج إلى إعطائه نحو 10 أزواج من الأحذية الرياضية الحقيقية. في بعض الأحيان، تكون رائحة البصمة خافتة لدرجة أنه سيحتاج إلى 50 حذاءً رياضياً أصلياً ليتعلم الطراز الجديد.

خلق روائح جديدة

لا يشم مختبر «أوسمو» الأشياء التي صنعها آخرون فحسب، بل يخلق أيضاً روائح جديدة داخل الشركة باستخدام أنظمة الذكاء الاصطناعي والروبوتات نفسها. أظهر علماء الشركة كيف يعمل هذا بطريقة عملية خلال تجربة أطلقوا عليها اسم مشروع نقل الرائحة. لقد التقطوا رائحة باستخدام مطياف الكتلة للتفريق اللوني الغازي (GCMS)، الذي يحللها إلى مكوناتها الجزيئية ويحمل البيانات إلى السحابة. أصبحت هذه البيانات الملتقطة إحداثيات على خريطة الرائحة الرئيسية. بمجرد رسم الخريطة، يتم توجيه روبوت التركيب في مكان آخر لخلط عناصر مختلفة وفقاً لوصفة الرائحة، وإعادة إنشاء الرائحة الأصلية بشكل فعال.

رائحة مصنّعة لتعريف المنتجات

باستخدام تقنية تصنيع الرائحة نفسها، يتخيل ويلشكو أن «أوسمو» يمكن أن تدمج جزيئات عديمة الرائحة مباشرة في المنتجات بصفتها معرفاتٍ فريدة؛ مما يخلق توقيعاً غير مرئي لن يكون لدى المزورين أي طريقة لاكتشافه أو تكراره. فكر في هذا باعتباره ختماً غير مرئي للأصالة.

وتعمل شركة «أوسمو» على تطوير هذه العلامات الفريدة لتُدمج في مواد مثل الغراء أو حتى في القماش نفسه؛ ما يوفر مؤشراً سرياً لا لبس فيه على الأصالة.

هناك فرصة كبيرة هنا. وكما أخبرني ويلشكو، فإن صناعة الرياضة هي سوق بمليارات الدولارات، حيث أعلنت شركة «نايكي» وحدها عن إيرادات بلغت 60 مليار دولار في العام الماضي. ومع ذلك، تنتشر النسخ المقلدة من منتجاتها على نطاق واسع، حيث أفادت التقارير بأن 20 مليار دولار من السلع المقلدة تقطع هذه الإيرادات. وقد صادرت الجمارك وحماية الحدود الأميركية سلعاً مقلدة بقيمة مليار دولار فقط في العام الماضي في جميع قطاعات الصناعة، وليس فقط السلع الرياضية. ومن الواضح أن تقنية الرائحة هذه يمكن أن تصبح سلاحاً حاسماً لمحاربة المنتجات المقلدة، خصوصاً في أصعب الحالات، حيث تفشل الأساليب التقليدية، مثل فحص العلامات المرئية.

الرائحة هي مفتاح المستقبل

يرى ويلشكو أن النظام جزء من استراتيجية أوسع لرقمنة حاسة الشم - وهو مفهوم بدأ العمل عليه عند عمله في قسم أبحاث «غوغل». إن أساس النظام يكمن في مفهوم يسمى العلاقة بين البنية والرائحة. وتتلخص هذه العلاقة في التنبؤ برائحة الجزيء بناءً على بنيته الكيميائية، وكان مفتاح حل هذه المشكلة هو استخدام الشبكات العصبية البيانية.

إمكانات طبية لرصد الأمراض

إن الإمكانات الطبية لهذه التقنية هي تحويلية بالقدر نفسه. ويتصور ويلشكو أن النظام يمكن استخدامه للكشف المبكر عن الأمراض - مثل السرطان أو السكري أو حتى الحالات العصبية مثل مرض باركنسون - من خلال تحليل التغييرات الدقيقة في رائحة الجسم التي تسبق الأعراض غالباً.

لكنه يقول إنه حذّر بشأن موعد حدوث هذا التقدم؛ لأنه يجب على العلماء أن يحددوا أولاً العلامات الجزيئية لهذه الروائح قبل أن تتمكن الآلة من اكتشاف أمراض مختلفة. وتعمل الشركة بالفعل مع عدد من الباحثين في هذا المجال.

* مجلة «فاست كومباني» - خدمات «تريبيون ميديا»