مجلة عالم التكنولوجيا
مجلة تكنولوجية شاملة

دراسة تتمكن من قياس الكربون عند ضغوط عالية للغاية تصل إلى 2000 جيجا باسكال

عالم التكنولوجيا     ترجمة

 

نجح فريق دولي من الباحثين في قياس الكربون عند ضغوط عالية للغاية – وصلت إلى 2000 جيجا باسكال، أي خمسة أضعاف ضغط الموت الفوري للب الأرض – ما يقرب من ضعف الضغط الذي قام به أي شخص بالتحقق من التركيب البلوري للكربون. جاء هذا وفقًا لدراسة حديثة نُشرت في المجلة العلمية “Nature”.

يعتبر الكربون رابع أكثر العناصر انتشارًا في الكون، ويعمل كحجر بناء أساسي لجميع أشكال الحياة المعروفة، ولكنه أيضًا يؤلف الجزء الداخلي من الكواكب الخارجية الغنية بالكربون.

لقد استغرق الأمر عقودًا حتى يتعلم العلماء كيف يؤثر التركيب البلوري للكربون على خصائص المادة. وتعد الهياكل الأكثر شيوعًا للكربون هي الماس والجرافيت، لكن العلماء توقعوا هياكل كربونية إضافية. ونحن في انتظار اكتشافها عند ضغوط غير طبيعية تزيد عن 1000 جيجا باسكال.

مثل هذه الضغوط هي دليل مهم على طريق تحسين فهمنا العلمي لنوى الكواكب الخارجية، أو نوى الكواكب خارج نظامنا الشمسي. لكن ظلت هذه الظروف من الصعب إعادة إنشائها في المختبرات، مما وضع دراسة هياكل المادة تحت ضغوط عالية للغاية خارج نطاق العلوم التجريبية.

قال “جيلبرت كولينز”؛ أستاذ الهندسة الميكانيكية والمدير المشارك للعلوم والتكنولوجيا والأكاديميين في مختبر جامعة روتشستر لطاقة الليزر (LLE): “هذا هو أعلى ضغط تم قياسه من أي بنية ذرية، مما يضع قيودًا رئيسية على معادلة الحالة وقوة المادة والذوبان والارتباط الكيميائي للكربون”.

وأضاف: “في دراساتنا للعديد من الكواكب الضخمة الغنية بالكربون المكتشفة حديثًا والتي لم يتم اكتشافها بعد، سيتعين علينا النظر في البنية الماسية للكربون عند ضغوط تتجاوز نطاق ثباته المتوقع”.

تم المضي قدمًا في الجهود الدولية بقيادة علماء من مختبر لورانس ليفرمور الوطني (LLNL)، إلى جانب آخرين من جامعة أكسفورد. قاموا معًا بضغط الكربون الصلب إلى 2000 جيجا باسكال بنبضات ليزر على شكل منحدر. أثناء هذا الضغط الهائل، قاس فريق البحث التركيب البلوري بمنصة حيود الأشعة السينية.

التقطت هذه العملية ذات الشقين لقطات بطول نانوثانية لشبكة الذرة، مما مكّن الباحثين من اكتشاف كيف يحتفظ الكربون الصلب بهيكله الماسي عند ضغوط أكبر بكثير مما اعتقد العلماء.

يمكن أن تساعدنا دراسة نوى الكواكب الغريبة في فهم كيفية تشكل الحياة في الكون بشكل أفضل؛ حيث تظهر هذه النتائج الأخيرة أن الروابط الجزيئية للماس تستمر تحت ضغط هائل، مما يخلق حواجز طاقة كبيرة، مما يعزل قدرة المادة على التحول إلى الهياكل المحتملة الأخرى.

وقال “ريان ريج”؛ الأستاذ المساعد في الفيزياء والهندسة الميكانيكية، وهو أيضًا عالم كبير في (LLE): “يبدو أن هيكل الماس المكون من الكربون هي أكثر الهياكل التي تم استكشافها عنيدة على الإطلاق. يمكن أن يكون لهذا آثار على الكربون في الأجزاء الداخلية العميقة للكواكب، حيث يتوقع هطول الماس.”

وأوضح: “نتوقع الآن أن الهيكل الماسي للكربون سوف يستمر على مدى نطاق أكبر بكثير من ظروف الكوكب مما كنا نعتقد في السابق”.

قد تمر قرون قبل أن يتمكن البشر من السفر إلى أنظمة شمسية أخرى واستكشاف الكواكب الخارجية شخصيًا، واكتساب الفرصة لمعرفة كيف يرتبط تكوين الكواكب عمومًا بظهور الحياة كما نعرفها. لكن القدرة على إعادة إنشاء أكثر الظروف قسوة للعوالم الفضائية في المختبرات المرتبطة بالأرض هي جزء مهم من معرفة ليس فقط كيف نشأت الحياة على الأرض، ولكن كيف يمكن أن توجد في مكان آخر من الكون.

 

اقرأ أيضًا:

شاهد أول خريطة لمجرة درب التبانة

 

ولمتابعة أحدث الأخبار الاقتصادية اضغط هنا

الرابط المختصر :

اترك رد

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.