صدای بادهای خورشیدی


بیگ بنگ: صدای بادهای خورشیدی چگونه است؟ ذرات سریعی از خورشید منتشر می‌شود و اگرچه خلاء فضا صدا را منتقل نمی‌کند، اما دانشمندان داده‌های ناشی از برخورد ذرات خورشیدی به کاوشگر پارکر ناسا را به صوت تبدیل کردند.

رد صوتی این ویدئوی برجسته چند مورد از این طنین‌ها را برملا می‌کند، از جمله موج لانگمویر با صدای شبح‌وار (در ابتدا می‌توانید بشنوید)، امواج ِ صوت مانند با صدای طوفان (در اواسط ویدئو) و امواج پراکنده با صدای جیرجیر که توصیف آن دشوار است (در انتها می‌شنوید). همچنین این ویدئو، چشم‌انداز پارکر از درون سپر خورشیدی را نشان می‌دهد که شامل: سیارات زمین، مشتری، عطارد و ناهید است. در این ویدئو پرتوهای کیهانی قدرتمند هم به تصویر کشیده شده که همچون پارازیت است. ماهیت ِ بادهای خورشیدی در نزدیکی عطارد به طرز حیرت‌آوری با بادهای خورشیدی در نزدیکی زمین، متفاوت است، محققان با مطالعات بیشتر می‌تواند علت این اختلافات را بهتر درک کنند.

سایت علمی بیگ بنگ / منبع: apod

انسان از غبار ماه اکسیژن استراخ می کند!

کره ماه

در ادامه ی این مطلب شیوه ی کسب اکسیژن در ماه با استفاده از قبار آن را که توسط یک تیم تجقیقاتی اروپایی کشف شده مشاهده خواهید کرد. با ما همراه باشید.

رگولیت یا سنگ پوشه در واقع غبار ماه یا ماده ای است که تمام سطح ماه را پوشانده است و گاهی همین سنگ پوشه سبب ایجاد مشکل در دستگاه های انسانی می شود. با این وجود فراوانی آن در کره ی ماه محققان را به فکر بکارگیری این ماده برای ساخت سکونتگاه یا حتی ذوب کردن آن با لیزر برای استفاده در پرینترهای سه بعدی انداخته است.

سازمان فضایی اروپا اما پا را از این فراتر گذاشته و در فکر استخراج اکسیژن از غبار ماه برای فضانوردان و تامین سوخت است. تقریبا ۴۰ تا ۵۰ درصد وزن رگولیت از اکسیژن تشکیل شده اما مشکل اینجاست که در قالب اکسیدها محصور شده و به همین خاطر نمی توان به سادگی از آن استفاده کرد.

محققان بخش فناوری و تحقیقات فضایی این سازمان (ESTEC) با به کار بردن از روشی به نام «الکترولیز نمک مذاب» ببه شیوه ای برای تبدیل غبار ماه به اکسیرن دست پیدا کرده اند. در این شیوه رگولیت و نمک کلسیم کلرید مذاب در سبدی فلزی  موجود است و در اثر حرارت بالای ۹۵۰ درجه سلسیوس این آزمایش و تبدیل انجام می شود. در این شرایط با عبور جریانی الکتریکی از آن می توان اکسیژن را به دست آورد.

فایده و امتیاز این شیوه ی اروپایی که در آن آلیاژهای فلزی به عنوان محصول جانبی تولید می شوند. این روش امکان تولید آلیاژهای مختلفی را می دهد در نتیجه با توجه به نیازهای فضانوردان می توان ارزشمندترین و پرکاربردترین آلیاژ ممکن را تولید کرده و در ماموریت فضایی به کار برد.

در اصل این آزمایش توسط شرکتی به نام Metalysis طراحی شده اما راکتورهای این شرکت تاب مقاومت در برابر گاز اکسیژن را ندارد و در نتیجه به عنوان محصولی جانبی و در قالب کربن دی اکسید و مونو اکسید آزاد می شود. دستاورد محققان اروپایی هم باز طراحی راکتور به گونه ای است که اکسیژن را به عنوان منبعی ارزشمند تولید و حفظ کند.

سفر به نزدیکترین ستاره‌ها چقدر طول می‌کشد؟


بیگ بنگ: وقتی در حال ِ آماده شدن برای سفر هستید، اینکه بدانید سفر شما چه مدت طول می‌کشد به شما کمک خواهد کرد، و وقتی در مورد فواصل وسیعِ فضا صحبت می‌کنیم دانستنِ آن حتی مفیدتر هم خواهد بود.

deep starsبه گزارش بیگ بنگ، دو فیزیکدان سعی کردند با استفاده از فضاپیماهای موجود، به طور دقیق‌ محاسبه کنند که چه مدت طول می‌کشد ما به دیگر سامانه‌های ستاره‌ای در کهکشان ِ خود سفر کنیم. آنها به ویژه به چهار کاوشگر فضایی بدون سرنشین که قبلاً توسط ناسا پرتاب شده توجه کردند، و به ما می‌گویند که چقدر طول می‌کشد تا بشر بتواند از منظومه شمسی خارج شود.

به نظر می‌رسد که مسافران فضاییِ آینده باید فاصلۀ زیادی را در سفر باشند: ممکن است ده‌ها هزار سال طول بکشد تا یکی از این کاوشگرها به جایی نزدیک به منظومه ستاره‌ایِ دیگری برسد، و چندین میلیون سال طول بکشد تا برخورد مستقیمی با موجودی دیگر روی دهد.

محققان در مقالۀ خود نوشتند: «مقیاس زمانی برای برخورد نزدیک یک فضاپیما با یک ستاره، صد کوینتیلیون سال(۲۰^۱۰ سال) است، بنابراین فضاپیما آیندۀ طولانی در پیش رو دارد.» کورین بایلر-جونز از مؤسسه نجوم مکس پلانک در آلمان و دیوید فارنوچیا از آزمایشگاه پیش‌رانش جت ناسا آخرین داده‌های رصدخانۀ فضایی گایا را بررسی کردند.

جدیدترین نقشۀ گایا مکان‌هایی از تقریباً ۷.۲ میلیون ستاره را نشان می‌دهد. محققان این داده‌ها را با مسیرهای حرکت ِ کاوشگرهای پایونیر ۱۰، پایونیر ۱۱، ویجر ۱ و ویجر ۲ که بین سال‌های ۱۹۷۲ تا ۱۹۷۷ پرتاب شدند، ترکیب کردند. نتایج نشان داد که طی یک میلیون سال ِ آینده، این چهار کاوشگر به تقریبا شصت ستاره نزدیک می‌شوند (نزدیک به معنای کیهانی). در آن زمان به ده ستاره نسبتاً نزدیک خواهند شد- اما در اینجا «نسبتاً نزدیک» به معنای دو پارسک است، یعنی بیش از شش سال نوری، یا بیش از ۶۰ تریلیون کیلومتر.

برای اینکه بتوانید بهتر تصور کنید، مدار پلوتو حدود هفت میلیارد کیلومتر مسیر طی می‌کند. بنابراین کاوشگرهای ما هنوز ده‌ها هزار برابر از این با ستاره‌های همسایه فاصله دارند. پایونیر ۱۰ بهترین فرصت را دارد تا با فاصله‌ای منطقی، اول از همه سامانه‌های ستاره‌ای بازدید کند: پیش‌بینی می‌شود که حدود ۹۰۰۰۰ سال بعد از کنار ستارۀ HIP 117795 در صورت فلکیِ ذات‌الکرسی عبور کند، این ستاره ۸۹ سال نوری از زمین فاصله دارد.

main clouds astrospheres full xالبته نیازی نیست که مأموریت‌های فضایی آینده مسیر این چهار کاوشگر را دنبال کنند-یکی از نزدیک‌ترین سامانه‌های ستاره‌ای به ما، آلفا قنطورس، فقط ۴.۳۷ سال نوری یا ۱.۳۴ پارسک، با زمین فاصله دارد. ویجر با سرعت کنونی‌اش می‌تواند کمتر از ۸۰۰۰۰ سال بعد به آنجا برسد. این محاسبات یک ایدۀ سرراست در مورد مقیاس کهکشان به ما می‌دهد. نوع تکنولوژی‌ای که بشر در اختیار دارد باید توسعه یابد و پیشرفت کند تا بتواند فراتر از منظومۀ شمسی سفر کند.

حداقل تا زمانی که دانشمندان دریابند چگونه می‌توان سفینه‌ای پیشرفته ساخت، ما باید چندین نسل را در حال گذر و سفر پشت سر بگذاریم تا به نزدیک‌ترین ستاره‌ها برسیم. متاسفانه تا به امروز رویای سفر میان ستاره‌ای فقط در کتاب‌ها و فیلم‌های علمی- تخیلی محدود شده است. برخی محققان فکر می‌کنند این امکان وجود دارد که روزی بتوانیم با سرعت نور سفر کنیم (و فقط در عرض چهار سال به آلفا قنطورس برسیم)، اما این مسائل فعلاً در حد نظری است. در ضمن، شاید بهترین چیز این باشد که فقط به سیارۀ مریخ توجه کنیم، زیرا دستیابی به آن راحت‌تر است. این تحقیق هنوز منتشر نشده، اما در سرور پیش‌ از چاپِ arXiv.org قابل دسترس است.

ترجمه: زهرا جهانبانی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: sciencealert.com

ساخت اولین ربات زنده با استفاده از سلول‌های قورباغه

xenobots uvm exlargeبه گزارش بیگ بنگ به نقل از همشهری، این ربات‌های زنده در حقیقت از سلول‌های پوست و قلب نطفه قورباغه ساخته شده‌اند. ابررایانه‌های اشکالی ثابت را برای سرهم‌بندی این سلول‌ها طراحی کردند و در ظرف آزمایشگاهی رها کردند.  سلول‌های پوست شکل‌های این موجودات کوچک را می سازند که شبیه یک حباب با ۴ پا است. از سوی دیگر سلول‌های قلب، آنها را به سمت یکدیگر کشاندند.

“جاشوا بونگارد” یکی از مولفان ارشد این پروژه می گوید: آنها ماشین‌های زنده و نوینی هستند که نه ربات‌های معمول به حساب می‌آیند و نه یک گونه حیوان. این یک دسته جدید از موجودات زنده قابل برنامه‌ریزی است. طول هرکدام از این ربات‌ها یک میلیمتر است و محققان آنها را xenobot نامیده‌اند. آزمایش‌ها نشان می دهد این ارگانیسم‌ها می‌توانند در محیط اطراف خود به مدت چند روز یا یک هفته شنا کنند و برای این منظور از انرژی نطفه‌ای ذخیره شده استفاده کنند. ربات‌های مذکور به طور گروهی و به شکل دایره‌وار شنا می‌کنند.

در این پروژه ابتدا هزاران الگوریتم تکاملی برای موجود در نظر گرفته شده شبیه‌سازی می‌شود تا برای مثال بتواند به سمت یک هدف حرکت کند و کامپیوتر بارها و بارها مدل‌های مختلف را بر اساس قوانین بیوفیزیک بررسی می‌کند تا مدل‌های شکست خوده را حذف و به یک مدلی برسد که پایداری آن امیدوارکننده باشد و مطابق دستورات رفتار کند.

محققان ادعا می‌کنند با کمک این روش می‌توان ماشین‌های زنده و قابل برنامه‌ریزی ساخت. این ربات‌ها می‌توانند برای پاکسازی زباله‌های رادیواکتیو، جمع‌آوری میکروپلاستیک‌ها از اقیانوس‌ها، حمل دارو در بدن انسان و یا حتی حرکت درون شریان‌ها، مورد استفاده قرار گیرند.

سایت علمی بیگ بنگ / منابع بیشتر: futurism.com  , livescience.com

سجابی خرچنگ در حال انبساط


بیگ بنگ: آیا چشمانتان برای دیدن انبساط سحابی خرچنگ خوب کار می‌کند؟ سحابی خرچنگ که M1 نام دارد، در واقع اولین سحابی در فهرست معروف “شارل مسیه” از اجرام غیر دنباله‌دار است.

اکنون مشخص شده که این خرچنگ بقایای یک ابرنواختر است، یک ابر در حال انبساط که از بقایای انفجار یک ستارۀ پرجرم برجا مانده است. اخترشناسان در سال ۱۰۵۴ شاهد تولد خشن این خرچنگ کیهانی بودند. این سحابی که امروزه ۱۰ سال نوری گستردگی دارد، هنوز با سرعت بیش از ۱۰۰۰ کیلومتر بر ثانیه در حال انبساط است. روند رشد این سحابی در دهۀ گذشته، در اینجا بصورت یک تایم‌لپس حیرت‌آور نمایش داده شده است. در هر سال، از سال ۲۰۰۸ تا ۲۰۱۷ یک عکس با یک تلسکوپ و دوربین یکسان از یک رصدخانه در اتریش گرفته شده است. این ۱۰ عکس در این ویدئوی تایم‌لپس ترکیب شده‌اند که مجموعا ۳۲ ساعت از روند رو به رشد این سحابی را نشان می‌دهند. فریم‌های پردازش شدۀ دقیق ِ این عکس حتی انتشار پرانرژی و پویای درون خرچنگ ِ در حال انبساط را هم نشان می‌دهند. سحابی خرچنگ حدود ۶۵۰۰ سال نوری از زمین فاصله دارد و در صورت فلکی گاو واقع شده است.

سایت علمی بیگ بنگ / منبع: apod

کشف یک سیاره دیگر در مدار پروکسیما قنطورس


بیگ بنگ: پروکسیما قنطورس نزدیکترین ستارۀ همسایه‌ ما است و فقط ۴.۲ سال نوری با زمین فاصله دارد. این ستاره دارای یک سیاره است که اخترشناسان آن را می‌شناسند، یک دنیای قابل‌سکونت که “پروکسیما بی” نام دارد. اما در یک مطالعۀ جدید، محققان ِ موسسه‌ ملی اخترفیزیک ایتالیا گزارش دادند که تغییراتی را در فعالیت ستاره مشاهده کرده‌اند که حکایت از وجود یک سیارۀ دیگر دارد. آنها این سیارۀ جدید را «پروکسیما سی» نامیدند.

eefbbfaaبه گزارش بیگ بنگ، این سیارۀ جدید به نظر یک ابرزمین است – کلمه‌ای برای یک سیاره با جرمی بزرگتر از زمین اما از لحاظ علمی کوچکتر از غول یخی نپتون. اخترشناس “ماریو داماسیو”، نویسندۀ ارشد مقاله گفت: «پروکسیما قنطورس نزدیکترین ستاره به خورشید است و این کشف آن را به نزدیکترین سامانه‌ سیاره‌ای به ما تبدیل می‌کند». سیارۀ “پروکسیما سی” (اگر وجود داشته باشد) احتمالا غیرقابل‌سکونت است – این سیاره با توجه به فاصله‌ای که با ستاره‌اش دارد احتمالا در حال یخ زدن است یا پوشیده از جو هیدروژن-هلیوم است. اما نزدیکی آن به ما می‌تواند فرصت منحصربفردی برای مطالعه‌ یک سامانه‌ ستاره‌ای دیگر ایجاد کند.

“پروکسیما سی” می‌تواند یک اَبَرزمین در یک مکان غیرمنتظره باشد

اگر واقعیت داشته باشد، “پروکسیما سی”(Proxima c) نباید در اینجا وجود داشته باشد. محققان تصور می‌کنند که اَبَرزمین‌ها در اطراف «خط برف» تشکیل شده‌اند: نزدیکترین فاصله تا یک ستاره که آب در آنجا به یخ تبدیل می‌شود. به همین دلیل وقتی یک سامانۀ ستاره‌ای در حال ظهور باشد، جامدات یخی در آن منطقه انباشته می‌شوند و به شکل‌گیری سیارات کمک می‌کنند.

efffebaاگرچه “پروکسیما سی” خیلی دورتر از این خط برف قرار دارد، بنابراین وجود آن می‌تواند این نظریه را به چالش بکشد. محققان هنوز مطمئن نیستند که آیا این سیاره اصلا وجود دارد یا خیر. این تیم “پروکسیما سی” را با استفاده از تکنیکی به نام سرعت شعاعی کشف کرد. این تکنیک اینگونه کار می‌کند: «سیارات در حین چرخششان ستاره‌ها را می‌کِشند. وقتی موقعیت ِ ستاره تغییر می‌کند، حتی خیلی کوچک، آنگاه رنگ نورهایش تغییر پیدا می‌کند. اگر این تغییرات چرخه‌ای باشند، نتیجۀ آن چیزی نیست جز چرخش سیاره.»

تیم داماسیو این نوع تغییر چرخه‌ای در نور پروکسیما قنطورس را شناسایی کرد که با حرکات سیارۀ «پروکسیما بی» بی‌ارتباط است. این امر نشان دهندۀ حضور یک سیاره‌ دیگر است، اگرچه به گفته‌ محققان هنوز نمی‌توان این احتمال را نادیده گرفت که سیگنال واقعا ناشی از فعالیت ستاره است. بنابراین، این تیم امیدوار است نشانه‌های بیشتری در داده‌های بدست آمده از تلسکوپ فضایی گایا پیدا کند.

کمک گرفتن از تلسکوپ‌های گایا و جیمز وب

تلسکوپ گایا در دسامبر سال ۲۰۱۳ با هدف جاه‌طلبانۀ تهیه یک نقشۀ سه بعدی از کهکشان ما، به فضا پرتاب شد. “فابیو دل سوردو”، یکی از نویسندگان مقاله و اخترفیزیکدان دانشگاه کرت در یونان گفت: «گایا هنوز در حال مشاهده است و در محاسبۀ نهایی داده‌ها مشاهده کردیم که داده‌های کافی برای تایید یا رد وجود “پروکسیما سی” وجود دارد». انتشار بعدی داده‌های گایا در تابستان جاری برنامه‌ریزی شده و یک انتشار دیگر در سال ۲۰۲۱ خواهد بود. جدول زمانی برای انتشار کامل داده‌ها هنوز اعلام نشده است.

photoدر حالیکه داماسیو و دل سوردو منتظر آن هستند، با یک تیم دیگر با هم مشغول به کارند تا تصاویر پروکسیما قنطورس را اسکن کنند تا نشانه‌هایی از دومین سیارۀ در حال چرخش پیدا کنند. دل سوردو گفت: «عکسبرداری مستقیم می‌تواند در زمان کوتاه‌تری ما را به نتایج برساند، اما نمی‌تواند پاسخ قطعی را ارائه دهد. به عبارت دیگر، اگر چیزی در تصاویر مشاهده نکنیم، این ضرورتا بدین معنا نیست که “پروکسیما سی” وجود ندارد».

یک تلسکوپ دیگر یعنی تلسکوپ فضایی جیمز وب ناسا در آینده می‌تواند به محققان کمک کند به این سئوالات نیز پاسخ دهند. این تلسکوپ قرار است در مارس سال ۲۰۲۱ به فضا پرتاب شود تا با دقت خاص خود بتواند طول موج‌های بلندتر نور فروسرخ را آشکار سازد. قطر آینه این تلسکوپ ۶.۵ متر است و از تکنولوژی فروسرخ بهره می‌برد.

photoاین کار به اخترشناسان کمک می‌کند تا ستارگان ِ نزدیک و به ویژه “پروکسیما سی” را با جزئیات مطالعه کنند. دل سوردو گفت: «این قطعا هدف جیمز وب است اما از آنجاییکه این سیاره احتمالا بسیار سرد است، نمی‌دانیم که آیا جیمز وب می‌تواند علائم آن را کشف کند.» حتی اگر جیمز وب نتواند “پروکسیما سی” را تشخیص دهد، سیارۀ همسایۀ آن، “پروکسیما بی”، هدف ِ اصلی خواهد بود. جزئیات بیشتر این پژوهش در نشریۀ Science Advances منتشر شده است.

ترجمه: سحر  الله‌وردی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: sciencealert.com

احتمال وجود دومین سیاهچاله در مرکز کهکشان ما

image xبه گزارش بیگ بنگ به نقل از ایرنا، بسیاری از محققان در حال حاضر معتقدند که تمام ستاره‌های کهکشان راه شیری به دور یک سیاهچاله ابرجرم منفرد که به کمان ای(Sagittarius A) معروف است می‌چرخند. اما یک مطالعۀ جدید محققان دانشگاه «یو.سی.ال.ای» در آمریکا نشان می‌دهد که سیاهچاله دومی نیز ممکن است در کنار این سیاهچاله وجود داشته باشد.

«اسمیدر نائز» استادیار فیزیک و اخترشناسی در دانشگاه یو.سی.ال.ای که هدایت این مطالعه را بر عهده داشت، گفت: بیشتر کهکشان‌ها از ادغام در کهکشان دیگری تکامل می‌یابند. از آنجا که اکثر کهکشان‌ها یک سیاهچاله ابرجرم در مراکز خود دارند، یک کهکشان بعد از ادغام در کهکشان دیگر می‌تواند چند سیاهچاله در مرکز خود داشته باشد.

نائز گفت: از آنجا که محققان می‌دانند سیاهچاله‌ای در مرکز شیری وجود دارد، آنها انتظار دارند که این سیاهچاله یا در گذشته یک خواهر یا برادر کوچکتری داشته و  یا در حال حاضر یکی از آن‌ها را دارا باشد. سیاهچاله “کمان ای” به دلیل مجاورت با زمین، سیاهچاله منحصر به فردی محسوب می‌شود.

«کلیفورد ویل» استاد برجسته فیزیک در دانشگاه فلوریدا و یکی از نویسندگان این مطالعه گفت: اگر سیاه چاله کمان ای، یک همراه داشته باشد، در آن صورت جرم آن بر مدار ستارگانی که در اطراف آن می‌چرخند، تاثیر می‌گذارد و به این ترتیب محققان متوجه خواهند شد که آیا سیاهچاله دومی وجود دارد یا خیر.

file idoa eوی افزود: اگر سیاهچاله همراهی برای سیاهچاله بزرگ واقع در مرکز کهکشان راه‌شیری وجود داشته باشد، کشش گرانشی آن باعث برهم زدن مدار ستارگانی می‌شود که می‌دانیم به دور آن سیاهچاله می‌چرخد. محققان می‌گویند، درک این رویه جالب است زیرا این رویه یکی از روش‌هایی است که از طریق آن سیاهچاله‌ها می‌توانند، بزرگ شوند. همچنین زمانی که دو سیاهچاله در هم ادغام می‌شوند “امواج گرانشی” ایجاد می‌کنند.

به گفته محققان، کشف یک سیاهچاله همراه و یا کشف یک سیاهچاله غایب، اطلاعات جالبی در مورد گذشته کهکشان راه شیری ارائه می‌دهند. اگر سیاهچاله دومی پیدا شود در آن صورت این کشف می‌تواند فرایندهای دیگری را نشان دهد که باعث ایجاد سیاهچاله‌ها در مرکز کهکشان‌ها می‌شود. به علاوه این کشف می‌تواند ایده‌های فعلی ادغام کهکشان‌ها را به چالش بکشد. جزئیات بیشتر این پژوهش در نشریۀ science منتشر شده است.

سایت علمی بیگ بنگ / منابع بیشتر: earthsky.org , dailybruin.com

معمای اکسیژنِ قابل استنشاق در ۲.۵ میلیارد سال پیش


بیگ بنگ: اتمسفر قابل استنشاق زمین برای حیات ضروری است و نتایج یک مطالعۀ جدید نشان می‌دهد که نخستین رویداد اکسیژنی که میزان زیادی از این عنصر را منتشر ساخت، در اثر فوران‌های آتشفشانی، صفحات تکتونیکی و فعالیت ِ باکتری‌ها شکل گرفت. این یعنی نفس کشیدن را مدیون آتشفشان‌ها، صفحات تکتونیکی و باکتری‌ها هستیم.

Evolution of Life NASA Ames Research Center
فرگشت حیات در طرحی که مرکز تحقیقات ایمز ناسا منتشر کرده است. تبدیل اکسیژن از عنصری کمیاب به یکی از اجزای اصلی اتمسفر از جمله گام‌های مهم در فرایند فرگشت به شمار می‌رود.

به گزارش بیگ بنگ، زمین‌شناسانِ دانشگاه رایس نظریۀ جدیدی را ارائه کرده‌اند که پیدایش غلظت‌های بالایی از اکسیژن در اتمسفر زمین را در ۲.۵ میلیارد سال پیش تبیین می‌کند. دانشمندان از آن بعنوان “رویداد اکسایش بزرگ”(GOE) یاد می‌کنند.

محقق و نویسنده ارشد مقاله «جیمز ایگوچی» دانشجوی مقطع فوق دکتری در دانشگاه کالیفرنیا که از رساله دکتری خود در دانشگاه رایس دفاع کرد، اظهار داشت: «آنچه این مقاله را منحصربفرد می‌کند، این است که صرفا نمی‌خواهد افزایش اکسیژن را توضیح دهد. مقالۀ حاضر بر آن است تا ویژگی‌های ژئوشیمی سطحی و تغییر ترکیب ایزوتوپ‌های کربن را توضیح بدهد؛ ایزوتوپ‌هایی که مدت ِ کوتاهی پس از رویدادِ افزایش اکسیژن در بقایای سنگی کربناته مشاهده شدند. ما در تلاش هستیم تا همۀ اینها را با یک ساز و کار توضیح دهیم که به ساختار درونی عمیق زمین، صفحات تکتونیکی و گاز زدای کربن دی‌اکسید از آتشفشان‌ها می‌پردازد.»

Earths Atmosphere from ISS
اتمسفر زمین از ایستگاه فضایی بین‌المللی که ۲۰ جولای ۲۰۰۶ ثبت شده است.

همکاران ایگوچی عبارتند از «راجدیپ داگوپتا» ژئوشیمیدان نظری و آزمایشی و استاد دانشگاه رایس در گروه علوم زمین، محیط زیست و سیاره‌ای که در انجام محاسبات مدل نقش داشت؛ و «جانی سیلز» دانشجوی فارغ التحصیل دانشگاه رایس. دانشمندان از مدت‌ها پیش به نقش فتوسنتز اشاره کردند؛ فرایندی که موجب تولید اکسیژن مازاد می‌شود و یک منبع احتمالی برای سطح بالای اکسیژن در طول «رویداد اکسایش بزرگ» برشمرده می‌شود. به گفته داگوپتا، در نظریۀ جدید از نقش ارگانیسم‌های فتوسنتزی اولیه و سیانوباکتری‌ها  در «رویداد اکسایش بزرگ» صرف‌نظر نمی‌شود.

داگوپتا گفت: «اکثر افراد فکر می‌کنند افزایش اکسیژن به سیانوباکتری‌ها مربوط می‌شود و البته اشتباه هم نمی‌کنند. پیدایش ارگانیسم‌های فتوسنتزی توانست اکسیژن را آزاد کند. اما مهمترین سوال این است که آیا زمان‌بندی این پیدایش با زمان‌بندی «رویداد اکسایش بزرگ» مطابقت دارد یا خیر. یافته‌های ما نشان داد که مطابقتی میان این دو وجود ندارد.»

سیانوباکتری‌ها تا ۵۰۰ میلیون سال قبل از «رویداد اکسایش بزرگ» در زمین زنده بودند. اگرچه نظریه‌های بسیار مختلفی ارائه شده که چرا اینقدر طول کشید تا اکسیژن در اتمسفر زمین ظاهر شود، اما داگوپتا گفت که در حال حاضر نظریه‌ای ندارد که توضیح دهد چرا تغییر مشهودی در میزان ایزوتوپ‌های کربن در مواد معدنی کربن‌دار به وجود آمد و این رویداد تقریبا ۱۰۰ میلیون سال پس از «رویداد اکسایش بزرگ» اتفاق افتاد.

Inorganic Carbon Cycles Mantleدر این عکس، روند چرخش کربن غیرآلی در گوشته نشان داده شده که سریع‌تر از کربن آلی اتفاق افتاده و حاوی مقدار بسیار اندکی ایزوتوپ کربن-۱۳ می‌باشد. کربن آلی و غیرآلی هر دو در نواحی همرفتی به درون گوشته زمین کشیده شده‌اند. به دلیل رفتارهای شیمیایی متفاوت، کربن غیرآلی از طریق فوران‌های آتشفشانی بازگردانده می‌شود. کربن آلی مسیر طولانی‌تری را در پیش می‌گیرد؛ چرا که به درون بخش‌های عمیق گوشته کشیده شده و از طریق آتشفشان‌های جزیره‌ای بازگردانده می‌شود. اختلاف در زمان چرخه بازگردانی به همراه افزایش فعالیت آتشفشانی، می‌تواند نشانه‌های کربن ایزوتوپی را در سنگ‌هایی نشان بدهد که با «رویداد اکسایش بزرگ» در ۲.۴ میلیارد سال قبل ارتباط دارد.

یک مورد از هر صد اتم کربن، ایزوتوپ کربن-۱۳ است و ۹۹ مورد دیگر کربن-۱۲ هستند. این نسبت ۱ به ۹۹ در کربنات به خوبی خودش را نشان می‌دهد. ایگوچی در ادامه افزود: «سیانوباکتری‌ها ترجیح میدهند کربن-۱۲ را بگیرند، تا کرین-۱۳. وقتی کربن آلی یا سیانوباکتری بیشتری تولید می‌شود، مخزنی که در آن کربنات‌ها تولید می‌شوند، از کربن-۱۲ خالی می‌شود. برخی افراد از این برای توضیح رویداد Lomagundi استفاده می‌کنند، اما دوباره مسئلۀ زمان‌بندی مطرح می‌شود.»

ژئوفیزیکدان‌هایی به نام(از سمت چپ) جیمز ایگوچی، جانی سیلز و راجدیپ گوپتا نظریۀ جدیدی ارائه دادند که تلاش می‌کند نخستین پیدایش غلظت بالایی از اکسیژن در اتمسفر زمین در حدود ۲.۵ میلیارد سال قبل را تببین نماید. همچنین این نظریه می‌خواهد تغییر عجیبِ نسبت ایزوتوپ‌های کربن را در مواد معدنی کربن‌دار توضیح بدهد.

ایگوچی گفت: «وقتی به شواهد و مستندات زمین‌شناسی نگاه می‌کنیم، معلوم می‌شود که افزایشِ نسبت کربن-۱۳ به کربن-۱۲، ده‌ها میلیون سال پس از افزایش سطح اکسیژن اتفاق افتاد. لذا توضیح این دو رویداد با تغییر در نسبت کربن آلی به کربنات، قدری سخت و چالش برانگیز می‌شود.»

سناریویی که محققان برای توضیح همۀ این عوامل مطرح ساختند، به این صورت است: افزایش قابل توجهِ فعالیت تکتونیکی منجر به شکل‌گیری آتشفشان‌هایی شد که کربن دی‌اکسید را وارد اتمسفر کرد. آب و هوا گرم‌تر شد و بارش باران افزایش پیدا کرد؛ همین عامل منجر به افزایش هوازدگی گشت؛ یعنی تجزیه شیمیایی مواد معدنی جامد در قاره‌های بایر زمین. هوازدگی باعث پیدایش رواناب‌های غنی از مواد معدنی شد که راه خود را به سمت اقیانوس بردند؛ سرانجام تعداد سیانوباکتری‌ها و کربنات‌ها افزایش پیدا کرد.

کربن آلی و غیرآلی از اینها توانست به بستر دریا راه یابد و مجددا در نواحی همرفتی به گوشته زمین بازگردانده شد؛ یعنی جایی که صفحات اقیانوسی به زیر قاره‌ها کشیده می‌شوند. با ذوب شدن و راه یافتن مجدد رسوبات به درون گوشته، کربن غیرآلی قدری زودتر آزاد شد و به واسطه آتشفشان‌ها مستقیما در بالای نواحی همرفتی به اتمسفر راه یافت. کربن آلی که میزان کربن-۱۳ بسیار ناچیزی داشت، به درون گوشته کشیده شد و صدها میلیون سال بعد در قالب کربن دی‌اکسید از آتشفشان‌هایی نظیر هاوایی به بیرون راه پیدا کرد.

ایگوچی در ادامه گفت: «این یک فرایند چرخشی بزرگ است. از نظر ما، مقدار سیانوباکتری‌ها تقریبا در ۲.۴ میلیارد سال قبل به طور چشمگیری افزایش پیدا کرده بود. پس می‌توان گفت که این عامل باعث افزایش سطح اکسیژن در زمین شده است. اما افزایش سیانوباکتری‌ها با افزایش کربنات به نوعی متوازن می‌شود. پس تا زمانی که کربنات و کربن آلی به درون قسمت‌های عمیق زمین راه پیدا نکنند، نسبت کربن-۱۲ به کربن-۱۳ عوض نمی‌شود وقتی این کار انجام شد، ژئوشیمی وارد عمل می‌شود و باعث می‌شود دو شکل کربن برای بازه‌های زمانی متفاوتی در گوشته باقی بمانند.

کربنات‌ها راحت‌تر در ماگما آزاد می‌شوند و در طی مدت زمان کوتاهی مجددا به سطح بازگردانده می‌شوند. مطالعۀ ما بر اهمیتِ نقش فرایندهای بخش‌های عمیق زمین و فرگشت حیات در سطح تاکید دارد. پیشنهاد ما این است که انتشار کربن دی‌اکسید برای تکثیر حیات اهمیت بالایی داشته است. مقالۀ ما نشان می‌دهد که فرایندهای فعال در بخش‌های عمیق زمین چطور بر حیات سطحی در گذشتۀ زمین تاثیر گذاشتند.»

داگوپتا در پایان گفت: «درک بهتر این قضیه که سیاره زمین چگونه به مکان قابل سکونتی تبدیل شد، می‌تواند برای مطالعه سکونت‌پذیری و فرگشت حیات در سیاره‌های دیگر از اهمیت والایی برخوردار باشد.» جزئیات بیشتر این پژوهش در مجله Nature Geoscience منتشر شده است.

ترجمه: منصور نقی‎لو/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: scitechdaily.com

رصد “مشتری” در طیف رادیویی


بیگ بنگ: مشتری بزرگترین سیاره در منظومه‌شمسی ماست و پُرنورترین سیاره در فرکانس‌های رادیویی به شمار می‌رود. اگرچه اخترشناسی رادیویی غالباً بر اجرام سماوی دورتری مثل سحابی‌ها و کهکشان‌ها تمرکز دارد، اما اخترشناسی رادیوییِ سیاره‌ها با “مشتری” آغاز می‌شود.

Radio Image of Jupiter Made with ALMA.عکس رادیویی از مشتری که با تلسکوپ آلما تهیه شده است. نوارهای روشن نشان دهندۀ دمای بالا و نوارهای تیره نشان دهندۀ دمای پایین هستند. نوارهای تیره با نواحی مورد نظر در مشتری مطابقت دارند که معمولا در قالب طول موج‌های مرئی بصورت سفید دیده می‌شوند. نوارهای روشن به مثابه کمربندهای قهوه‌ای در سیاره مشتری هستند. این عکس، ماحصل بررسی داده‌ها در طول ۱۰ ساعت بوده است.

به گزارش بیگ بنگ، اگرچه سیاره‌های دیگر در منظومه‌شمسی ما به انتشار نور رادیویی می‌پردازند، اما مشتری درخشان‌ترین سیاره از منظر رادیویی محسوب می‌شود. وقتی ذرات ِ باردار در فضا با میدان مغناطیسی مشتری به برهمکنش می‌پردازند، نور رادیویی را در قالب فرایندی موسوم به  تابش سنکروتروننشر می‌دهند. نخستین مشاهدۀ رادیویی سیاره مشتری در سال ۱۹۵۵ توسط برنارد برک و کِنِت فرانکلین به انجام رسید. این دو نفر انتظار مشاهده چنین سیگنالی را نداشتند و در ابتدا تصور کردند که منشاء زمینی دارد. اما مشاهدات بعدی نشان داد که این سیگنال از سیاره مشتری سرچشمه می‌گیرد.

Flat Map of Jupiter in Radio Waves
نقشه سطح سیارۀ مشتری در قالب طیف رادیویی به کمک تلسکوپ آلما و با نور مرئی با استفاده از تلسکوپ فضایی هابل(پایین)

افزون بر تابش سنکروترون، مشتری به دلیل نشر گرمایی خود به انتشار نور رادیویی هم می‌پردازد. نشرهای ضعیف‌تر در برای نخستین‌بار با تلسکوپ بسیار بزرگ(VLA) ترسیم شدند. آنتن‌های این تلسکوپ قابلیت ثبت عکس‌برداری رادیویی باکیفیت بالا را دارند. با تقویتِ این آرایه در سال ۲۰۱۱، حساسیت و قابلیت‌های عکس‌برداری آن به طرز چشمگیری ارتقا پیدا کرد. در سال ۲۰۱۳، آرایه بسیار بزرگ نخستین عکس‌های رادیویی را از اتمسفر مشتری تهیه کرد.

Radio Image Great Red Spot Jupiterبنابراین، محققان توانستند به درون اتمسفر ضخیم آن راه یافته و جزئیات بیشتری درباره آن بدست بیاورند. مشاهدات در قالب نور مرئی با مانعی به نام لایه‌های ابری مشتری روبرو هستند. اما نور رادیویی به راحتی به این لایه‌های ابری نفوذ می‌کند. مشاهدات این آرایه به ما اجازه می‌دهد تا ۱۰۰ کیلومتریِ زیر ابرهای مرئی را مشاهده کنیم. با این آرایه بود که لکه سرخ بزرگ و چگونگی افزایش و کاهش آمونیاک در لایه‌های ابری مشتری مشاهده و ثبت شود.

بتازگی آرایه میلی‌متری بزرگ آتاکاما موسوم به آلما(ALMA) موفق شده عکس‌های باکیفیتی از نشر گرمایی مشتری تهیه کند. آلما در مقایسه با تلسکوپ بسیار بزرگ، در طول موج‌های کوتاه‌تری عمل می‌کند. چون اتمسفر مشتری، طول موج‌های کوتاه‌تر را سریع‌تر جذب می‌کند، آلما قادر است تا ۵۰ کیلومتریِ زیر لایه‌های ابری مشتری نفوذ کرده و اقدام به تهیۀ عکس‌های باکیفیت کند. قدرت تفکیک بالای آلما این فرصت را به اخترشناسان داده تا یک نقشه سه بعدی از گاز آمونیاک در اتمسفر مشتری تهیه کنند.

Spherical ALMA Map of Jupiter
نقشۀ آریه تلسکوپی آلما از سیاره مشتری که توزیع گاز آمونیاک را در زیر لایه‌های ابری این غول گازی نشان می‌دهد.

با پیشرفت فناوری رادیویی، اخترشناسی رادیویی مشتری بیش از پیش برای محققان مفید واقع شده است. با تجهیزات رادیویی ساده هم می‌توانید نور رادیویی مشتری را رویت کنید. پروژه‌هایی مثل JOVE دانشجویان، افراد آماتور و همه علاقمندان را ترغیب می‌کند تا انتشارهای رادیویی را از سیارۀ مشتری مشاهده کنند.

ترجمه: منصور نقی‌لو/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: scitechdaily.com

امواج سیاره ای با احتمال سکونت یافت شد!

سیاره پروکسیما

شاید به نظر برخی تنها سیاره ی قابل سکونت زمین باشد اما اکنون دانشمندان و محققان زیادی در تلاش هستند تا سیاراتی را بیابند که بتوان به جز زمین در آن ها هم سکونت کرد. با ما در ادامه ی این مطلب همراه باشید تا با این سیارات آشنا شویم.

سال ۲۰۱۶ یک اختر شناسی از سیاره ای گفت که ممکن است بتوان در آن زیست که این سیاره به نام Proxima b را حول ستاره ای به اسم Proxima Centauri یافتند که تنها ۴.۲ سال نوری تا زمین فاصله داشت. حالا محققان سیگنال دیگری را رهگیری کرده اند که به باورشان متعلق به ابر زمینی است که حول همان ستاره می گردد و میتواند همان مقصد گم شده بعدی برای بشر باشد.

لازم به ذکر است که Proxima Centauri نزدیکترین ستاره به خورشید ماست و همراه با ستاره دوگانه ای در منظومه آلفا قنطورس قرار دارد. Proxima Centauri یک ستاره سرخ رنگ کوتوله با جرم کم است که با نام ستاره های کوتوله کلاس M شناخته می شوند و دست بر قضا فاصله اندکی تا ستاره دوگانه Alpha Centauri AB دارد.

در خوشه ی ستاره های قنطورس این ستاره ها قرار گرفته اند که با چشم غیرمسلح قابل دیدن نیست. بعد از کشف سیاره اول حول Proxima Centauri محققان اعلام کردند که احتمال وجود سیاره دیگری در این منظومه وجود دارد. اخترشناسان برای دریافت سیگنال های نوری این سیاره و شناسایی آن از آرایه تلسکوپی Atacama Large Millimeter/submillimeter در شیلی استفاده کردند.

مولفان مقاله منتشر شده در این باره (روز گذشته در نشریه پیشرفت های علمی منتشر شد) موفق شدند با کمک این آرایه تلسکوپی دیتای این منظومه ستاره ای را با سرعت شعاعی ۱۷ ساله بررسی کنند و مشخص نمایند که آیا سیگنال های دریافتی به سیاره دیگری تعلق دارند یا خیر.

شیوه ی سرعت شعاعی برپایه جاذبه و اثر داپلر استور است. طبق اثر داپلر بر اثر حرکت یک منبع یا اجرام شناسایی شده به سمت یکدیگر یا فاصله گرفتن آنها از هم، نور نیز با فرکانسی مشخص افزایش یا کاهش می یابد.

همچنین باید در نظر داشت ستاره هایی که سیاره ای به دورشان می گردد، کاملا هم در جای خود ثابت نیستند و در واکنش به نیروی جاذبه ناشی از سیاره های خود در مدارهای دایره ای کوچک، حرکت میکنند. این حرکات طول موج آن ستاره را عوض میکند و بسته به موقعیت سیاره از سرخ به آبی تغییر می دهد. ستاره شناسان با شناسایی این تغییرات می توانند سیاره های دیگر را پیدا کنند.

البته این احتمال هم می رود که سیگنال ها به خاطر میدان مغناطیسی ستاره مورد نظر ایجاد شده باشند و محققان فعلا نمی توانند این احتمال را مردود اعلام کنند اما سیگنال هایی که آنها دریافت کرده اند در یک دوره ۱۹۰۰ روزه رخ داده اند؛ این خود نشانه محکمی است بر اینکه سیاره دیگری ممکن است وجود داشته باشد.

فابیو دل سوردو مولف این مقاله و از محققان دپارتمان فیزیک دانشگاه Crete در این باره گفت:

حتی نزدیک ترین منظومه سیاره ای به ما هم میتواند خبرهای جالبی برایمان داشته باشد. Proxima Centauri میزبان یک منظومه سیاره ایست که نسبت به آنچه می پنداشتیم پیچیده تر است و نمی دانیم قرار است پرده از روی چه حقایقی کنار رود.

یک سایت برای دوست داران نجوم و سیارات