نوبل الفيزياء لثلاثة خبراء في مجال "الثقوب السوداء"

توجّت جائزة نوبل للفيزياء التي أعلنت الثلاثاء رواداً ثلاثة في مجال البحوث المتعلقة بـ"الثقوب السوداء"، وهي مناطق من الكون ذات جاذبية فائقة لا يمكن لأي جسيمات الإفلات منها ،
-هم البريطاني روجر بنروز والألماني رينهارد غنزل والأمريكية أندريا غيز-

فاز بنروز (89 عاماً) بالجائزة الشهيرة لاكتشافه أن "تَشَكُّل ثقب أسود هو بمثابة تنبؤ صلب بنظرية النسبية العامة"،

في حين أن غنزل (68 عاماً) وغيز (55 عاماً) كوفئا "لاكتشافهما جسماً مدمجاً فائق الضخامة في وسط مجرّتنا"، على ما أوضحت لجنة التحكيم خلال إعلانها أسماء الفائزين في ستوكهولم.

وباتت أندريا غيز رابع امرأة تفوز بجائزة نوبل للفيزياء، وهي الفئة التي شهدت فوز أقلّ عدد من النساء بين جوائز نوبل الستّ.

وحصل بنروز على نصف قيمة الجائزة البالغة نحو مليون دولار، بينما تقاسم غنزل وغيز النصف الثاني، على ما أوضحت الأكاديمية الملكية للعلوم في ستوكهولم.

وكان الخبراء يرجّحون إعطاء جائزة نوبل هذه السنة لاكتشاف يتعلق بالفيزياء الفلكية أو فيزياء الكم، وهما تركزان على درس عالم الظواهر الفائقة الصغر.

وكانت الجائزة منحت العام الفائت لثلاثة علماء كونيات هم الأمريكي الكندي جيمس بيبلز والسويسريان ميشال مايور وديدييه كيلو لمساهمتهم في اكتشافات نظرية في علم الكونيات الفيزيائي وفي فهم خبايا الكون واكتشاف كوكب خارج المجموعة الشمسية.

نحن بحاجةٍ إلى أن نعرف أكثر عن الآثار بعيدة المدى للعيش في الفضاء إذا أردنا معرفة المزيد عن الكون؛

كشفت دراستان أن محطة الفضاء الدوليّة ISS تترك بصمتها الميكروبية على روّاد الفضاء، والعكس صحيح. إن هاتين الدراستين جزءٌ من المشروعات الجارية التي تبحث في كيفية تأثير السفر إلى الفضاء على الكائنات الحيّة الدقيقة للبشر human microbiome، أي جميع الكائنات الحيّة الدقيقة التي تعيش على الجسم البشريّ وداخله، بدءًا ببكتيريا الأمعاء وانتهاءً بالكائنات الحيّة الدقيقة التي تعيش على جلدنا،
ثم دراسة كيف لهذه الكائنات الحيّة الدقيقة أن تؤثر بدورها على المركبة الفضائية حول روّاد الفضاء.

كانت تلك النتائج موضوعًا مثيرًا للاهتمام، ونُشرت النتائج في مجلة Scientific Reports في عام 2019 تحت عنوان: دراسة تحليليّة لتسعة روّاد فضاء. تقصّت الدراسة حالة أفراد الطاقم الذين وُجِدوا على متن محطة الفضاء الدولية لمدة تتراوح بين 6 إلى 12 شهرًا، وقد وجدت أمرًا مثيرًا للدهشة، وهو أنَّ الكائنات المعويّة الدقيقة قد أصبحت أكثر تنوعًا في بيئة الفضاء المعقمة والخالية من البكتيريا.

يقول عالم الأحياء الدقيقة هيرنان لورينزي Hernan Lorenzi من معهد ج. كرايج فينتير: "نظرًا لبيئة المحطة النظيفة جدًا، فقد كنا نتوقع انخفاضًا في تنوع الكائنات الدقيقة للأمعاء في الفضاء مقارنةً بحالتها قبل رحلة الإقلاع أو ما بعدها، وذلك لكون روّاد الفضاء أقل تعرضًا للبكتيريا البيئيّة".
قد يكون هذا الاكتشاف غير المتوقع نتيجةً للأنظمة الغذائية التي يُتحكّم فيها بعناية على متن محطة الفضاء الدولية، إذ تعمل وكالة ناسا بجدٍّ لتوفير أكثر من 200 خيارًا للطعام والشراب على متن محطة الفضاء، مما يمنح روّاد الفضاء خيارات أكثر تنوعًا مما قد يحصلون عليه في منازلهم.
إن الأمر المُفرح هو أنَّه قد يكون لهذه البصمة الخاصة بالكائنات الحيّة الدقيقة للأمعاء أثرٌ إيجابي -بشكلٍ عام، كلما ازداد تنوع بكتيريا الأمعاء، ازدادت فرصنا في درء المرض؛ ومع ذلك، لم ينظر الباحثون حتى الآن فيما إذا كان هذا هو الحال عند روّاد الفضاء.
لقد لُوحِظَت نتائج أكثر تداخلًا عند اختبار الكائنات الحيّة الدقيقة للجلد؛ فقد شهد بعض روّاد الفضاء زيادة في تنوع بكتيريا الجلد، بينما شهد آخرون انخفاضًا؛ كان الاتجاه الثابت الوحيد هو انخفاض نوع من البكتيريا وهي البكتيريا البروتينية Proteobacteria، وذلك ربما بسبب نظافة المحطة الفضائية (يوجد هذا الصنف من البكتيريا في التربة بكمياتٍ كبيرة).

لقد تبيَّن أننا نتسبب في تغيّراتٍ جرثوميةٍ في الاتجاه المقابل أيضًا لدرجة أن العلماء قادرون على معرفة أيّ من روّاد الفضاء كان موجودًا على متن محطة الفضاء الدولية ببساطة من خلال النظر إلى الآثار الميكروبية التي خلّفوها وراءهم.
يقول لورينزي: "تتشابه الكائنات الحيّة الدقيقة لمحطة الفضاء بتركيبتها مع الكائنات الحيّة الدقيقة المتواجدة على جلد الروّاد الذين كانوا يعيشون في الفضاء في تلك اللحظة بالذات. يبدأ جلد رائد الفضاء في التأثير على الكائنات الحيّة الدقيقة في المحطة، بينما تؤثر المحطة بدورها أيضًا على جلد روّاد الفضاء".

هنا يأتي دور الدراسة الثانية التي نُشرت مؤخرًا في مجلة PLOS One، حيث جمع الباحثون مسحات للفم والأنف والأذن والجلد واللعاب من أحد أعضاء طاقم محطة الفضاء الدولية قبل وأثناء وبعد مهمتهم، ثم قارنوها بالعينات المأخوذة من ثمانية أسطح لمحطة الفضاء الدولية أثناء وبعد إقامة عضو الطاقم، وقد تمكّن الباحثون من اكتشاف أنماطٍ مطابقة للكائنات الحية الدقيقة.

استُخدِمت تقنيةٌ مخبريّةٌ خاصةٌ تُعرف باسم التحليل التسلسلي للمادة الوراثية المستخرجة من العينات البيئية، وذلك لاستكشاف الحمض النووي DNA في العينات بالتفصيل مرةً أخرى على الأرض.
في المجمل، لقد تشابهت الكائنات الحية الدقيقة المأخوذة من رائد الفضاء بنسبة 55% مع الكائنات الحيّة الدقيقة على أسطح المحطة، وقد كانت الميكروبات السطحية أيضًا تشبه تلك الموجودة في عينات الجلد إلى حدٍّ كبيرٍ.
وجدت الدراسة أن هذه التشابهات البكتيريّة قد استمرت حتى أربعة أشهر بعد مغادرة رائد الفضاء، وفي حين أن هذا الجانب من البحث قد شمل عضوًا واحدًا من الطاقم فقط حتى الآن، إلا أنه يوفر أساسًا مثيرًا للاهتمام من أجل الدراسة المستقبليّة.

من خلال فهم العلاقة بين الميكروبات الخاصة بالمسافرين إلى الفضاء والمركبات الفضائية -التي تبدو قريبة من بعضها البعض- سيكون العلماء أكثر قدرةً على التخطيط للإقامات الطويلة خارج المدار، وأكثر تجهيزًا للحفاظ على سلامة روّاد الفضاء وصحتهم.

يقول عالم الأحياء الجزيئيّة كريستال جاينع Crystal Jaing من مختبر لورنس ليفرمور الوطني: "هناك تفاعل بين المنظومة الميكروبيّة لمحطة الفضاء مع طاقمها، وإنَّ فهم التفاصيل أمرٌ مهم لمنع حدوث مضاعفات على الصحة أو على المركبة الفضائية في المهمات الفضائية البشريَّة على المدى الطويل".

نُشِر البحث في مجلتَي Scientific Reports وPLOS One.

اقتراب بطيء
‏التقاط عينة
‏هروب سريع

‏مركبة أوسايريس ريكس⁩ تبتعد عن كويكب ⁧(بَنو⁩) بأمان بعد التقاطها عينة من سطحه.

‏الخطوة القادمة: قياس حجم العينة وارسال البيانات للأرض.

فريق مرصد ⁧صوفيا⁩ الطائر يعلن عن اكتشاف آثار للمياه في فوهة قمرية.
‏المثير في الأمر أن الفوهة يصل إليها ضوء الشمس، بخلاف الإعتقاد السابق أن الماء محصور في الفوهات التي لا يصل إليها.

بعد رحلةٍ استغرقت أربع سنوات، هبطت المركبة الفضائية الروبوتية أوزيريس ريكس التابعة لناسا لفترةٍ وجيزةٍ على سطح كويكب بينو الصخري يوم الثلاثاء 21 أكتوبر/تشرين الأول لجمع عينات من الصخور والغبار خلال عمليةٍ دقيقة على بعد 200 مليون ميل (330 مليون كيلومتر) من الأرض.

جرت إدارة العملية التي تُسمى مناورة "اللمس والافلات" أو TAG من قِبل شركة لوكهيد مارتن سبيس في دنفر، كولورادو، حيث قال أحد المذيعين في الساعة 6:12 مساءً (2212 بتوقيت جرينتش): "تم الإعلان عن الهبوط. يجري حالياً جمع العينات،" وبدأ العلماء في الاحتفال

كانت المهمة التاريخية في طور التخطيط لمدة 12 عاماً وتجلى كل هذا في فترةٍ حرجة استمرت لـ 16 ثانية حين قامت المركبة الفضائية بمناورة ذاتية دقيقة لجمع حمولتها الثمينة من العينات: على الأقل 60 جراماً (أونصتان) من الأتربة التي يأمل العلماء أن تساعد في كشف أصول نظامنا الشمسي.   إذا نجحت أوزيريس ريكس في العودة إلى الأرض في سبتمبر/أيلول 2023، فستكون قد جمعت أكبر عينةٍ عادت من الفضاء منذ عصر مهمات أبولو القمرية.   قالت عالمة ناسا ميشيل ثالر Michelle Thaller: "نعتقد أننا سنحصل على صورة للنظام الشمسي في مرحلته طفولته، صورة لكيمياء نظامنا الشمسي قبل مليارات السنين. نحن نبحث عن أصولنا هناك، ولهذا السبب ذهبنا حتى عينات قليلة من بينو".   تباطأت المركبة الفضائية، بحجم شاحنة كبيرة، إلى سرعة 10 سنتيمترات فقط (أربع بوصات) في الثانية في المرحلة الأخيرة من هبوطها في فوهة نايتنجيل في القطب الشمالي للكويكب، والتي يبلغ قطرها 490 متراً (1600 قدم).

نشرت أوزيريس ريكس ذراعها الروبوتية ببطء نحو المنطقة المُستهدفة التي يبلغ قطرها ثمانية أمتار فقط (26 قدم)، ثم أطلقت غاز نيتروجين مضغوط لنفث مادة السطح والتقاط العينات.   ثم أطلقت المركبة الفضائية محركاتها للابتعاد عن سطح بينو لإكمال ما شبهه العلماء على نحو هزلي بـ "مداعبة أنف" حيوان أليف.   وصلت هذه الأخبار إلى مركز مراقبة المهمة بعد نحو 18.5 دقيقة بسبب الوقت الذي تستغرقه الإشارات لقطع المسافة بين الكويكب والارض، إذ يدور بينو في أغلب الأحيان بين مداري الزهرة والمريخ.   سيتعين علينا الانتظار حتى يوم السبت لمعرفة ما إذا كانت أوزيريس ريكس قد نجحت في جمع الكمية المطلوبة من العينات.

يُظهر هذا الفيديو مُحاكاةً لمركبة أوزيريس ريكس وهي تنشر آلية اللمس والافلات لجمع عينات (TAGSAM) لجمع عينة من الثرى (الصخور والغبار) من سطح كويكب بينو. يتم بعد ذلك إغلاق رأس ذراع جمع العينات، مع وجود الثرى بداخلها بأمان، داخل كبسولة مُخصصة للعودة إلى الأرض في أواخر عام 2023. سيدرس العلماء العينات بحثاً عن أجوبة حول طبيعة النظام الشمسي المبكر وأصول الحياة.

يريد العلماء جمع 60 جراماً على الأقل، لكن المركبة الفضائية قادرة على حمل ما يصل إلى كيلوغرامين.  

إذا اتضح أن المركبة الفضائية لم تجمع ما يكفي من العينات، فستقوم بعملية جمع عيناتٍ أخرى في 12 يناير/كانون الثاني 2021، من موقع احتياطي خالي نسبياً من الصخور بالقرب من خط استواء بينو.

  "حجر رشيد" يهتم العلماء بتحليل تركيبة الكويكبات في النظام الشمسي لأنها مصنوعة من نفس المواد التي شكلت الكواكب قبل فترة طويلة.  

قال توماس زوربوشن Thomas Zurbuchen، كبير العلماء في ناسا، هذه العينات بمثابة حجر رشيد، شيء موجود هناك سيكشف لنا تاريخ الأرض بالكامل، والنظام الشمسي خلال مليارات السنين الماضية".  

قالت لوري جليز Lori Glaze، مديرة قسم علوم الكواكب في ناسا، أن المختبرات على الأرض ستكون قادرةً على إجراء المزيد من التحليلات عالية الدقة لخصائص العينات الفيزيائية والكيميائية.