معدن نيزكي نادر يكسر قواعد انتقال الحرارة ويذهل العلماء
سدوس الجهمي
١٤ أغسطس ٢٠٢٥
علماء يكتشفون معدنًا هجينًا من نيزك عمره قرون، يجمع بين صفات البلور والزجاج، ويحافظ على توصيل حراري ثابت في مختلف درجات الحرارة، ما قد يحدث ثورة في صناعات الفضاء والفولاذ ويخفض الانبعاثات الكربونية.
معدن مصدره نيزكي يتميز بخصائص البلورات والزجاج معًا، كسر القواعد المعروفة لتوصيل الحرارة. صورة من: Richard Drew/AP/picture alliance
إعلان
في اكتشاف علمي مثير، تمكن فريق بحثي دولي من تحديد خصائص فريدة يعود تاريخه إلى القرن الثامن عشر، وكذلك على سطح المريخ. هذا المعدن، المعروف باسم "التريديميت"، يجمع بين صفات البلورات والزجاج في آن واحد، ويتحدى القواعد المعروفة لانتقال الحرارة، حيث يحافظ على توصيل حراري ثابت بغض النظر عن تغير درجة الحرارة.
النتائج، التي نشرت في مجلة وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في 11 يوليو 2025، جاءت ثمرة تعاون بين ميشيل سيمونشيلي من جامعة كولومبيا، ونيكولا مارزاري من المعهد الفيدرالي السويسري للتكنولوجيا، وفرانشيسكو ماوري من جامعة سابينزا بروما، إلى جانب فريق تجريبي من جامعة السوربون في باريس.
عادةً، تتصرف المواد البلورية والزجاجية بشكل متعاكس فيما يتعلق بنقل الحرارة: ففي البلورات ينخفض التوصيل الحراري مع ارتفاع درجة الحرارة، بينما يزداد في الزجاج عند التسخين. عام 2019، وضع فريق سيمونشيلي معادلة رياضية موحدة تصف السلوك الحراري لهذين النوعين، وكذلك للمواد الوسيطة ذات البنية الجزئية غير المنتظمة، المستخدمة مثلًا في الخلايا الشمسية البيروفسكايتية وطلاءات الحماية الحرارية.
أظهر تدفقًا حراريًا ثابتًا، اكتُشف من خلال بحث مدعوم بالذكاء الاصطناعي، ما قد يُحدث تحولًا في صناعات تمتد من صناعة الفولاذ إلى تكنولوجيا الفضاء. صورة من: Vadimrysev/Depositphotos/IMAGO
توقع ثم تأكيد
باستخدام هذه المعادلة، تنبأ الباحثون بأن تركيبًا معينًا من ثاني أكسيد السيليكون، وُصف لأول مرة في ستينيات القرن الماضي في عينات نيزكية، سيظهر سلوكًا حراريًا ثابتًا لا يتأثر بدرجة الحرارة. وتمكن فريق السوربون من الحصول على إذن خاص لاختبار عينة من نيزك "شتاينباخ" الذي سقط في ألمانيا عام 1724. وأكدت التجارب أن "التريديميت" النيزكي يمتلك بنية وسطية بين البلور والزجاج، وأن توصيله الحراري ظل ثابتًا بين 80 و380 كلفن.
هذا الاكتشاف لا يقتصر على الفضاء، إذ يتوقع العلماء أن يتشكل المعدن نفسه نتيجة الشيخوخة الحرارية طويلة المدى في الطوب الحراري المستخدم في أفران صناعة الفولاذ. وبما أن إنتاج الفولاذ مسؤول عن نحو 7% من انبعاثات الكربون في الولايات المتحدة، فإن تطوير مواد مستوحاة من "التريديميت" قد يحسن كفاءة إدارة الحرارة في هذه الصناعة، مما يسهم في خفض بصمتها الكربونية.
الفضاء الجديد - الفرص والمخاطر
28:34
This browser does not support the video element.
ذكاء اصطناعي وفيزياء كمّية
اعتمد سيمونشيلي في أبحاثه على دمج ميكانيكا الكم مع تقنياتالذكاء الاصطناعي لمحاكاة خصائص المواد بدقة عالية، متجاوزًا القيود الحسابية التقليدية. ويرى أن فهم آليات انتقال الحرارة في المواد الهجينة قد يفتح المجال لتطبيقات أخرى، مثل الأجهزة القابلة للارتداء التي تولد الطاقة، والحوسبة الشبيهة بالدماغ، وتقنيات "الإلكترونيات الدورانية" التي تستخدم الخواص المغناطيسية لنقل المعلومات.
من خلال هذا المزيج من الفيزياء النظرية والذكاء الاصطناعي والتجارب الميدانية، يخطو العلماء نحو تصميم مواد جديدة قادرة على مواجهة تحديات صناعية وهندسية معقدة، بدءًا من صناعة الفضاء ووصولًا إلى الصناعات الثقيلة، في نقلة قد تغيّر قواعد إدارة الحرارة في القرن الحادي والعشرين.
مقذوفات فضائية "طائشة" تهدد بتدمير كوكبنا الأزرق
يقوم علماء الفلك بالبحث في الفضاء باستمرار عن الكويكبات، التي قد تقترب من الأرض وتشكل خطرا عليها. وتنوي وكالة ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية القيام باختبار إمكانية التصدي لمثل هذه الأجرام السماوية الصغيرة وتشتيتها.
صورة من: NASA/Don Davis
كلمة كويكبات تعني النيازك والأجرام السماوية الأخرى، التي تخترق الغلاف الجوي للأرض وتسقط على الأرض، وقد تتسبب في دمار شديد في مواقع سقوطها.
صورة من: cc-by/LarryBloom
مرّ الكويكب 2011 ES4 على مسافة قريبة من كوكبنا الأزرق في الأول من أيلول/ سبتمبر. وكان مساره يبعد عن الأرض بـ 120000 كيلومتر، أي أقرب بثلاث مرات من القمر، لكنها تبقى مسافة آمنة، كما طمأنت مراكز الفضاء. ورغم أن العلماء يجهلون الكثير عن هذا الكويكب، إلا أنهم حددوا قطره بين 22 و49 متراً.
صورة من: picture-alliance/ dpa
تنوي وكالة الفضاء الأوروبية إرسال مسبار إلى الكويكب "ديديموس" (Didymos) الذي يبلغ طول قطره حوالي 800 متر، وله قمر صغير تابع له يبلغ 170 متراً اسمه "ديديمون".
صورة من: ESA–Science Office
وسيتم الدخول أولا إلى مدار كويكب "ديديموس" عن طريق مسبار في مهمة تعرف اختصارا باسم(AIM) ، ثم يوضع روبوت أرضي على الكويكب. وسيقوم المسبار بنقل معلومات عن الكويكب ويرسلها باستخدام الليزر إلى الأرض. وبالإضافة إلى ذلك سيقوم قمران صناعيان صغيران على شكل مكعبين بالاقتراب من القمر التابع لديديموس.
صورة من: ESA–Science Office
وبعد عامين من ذلك أي في سنة 2022، سيمر الكويكبان بالأرض على بعد مسافة أحد عشر مليون كيلومتر، وهذه مسافة قريبة نسبيا. وفي ذلك الوقت، ستضع مركبة فضائية تابعة لوكالة ناسا القمر ديديمون هدفا لها....
صورة من: ESA–Science Office
ثم تقوم بدكه بقوة، وسينتج عن ذلك إزاحة القمر عن مداره حول ديديموس شيئا ما. وسيقوم المسبار والروبوت والقمران الصناعيان بمتابعة كل شيء بالتفصيل. ومن المفترض أن تساعد الصور ذات الدقة العالية ونتائج القياس في التوصل إلى معرفة كيفية إخراج الكويكبات في المستقبل عن مدارها، لمنع اصطدامها بالأرض.
صورة من: ESA–Science Office
هناك عدد لا يحصى من الكويكبات تموج عبر الفضاء، يبلغ قطرها عدة كيلومترات. ويلاحظ العلماء هذه الكويكبات عن كثب.، لكنهم لم يكتشفوا حتى الآن أي كويكب ينتظر أن يضرب الأرض في غضون السنوات المئة المقبلة
صورة من: Imago Images/Science Photo Library
في فبراير/ شباط عام 2013 توجه كويكب يزن 130 ألف طن، ويسمى 2012 DA14 نحو الأرض بشدة. واقترب منها على بعد مسافة 27 ألف كيلومتر، مسافة أقرب إلينا من بعض الأقمار الاصطناعية.
صورة من: NASA/Science dpa
قبل نحو 65 مليون سنة سقط نيزك ضخم في شبه جزيرة يوكاتان التابعة حاليا للمكسيك. وقد أدى ذلك إلى ظهور "حفرة تشيكسولوب " التي يبلغ قطرها 300 كيلومتر. ويعتقد الخبراء أن هذه الواقعة أدت إلى القضاء على الديناصورات.
صورة من: NASA/Don Davis
النيازك تشبه من حيث المظهر الحجارة الموجودة على الأرض. لكن سطحها الخارجي يبدو محروقا وبه ثقوب. والسبب في ذلك هو انصهار النيزك عند دخوله الغلاف الجوي للأرض.
صورة من: picture-alliance/ dpa/dpaweb
أما المذنبات فتتكون من سحابة غاز وذيل ضخم من غاز وصخور وعدد لا يحصى من جزيئات الغبار.. وإذا وصلت حبيبات غبار من المذنبات إلى الغلاف الجوي للأرض، ترتفع درجة حرارة الحبيبات إلى ثلاثة آلاف درجة مئوية وتبدأ تضيء، وهكذا تتولد الشهب.
صورة من: picture-alliance/dpa
وعندما يمر مذنب بالقرب من الأرض بشكل كبير، يسقط منه على عدد لا يحصى من الشهب. وفي كل مرة يسقط شهاب على الأرض يكون المنظر رائعا كما هنا في موقع "ستون هنج" الأثر في انغلترا.
صورة من: AP
وتقوم وكالة الفضاء الأوروبية ببناء نظام للإنذار المبكر ضد النيارزك في في "فراسكاتي" بإيطاليا. بيانات من التلسكوبات. وستصب فيه بيانات تسجلها مراصد مثل هذا المرصد الموجود في جزيرة "تينيريفي" أكبر جزر الكناري التابعة لإسبانيا.