تُعتبر الثلوج المائية أحد المكونات الأساسية في الفضاء، تتواجد على الأقمار المجمدة والأتربة المغطاة بالثلج في السحب بين النجوم. لكن، الأبحاث الجديدة من كلية لندن الجامعية وجامعة كامبريدج تكشف أن الثلج في الفضاء ليس كما كنا نعتقد.
الثلج البلوري مقابل الثلج غير المتبلور
على الأرض، تكون درجات الحرارة أعلى مما يسمح لجزيئات الماء بتشكيل بنية بلورية مرتبة تشبه تناظر رقاقات الثلج. ولكن في الفضاء، تنخفض درجات الحرارة إلى مستويات أقل بكثير، حيث كان يُعتقد سابقًا أن الثلج لا يمكن أن يتبلور في هذه الظروف الباردة، ويظل غير متبلور تمامًا بدون هيكل منظم بين الجزيئات.
لكن الأبحاث الحديثة أظهرت أن الثلج غير المتبلور في الفضاء يمكن أن يحتوي على نسبة من البلورات. وباستخدام المحاكاة الحاسوبية وتجارب حيود الأشعة السينية، تبين أن ما يقارب ربع الثلج غير المتبلور يمكن أن يتكون من بلورات.
أهمية الثلج في العمليات الكونية
قال مايكل ب. ديفيس من جامعة لندن وجامعة كامبريدج: “لدينا الآن فكرة جيدة عن الشكل الأكثر شيوعًا للثلج في الكون على المستوى الذري”. وهذا مهم لأن الثلج يلعب دورًا في العديد من العمليات الكونية، مثل كيفية تكوين الكواكب وتطور المجرات وحركة المواد في الكون.
تم اكتشاف الثلج غير المتبلور ذو الكثافة المنخفضة في الثلاثينيات، بينما تم اكتشاف الثلج غير المتبلور ذو الكثافة العالية في الثمانينيات. وفي عام 2023، تعلم فريق ديفيس كيفية إنشاء ثلج غير متبلور ذو كثافة متوسطة لأول مرة.
التجارب والمحاكاة الحاسوبية
أجرى فريق البحث محاكيتين مختلفتين. في الأولى، تم إنشاء مكعبات ثلج افتراضية عن طريق تبريد الماء إلى درجات حرارة منخفضة، ولكن بمعدلات متنوعة لتجميدها بشكل مختلف. في المحاكاة الثانية، بدأت بمكعبات كبيرة من جزيئات الثلج متباعدة بشكل متساوٍ، ثم تم تشويش ترتيبها بشكل عشوائي.
أظهرت المحاكاة الأولى أن الثلج لم يكن غير متبلور بالكامل، بل كان يحتوي على ما يصل إلى 20% من البلورات. بينما أظهرت المحاكاة الثانية نسبة أعلى تصل إلى 25%.
الآثار على البحث عن أصل الحياة
تشير النتائج إلى قيود محتملة على البحث عن أصل الحياة، خاصة فيما يتعلق بكيفية وصول المكونات العضوية للحياة إلى الأرض. يُعتقد أن بعض هذه المكونات تم نقلها إلى الأرض على حبيبات الغبار الجليدية. وعلى الرغم من أن هذه النتائج الجديدة لا تستبعد هذا الاحتمال، إلا أنها تحد مما هو ممكن.
الثلج يمكن أن يكون مادة عالية الأداء في الفضاء، حيث يمكنه حماية المركبات الفضائية من الإشعاع أو توفير الوقود في صورة الهيدروجين والأكسجين.
الخاتمة
تُظهر الأبحاث الحديثة أن الثلج في الفضاء يمكن أن يكون أكثر تعقيدًا مما كنا نعتقد سابقًا. هذا الاكتشاف يفتح آفاقًا جديدة لفهم العمليات الكونية وأصل الحياة. ومع تطور الأبحاث، يمكن أن نجد المزيد من الإجابات حول كيفية تكوين الكون وكيفية تطور الحياة عليه.
