أظهر بحث جديد مستوحى من العملاقين الجليديين (أورانوس ونبتون) أنه يمكن لأشعة الليزر تحويل البلاستيك العادي إلى قطع ألماس صغيرة.

حيث قام العلماء بتفجير البلاستيك الرخيص وتحويله إلى “ألماس نانوي” صغير باستخدام أشعة ليزر فائقة القوة، وأكدت تلك التجربة بدورها على وجود نوع جديد ونادر من الماء.

من الممكن وعلى الأرجح أن تكشف النتائج عن وجود أمطار ألماسية على العملاقين الجليديين في نظامنا الشمسي، وأن توضح سبب احتواء هذه العوالم المتجمدة على حقول مغناطيسية غريبة. يمكن أيضًا أن تُفضي تقنية التفجير بالليزر إلى المزيد من الاستخدامات على كوكب الأرض.

ووفقًا لما قاله دومينيك كراوس، المؤلف المشارك في الدراسة والفيزيائي في معهد أبحاث هيلمهولتز درسدن روسندورف بألمانيا، لموقع لايف ساينس (Live Science)، فإن الألماس النانوي يبلغ حجمه بضعة نانومترات فقط، أو أجزاء من المليار من المتر. كما أن له تطبيقات حالية ومحتملة، مثل تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى غازات أخرى وإيصال الأدوية إلى الجسم.

وأضاف كراوس أنه يمكن أيضًا استخدام الألماس النانوي كمستشعرات كَميَّة فائقة الصِغر ودقيقة جدًا لقياس درجات الحرارة والمجالات المغناطيسية، وبالتالي قد ينتج عنه كم هائل من الاستخدامات.

كما أوضح أن هذه التقنية بإمكانها أيضًا الحد من التلوث البلاستيكي من خلال وضع حافز مالي لإزالة البلاستيك من المحيط وتحويله.

تجربة ذات آثار إيجابية لعملاقيّ الجليد

لسنوات عديدة، ظن علماء الكواكب أن الألماس يتشكل بداخل الأعماق المتجمدة لعمالقة الجليد، مثل نبتون وأورانوس.

وإذا تشكل بالفعل، فإنه “سيهطل كالمطر” من أعماق هذه العوالم المتجمدة.

لذا، ولمعرفة ما إذا كانت هذه العملية مجدية، أخذ الباحثون ورقة من بلاستيك البولي إيثيلين تيريفثاليت (PET) –وهو النوع المستخدم في صناعة الزجاجات البلاستيكية– واستخدموا ليزرًا ضوئيًا عالِ الطاقة موجودًا في أداة المادة الخاضعة لظروف قصوى (Matter in Extreme Conditions) بمصدر ضوء ليناك المترابط (Linac Coherent Light Source)  التابع لمركز المعجل الخطي ستانفورد  (SLAC) لتسخين البلاستيك لحوالي 10 آلاف درجة فهرنهايت (6 آلاف درجة مئوية).

مما ولَّد ضغطًا أكبر بملايين المرات من ضغط الغلاف الجوي للأرض لمجرد أجزاء من المليار من الثانية. ثم قام هذا الضغط الساحق للعظام بصدم البلاستيك، مما أدى إلى إعادة تَشكل ذرات الكربون في البلاستيك إلى بنية بلورية، وانجراف الهيدروجين والأكسجين عبر هذه البنية.

وأوضح كرواس أنه: “باستخدام ليزر أشعة سينية قوي، يمكننا النظر داخل العينة وإنشاء أفلام عن التفاعلات الكيميائية التي تحدث بداخلها. فإننا رأينا تشكيلًا فعالًا للغاية للألماس النانوي داخل البلاستيك المضغوط خلال النطاق الزمني لتجاربنا، وهو فقط جزء من النانوثانية”.

يُظهر البحث الجديد أن هذا النوع من التشكيل الألماسي قد يكون أكثر شيوعًا مما كان يعتقده العلماء سابقًا، مما يزيد من احتمالية احتواء عملاقيّ الجليد على طبقات سميكة من الألماس حول نواتهم الصلبة.

كما تشير التجربة وبقوة إلى أنه تحت درجات الحرارة والضغط المرتفعين، كما هو الحال في أعماق مثل هذه العوالم الجليدية، تنشأ حالة نادرة من الماء تعرف باسم جليد الماء فائق التأين.

تسمح هذه الحالة النادرة من الماء للبروتونات بالتحرك عبر شبكة من ذرات الأكسجين.

وأضاف كراوس أنه إذا تواجد الماء فائق التأين في عملاقيّ الجليد أورانوس ونبتون، فإن حركة البروتونات داخل هذه الحالة النادرة من الماء قد تساعد على توليد المجالات المغناطيسية الغريبة التي لوحظت على تلك الكواكب.

واقترحت الحسابات السابقة أن ذرات الكربون، المرجح وجودها في أعماق الكواكب، من شأنها جعل أي ماء فائق التأين متكون بداخل هذه الكواكب غير مستقرٍ للغاية.

وقال كراوس: “على الرغم من ذلك، فإن تجاربنا الحالية تظهر أن الكربون والماء يُصبحان معزولان [وهو الفصل غير المقصود بين المواد في خليط] عند تكّون الألماس، وبالتالي يمكن أن يتواجد الماء المعزول بداخل الكواكب، مما يزيد من احتمالية تكوين الماء فائق التأين”.

وقد  تقوم مركبة فضائية بزيارة جيراننا الجليديين للتأكد فعليًا من وجود الأمطار الألماسية والمياه النادرة هناك قريبًا.

وأضاف كراوس: “نأمل في غضون العقد المقبل إطلاق مسبار فضائي جديد تابع لوكالة ناسا إلى أورانوس، حيث اُتفق للتو على أولويته القصوى في المسح العشري”.

كما صرّح كراوس أنه يمكن أن تكون للنتائج مزيدًا من التطبيقات التجارية. ففي الوقت الحالي، يصنع الناس الألماس النانوي عن طريق تفجير الكربون أو الألماس الأكبر حجمًا إلى قطع صغيرة باستخدام المتفجرات، مما ينتج عنه خليطًا من الألماس مختلف الأحجام. لذا، فإن التقنية الجديدة ستكون أدق في صنع الألماس بأحجام معينة.

المصدر: https://www.livescience.com

ترجمة: أمنية يوسف عبدالرازق

تويتر: omnia_yousef11

مراجعة وتدقيق: زينب محمد