الخميس، 7 يناير، 2010

أبرز الاكتشافات العلمية لعام 2009

إن اختيار أهم الاخبار العلمية والاكتشافات للعام الماضي هو عمل جاحد.
لا نقصد هنا فقط مقارنة عمل علماء الفلك، والا نتروبولوجيين (علم الإنسان)، والفيزيائيين مثلا، لكن بعد النظر للنتائج العملية للاكتشافات الحالية، في المستقبل.
لذلك قد يفوتنا ذكر احد الاكتشافات، وهذا محتمل جدا. ربما تتضح بأن علماء الجينات وعلماء الأعصاب، الذين أعلنوا عن اكتشاف 3 جينات مرتبطة بمرض الزهايمر، وأنهم وجدوا مفتاح العلاج لهذا المرض الفظيع.
فهذا اذا لن يكون فقط اكتشاف العام، بل سيكون مرشحا لنيل جائزة نوبل.ربما يأتي بالنتائج غير المتوقعة في نوفمبر تشغيل مسرع الاجزاء العملاق الذي تم تحديثه CERN الموجود بالقرب من مدينة جنيف.وكذلك في العام الماضي، سنحت فرصة فريدة للأطباء لملاحظة تطور عدوى الرشح او الانفلونزا، بدأ من أول مريض مكسيكي وصولا الى ملايين المرضى في جميع القارات.
وهنا أيضا فرصة ومناخ لظهور اكتشافات قادمة.هناك عامل مشترك بين الاخبار والاكتشافات، وهو أنها تبدو نوعا ما غرفية، داخل حجرة (فيما عدا البحث عن الماء على سطح القمر من خلال مسابير الكترونية طولها عدة امتار تزرع على سطح القمر).ويبدو أن عام 2009 لم يجلب اخبارا لا تصدق، بل على الارجح اكتشافات مدنية واتمام بحوث.والآن لا يبقى أمامنا سوى متابعة استخدام اكتشافات العام الماضي عن بعد، والتطلع بفضول، ماذا سيكون اكتشاف عام 2010.

اكتشاف أقدم إنسان ممكن
لقد شكل وصف الكائن الذي كان على الاغلب ابا البشرية بشكل دقيق، واكتشاف كمية وافرة من الماء في محيط قطب القمر اهم اكتشاف العام الماضي.
لقد نشر العلماء في العدد الخاص من مجلة ساينس Science نتائج بحث استمر خمس عشرة سنة لهيكل عظمي لمخلوق عمره اربعة ملايين ونصف، والذي اسموه «ارديبثكوس راديموس». وان لم يكن هو جدنا المباشر، فقد كانت تربطه معه صلة قرابة مباشرة على الاقل. ولان هذا المخلوق كان انثى (او حتى امرأة)، فقد حصلت على اسم «آردي».
لقد عاشت آردي (بفترة قصيرة) بعد ان تفرعت خطوط التطور من الجد المشترك والتي تؤدي من جهة الى البشر والجهة الاخرى الى الشمبنزي. ومن هنا يمكن ايضا استنتاج ان آردي كانت تشبه الى حد كبير هذا الجد المشترك غير المعروف للآن.
دراسة هذا الاكتشاف اكدت فكرة او نظرية ان الارديبثكوس وبالتأكيد حتى الانواع الاخرى من البشر والتي انقرضت، انهم عاشوا في اجواء ومحيط الغابات، وليس في البطحاء او السهول التي لا شجر بها كما كان يعتقد العلماء في السابق، وعلى الرغم من ذلك فان الارديبثكوس كان يمشي على قدمين، لكن اعادة بناء قدمه تبين الاختلاط بين عوامل البشر والقرود البشرية: كان اصبع الابهام الاكبر منحرفاً الى الجنب ومنقبضا مثل اصبع الشمبنزي، لكن بقية اصابع القدم كانت بشرية اكثر، وهذا يعني انه لم يكن يبدو كالشمبنزي، ولا حتى كالانسان، وان كلا النوعين في اثناء مراحل تطورهما من جدهما الاصلي قد ابتعد، لكن كل منهما اختار طريقه بفضل الظروف.
.. وأقدم تمثال لامرأة
اكتشف علماء الآثار من جامعة توبينغين في الجنوب الغربي من المانيا، تمثالا لامرأة ارتفاعه ستة سنتيمترات مصنوع من عظم الماموث، لقد صنعه فنان قديم قبل 35 الف سنة تقريبا، ولم ينس ابراز معالم الجسد، الأوراك الضخمة، وعلى العكس فإن الايدي والاقدام صغيرة بشكل غير متناسق والرأس مفقود تقريبا، ونظرا للتركيز على الأعضاء التناسلية، فإنه يمكن أن نصنف التمثال حسب المعايير الحالية، كعمل فني على حدود الإباحية.
العين الصغيرة على الرأس شبه المفقود، يدل على أن التمثال كان يُلبس معلقا، في الغالب على الرقبة، وبحسب الباحثين قد يكون هذا التصوير للمرأة يتعلق بعبارة التكاثر أو حتى تمثيل الجمال المثالي في العصر الحجري القديم. لقد عثر العلماء على هذا التمثال في شهر سبتمبر من العام الماضي، في مغارة هو هلي فيلس في سلسلة جبال يودا الى الشمال من المجرى العلوي من نهر الدانوب، كانت على عمق ثلاثة امتار تحت السطح تقريبا، على بعد 20 مترا تقريبا من مدخل الكهف، خلال الـ 150 سنة الاخيرة تم العثور في هذه المنطقة على العديد من القطع التي تعود الى العصر الذي كان فيه الانسان الحالي ــ هو موسابيينس من النوع المعاصر، بدأ يفد إلى أوروبا، والعديد من هذه القطع نادرة حقا.
إلا أن التمثال الذي عثر عليه هو أقدم تمثيل لجسد أو هيئة الانسان. وذلك ليس في أوروبا فقط، بل ربما في العالم كله، وبينما تم صنع هذا التمثال من عظم الماموث، فإن التماثيل التي تلتها صنعت من مواد اخرى.
دراسة جينات النياندر تاليين (الإنسان القديم)
على ما يبدو، فإن العلماء اكتشفوا اللغز المتعلق بأجدادنا عند دراستهم وتحليلهم لجينات النياندر تاليين، ووفق علماء الجينات فإن اختفاءهم وانقراضهم من قارتنا قبل 25 الف سنة ناتج عن كون عددهم في فترة الازدهار كان قليلا جدا، مجموعهم كان بضعة آلاف فقط من البالغين والذين فوق ذلك كانوا اقرباء جينياً.لقد ركز العلماء على مقارنة انقسام الاجسام الدقيقة للحمض النووي mt DNA، التي تورث من الأم على الابناء، ان النياندر تاليين الذين اجريت عليهم التجارب، وعلى الرغم من أن عددهم كان 6 فقط، فقد مثلوا عينة ممتازة.فقد عاشوا في فترات زمنية مختلفة، وفي مناطق مختلفة من قارة أوروبا.
وقد أثبتت الابحاث، بأن اختلاف الجينات لكامل نوع الهومو نياندرتالينس كانت تساوي تقريباً ثُلث الأنواع للبشر في الوقت الحاضر.
والاكتشاف غير المتوقع كان، أن التشابه في الــmt DNA للانسان النياندرتالي الألماني والكرواتي كانت متطابقة تماماً.ومن ذلك يستنتج العلماء، أن عدد النياندرتاليين كان محدوداً جداً. وعلى الأرجح فإن كامل السكان (أي في كل أوروبا والجزء الغربي من آسيا) لم يعش هناك في وقت واحد أكثر من 3500 امرأة قادرة على التكاثر. بالطبع أن مجموع النياندرتاليين كان أكبر، لكن لم ينجح الكل على انجاب أبناء قادرين على الحياة.
وهكذا يقدر العلماء كامل عدد السكان، أي مجموع جميع الأفراد بعشرة آلاف، أو أكثر بقليل. وقلة التنوع الجيني تعني انخفاض المناعة ضد الأمراض، أو قدرة أقل على التأقلم مع الظروف الحياتية المتغيرة. ولذلك من الممكن أن التكوين الجيني الموحد للنياندرتاليين كان السبب وراء اختفاء هؤلاء البشر قبل 25 ألف سنة.

المياه على القمر
الاكتشاف الكبير الآخر للعام الماضي هو الدليل، على وجود الماء في القمر، وبذلك تم تأكيد الرأي القائل بان الماء المتجمد والمحبوس في التربة موجود في اقطاب القمر، وقد اختارت وكالة ناسا الأميركية لهذه التجربة حفرة او فوهة «كابوس» بقطر 96 كيلومتراً في منطقة القطب الجنوبي ان اشعة الشمس لا تلمس قاعه ابدا، وفي بداية اكتوبر قام الاميركان بتوجيه صاروخ «سنتور» بزنة طنين اليه، وقامت الصوندات او المسابير بتصوير غيوم الغبار الصاعدة والناتجة عن وقوع الصاروخ.
ان سقوط الصاروخ قد احدث حفرة بقطر 28 مترا وعمق خمسة امتار، والذي تطاير منه حوالي 350 طنا من المواد الى ارتفاع 10 كيلو مترات.
وقد التقطت الاقمار الاصطناعية غيمتن: الاولى، التي حلّقت اعلى واحتوت على البخار وغبار ناعم، بينما الثانية كانت اصغر واثقل.ليس فقط ان الغيمة المتصاعدة كانت تحتوي على بخار الماء، لكن المثير كان ايضا كميته: على الأقل 95 ليترا، وهذا قد يساعد سكان القمر في المستقبل من البشر، ولو تم انشاء قواعد ابحاث علمية هناك فإنه لن يتوجب احضار الماء لسكانه من كوكب الأرض، يكفي فقط ابتكار طريقة أقل ثمناً لاستخراجه.
اغلب الظن ان الاميركان قد اكتشفوا وجود الماء حتى على كوكب المريخ: لقد أعلنت وكالة ناسا في فبراير أن مسبار فونيكس قد صور شيئا على ساقه، الذي لا يمكن ان يكون اي شيء آخر غير قطرات الندى.

كوكب مناسب تقريباً للحياة
هناك خبر طريف وصل في شهر ديسمبر، وأيضاً من الفضاء. لقد اكتشف العلماء كوكباً، غير بعيد عن الأرض كثيراً - 40 سنة ضوئية - وحجمه أكبر ثلاث مرات من كوكب الأرض فقط وعلى الأغلب يوجد فيه ماء.
ويؤمن العلماء بأنهم سيتمكنون من دراسة جوه قريباً. وفي الغالب يتكون جوه من غاز الهيليوم والهيدروجين، وهو كثيف جداً، والذي يمكن أن يساعد في الحفاظ على المياه السطحية في وضع التساقط.على الأغلب يبدو أنه لا يوجد على الكوكب المقومات الأساسية للحياة، كما نعرفها - فيما عدا وجود المياه. السنة هنا قصيرة جداً، حيث أن الكوكب يكمل دورته حول النجم الأحمر المضيء في 38 ساعة، لا ينفذ أي نور تقريباً من المحيط الجوي بسمك 200 كيلو متر. وعلى السطح تسود حرارة بدرجة 200 درجة سيليزية تقريبا.

التكنولوجيا لمواجهة التغيرات المناخية

آخر مبتكرات التكنولوجيا ستكون ضرورية لكي ينمو الاقتصاد العالمي من دون أن يكون سببا في تسارع وتيرة التغير المناخي.
فمنذ الثورة الصناعية، ارتبط النمو الاقتصادي باستهلاك الوقود الأحفوري وانبعاث كميات أكبر بدرجة غير مسبوقة من غاز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي، وهو ما دفع العديد من العلماء والسياسيين إلى المطالبة حاليا بثورة تكنولوجية جديدة.
تقرير لهيئة الإذاعة البريطانية (بي بي سي) يستعرض بعض الخيارات لتوليد الطاقة ووسائل المواصلات، فضلا عن حلول علمية من أجل العودة لاستخدام ضوء الشمس أو التخلص من غاز ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي.
اولا- الطاقة
1 الفحم النظيف: هناك نطاق من الوسائل التكنولوجية لمعالجة الفحم قبل استخدامه، وذلك من أجل تقليل الانبعاثات أو حرق الفحم بصورة أكثر كفاءة أو السيطرة على انبعاثات الكربون وتخزينها. ومن مزايا هذا الفحم انه وقود أحفوري وهوالأكثر توافرا ويتم توزيعه على نطاق واسع. وهو يحافظ على الصناعة القائمة ويستفيد من البنية التحتية القائمة. يستهلك كمية أكبر من الفحم في إنتاج كل كيلوواط/ساعة وذلك مقارنة مع الطاقة المستخرجة من الفحم الطبيعي. وينتج بعض الملوثات مثل المعادن الثقيلة. والفحم من الموارد الطبيعية المحدودة.
-2 الحرارة الجوفية: تستخدم الصخور الساخنة بطبيعتها أو الفروق في درجات الحرارة أسفل سطح الأرض لتسخين الماء بصورة مباشرة أو تحريك التوربينات. وتعتبر الحرارة الجوفية مصدرا متجددا للطاقة بصورة دائمة في بعض المواقع. ولها كفاءة عالية في تدفئة المساحات المأهولة. وهي ايضا توفر صلاحية طويلة الأجل للأجهزة. الحرارة أسفل الأرض تتواجد في بعض المناطق فقط. الطاقة عرضة لأن «تجف» لسنوات. قد تبعث غازات سامة في بعض المناطق. تشكل حاليا أقل من 1% من الطاقة في العالم.
-3 الطاقة النووية: تستخدم الطاقة المنبعثة من عملية مخططة لشطر الذرات، تنجم عنها حرارة يتم حشدها لتحريك التوربينات. تجربة تاريخية وتكنولوجيا تطورت بصورة هائلة في هذا المجال. بوسع الطاقة النووية توفير الحرارة والكهرباء. وتتيح إمدادات وافرة من الوقود. ينظر إليها على انها تنطوي على مخاطرة، لذا تلقى معارضة قوية من النشطاء في مجال البيئة، خصوصا أنها تشكل تهديدا أمنيا بتصنيع أسلحة.
-4 طاقة البحر: تستفيد من طاقة حركة المد والجزر أو التيارات أسفل سطح الماء أو الأمواج على الشاطئ والأمواج البعيدة. مورد كبير ومتجدد بصورة دائمة. طاقة المد والجزر منتظمة للغاية. يمكن الاستفادة منها سواء على نطاق صغير أو كبير. لا يوجد اتفاق بشأن ما هي أفضل الوسائل للحصول على الطاقة. فالمشروعات الكبيرة قد تؤثر في التدفق الطبيعي للمياه وكذلك في المد والجزر والنظم الإيكولوجية. من غير المتوقع أن يحدث الكثير في هذا الإطار قبل عام 2030 .
-5 طاقة الرياح: تستخدم الرياح على الأرض أو في البحر لتحريك التوربينات. هناك تجربة كبيرة وصناعة وبنية تحتية تامة النمو في هذا المجال. الرياح مورد متجدد بصورة دائمة. يمكن توظيف طاقة الرياح في نطاق من أحجام المشروعات. الرياح مورد متقطع للطاقة. لا تتسم بالكفاءة في كل المناطق. فمزارع الرياح تعوق إشارات الرادار وقد تسبب ضجيجا ويعتبرها البعض قبيحة.
-6 طاقة الشمس: يتم تخزين الطاقة من ضوء الشمس، حيث يستخدم الضوء لتوليد الكهرباء بصورة مباشرة أو لتسخين سوائل لتحريك التوربينات. طاقة الشمس مورد متجدد بصورة دائمة، وهي أكثر الموارد الخالية من الكربون انتشارا. طاقة الشمس صامتة ولا تؤثر في البيئة المحلية. طاقة الشمس متقطعة، مثل الرياح والبحر. لذا فان أنظمة توليد الكهرباء من أشعة الشمس تتسم بالتعقيد.
-7 الطاقة الكهرومائية: تولد الكهرباء من خلال إقامة سدود أمام المياه ودفع التيارات عبر التوربينات. تعتبر الاستراتيجية المتجددة الأكثر انتشارا. تتمتع بمكانة راسخة كمورد للطاقة على نطاق كبير. كما يمكن استخدامها لتخزين الطاقة إذا أديرت في الاتجاه المعاكس. تؤثر السدود في الأنظمة الايكولوجية وتشكل تهديدا للصحة العامة إذا انفجرت. كما قد تبقي على مواد متحللة تسبب تلوثا. واحدة من أرخص أشكال الكهرباء.
ثانيا- وسائل المواصلات
-1 الهيدروجين: يمكن حرق الهيدروجين في محركات الاحتراق أو استخدامه لدفع خلايا الوقود التي تجمعها مع الأكسجين لتوليد الكهرباء. الهيدروجين نظيف – حيث ان الشيء الوحيد الذي يخلفه هو الماء النقي - وهو أكثر العناصر توافرا في الكون. وإنتاج الهيدروجين يحتاج طاقة شديدة، ويستخدم غالبا الوقود الأحفوري أو الكتل الحيوية. طبيعة الهيدروجين باعتباره قابلا للاشتعال تزيد من مخاطر التخزين والنقل. لذا من السابق للأوانه وضع تقدير دقيق للتكلفة.
-2 الكهرباء: يمكن أن يعتمد النقل على الكهرباء المخزنة في البطاريات أو في أجهزة تخزين تنتمي للجيل المقبل ويطلق عليها المكثفات الفائقة. بسيطة من الناحية الميكانيكية، والمحركات الكهربائية الأحدث تتمتع بكفاءة عالية. يمكن استخدام شبكة الطاقة القائمة كقاعدة للبنية التحتية للشحن.
-3 الوقود الحيوي: هو أنواع الوقود التي تصنع من مادة نباتية أو مخلفات عضوية. يستخدم الإيثانول الحيوي، المستخرج من المحاصيل الغنية بالسكر مثل الذرة، في مكان الوقود. يمكن أن يستخدم الوقود الحيوي في السيارات العادية. والجيل الثاني من الوقود سيستفيد من النفايات الحيوية كالبذور والقشور. ويتطلب كذلك بنية تحتية جديدة تماما. الوقود الحيوي، المستخرج من المحاصيل بعد زراعتها وحصادها، يحرق الكربون بدرجة قد تكون أكبر مما تخزنه. والأرض الزراعية اWلتي تستخدم في زراعة المحاصيل المستخدمة في إنتاج الوقود الحيوي يمكن استخدامها لزراعة الغذاء.
-4 البدائل: تتضمن البدائل حرق أو تسخين مخلفات البلدية. والتسخين ينتج عنه غاز قابل للاحتراق أو زيت قابل للاحتراق، فضلا عن المزيد من الحرارة. الميزة الأكبر للعديد من أنواع الوقود البديل هي أنها تستفيد من شيء ما كان مصيره ليصبح مقالب القمامة. هذه البدائل ربما ينتج عنها نواتج من المخلفات الكثيفة.

هندسة المناخ
يبحث العلماء عن أساليب لتعديل بيئة الأرض من أجل السيطرة على الاحتباس الحراري وذلك عن طريق العلم الجديد الذي يعرف باسم «هندسة المناخ». ويكون ذلك عبر التالي:
أولا- خفض درجة حرارة الأرضهناك ثلاثة اقتراحات لخفض درجة حرارة الأرض.أحد أساليب القيام بذلك هو ببساطة عكس المزيد من ضوء الشمس الساقط على الأرض، بمعنى تغيير انعكاسية الأرض أو مقدار الضوء المنعكس عن الكوكب.يمكن القيام بهذا باستخدام كمية كبيرة من عاكسات فضائية مرنة (1) تسبح في مدار حول كوكب الأرض.وكبديل لذلك، يمكن نفث عدة أنواع من «رذاذ الستراتوسفير» في أعلى الغلاف الجوي (2) لعكس بعض الضوء في الفضاء.وبوسع عاكسات مثبتة على الأرض (3) القيام بالمثل.
ثانيا- تقليل كمية ثاني أكسيد الكربون.
هناك نهج آخر، وهو التقليل المباشر للكربون في الغلاف الجوي والذي، ضمن أشياء أخرى، يؤدي إلى ارتفاع درجات الحرارة.يمكن القيام بهذا من خلال «تسميد» المحيط، وذلك بتحفيز طحالب السطح - التي ستغرق في نهاية الأمر إلى قاع المحيط - على امتصاص الكربون.
ويمكن أن يوفر تعريض أسطح صخور الكربونات والسليكات في «أوضاع جوية محسنة» مكانا لاستيعاب الكربون.
وثمة اقتراح آخر يذكر على نحو متكرر هو سحب ثاني أكسيد الكربون من الهواء باستخدام «أشجار صناعية».
ثالثا- السيطرة على التغير المناخيويعقب ذلك تحويله إلى سائل وتخزينه في خزانات تحت الأرض.وتقول مؤسسة المجتمع الملكي البريطانية للعلوم في تحليلها لتكلفة مجموعة من الاقتراحات مقارنة مع فعاليتها إنه لا يوجد نهج مضمون يجب اتباعه بمفرده كحل لتغير المناخ.
ويبدو أن «رذاذ الستراتوسفير» يوفر أكثر فاعلية لأقل استثمار، ويمكن نشره قريبا، لكنه يشكل خطرا غير محدد على البيئة. ومن المتوقع أن تكون التغييرات في مقدار الضوء المنعكس من سطح الصحراء أكثر تأثيرا من تسميد المحيط، لكن كل منهما قد يغير الأنظمة الايكولوجية الضعيفة بصور غير متوقعة.