Screenshot-2021-02-01-133931

منذ بداية استخدام الساعات الذرية على نطاق واسع في ستينيات القرن الماضي، كان على منظمي التوقيت الأرضي إضافة ثانية كبيسة؛ ليحافظوا على التزامن مع التوقيت الشمسي الذي يُحدد عبر موقع الأرض بالنسبة للشمس والقمر والنجوم.

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/wp-content/uploads/Picture1-1.jpg"><img class="aligncenter size-full wp-image-97644" src="https://www.ibelieveinsci.com/wp-content/uploads/Picture1-1.jpg" alt="" width="624" height="458" /></a>

تُعرّف الثانية في الساعات الذرية على أنها 9,192,631,770 فترة من الإشعاع المنبعث من ذرة السيزيوم 133 خلال انتقالها بين مستويي حالة الاستقرار.

خلال الخمسين سنة التي مضت استغرقت الأرض أكثر من 24 ساعة أو ما يعادل 86,400 ثانية لتتم دورة كاملة حول محورها؛ لهذا السبب أضاف منظمو التوقيت الأرضي 27 ثانية كبيسة إلى الساعات الذرية منذ سبعينيات القرن الماضي.

تضاف الثواني الكبيسة عادة في اليوم الأخير من شهر يونيو أو في اليوم الأخير من شهر ديسمبر، عند الساعة 23 و59 دقيقة و59 ثانية حسب التوقيت العالمي المنسق.

أضيفت الثواني الكبيسة آخر مرة في ليلة رأس السنة عام 2016، إذ توقفت كل الساعات في العالم مدة ثانية واحدة (تُضاف الثواني الكبيسة في وقت واحد في جميع أنحاء العالم حسب التوقيت العالمي المنسق).
<h3>2020 كان عامًا فريدًا جدًا!</h3>
بصرف النظر عن أن عام 2020 كان عامًا غريبًا بالفعل بسبب كوفيد-19، لكن شيئًا ما أكثر غرابة بدأ بالحدوث.

سرعة دوران الأرض ازدادت بدلًا من نقصانها كما كان يحدث طوال القرن الماضي، وأصبحت الكرة الأرضية تستغرق أكثر من 24 ساعة بقليل لتتم دورة كاملة.

كان على منظمي التوقيت في المركز الدولي لدوران الأرض والنظم المرجعية-IERS، اتخاذ القرار بشأن إضافة ثانية كبيسة سالبة، وهو أمر غير مسبوق.

حدث هذا التغيير في منتصف عام 2020، وتحديداً في التاسع عشر من شهر يوليو الذي كان أقصر يوم مسجل في التاريخ بتوقيت يقل عن 24 ساعة بنحو 1.4602 ميلي ثانية.

في الواقع، سجل 28 يومًا من عام 2020 أرقامًا قياسية تتجاوز اليوم الذي كان يحمل الرقم القياسي لأقصر يوم في التاريخ (وهو يوم في عام 2005).

قال عالم الأبحاث الأول في مجموعة الوقت والتردد في المركز البريطاني الوطني للفيزياء في بيان لصحيفة التلغراف: «من المؤكد أن الأرض تدور الآن أسرع مما كانت عليه في الخمسين سنة الماضية، وقد نحتاج إلى إضافة ثوانٍ كبيسة سالبة في حال ازداد معدل دوران الأرض، ولكن ما زال الإقرار بحدوث ذلك باكرًا».

في يوليو 2020 أعلن المركز الدولي لدوران الأرض والنظم المرجعية عدم إضافة ثوانٍ كبيسة سالبة في نهاية العام، ولكن الفرصة القادمة لفعل ذلك ستكون في اليوم الأخير من شهر يونيو لعامنا الحالي 2021.

علماء الكواكب ليسوا قلقين من زيادة السرعة؛ لأنهم يعلمون أن هناك العديد من العوامل التي تؤثر في دوران الكواكب، بما فيها جاذبية القمر ومعدل تساقط الثلوج وتآكل الجبال وتعريتها، وربما الاحتباس الحراري.

من ناحية أخرى، فإن علماء الحواسيب لديهم الكثير للقلق بشأنه؛ لأن الكثير من التكنولوجيا الحديثة مبنية على ما يسمى «الوقت الحقيقي».

في الأول من يوليو عام 2012 أضيفت ثانية كبيسة، وعطّل ذلك العديد من المواقع الأكثر شهرة في ذلك الوقت، ومنها موقع ريديت وفور سكوير ولينكد إن وجواكر وكانتاس.

هذه الثانية الإضافية أربكت خوادم العديد من الشركات، التي تتوقع استمرار الدقيقة مدة 60 لا 61 ثانية بالطبع.

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/wp-content/uploads/earth-spinning-faster-than-50-years_md.jpg"><img class="aligncenter size-full wp-image-97643" src="https://www.ibelieveinsci.com/wp-content/uploads/earth-spinning-faster-than-50-years_md.jpg" alt="" width="864" height="486" /></a>
<h3>تأثيرات قِصر اليوم.</h3>
في المتوسط، أيامنا الحالية أقصر من 24 ساعة بنصف ثانية، وبالطبع لم يسبق لك أن لاحظت ذلك، ولكن هذه النصف ثانية تؤثر تأثيرًا مهولًا في الأقمار الصناعية ومعدات الاتصال وأجهزة الحاسوب، التي تتطلب تطابق التوقيت الشمسي مع الوقت الذي تحتفظ به الساعات الذرية.

يواجه المبرمجون صعوبة في التعامل مع الثواني الكبيسة السلبية منها والإيجابية؛ لأنها تجعل الوقت يبدو كأنه يتقدم أو يتراجع.

بالنسبة لسوق الأوراق المالية في الولايات المتحدة، تحدث إضافة الثانية الكبيسة خلال يوم التداول، وقد تتسبب بالخسائر.

بعد إدخال ثانية كبيسة في 30 يونيو عام 2015، اضطرت شركة بورصة انتركونتينينتال لإيقاف عملياتها مدة 61 دقيقة، وتسببت أيضًا في توقف خدمات تويتر وانستجرام ونيتفلكس وأمازون وخدمة موسيقى آبل مدة 40 دقيقة.

أما جوجل فتعاملت مع هذه الثانية الكبيسة عبر توزيعها على مدى 24 ساعة على خوادمها، واتبعت أمازون شكلًا مختلفًا، ما أدى إلى مشكلة في المزامنة بينهما استمرت يومًا كاملًا.

شرح أحد المعلقين على موقع واي المدمج مشكلةَ إضافة ثانية كبيسة سالبة قائلًا: «عمومًا، عند الرجوع ثانية واحدة في نظام لينوكس؛ فإن الوقت ينتقل من 23:59:59.999999 إلى 23:59:59.000000، ثم يستمر التوقيت إلى 23:59:59.999999 مرة أخرى، ثم ينتقل في النهاية إلى 00:00:00.000000، من منظور العرض النموذجي لنظام يونكس، لا توجد طريقة لتمثيل الثانية الحادية والستين، إنها تختفي ببساطة».
<h3>ما الذي يسبب زيادة سرعة دوران الأرض؟</h3>
حسب مجلة العلوم المتقدمة، عزَت دراسة -أُجريت عام 2015-الزيادةَ في سرعة دوران الأرض إلى الاحتباس الحراري، الذي يسبب ذوبان الجليد، ما يؤدي إلى ارتفاع منسوب مياه البحر، وهذا التغيير في توزيع الكتلة يجعل الأرض أكثر استدارة، ما يجعلها تدور بسرعة أكبر.

في الحادي عشر من أبريل عام 2011، ضرب زلزال مدمر بقوة تسع درجات على مقياس ريختر شمالي شرق اليابان، حدث على أثره تسونامي قوي أودى بحياة نحو 16000 شخص، وتسبب في انهيار محطة «فوكوشيما دايتشي» للطاقة النووية، ما أدى إلى إزاحة أجزاء من القشرة الأرضية من مكانها.

كل هذه الأحداث أثرت في سرعة دوران كوكب الأرض، ما جعل الحادي عشر من أبريل أقصر من بقية أيام ذلك العام بقرابة 1.6 جزء من المليون من الثانية.

بعيدًا عن مشاعرنا حول بطء مرور 2020، لدى كوكبنا كان له رأيه الخاص في هذه المسألة، ووحده الوقت سيحدد إن كان هذا التزايد سيستمر.

<strong>اقرأ أيضًا:</strong>

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/?p=12819">ماذا سيحصل في حال توقفت الأرض عن الدوران حول نفسها فجأة ؟</a>

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/?p=40709">تباطؤ ضئيل في سرعة دوران الأرض يمكن أن يسبب زلازل كُبرى</a>

ترجمة: رضوان يوسف

تدقيق: تسبيح علي

مراجعة: تسنيم الطيبي

<a href="https://interestingengineering.com/the-earth-is-spinning-faster-now-than-the-last-50-years">المصدر</a>

الأرض تدور بصورة أسرع من الخمسين سنة الماضية

Screen-Shot-2021-01-13-at-12.13.57-pm-650x433-1

الخطر ليس خفيًا، لكن هذا لا يعني بالضرورة إمكانية رؤيته. حسب دراسة مثيرة للقلق أجراها فريق دولي من العلماء المختصين، فإن الحضارة وصلت إلى حافة «مستقبل مروع» كانت قد قللت من شأنه كثيرًا بعد عقود من التراخي والعمل غير المجدي بشأن تدهور التنوع البيولوجي وتغير المناخ والتلوث.

قال الفريق الذي أجرى الدراسة بقيادة عالم البيئة العالمي كوري برادشو من جامعة فليندرز في أستراليا: «إن حجم التهديدات التي يتعرض لها المحيط الحيوي بكل أشكاله -متضمنةً البشرية- كبيرة جدًا؛ إذ يصعب فهمها حتى للخبراء المطلعين. يجد التيار السائد صعوبةً في فهم حجم المشكلة وإدراكه رغم التآكل المستمر في بنية الحضارة الإنسانية».

لم يمتنع أعضاء الفريق عن أداء واجبهم ونشر الخبر، مع علمهم أن تخميناتهم ستُرفَض وستقابل بالهجوم أو حتى بالسخرية في العديد من الأوساط.

كتب باحثون في موقع The Conversation: «قد لا تكون رسالتنا رائجةً فهي مخيفة بالفعل، لكن على العلماء أن يكونوا صريحين ودقيقين إذا أرادوا أن تدرك البشرية ضخامة ما نواجه من تحديات».

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/wp-content/uploads/سؤ-30.png"><img class="aligncenter size-full wp-image-97974" src="https://www.ibelieveinsci.com/wp-content/uploads/سؤ-30.png" alt="" width="554" height="223" /></a>

وفقًا للبحث الذي تضمن تنقيحًا لأكثر من 150 دراسةً على جوانب مختلفة من تدهور حالة العالم الطبيعي، فإن المشكلة الرئيسة التي تواجهنا هي الأنظمة السياسية والاقتصادية التي تدور حول الاستهلاك غير المستدام والنمو السكاني على حساب أي شيء آخر. إذ يمكن إرجاع جذور مشكلة تدهور التنوع البيولوجي إلى حوالي 11 ألف عام، وتحديدًا منذ بداية الزراعة، لكن المشكلة تسارعت كثيرًا في القرون الأخيرة بسبب الضغوط المتزايدة المستمرة على النظم البيئية الطبيعية، لدرجة أن الانقراض الرئيسي السادس أصبح حقيقةً لا يمكن إنكارها علميًا.

في الوقت ذاته، وبعد أن تضاعف عدد السكان منذ عام 1970، يستمر التعداد السكاني بالتزايد، ويقدّر العلماء أن يتجاوز البشر 10 مليارات مع نهاية القرن الحالي، ومن المتوقع أن يؤدي هذا إلى تفاقم مشكلة انعدام الأمن الغذائي الحالي وتآكل التربة وتدهور التنوع البيولوجي والتلوث والنزاعات الإقليمية وعدم المساواة الاجتماعية.

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/wp-content/uploads/210108143529-go-there-climate-2020-thumb-clean-super-169.jpg"><img class="aligncenter size-full wp-image-97973" src="https://www.ibelieveinsci.com/wp-content/uploads/210108143529-go-there-climate-2020-thumb-clean-super-169.jpg" alt=" البشرية نحو مستقبل مروع لا تدركه - هل وصلت الحضارة البشرية إلى حافة مستقبل مروع لم يكن في الحسبان - تدهور التنوع البيولوجي وتغير المناخ والتلوث" width="1100" height="619" /></a>

كتب الباحثون: «كُرّس هذا التجاوز البيئي بصورة كبيرة بواسطة الاستخدام المتزايد للوقود الأحفوري الذي سمح لنا بفصل الحاجة البشرية عن التجديد البيولوجي، إذ تُصنع 85% من الطاقة التجارية و65% من الألياف ومعظم المواد البلاستيكية من الوقود الأحفوري. مع أن كل هذا يعد معرفةً علميةً مؤكدة، لم يقترب الخوف من فقدان التنوع البيولوجي حتى من صدارة أولويات معظم دول العالم، فهي تهتم في الدرجة الأولى بالتوظيف أو الرعاية الصحية أو النمو الاقتصادي أو استقرار أسعار الصرف.

تدير البشرية مخطط بونزي البيئي؛ إذ يسرق المجتمع الطبيعة والأجيال القادمة لدفع تكاليف زيادة الدخل على المدى القصير. حتى المنتدى الاقتصادي العالمي، الذي كان أسير دعاية خطيرة للغسل الأخضر، يعترف الآن بفقدان التنوع البيولوجي باعتباره أحد أكبر التهديدات الرئيسة للاقتصاد العالمي».

حتى تغير المناخ، الذي يشكل خطرًا ملموسًا وأكثر وضوحًا، يبدو أنه من الصعب على المجتمعات البشرية مواجهته، نظرًا إلى تراكيز غازات الاحتباس الحراري المتزايدة، والفشل المستمر في تقليل انبعاثها أو وضع أهداف مناخية ذات فاعلية مع استمرار النماذج الزائفة التي تربط «البيئة» بـ «الاقتصاد».

من الواضح أننا إذا فشلنا في تغيير مسار المجتمع البشري في اتجاه يعيد تنظيم البيئة فسنتجه نحو مستقبل مروّع من الانقراض الجماعي وتدهور الصحة واضطرابات المناخ والصراع على الموارد. لكن مع هذا يصرّ الباحثون على أن تقييمهم للموقف ليس دعوةً للاستسلام، بل دعوةٌ لإخراج الناس من حالة الخمول المسيطرة، لذا يجب على الخبراء في أي مجال يعنى بمستقبل المحيط الحيوي ورفاهية الإنسان نشر الحقائق كما هي وتجنب التحفظ؛ لأن أي تزييف للحقائق قد يكون قاتلًا للجنس البشري.

<strong>اقرأ أيضًا:</strong>

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/?p=22874">ما هو تأثير تغير المناخ على التنوع البيولوجي الميكروبي ؟</a>

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/?p=93585">تقرير صادم: واحد من كل خمسة بلدان مهدد بانهيار النظام البيئي</a>

ترجمة: رضوان يوسف

تدقيق: راما الهريسي

<a href="https://www.sciencealert.com/humanity-is-hurtling-into-a-ghastly-future-it-doesn-t-comprehend-scientists-warn">المصدر</a>

البشرية نحو مستقبل مروع لا تدركه!

Screenshot-2021-02-24-133145

اسأل أي مهووس محب للعلم عن أقسى مادة في العالم، وسيكون جوابه الماس بلا شك. كلمة «الماس» لها أصل يوناني، وتُقرأ «أدامس» وتعني المادة التي لا تُكسر. طوال عقود كان البشر يستخدمون الماس في عمليات القطع نظرًا إلى قساوته الشديدة، فضلاً عن كونه من أنواع المجوهرات المرغوبة جدًا لدى النساء بسبب قدرته على التفاعل مع الضوء بارزًا جماله، ولكن هل هو فعلًا المادة الأكثر قساوة على وجه الأرض؟

حسنًا، إذا كانت إجابتك «نعم»، فأنت تقريبًا على حق. لكن العلماء اكتشفوا منافسًا محتملًا، يُعتقد أنه أكثر قساوة من الماس.
<h3>كيف تُقاس الصلابة؟</h3>
في علم المواد، يعتبر تقييم صلابة المادة أمرًا في غاية الأهمية، ويمكن قياس قيمة الصلابة بطرق مختلفة، اعتمادًا على الحالة وقابلية التطبيق.

[caption id="attachment_98583" align="aligncenter" width="472"]<a href="https://www.ibelieveinsci.com/wp-content/uploads/Picture1-8.jpg"><img class="size-full wp-image-98583" src="https://www.ibelieveinsci.com/wp-content/uploads/Picture1-8.jpg" alt="مقياس موس للصلابة" width="472" height="232" /></a> مقياس موس للصلابة[/caption]

أحد أكثر مقاييس الصلابة شيوعًا هو مقياس موس، الذي صممه العالم الألماني «فريدريك موس» في القرن التاسع عشر. في هذا المقياس، تعرّف الصلابة على أنها مقدار المقاومة التي تظهرها المادة المُقاسة عند محاولة خدشها بمادة أخرى. وتُسجل نتيجة المادة على مقياس من 0 إلى 10، إذ يشير الرقم 10 إلى المادة الأقل تأثرًا بالخدوش «المادة الأكثر قساوة»، ويشير الرقم 0 إلى المادة الأكثر تأثرًا «المادة الأقل قساوة».
<h3>مقياس موس للصلابة</h3>
على هذا المقياس، سجل الماس الدرجة الكاملة، ما يشير بوضوح إلى أنه أكثر المواد الطبيعية مقاومة للخدش، في حين سجل الفولاذ «المعروف بصلابته» أربع درجات ونصف الدرجة فقط!

لم يتفق جميع الباحثين على قياس قيمة الصلابة باعتبارها مقاومة الخدش فقط، وبحثوا عن طريقة أخرى لقياس الصلابة، ليتوصلوا في النهاية إلى تطوير تقنية بديلة لتقييم الصلابة.
<h3>اختبار فيكرز للصلابة</h3>
يستخدم في هذا الاختبار جسم صلب هرمي الشكل يطلق عليه اسم «إندينتر – Indenter»، أو ما يُعرف بجسم المسافة البادئة، يُضغط الجسم على المادة المختبرة بمقدار معين من القوة ولفترة محددة. بعد ذلك، تُقاس مساحة السطح الذي تم إحداثه على المادة بواسطة الجسم الهرمي.

وفقًا لهذا الاختبار أيضًا، كان الماس هو الأصلب على وجه الأرض.
<h3>ما الذي يجعل الماس صلبًا؟</h3>
تكمن الإجابة في البنية الجزيئية لهذا العنصر اللامع، يتكون الماس من خمس ذرات كربون تتشارك الإلكترونات فيما بينها على شكل هيكل شبكي رباعي السطوح. تكون الرابطة التشاركية بين ذرات الكربون قوية للغاية ويصعب كسرها في درجات الحرارة العادية.

[caption id="attachment_98582" align="aligncenter" width="238"]<a href="https://www.ibelieveinsci.com/wp-content/uploads/Picture2-6.jpg"><img class="size-full wp-image-98582" src="https://www.ibelieveinsci.com/wp-content/uploads/Picture2-6.jpg" alt="الماس بشكل هيكل رباعي السطوح من الكربون" width="238" height="250" /></a> الماس بشكل هيكل رباعي السطوح من الكربون[/caption]

لا يحتوي الماس على إلكترونات حرة ما يجعله ناقلًا كهربائيًا ضعيفًا، لكنه ناقل ممتاز للحرارة، أفضل من النحاس بخمسة أضعاف تقريبًا، نظرًا إلى هذا، يُستخدم في صنع المبردات الحرارية للدارات الإلكترونية.
<h3>أسطورة الماس الذي لا يقهر</h3>
بعد قراءة هذا، قد تشعر بأن الماس لا يمكن التغلب عليه، لكن هذا ليس صحيحًا. ففي درجات الحرارة العالية، يصبح الماس ضعيفًا.

عند تسخين الماس إلى درجة حرارة أعلى من 800 درجة مئوية، فإن خواصه الكيميائية والفيزيائية تتغير، ويصبح قابلًا للتفاعل كيميائيًا مع الحديد، ما يجعل منه مادة غير مرغوب بها في عملية تصنيع الفولاذ.

حاول العلماء إيجاد مواد بديلة ذات استقرار كيميائي أفضل. وفي عام 2009، ادعى باحثون في جامعة شانغهاي جياو تونغ وجامعة نيفادا، أنهم عثروا على مادتين قد يزيحا الماس عن عرش المادة الأكثر قساوة.
<h3>الفورتزيت – نتريد البورون Wurtzite boron nitride w-BN</h3>
يشبه هيكل نتريد البورون هيكل الماس، لكنه يتكون أساسًا من ذرات البورون والنيتروجين، جنبًا إلى جنب مع ذرات الكربون. يعتبر هذا العنصر نادرًا للغاية، ولا يوجد إلا نتيجة أنواع معينة من الثورانات البركانية.

في محاكاة أجراها باحثون عام 2009 للهيكل السداسي لفورتزيت نتريد البورون، وجدوا أنه أقسى من الفولاذ بنسبة 18%، كما أنه كيميائيًا أكثر استقرارًا من الماس في درجات الحرارة العالية.
<h3>اللونسداليت – Lonsdaleite</h3>
يتكون من ذرات الكربون فقط، مثل الماس، لكن بهيكل مختلف، ويعتبر أكثر قساوة من كوارتزيت نتريد البورون.

من المثير للاهتمام أن اللونسداليت مادة كونية تنتج عن اصطدام نيزك غني بالغرافيت بالأرض.

أظهر اختبار فيكرز أن اللونسداليت أقوى من الماس بنسبة 58%، ما يجعله المادة الأكثر قساوة التي عُرفت على الأرض.
لكن، هناك مشكلة!

تستند الادعاءات السابقة إلى برنامج محاكاة حاسوبي، ولم يُجرى أي اختبار مادي للتأكد من نتائج المحاكاة بسبب صعوبة العثور على هذه المواد.

مع ذلك، تشير المحاكاة إلى أن هذه المواد تتمتع باستقرار كيميائي وحراري جيد، وإنتاجها صناعيًا بكميات كبيرة ربما يغير قواعد اللعبة، كما أن استقرارها في درجات الحرارة العالية يجعلها مفيدة في الرحلات الفضائية.

عمومًا، يحاول الباحثون إيجاد بديل عن الماس، لكن تكوّنه أساسًا نتيجة تعرضه لضغط أطنان من الصخور، لذا يمكننا القول إنه اعتاد التعامل مع الضغط.

<strong>اقرأ أيضًا:</strong>

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/?p=22177">باحثون ينجحون في مهمة صنع الماس اقوى من الموجود في الطبيعة !</a>

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/?p=9521">حالة جديدة للكربون يمكنها ان تتحول الى الماس في درجات الحرارة العادية</a>

ترجمة: رضوان يوسف

تدقيق: محمد أبو دف

<a href="https://www.scienceabc.com/pure-sciences/what-is-the-hardest-material-on-earth.html">المصدر</a>

ما المادة الأصلب والأقسى على وجه الأرض؟

H8Epbo9CY6jhJvjwkj6cwc

«فقط نحن البشر، ننتج نفايات لا تستطيع الطبيعة هضمها»، كانت هذه كلمات عالم المحيطات الكابتن تشارلز مور، مكتشف بقعة النفايات الكبرى في المحيط الهادئ عام 1997، وبالطبع فهو يتحدث عن البلاستيك.

يُنتج الآن 300 مليون طن من البلاستيك سنويًا، نصفها مخصص للاستهلاك مرة واحدة، ما يعني أنها تُرمى فور تأديتها الغرض الذي صنعت من أجله؛ أدى ذلك إلى ظهور مشاكل متزايدة في النفايات البلاستيكية التي يُؤخذ بعضها إلى مدافن القمامة، ويجد بعضها الآخر طريقه إلى الأنهار والبحار.

تُلوث مياه المحيطات كل عام بقرابة ثمانية ملايين طن من النفايات البلاستيكية، التي تتشابك مع الحياة البحرية، وتلوث الشعب المرجانية، وفي النهاية تتحلل بفعل الرياح والمياه والشمس إلى تريليونات الجزيئات البلاستيكية الدقيقة.

تبدو هذه الجزيئات شبيهة جدًا بالطعام بالنسبة للعديد من المخلوقات البحرية، التي تتغذى على هذا التلوث، وينتهي بها الأمر إلى الموت جوعًا نتيجة لنقص التغذية الفعلية.

وقد تلحق هذه الجزيئات الضرر بالبشر أيضًا، لأننا نستهلكها عبر المأكولات البحرية، وفي مياه الشرب.، ففي عام 2019، دعت منظمة الصحة العالمية إلى مزيد من الأبحاث حول الآثار المحتملة للتلوث البلاستيكي على صحتنا.

نظرًا للمكونات المستخدمة في صنعه، يمكن أن يكون البلاستيك مرنًا بشكل لا يصدق، وقد لا يتحلل بيولوجيًا إلى مركبات أساسية قابلة لإعادة الاستخدام في الطبيعة، ما يعني أن المواد البلاستيكية التي تدخل المحيط ستبقى هناك لعدة قرون.
<h3>لكن كيف خلقنا هذه الأزمة؟</h3>
تكمن الإجابة في عملية صنع البلاستيك ذاتها، لذا علينا أولًا أن نفهم أن مصطلح «البلاستيك» لا يعني فقط أكياس التسوق التي نتخيلها تطفو في المحيط.
<h3>ما هو البلاستيك؟</h3>
قال الكيميائي في جامعة هال في المملكة المتحدة كارل ريدشو: «يغطي مصطلح البلاستيك مجالًا واسعًا من المواد المتنوعة، يستخدم كل منها في تطبيقات مختلفة تتطلب خصائص فيزيائية مختلفة جدًا. في الواقع، هناك أكثر من 300 نوع معروف من البلاستيك، تشترك كلها في نقطة واحدة، أنها مصنوعة من البوليمرات».

البوليمرات هي جزيئات تشمل العديد من الوحدات المكررة في تكوينات تمنح البلاستيك العديد من الصفات المرغوبة، مثل: المرونة والقوة وقابلية السحب والطرق.

تُقسم المواد البلاستيكية عمومًا إلى فئتين رئيستين: البلاستيك ذو الأساس الحيوي، المُصنع من مصادر مثل نشاء الذرة والدهون النباتية والبكتيريا. والبلاستيك الاصطناعي، المُصنع من النفط الخام والغاز الطبيعي.

على الرغم من اسمها الصديق للبيئة، لا تملك البوليمرات ذات الأساس الحيوي سجلًا بيئيًا جيدًا، لأنها قد تبقى في البيئة أيضًا ولا تتحلل بيولوجيًا. مع ذلك، فإن المواد البلاستيكية المشتقة من النفط والغاز الطبيعي تسبب ضررًا بيئيًا أكبر، لأنها تبقى في البيئة لفترة أطول، وتسبب تأثيرات بيئية أخرى أيضًا.

لفهم السبب، سنلقي نظرة على البلاستيك المشتق من النفط، عبوة الحليب على سبيل المثال.
تبدأ هذه العبوة حياتها في مكان أكثر دراماتيكية، في أعماق الأرض، نفطًا خامًا. هذه المادة التي تتجمع في حجرات عالية الضغط في قشرة الكرة الأرضية، وتُضخ إلى السطح عبر أنابيب إلى مصافي تكرير النفط. يتكون هذا الطين اللزج من الهيدروكربونات، وهي مركبات مصنوعة من ذرات الهيدروجين والكربون في شكل سلاسل ذات أطوال متفاوتة، ما يمنحها خصائص مختلفة، وهي أقدم المواد الأولية المستخدمة في صناعة البلاستيك.

يبدأ إنتاج البلاستيك فعليًا في مصفاة النفط، حيث يُسخن النفط الخام في فرن يفصل الهيدروكربونات إلى مجموعات مختلفة بناءً على عدد ذراتها ووزنها الجزيئي، ثم تُضخ إلى أنبوب تقطير. تغرق الهيدروكربونات الأثقل والأطول في هذا الأنبوب إلى القاع، بينما تطفو الهيدروكربونات الأخف والأقصر إلى الأعلى.

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/wp-content/uploads/Picture3-39.png"><img class="aligncenter size-full wp-image-99492" src="https://www.ibelieveinsci.com/wp-content/uploads/Picture3-39.png" alt="كيف يحول النفط إلى بلاستيك ؟ - كيف يتم تحويل النفط المستخرج من الأرض إلى مواد بلاستيكية ؟ - صناعة المواد البلاستيكية و البوليمرات " width="532" height="298" /></a>

يمكن القول باختصار أن النفط الخام يُفصل إلى عدة مجموعات مستقلة من المواد الكيميائية، مثل: البترول والبنزين والبارافين، يحوي كل منها هيدروكربونات بنفس الوزن والطول. إحدى هذه المجموعات تسمى «النفتا»، المادة الكيميائية الأولية لصنع البلاستيك.

تعتبر «النفتا» مادة قيّمة جدًا، لأنها تحوي «الإيثان والبروبين»، وهما مركبان ضروريان لصنع أكثر المركبات البلاستيكية انتشارًا على وجه الأرض. لكن يجب أولًا تفكيكهما من حالة الهيدروكربون الخام إلى وحدات أصغر.

توجد عدة طرق لتكسيرها، إحداها تطبيق حرارة وضغط مرتفعين في بيئة خالية من الأكسجين، في عملية تسمى «التكسير البخاري»، تقسم الهيدروكربونات إلى جزيئات أصغر تسمى «المونومرات».

قال بايال باهيتي الباحث في جامعة أستون: «يمكن اشتقاق مونومرات مثل الإيثيلين من الإيثان، أو البروبيلين من البروبين، مباشرة من النفتا بعد التكسير الحراري»، يعتبر الإيثيلين والبروبيلين المبسطان المادتين اللتين تشكلان عصب صناعة البلاستيك.

الخطوة التالية تسمى «البلمرة»، تُدمج فيها مكونات المونومر في ترتيبات جديدة لإنتاج سلاسل طويلة تسمى «البوليمرات». يتكون في هذه المرحلة «البولي إيثيلين والبولي بروبيلين»، وهما أكثر البوليمرات إنتاجًا على الأرض.

يمكن للبولي إيثيلين أن يكون هشًا ومرنًا، أو قويًا وصلبًا؛ ما يجعل استخداماته متنوعة للغاية، كما أن تكوين البولي بروبيلين يجعله مرنًا. لذا نرى هذه الأنواع من البلاستيك غالبًا في كل القطع البلاستيكية التي تستخدم لمرة واحدة، مثل: علب الحليب، والأغلفة البلاستيكية، وأكياس التسوق، وعبوات الشامبو، والقائمة تطول.

هذان نوعان فقط من البلاستيك الصناعي من بين عشرات الأنواع الأخرى من الهيدروكربونات التي تُعزل وتُفكك من مصادر أخرى، وتستخدم أيضًا في صناعة البلاستيك.

تصنع البوليمرات في بعض الحالات من مونومر واحد مكرر، كما في البولي إيثيلين والبولي بروبيلين، وقد تتضمن مجموعات من أنواع أخرى من المونومرات.

تُعالج كل سلسلة من سلاسل البوليمر بعدة طرق وتُخلط بمواد مضافة مختلفة، مثل: مضادات الأكسدة والملدنات ومثبطات اللهب، ما يُكسب البلاستيك عدة خواص مميزة تجعله متعدد الاستخدامات.

قال باهتي لموقع Live Science: «تحتاج المواد البلاستيكية إلى خواص مختلفة، فتغليف المواد الغذائية على سبيل المثال يجب أن يمنع مرور الأكسجين الزائد أو ضوء الشمس، لذا فهو يحتوي على مواد مضافة تحقق ذلك»، وأضاف: «يمكن القول إن المواد المضافة هي التي تعطي البوليمر خواصه وتؤدي إلى بنية البلاستيك المعروفة».

تحقق هذه اللمسات النهائية تنوعًا هائلًا في المنتجات البلاستيكية التي نعرفها اليوم، وتقدم مساهمة كبيرة في إنتاج الأغذية ومستحضرات التجميل وتخزينها، والتكنولوجيا والطب والرعاية الصحية.
<h3>مادة غريبة!</h3>
بعودة سريعة لعملية الإنتاج، يُصنع البلاستيك من النفط والغاز الطبيعي بعزل الهيدروكربونات وتقسيمها إلى مكوناتها، ثم إعادة تشكيلها إلى أشكال جديدة لم يسبق وجودها في الطبيعة. وقال باهيتي: «يخلق هذا مواد غريبة وغير مألوفة للميكروبات في الأرض والتربة؛ ما يعني أنها لا تستطيع هضمها وتحويلها إلى ماء وثاني أكسيد الكربون».

وقال ريدشو: «يمكن أن تستغرق مركبات مثل البولي إيثيلين قرونًا حتى تتحلل في مدافن النفايات».

هذا يعني أن معظم البلاستيك الذي أُنتج في حياتنا ما يزال في حالته الأصلية تقريبًا، وهذه ليست المشكلة الوحيدة، لأن تفكك البلاستيك تحت تأثير أشعة الشمس والمياه والرياح يُطلق انبعاثًا من الغازات التي تسبب الاحتباس الحراري، إضافة إلى ترشيح المواد الكيميائية المضافة في أثناء الإنتاج مرة أخرى إلى البيئة. يمكن القول إن التلوث البلاستيكي وتأثيره البيئي الذي يستمر لعدة قرون خلق الكارثة البيئية التي نراها اليوم.

مع هذا قد يكون هناك حل للخروج من هذا المأزق. يعتقد ريدشو أن المواد البلاستيكية القابلة للتحلل قد تكون أحد الحلول المحتملة، وإنتاج هذا النوع من البلاستيك لا يعني بالضرورة صنعه من مصادر حيوية مثل نشاء الذرة، بل من البوليمرات التي يمكن تكسيرها بكفاءة بواسطة الميكروبات في المياه والتربة.

لضمان نجاح هذا بالنسبة لكوكبنا يجب أن تحل البوليمرات القابلة للتحلل الحيوي محل المركبات ذات الأساس الزيتي، مثل: البولي إيثيلين والبولي بروبيلين، مع الحفاظ على الخصائص المرغوبة، مثل: القوة والمرونة، وهذا صعب في الواقع، ويصبح أصعب مع إدراك حقيقة أن البوليمرات التقليدية أرخص كلفة.

لكن بعض المواد القابلة للتحلل البيولوجي بدأت تحقق تقدمًا، أحدها هو نوع يسمى «بولي أكتيد»، يُستخدم لصنع أدوات مثل الأكواب البلاستيكية التي تستعمل مرة واحدة، ويمكن أن يتحلل بشكل فعال في البيئة. كما اكتشف باحثون في عام 2016 البكتيريا الآكلة للبلاستيك وديدان مضغ البولي إيثيلين. لذا من يدري؟ ربما سنتعلم من الديدان والبكتيريا في السنوات القادمة.

على أي حال، تمكن البشر من تحويل المواد الخام الموجودة في الطبيعة إلى أشكال لم تعد الطبيعة تتعرف عليها. يمكن القول إن براعتنا هي ما أوصلنا إلى هذه الفوضى، لنأمل أن نكون بارعين بما يكفي للخروج منها.

<strong>اقرأ أيضًا:</strong>

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/?p=94360">الحرب ضد البلاستيك تشتت انتباهنا عن تلوث غير مرئي</a>

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/?p=93240">تهجين إنزيم متحول ليصبح أفضل ست مرات في التهام البلاستيك</a>

ترجمة: رضوان يوسف

تدقيق: حنين سلَّام

<a href="https://www.livescience.com/how-oil-is-turned-into-plastic.html">المصدر</a>

رضوان يوسف

الأعمال

الأرض تدور بصورة أسرع من الخمسين سنة الماضية

البشرية نحو مستقبل مروع لا تدركه!

ما المادة الأصلب والأقسى على وجه الأرض؟

كيف يحول النفط إلى بلاستيك؟