phprf36mt

<h1 class="ql-align-center ql-direction-rtl">كيف وصلت المياه إلى بعض الكواكب خارج المجموعة الشمسية؟</h1> &nbsp;مع تزايد اكتشاف الكواكب خارج المجموعة الشمسية، لاحظ العلماء أن بعض هذه الكواكب تمتلك مخزونات كبيرة من الماء، رغم قربها اللافت من نجومها، فهي توجد في مدارات يُفترض أن مناخها شديد الحرارة بحيث لا يسمح بوجود الماء. وقد نشرت مجلة Nature دراسة مفادها أن هذه الكواكب لا يأتيها الماء من الخارج بل إنها تنتج الماء بنفسها. يركز البحث على فئة من الكواكب تُسمى الكواكب شبه النبتونية، وهي كواكب يتراوح حجمها بين حجم الأرض وحجم كوكب نبتون. غالبًا ما تتكون هذه الكواكب من نواة صخرية تحيط بها طبقة من الهيدروجين أو الماء. يبدو هذا منطقيًا إذا كانت تلك الكواكب قد تشكلت في مناطق بعيدة وباردة، حيث يمكن للماء أن يبقى وأن يتجمد. لكن المفارقة أن بعض هذه الكواكب يوجد ضمن مسافة قريبة من نجومها لا يمكن فيها للماء أن يبقى سائلًا أو حتى موجودًا على السطح. كان يُعتقد أن هذه الكواكب ربما حصلت على الماء من المذنبات أو الكويكبات، أو أنها تشكلت في أماكن بعيدة عن نجمها ثم بدأت بالاقتراب، غير أن هذه التفسيرات لم تعد مقنعة، لأن كمية الماء المكتشفة على أسطح الكواكب تفوق بكثير ما تفسره تلك الفرضيات. قدمت الدراسة الجديدة حلًا مختلفًا، إذ بينت أن الكواكب الغنية بالهيدروجين يمكنها إنتاج الماء من خلال تفاعلات كيميائية تحدث بين الغلاف الجوي الغني بالهيدروجين والنواة الصخرية المكونة من السيليكات، إذ يتحرر الأكسجين من السيليكات بفعل الضغط والحرارة ليتفاعل مع الهيدروجين المكثف في الغلاف الجوي ليُكون الماء. بمعنى آخر، تؤدي الضغوط الهائلة على الكواكب شبه النبتونية التي قد تصل إلى 10,000 ضعف الضغط الجوي على الأرض إلى بقاء الصخور السيليكاتية في حالة منصهرة، ما يحرر الأكسجين الذي يتفاعل مع الهيدروجين الجوي لتكوين الماء بكميات كبيرة جدًا، وبذلك يمكن لهذه الكواكب أن تتحول تدريجيًا من كواكب غنية بالهيدروجين إلى كواكب غنية بالماء. بل إن بعض الكواكب قد تحتفظ بطبقة من الهيدروجين فوق طبقة مائية، وهو ما يُعرف باسم العوالم الهيدروجينية-المائية (Hycean Worlds). يفتح هذا الطرح الجديد لتكون الماء على الكواكب آفاقًا علمية واسعة، فهو يتحدى الفرضية التقليدية التي تقول إن الكواكب الغنية بالماء يجب أن تتكون بعيدًا عن نجومها، ويقترح أن العوالم المائية قد تكون أوسع انتشارًا وفي أماكن غير متوقعة، ما يوسع نطاق الكواكب التي قد تحتوي على الماء، وهو العنصر الأساسي للحياة كما نعرفها. ومن المتوقع أن تشمل الدراسات المستقبلية نطاقًا أوسع من المواد والظروف الكوكبية لمحاكاة تنوع الكواكب بدقة أكبر.&nbsp;&nbsp;

كيف وصلت المياه إلى بعض الكواكب خارج المجموعة الشمسية؟

phpq8kB1r

<h1 class="ql-align-center ql-direction-rtl">ثقب أسود يتوهج ويصدر إشعاعًا عقب تجربة محاكاة جديدة في المختبر</h1>&nbsp;باستخدام سلسلة من الذرات المصطفة في خط واحد لمحاكاة أفق الحدث الخاص بالثقب الأسود، تمكن فريق من الفيزيائيين سنة 2022 من رصد ما يعادل إشعاع هوكينغ، وهي جسيمات تنشأ نتيجة اضطرابات في التقلبات الكمية التي يسببها اختلال الزمكان الناتج من وجود الثقب الأسود. يقول الباحثون إن هذا الاكتشاف قد يساعد على حل التوتر القائم بين إطارين نظريين يصعب التوفيق بينهما حاليًا لوصف الكون، وهما: أولًا، النظرية العامة للنسبية التي تصف سلوك الجاذبية بوصفها حقلًا مستمرًا يُعرف باسم الزمكان. ثانيًا، ميكانيكا الكم التي تفسر سلوك الجسيمات المنفصلة باستخدام الرياضيات الاحتمالية. لنتمكن من صياغة نظرية موحدة للجاذبية الكمية يمكن تطبيقها على مستوى الكون بأكمله، يجب أن تتوافق النظريتان بطريقة ما. هنا تدخل الثقوب السوداء إلى المشهد، التي تعد من أغرب وأشد الأجرام تطرفًا في الكون. فهي أجسام ضخمة للغاية وكثيفة بشكل لا يصدق، لدرجة تجعل سرعة أي شيء في الكون مهما بلغت لا تكفي للهروب من جاذبيتها إذا اقترب من مركز كتلتها مسافةً محددة، يشمل ذلك الضوء. تُعرف تلك المسافة، التي تختلف باختلاف كتلة الثقب الأسود، باسم أفق الحدث. فور أن يتجاوز جسم ما حده، لا يمكننا سوى تخيل ما يحدث بداخله، لأنه ببساطة، لا شيء يعود حاملًا أي معلومات عن مصيره. لكن عام 1974، اقترح ستيفن هوكينغ أن الاضطرابات في التقلبات الكمية التي يسببها أفق الحدث قد تؤدي إلى نشوء نوع من الإشعاع يشبه الإشعاع الحراري. إن كان إشعاع هوكينغ موجودًا بالفعل فإنه ضعيف للغاية بحيث يتعذر علينا رصده حتى الآن، وربما لن نتمكن أبدًا من تمييزه وسط الضوضاء الكونية الهائلة. لكن يمكننا دراسة خصائصه بابتكار نظائر للثقوب السوداء في المختبر لمحاكاة سلوكها تحت ظروف مضبوطة. أنشئت محاكاة لذلك سابقًا، لكن في نوفمبر 2022، حاول فريق بقيادة لوتي ميرتنز من جامعة أمستردام في هولندا القيام بشيء مختلف. استخدم الفريق سلسلة أحادية البعد من الذرات لتكون مسارًا للإلكترونات لتتنقل قفزًا من موقع لآخر. بضبط سهولة حدوث هذه القفزات، تمكن الفيزيائيون من إلغاء بعض الخصائص، مكونين بذلك نوعًا من أفق الحدث الذي يتداخل مع الطبيعة الموجية للإلكترونات. قال الفريق إن تأثير هذا الأفق الزائف أدى إلى ارتفاع درجة الحرارة، بما يتوافق مع التوقعات النظرية لنظام ثقب أسود مكافئ، لكن ذلك حدث فقط عندما امتد جزء من السلسلة خارج أفق الحدث. وقد يعني ذلك أن لتشابك الجسيمات التي تعبر أفق الحدث دور أساسي في توليد إشعاع هوكينغ. وقد ظهر أن إشعاع هوكينغ المختبري كان حراريًا فقط ضمن نطاق معين من سعات القفزات، وفي محاكاة بدأت بمحاكاة نوع مسطح من الزمكان. يشير ذلك إلى أن إشعاع هوكينغ قد يكون حراريًا فقط في نطاق محدد من الظروف، وعندما يحدث تغير في انحناء الزمكان بسبب الجاذبية. ليس من الواضح ما يعنيه هذا بالنسبة إلى الجاذبية الكمية، لكن النموذج يقدم طريقة لدراسة نشوء إشعاع هوكينغ في بيئة غير متأثرة بالديناميكيات العنيفة لتكون الثقب الأسود. أشار الباحثون إلى أنه نظرًا إلى بساطته، يمكن استخدامه في مجموعة واسعة من التجارب المختبرية، حيث يفتح آفاقًا لاستكشاف الجوانب الأساسية لميكانيكا الكم، إلى جانب الجاذبية والانحناءات في الزمكان، ضمن إعدادات مختلفة للمواد المكثفة.

ثقب أسود يتوهج ويصدر إشعاعًا عقب تجربة محاكاة جديدة في المختبر

phpcGO6Yh

<h1 class="ql-align-justify ql-direction-rtl">عضلات تعمل بالذكاء الاصطناعي</h1> نجح باحثون في الولايات المتحدة في تطوير العضلات الاصطناعية المدعومة بتقنيات الذكاء الاصطناعي، وهي مصنوعة من مواد تحاكي الأنسجة الحية ومزودة بأنظمة تحكم ذكية قادرة على التعلم من الجسم والتكيف مع متغيراته في الوقت الفعلي. يمثل هذا الإنجاز خطوة متقدمة نحو تصميم العضلات الاصطناعية التي تحاكي الحركة البشرية الطبيعية وتوفر مستوى عاليًا من الأمان والدقة، خاصة في مجالات التعافي، وإعادة التأهيل، والعلاج الحركي. استخدم باحثون من معهد جورجيا للتكنولوجيا أليافًا ذات بنية هرمية، وهي مواد مرنة مكونة من طبقات تشبه في تركيبتها العضلات والأوتار الطبيعية. تتميز هذه الألياف بقدرتها على الإحساس والتكيّف، وحتى على تذكّر أنماط حركتها السابقة، بما يشبه الذاكرة الحركية. يقول هونغ يو، أستاذ الهندسة الميكانيكية في كلية جورج دبليو: «عندما يفكر الناس في الروبوتات، فإنهم يتخيلون عادة شيئًا يشبه أفلام الخيال العلمي مثل (The Terminator)، شيئًا معدنيًا وضخمًا وصلبًا. لكن ما نطوّره نحن هو النقيض تمامًا، العضلات الاصطناعية ناعمة ومرنة أشبه بالأنسجة البشرية منها بالآلات الصلبة». يدرّب يو خوارزميات التعلم الآلي على ضبط هذه المواد القابلة للانثناء لتولّد القوة أو المرونة المناسبة لكل مهمة على حدة. ويشير الباحثون إلى أن العضلات الاصطناعية هذه لا تستجيب للتعليمات فحسب، بل تتعلم من التجربة، وتستطيع التكيّف وتصحيح أدائها ذاتيًا، ما يجعل حركتها أكثر سلاسة وطبيعية. تحمل نتائج هذا البحث بعدًا إنسانيًا كبيرًا. فبالنسبة لمن يتعافى من جلطة دماغية أو فقدان أحد الأطراف، فإن كل حركة إرادية لا تعيد بناء القوة الجسدية فحسب، بل تعيد الثقة والاستقلالية والإحساس بالذات. لكن إنشاء عضلات تحاكي عضلاتنا ليس أمرًا سهلًا، إذ ينبغي أن تجمع بين النعومة والمتانة والاستجابة الآمنة، دون أن تحدث استثارات مناعية داخل الجسم، ويتطلب هذا تطوير مواد بوسعها البقاء داخل الجسم والتكيّف معه. وقد نُشرت نتائج البحث في مجلة Materials Horizons، وركزت الدراسة على تعزيز الذكاء في العضلات الاصطناعية بتحسين المواد الوظيفية والتصاميم البنيوية وتقنيات التصنيع المتقدمة. وتشير الورقة البحثية الى نوعين رئيسيين من الذكاء في هذه العضلات: 1)&nbsp;&nbsp;الذكاء التذكري (Memory-based Intelligence): يمكّن العضلات من تنفيذ حركات مبرمجة مسبقًا وتجديد أنماط الحركة المخزّنة استجابةً للتغيرات. 2)&nbsp;&nbsp;الذكاء الحسي (Sensory-based Intelligence): يتيح للعضلات استشعار البيئة المحيطة والاستجابة الفورية لها باستخدام التغذية الراجعة الحسية. وتناول الباحثون أيضًا التحديات التقنية المتعلقة بقابلية التوسع الصناعي، وإعادة البرمجة الديناميكية، ودمج الوظائف المتعددة، إضافة إلى مناقشة آفاق تطوير عضلات اصطناعية أكثر ذكاءً لدعم التقدم المستقبلي في مجالات الروبوتات الطبية والأطراف الصناعية الذكية. ويؤكد يو أن الهدف الأساسي هو تحقيق التناغم بين التقنية والجسم البشري فيضيف: «عندما تصبح هذه العضلات جزءًا من جسم الإنسان، يجب أن تعمل بانسجام معه، لا أن تقاومه». يعاير فريق البحث الألياف الصناعية بدقة متناهية لضمان تناسقها مع الحركات الطبيعية للجسم. ومع مرور الوقت، تطوّر هذه الألياف نوعًا من الذاكرة العضلية، ما يجعلها قادرة على التكيف بسلاسة مع الظروف المتغيرة. وبحسب يو، هذا المستوى من التكيف الديناميكي هو ما يميز الآلة عن الطرف الصناعي الذي يبدو وكأنه حي بالفعل.

عضلات تعمل بالذكاء الاصطناعي

phpMAbRmr

<h1 class="ql-align-justify ql-direction-rtl">نوم أسوأ، دماغ أكبر سنًا</h1> نقضى تقريبًا ثلث حياتنا نائمين، ومع ذلك فإن النوم ليس وقتًا مهدرًا على الإطلاق، بل هو عملية نشطة وأساسية تساعد على استعادة نشاط الجسم وحماية الدماغ. فعندما يضطرب النوم، يتحمل الدماغ العواقب بطرق خفية تتراكم على مر السنين. في دراسة جديدة في المملكة المتحدة فُحص سلوك النوم بالرنين المغناطيسي التفصيلية للدماغ لدى أكثر من 27,000 شخص تتراوح أعمارهم بين الأربعين والسبعين. فوجدت أن الأشخاص الذين يعانون من سوء النوم كانت أدمغتهم تبدو أكبر سنًا بشكل ملحوظ مما هو متوقع بناءً على أعمارهم الفعلية. <h3 class="ql-align-justify ql-direction-rtl">ماذا يعني أن يبدو الدماغ أكبر سنًا؟</h3> يشيخ الإنسان زمنيًا بنفس الوتيرة، غير أن بعض الناس تجري ساعاتهم البيولوجية بوتيرة أسرع أو أبطأ من غيرهم. تسمح التطورات الجديدة في تصوير الدماغ والذكاء الاصطناعي للباحثين بتقدير عمر دماغ الشخص بناءً على أنماط محددة في فحوصات التصوير بالرنين المغناطيسي للدماغ، مثل فقدان أنسجة الدماغ، وترقق القشرة الدماغية، وتلف الأوعية الدموية. قُدِّر عمر الدماغ باستخدام أكثر من ألف مؤشر تصويري مختلف من فحوصات التصوير بالرنين المغناطيسي. أولًا؛ دُرِب نموذج ذكاء صناعي على فحوصات المشاركين الأكثر صحة، الذين لا يعانون من أمراض كبيرة، والذين يجب أن تتطابق أدمغتهم بشكل وثيق مع أعمارهم الزمنية. وبعد تعلم النموذج كيف يبدو الشيخوخة الطبيعية، طُبّق على عينات الدراسة. قد يكون امتلاك عمر دماغي أعلى من العمر الفعلي إشارة إلى الانحراف عن الشيخوخة الصحية. وقد ربطت الأبحاث السابقة بين الدماغ الذي يبدو أكبر سنًا والتدهور المعرفي الأسرع، وزيادة خطر الخرف، وحتى ارتفاع خطر الموت المبكر. لكن النوم ظاهرة معقدة، ولا يمكن لمقياس واحد أن يروي القصة الكاملة لصحة نوم الشخص. لذلك ركزت الدراسة على خمسة جوانب للنوم أبلغ عنها المشاركون في الدراسة بأنفسهم، وهي: -&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;نمط التوقيت اليومي (شخص صباحي أو شخص ليلي). -&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;عدد الساعات التي ينامونها عادةً (سبع إلى ثماني ساعات تُعد مثالية). -&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;هل يعانون من الأرق؟ -&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;هل يشخرون؟ -&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;هل يشعرون بالنعاس المفرط في أثناء النهار. قد تتفاعل هذه الخصائص بطرق تآزرية، فقد يشعر شخص يعاني من الأرق المتكرر مثلًا بمزيد من النعاس في أثناء النهار، وقد يؤدي امتلاك نمط توقيت يومي متأخر إلى قصر مدة النوم. وبدمج جميع الخصائص الخمس نحصل على ما يسمى بدرجة النوم الصحي، وبهذا نملك صورة أكثر اكتمالًا لصحة النوم العامة. وبحسب هذه الدرجة لعدد السمات الصحية، صُنِّف الأشخاص ذوي أربع أو خمس سمات صحية بالتصنيف الصحي، أما الذين لديهم سمتان أو ثلاث سمات فنالوا التصنيف المتوسط، ومن لديه صفر أو سمة واحدة فتصنيفه سيء. وبمقارنة عمر الدماغ مع تصنيفات النوم المختلفة، كانت الاختلافات واضحة؛ اتسعت الفجوة بين عمر الدماغ والعمر الزمني بحوالي ستة أشهر لكل نقطة انخفاض في درجة النوم الصحي. في المتوسط، كان لدى الأشخاص ذوي التصنيف السيء أدمغة بدت أكبر بنحو عام واحد تقريبًا من المتوقع بناءً على أعمارهم الزمنية، بينما لم يظهر ذوو التصنيف الصحي مثل هذه الفجوة. وقد أُخِذَت خصائص النوم الخمسة بالحسبان بمفردها، فبرز نمط التوقيت اليومي المتأخر ومدة النوم غير الطبيعية كأكبر المساهمين في تسريع شيخوخة الدماغ. لذا كانت أنماط التوقيت اليومي المتأخرة (ليلي أو بومة الليل) تعرض أصحابها لخطر أسرع لشيخوخة الدماغ. قد لا يبدو العام بالمدة الكبيرة، ولكن فيما يتعلق بصحة الدماغ، فهو مؤشر مهم. حتى التسريعات الصغيرة في شيخوخة الدماغ قد تتراكم بمرور الوقت، ما قد يزيد خطر الضعف الإدراكي والخرف وغيره من الحالات العصبية. الخبر السار هو أن عادات النوم قابلة للتعديل، وبينما لا يسهل حل جميع مشكلات النوم، فإن الاستراتيجيات البسيطة قد تحسن صحة النوم وقد تحمي صحة الدماغ، ومن أمثلتها الحفاظ على جدول نوم منتظم، والحد من الكافيين والكحول واستخدام الهواتف قبل وقت النوم، وخلق بيئة نوم مظلمة وهادئة. تشير أدلة متزايدة إلى أن اضطرابات النوم ترفع مستوى الالتهاب في الجسم، ما قد يضر بالدماغ بعدة طرق كإتلاف الأوعية الدموية، وتحفيز تراكم البروتينات السامة، وتسريع موت الخلايا الدماغية. تحققت الدراسة أيضًا من دور الالتهاب باستخدام عينات دم من المشاركين جُمعت في بداية الدراسة. تحتوي هذه العينات على ثروة من المعلومات حول المؤشرات الحيوية الالتهابية المختلفة المنتشرة في الجسم، فقد وجدت الدراسة أن مستويات الالتهاب تمثل نحو 10% من العلاقة بين النوم وشيخوخة الدماغ. <h3 class="ql-align-justify ql-direction-rtl">عمليات أخرى قد تؤدي دورًا أيضًا</h3> يتمحور تفسير آخر حول النظام اللمفاوي والتي تكون نشطة في أثناء النوم. عندما ينقطع النوم أو يكون غير كاف، قد لا يعمل هذا النظام بطريقة صحيحة ما يسمح بتراكم المواد الضارة في الدماغ. وربما احتمال آخر هو أن سوء النوم يزيد من خطر الإصابة بحالات صحية أخرى هي بحد ذاتها ضارة بصحة الدماغ، ومنها مثلًا داء السكري من النوع الثاني، والسمنة، وأمراض القلب والأوعية الدموية. هذه الدراسة هي واحدة من أكبر وأشمل الدراسات من نوعها، إذ استفادت من عدد كبير جدًا من المشاركين، ومقياس متعدد الأبعاد لصحة النوم، وتقدير مفصل لعمر الدماغ من خلال آلاف ميزات التصوير بالرنين المغناطيسي للدماغ. ومع إن الأبحاث السابقة ربطت سوء النوم بالتدهور المعرفي والخرف، فإن هذه الدراسة أظهرت أيضًا أن سوء النوم مرتبط بدماغ يبدو أكبر سنًا بشكل قابل للقياس، وأن الالتهاب قد يفسر هذا الارتباط. لا يمكن تجنب شيخوخة الدماغ، لكن سلوكنا وخيارات نمط حياتنا قد يؤثران بسرعة هذه الشيخوخة. نتائج البحث واضحة: للحفاظ على صحة الدماغ لفترة أطول، من المهم جعل النوم أولوية.

عبد الرحمان بلحساوية

الأعمال

كيف وصلت المياه إلى بعض الكواكب خارج المجموعة الشمسية؟

ثقب أسود يتوهج ويصدر إشعاعًا عقب تجربة محاكاة جديدة في المختبر

عضلات تعمل بالذكاء الاصطناعي

نوم أسوأ، دماغ أكبر سنًا