علماء يطورون مادة تمهد الطريق نحو استعمار المريخ
تاريخ النشر: 23rd, December 2023 GMT
بغداد اليوم - متابعة
طور العلماء مادة جديدة من معدن متوافر بكثرة على كوكب المريخ، يزعمون أنه يمكن أن يفتح الباب أمام السكن المستدام على الكوكب الأحمر.
وقام العلماء بتقييم إمكانات نوع من المواد النانوية، ومكونات متناهية الصغر أصغر بآلاف المرات من شعرة الإنسان، لإنتاج الطاقة النظيفة ومواد البناء على المريخ.
ووجدت الدراسة، التي نشرت في مجلة Advanced Functional Materials، أن المادة التي تعتبرها وكالة ناسا عادة من النفايات يمكن تعديلها لتوفير طاقة نظيفة وإلكترونيات مستدامة.
ومن المعروف أن معدن الجبس (كبريتات الكالسيوم) موجود على المريخ في رواسب كبيرة، ويعتقد أنه يحتوي على معظم محتوى الماء البدائي على الكوكب الأحمر.
واستكشفت العديد من البرامج البحثية الممولة من وكالة ناسا استخدام الجبس المجفف لتكوين بخار الماء ومواد النفايات المعروفة باسم الأنهيدريت (معدن من معادن الكالسيوم).
وفي هذه الدراسة، طور العلماء طريقة جديدة لاستخراج المياه من الجبس على المريخ، حيث يمكن معالجة نفايات الأنهيدريت بشكل أكبر للحفاظ ودعم الاستعمار المستقبلي للكوكب.
وقام الفريق الذي يضم خبراء من جامعة ساسكس في المملكة المتحدة، بمعالجة الأنهيدريت وتحويله إلى أحزمة نانوية وأثبت أنها يمكن أن توفر طاقة نظيفة وإلكترونيات مستدامة.
وأشارت الدراسة إلى أنه "على نحو غير متوقع، تتمتع أحزمة الأنهيدريت النانوية بخصائص إلكترونية رائعة، مع سلوكيات شبه موصلة وعازلة".
وقال المؤلف الرئيسي للدراسة كونور بولاند في بيان: "تأخذ دراستنا ما كان يعتبر نفايات، وهي في الأساس كتل من الصخور، وتحولها إلى مواد نانوية تحويلية لمجموعة من التطبيقات بدءا من إنتاج وقود الهيدروجين النظيف إلى تطوير جهاز إلكتروني مشابه للترانزستور، إلى إنشاء مادة مضافة للمنسوجات لزيادة متانتها".
وفي كل خطوة من العملية، أظهر الباحثون أيضا أنه يمكن جمع المياه المستخدمة وإعادة تدويرها بشكل مستمر.
وأضاف الدكتور بولاند: "نحن متفائلون بشأن جدوى هذه العملية على المريخ، لأنها تتطلب فقط مواد طبيعية، كل ما استخدمناه، من الناحية النظرية، يمكن تكراره على الكوكب الأحمر. يمكن القول إن هذا هو الهدف الأكثر أهمية في جعل مستعمرة المريخ مستدامة منذ البداية".
وكتب العلماء في الدراسة: "يحتوي المريخ على مصدر وفير لمعادن كبريتات الكالسيوم، وفي هذا العمل، يظهر أن هذه الرواسب يمكن أن تكون أساسا للمواد النانوية التحويلية لدعم المساعي الفضائية المستقبلية".
المصدر: RT
المصدر: وكالة بغداد اليوم
كلمات دلالية: على المریخ
إقرأ أيضاً:
مادة “تلتهم” ثاني أكسيد الكربون.. هل تصبح أساس بناء بيوت المستقبل؟
انضم إلى قناتنا على واتساب
شمسان بوست / متابعات:
لو سألت أي مهندس عمّا يبقي المدن واقفة، فستسمع كلمة واحدة تتكرر، إنها الخرسانة، المادة الأكثر استخدامًا في البناء على الكوكب، لكنها تحمل “فاتورة كربون” ثقيلة؛ إذ ترتبط صناعة الخرسانة والأسمنت بانبعاثات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون.
بل ويقدّر نصيب الخرسانة من انبعاثات هذا الغاز الضارة، بنحو قرابة 8% من الانبعاثات العالمية، وفق ما ورد في تصريحات فريق بحثي بجامعة ووستر بوليتكنك الأميركية.
وأخيرا، قدّم هؤلاء الباحثون مادة إنشائية جديدة اسمها “المادة الإنشائية الإنزيمية”، لا تَعِد فقط بتقليل الانبعاثات، بل تمتص ثاني أكسيد الكربون أثناء التصنيع وتحبسه على هيئة معادن صلبة، وتتماسك خلال ساعات بدلا من أسابيع.
الجوهر الكيميائي للفكرة مستوحى من الطبيعة، فكثير من الكائنات تبني أصدافها بتحويل الكربون الذائب إلى كربونات الكالسيوم (حجر جيري).
استعار فريق جامعة ووستر بوليتكنك المبدأ نفسه، لكن بدلا من النشاط الحيوي يستخدم إنزيما يسرّع تفاعلًا معروفًا في الكيمياء الحيوية، وهو تحويل ثاني أكسيد الكربون المذاب في الماء إلى “بيكربونات” أو “كربونات”، اللبنات التي تُسهِّل تكوين كربونات الكالسيوم كبلّورات صلبة.
الإنزيم المذكور في هذه الحالة هو “أنهيدراز الكربونيك”، وهو إنزيم يعتمد على الزنك ويشتهر بقدرته على تسريع ترطيب ثاني أكسيد الكربون في الماء.
إنزيم “سحري”
وتُظهر الاختبارات، التي أورد الباحثون نتائجها في دراستهم التي نشرت بدورية “ماتر”، على ملاطّات جيرية أن هذا الإنزيم يمكنه فعلا رفع سرعة تكوّن بلورات من كربونات الكالسيوم وتحسين القوة المبكرة لأن التفاعل يسير أسرع.
بعد ذلك، يستخدم الفريق تقنية تسمى “المعلّقات الشعرية”، وتتمثل في نظام ثلاثي (سائل-سائل-صلب) تُضاف إليه نُقطة من مادة غير ممتزجة لتكوين جسور شعرية بين الحبيبات، فتتشابك تلقائيا في شبكة قوية تشبه الجل.
وبحسب الدراسة، فإن كل متر مكعب من المادة الإنشائية الإنزيمية يمكن أن يحجز أكثر من 6 كيلوغرامات من ثاني أكسيد الكربون، في حين أن مترا مكعبا من الخرسانة التقليدية قد يرتبط بانبعاث نحو 330 كيلوغراما من ثاني أكسيد الكربون.
ومن ناحية القوة الميكانيكية، فإن المادة الإنشائية الإنزيمية حققت قوة ضغط في نطاق 25-28 ميغاباسكال، أي قريبة من الحد الأدنى لبعض خرسانات الاستخدام الإنشائي، مع امكانية مقاومة الماء.
تحديات ليست سهلة
هذه الأرقام واعدة، لكنها لا تُغلق النقاش، فالفرق بين “نموذج واعد” و”مادة تدخل كود البناء” يمر باختبارات طويلة للعمر التشغيلي، والتشققات، والدورات الحرارية، والتآكل الكيميائي، وسلوك المادة تحت أحمال متكررة، وهي خطوات عادة ما تكون أطول بكثير، وتطلب المزيد من البحث العلمي.
كما أن التحدي ليس علميًا فقط، بل اقتصادي وتنظيمي أيضا، فما تكلفة الإنزيم؟ وما مدى استقراره في خطوط إنتاج كبيرة؟ وكيف سيندمج في أكواد البناء الحالية؟ يتطلب ذلك أيضا المزيد من البحث.
لكن في النهاية، فإن البحث العلمي في هذا النطاق يسرّع الخطى، لحل واحدة من أكبر مشكلات الكوكب كله، وهي نفث ثاني أكسيد الكربون، والذي يتسبب في الاحتباس الحراري، بما له من أثر ضارب في العالم.
عبد الرؤوف يجتمع بلاعبي الزمالك استعدادًا لمواجهة حرس الحدود