كل عام، وبينما تدور الأرض حول الشمس، تجرف غباراً كونياً طوال رحلتها. جسيمات الغبار هذه، عبارة عن مخلفات تتركها المذنبات والكويكبات المارة في المجال المداري للشمس. حيث يدخل الغلاف الجوي للأرض كل يوم، كميات من هذا الغبار تقدر من 5 إلى 300 طن متري.

بهدف معرفة المزيد عن الغبار الكوني، قام أستاذ كيمياء الغلاف الجوي، جون بلاين، وفريق من الباحثين من جامعة ليدز في بريطانيا العظمى، بتطوير جهاز محاكاة يُدعى (ماسي: MASI)، وهو جهاز قادر على محاكاة النيازك بهدف دراستها بعمق.

وفقاً لديفيد بونز، أحد الباحثين في الفريق، "سمحت لنا خطوات التقدم الأخيرة التي تحققت في العتاد والبرمجيات، نسبياً فقط، بمعالجة التوقيت الدقيق، والمتطلبات الحسابية الأساسية اللازمة لعمل ماسي".

تعتبر الحسابات الحالية لتبخر جسيمات الغبار الكوني في الغلاف الجوي للأرض، نظرية إلى حد كبير، اعتماداً على أدلة ترد من رادار ميداني، وعمليات الرصد البصري. مع ذلك، تمكنت حسابات النموذج التي تم تطويرها في جامعة ليدز، من محاكاة تبخر كافة المكونات الأساسية للغبار الكوني، كالسيليكون، والحديد، والمغنيزيوم، والصوديوم، والكالسيوم.

قام الباحثون بتصميم مماسي لتأكيد هذه الحسابات، باستخدام جسيمات مشابهة في تكوينها لتلك الموجودة في الغبار الكوني.

أكثر من مجرد غبار

يضيف بونز: "أثناء محاكاة دخول الجسيمات إلى الغلاف الجوي، والذي يستغرق حوالي 12 ثانية، نريد إجراء 6,000 عملية قياس، بينما نقوم بتغيير درجة حرارة خيط الغبار بسرعة، لتعريض الجسيمات إلى التسخين المفاجئ، مع استرجاع المعلومات في الزمن الحقيقي".

ما وجدوه هو أن قياساتهم المتعلقة بالتبخير الجوي للصوديوم، والحديد، أو تجزئتهما (انتزاعهما)، قد أكدت صحة النموذج، بينما لم يحدث ذلك مع قياسات تجزئة الصوديوم. قد يعني ذلك أن نماذج الانتزاع بحاجة لمراعاة عوامل أخرى تحدث عندما تدخل جسيمات الغبار الكوني، الغلاف الجوي للأرض.

والآن، دعونا نتخيل أن الغبار الكوني ليس مجرد جسيمات طافية عديمة الفائدة، تشكل سحباً كثيفة في الفضاء. فإضافة إلى كونها تعطينا تصوراً عن الغلاف الجوي للكواكب الأخرى، وتركيبها، فهي تؤثر أيضاً على الاتصالات اللاسلكية، والمناخ، كما أنها تعد بمثابة أسمدة للعوالق النباتية المجهرية في المحيطات.

حقوق الصورة: Eso/Y.Beletsky
حقوق الصورة: Eso/Y.Beletsky
بوجود أدوات مثل ماسي التي تحسن من معرفتنا عن تجزئة المعادن من الغبار الكوني، فإن تصورنا عن الغلاف الجوي العلوي للأرض، والطبقات المعدنية بدأ يتشكل من جديد. تشمل تطبيقات هذه المعلومات، فهم التركيبات البنيوية للكواكب، وحتى الاستخدامات الصناعية العملية، كتسخين الجسيمات في التوربينات النفاثة.

يعتقد بونز أنه "من خلال فهم أفضل لعمليتي الإذابة والتجزئة ، يمكننا تصميم محركات نفاثة مضادة للرماد، بإمكانها التحليق دون تعطل عند المرور عبر سحابة رمادية مشابهة للتي تشكلت عندما اندلع بركان إيافيالايوكل عام 2010 في أيسلندا".

تم نشر دراسة جامعة ليدز هذا الأسبوع في مجلة Review of Scientific Instruments..