في الجليد الكوني.. بلورات مخفية بحجم الحمض النووي تفاجئ العلماء

كشف علماء من كلية لندن الجامعية وجامعة كامبريدج أن بلورات مخفية بحجم الحمض النووي في الجليد الكوني قد تُغير الفهم الأساسي السابق للجليد المنتشر في الكون، كما قد تُعيد صياغة ما يعرفه العلماء عن الماء، المركب الذي يعد أساسيا لازدهار الحياة في الكون.

وعلى مدى عقود، ساد بين العلماء اعتقاد بأن الجليد الكوني مُفكك تماما، إلا أن التجارب التي أجراها هذا الفريق بينت أنه مُغطى في الواقع ببلورات صغيرة، وقد تم تحديد هذه البلورات الدقيقة، التي لا يتجاوز عرضها نانومترا واحدا، من خلال عمليات المحاكاة والتجارب المعملية.

جليد الفضاء وجليد الأرض

ويقول الدكتور مايكل ب. ديفيز، المؤلف الرئيسي للدراسة التي نشرت في دورية “فيزيكال ريفيو بي”، في تصريحات خاصة للجزيرة نت، “الاسم العلمي للجليد الفضائي هو “الجليد غير المتبلور منخفض الكثافة”، وهو الشكل الأكثر شيوعا لوجود الماء في الكون”.

ويضيف “يختلف الجليد الذي نعرفه على الأرض -مثل مكعب الثلج في مشروبنا- اختلافا كبيرا عن شكله في الفضاء. فعلى المستوى الذري في جليد الأرض، ترتب جزيئات الماء نفسها في نمط سداسي يصنع رقاقات الثلج، ولكن في الفضاء تكون الظروف أقسى بكثير، فدرجة الحرارة حوالي 270 درجة مئوية تحت الصفر أي أنها باردة جدا لدرجة أن الجزيئات لا تمتلك طاقة كافية لترتيب نفسها في هذا الهيكل السداسي”.

ويوضح ديفيز أن ذلك دفع بالعلماء إلى الاعتقاد أن جزيئات الجليد غير المتبلور منخفض الكثافة ستتخذ هيكلة غير منظمة تماما، لكن بعد دراسة الجليد غير المتبلور منخفض الكثافة، والذي يوجد كمادة أساسية في المذنبات وعلى الأقمار الجليدية وفي سحب الغبار حيث تتشكل النجوم والكواكب، تبين أن ذلك الاعتقاد ربما يكون خاطئا.

وقد وجد الباحثون أن المحاكاة الحاسوبية لهذا الجليد تتطابق بشكل أفضل مع قياسات التجارب السابقة إذا لم يكن الجليد غير متبلور تماما، ولكنه يحتوي على بلورات صغيرة (عرضها حوالي 3 نانومترات، أي أعرض بقليل من خيط واحد من الحمض النووي) مدمجة في بنيته غير المنظمة.

اكتشاف بلورات الجليد

وفي التطبيق العملي التجريبي، أعاد الباحثون عملية التبلور في عينات حقيقية من الجليد غير المتبلور، والتي تشكّلت بطرق مختلفة، ووجدوا أن الجليد غير المتبلور، ليس “غير متبلور” تماما بل يحتوي على العديد من بلورات الجليد الصغيرة المحاطة بمناطق غير منظمة، كما يوضح ديفيز، والذي يضيف أن “الجليد الذي تصل نسبة تبلوره إلى 20%، يبدو مطابقا تماما لبنية الجليد غير المتبلور منخفض الكثافة، كما هو موضح في دراسات سابقة”.

وفي عمل تجريبي إضافي للتأكيد على تلك النتائج، أنشأ فريق البحث عينات حقيقية من الجليد غير المتبلور منخفض الكثافة بطرق متعددة، بدءا من ترسيب بخار الماء على سطح شديد البرودة وصولا إلى تسخين الجليد غير المتبلور عالي الكثافة برفق حتى تتوافر له الطاقة اللازمة لتكوين البلورات.

ويقول ديفيز في تصريحات رسمية: “لدينا الآن فكرة جيدة عن شكل الجليد الأكثر شيوعا في الكون على المستوى الذري، وهذا مهم لأن الجليد يشارك في العديد من العمليات الكونية، على سبيل المثال في كيفية تكوّن الكواكب، وكيفية تطور المجرات، وكيفية حركة المادة في الكون”.

ويضيف: “ولهذه النتائج آثار على إحدى النظريات التخمينية حول كيفية وصول صور الحياة القديمة إلى الأرض. ووفقا لهذه النظرية، المعروفة باسم “التبذر الشامل”، حُملت لبنات الحياة الأساسية إلى هنا على متن مذنب جليدي”.

وأضاف ديفيز: “تشير نتائجنا إلى أن هذا الجليد سيكون مادة نقل أقل كفاءة لجزيئات أصل الحياة، وذلك لأن البنية البلورية جزئيا تحتوي على مساحة أقل لاحتواء هذه المكونات، ومع ذلك، قد تبقى هذه النظرية صحيحة، إذ توجد مناطق غير متبلورة في الجليد حيث يُمكن احتجاز لبنات الحياة الأساسية وتخزينها”.