كتب evolution and status

البيئة

يعتبر الفضاء الخارجي أقرب مثال طبيعي للفراغ المطلق (خالٍ من كل شيء حتى من الهواء)؛ حيث لا وجود للاحتكاك، مما يسمح للنجوم و الكواكب والأقمار بالدوران بحُرِّية في مداراتها. و لكن، حتى الفراغ العميق ما بين المجرات لا يخلو من المادة، حيث يحوي كل متر مكعب على بعض من ذرات الهيدروجين. للمقارنة، فكل متر مكعب من الهواء الذي نتنفسه يحوي على ما يقارب 1025 جزيء. الكثافة الضئيلة للمادة في الفضاء الخارجي تسمح للإشعاعات الكهرومغناطيسية بأن تقطع مسافات طويلة جدًا بدون أن تتشتت، ويقدّر متوسط المسار الحر للفوتون في الفضاء ما بين المجرات بـ 10²³ كم أو 10 مليارات سنة ضوئية. و على الرغم من ذلك، فالانقراض، أي امتصاص و تشتت الفوتونات بواسطة الغبار والغازات، يعتبر من أهم العوامل في علم الفلك الخاص بالمجرات وما بين المجرات.

تحتفظ النجوم والكواكب و الأقمار بغلافها الجوي بواسطة القوة الجاذبية. لا توجد حدود واضحة ومحددة للأغلفة الجوية وطبقاتها المختلفة؛ وتقل كثافة الغلاف الجوي تدريجيا كلما ابتعدنا وارتفعنا عن سطح الجسيم (الكوكب، القمر، النجم) و تتلاشى حتى تنعدم تماما وتتساوى بالبيئة المحيطة بها. ينخفض ضغط الغلاف الجوي للكرة الأرضية حتى يصل إلى ما يقارب 3.2 × 10² باسكال على ارتفاع 100 كم (62 ميل) عن سطح الأرض، مقارنة بـ 100 كيلو باسكال بالنسبة لتعريف الاتحاد العالمي للكيمياء التطبيقية البحتة للضغط لجوي النموذجي. بالنسبة للارتفاعات التي تتجاوز هذا المستوى، يصبح ضغط الغاز ضئيلا غير ذا قيمة بالمقارنة مع الضغط الإشعاعي للشمس والضغط الحركي للعواصف الشمسية. بالغلاف الحراري في هذا الحيز الكثير من التباين في كمية الضغط والحرارة و التركيبة؛ وتتفاوت هذه القياسات بشكل كبير بسبب تغير الطقس في الفضاء الخارجي.

تُحدَّد درجة الحرارة على الأرض عبر النشاط الحركي للغلاف الجوي المحيط بها. و لكن لا يمكن قياس درجة الحرارة في الفراغ بهذه الطريقة. لذا يتم تحديد درجة الحرارة عن طريق قياس الإشعاع. إن الكون المرئي ممتلئ بالفوتونات التي تولدت من الانفجار العظيم والتي تعرف بـ "الخلفية الاشعاعية الميكروفية الكونية (ومن المحتمل أن يكون في المقابل عدد كبير من النيوترونات التي يطلق عليها "الخلفية النيوترينوية الكونية"). إن درجة حرارة الجسم الأسود للإشعاع الخلفي تساوي حاليا 3 كلفن (-270˚مئوية؛ -454˚فهرنهايت). قد تحوي بعض مناطق الفضاء الخارجي جسيمات عالية النشاط ذات درجة حرارة أعلى من درجة حرارة الخلفية الاشعاعية الميكروفية الكونية، مثل هالة الشمس التي تتراوح درجة الحرارة فيها ما بين 1.2 و 2.6 مليون كلفن.

باستثناء الغلاف الجوي الواقي والحقل المغناطيسي، هناك القليل من العقبات للمرور عبر فضاء من الجسيمات الحيوية تحت الذرية، و التي تعرف باسم الأشعة الكونية. لهذه الجسيمات طاقات تتراوح بين 106 إلكترون فولت و 1020 إلكترون فولت تقريبًا للأشعة الكونية ذات الطاقة العالية جدا. تكون قمة تدفق الإشعاعات الكونية عند مستوى 109 إلكترون فولت تقريبًا، والذي يتشكل من 87٪ بروتون و 12٪ نوى الهيليوم و 1٪ نوى أثقل. في المستويات العليا للطاقة، يكون تدفق الإلكترونات، تقريبا، بنسبة 1٪ فقط من البروتونات. بإمكان الاشعاعات الكونية إلحاق الضرر بالعناصر الإلكترونية وهي تشكل تهديدًا على صحة مسافري الفضاء. بالنسبة لبعض رواد الفضاء، مثل دون بيتيت، فللفضاء رائحة حريق معدني يشبه رائحة اللحام القوسي

بالرغم من الأوضاع القاسية لبيئة الفضاء، فقد وجدت العديد من أشكال الحياى التي يمكنها العيش في الفضاء لفترات طويلة. فنباتات الليشن التي درستها محطة الأبحاث الفضائية الأوروبية (بيوبان) استطعت أن تصمد لمدة عشرة أيام في الفضاء الخارجي زذلك عام 2007. كما استطاعت ب٫ور أرابيدوس ثاليانا والتبغ أن تنبت بعد وضعها في الفضاء لمدة سنة ونصف. ففرضية التبذر الشامل تفترض أن الصخور التي تسافر الفضاء قد تكون حملت كائنات حية من كواكب حية إلى كواكب أخرى بها بيئة لملائمة لتطور الحياة في النظام الشمسي. كما هناك إمكانية كبيرة في تنقل الحياة بين كوكب الأرض وكوكبي المريخ والزهرة.

التأثير على أجسام البشر

بإمكان التعرض المفاجئ لضغط منخفض، كالذي يحدث أثناء إزالة الضغط بشكل سريع، أن يُسبب ضغطا رئويا (انفجار الرئتين) بسبب الاختلاف الكبير في الضغط داخل الصدر وخارجه. حتى لو كانت مجاري الهواء للضحية مفتوحة بالكامل، قد يكون جريان الهواء من خلال القصبة الهوائية أبطأ من أن يمنع الانفجار. بإمكان إزالة الضغط بشكل سريع أن يفجر الجيوب الأنفية وطبلة الأذن، بالإضافة للإصابة بكدمات وتسرب الدم في الأنسجة الرخوة، وقد تسبب الصدمة زيادة في استهلاك الأكسجين والذي سيؤدي إلى نقص الأكسجة.

نتيجة لإزالة الضغط بشكل سريع، يقوم أكسجين الدم بالتفريغ في الرئتين لمعادلة الضغط المنخفض الجزئي. و بمجرد وصول الدم الغير مؤكسج إلى الدماغ فإن الإنسان، وحتى الحيوان، يفقد وعيه خلال ثوان معدودة ومن ثم يتوفى بعدها بدقائق قليلة نتيجة لقلة الأكسجين الواصل للدماغ يبدأ الدم وسوائل الجسم بالغليان عند انخفاض الضغط لأقل من 6,3 كيلو باسكال، وتسمى هذه الحالة علميًا بالتفقّع. يقوم البخار الناتج عن هذه الحالة بمضاعفة حجم الجسم وإبطاء الدورة الدموية ولكن مسامات الأوعية الدموية وقابليتها للتمدد يمنعانه من التمزق. قدرة الأوعية الدموية على احتواء الضغط تبطئ عملية تكون الفقاعات، مما يُبقي بعض الدم سائلًا. بالإمكان احتواء التورم والتفقع عن طريق بدلة مخصصة لرحلات الفضاء. يرتدي رواد الفضاء هذه البدلات (تُعرف ببدلة الطاقم للحماية من الارتفاعات) التي هي عبارة عن ملابس مرنة مجهزة للتخفيف من الضغط الخارجي وحماية الجسم من التفقع حتى مستوى 2 كيلو باسكال. في الفضاء الخارجي وعلى ارتفاع 8 كم (5 ميل) تبدأ الحاجة إلى البدلة لتزويد الجسم بالأكسجين للتنفس ومنع فقدانه للسوائل، بينما تصبح البدلة ضرورية على ارتفاع حوالي 20 كم (12 ميل) من أجل منع التفقع. تستعمل معظم هذه البدلات حوالي 30-39 كيلو باسكال من الأكسجين النقي، تماما كما على سطح الأرض. هذا الضغط عال بما فيه الكفاية لمنع حدوث التفقّع ولكن بإمكان تبخر الدم أن يسبب الغثيان بانخفاض الضغط السريع وانصمام الهواء (وجود فقاعات من الغاز في الدم تعوق دورته).

لأن الإنسان مصمم الخلقة للعيش ضمن جاذبية الأرض، تبين أن التعرض لحالة انعدام الوزن قد تؤثر سلبًا على صحته. بدايةً عانى أكثر من 50% من رواد الفضاء من دوار الحركة والذي يسبب: الغثيان، القيء، الدوار، الصداع، الخمول و الشعور بالضيق. وتختلف مدة هذه الأعراض من شخص لآخر، لكنها عادة ما تستمر من يوم إلى ثلاث أيام، بعد ذلك يعتاد الجسم على البيئة الجديدة وتختفي الأعراض جميعًا. التعرض لانعدام الوزن فترات طويلة يؤدي إلى ضمور العضلات وتدهور الهيكل العظمي أو هشاشة العظام لدى رواد الفضاء. ويمكن التقليل من هذه الأعراض عن طريق ممارسة نظام من التمارين الرياضية. من التأثيرات أو الأعراض الأخرى: إعادة توزيع أو احتباس السوائل في الجسم، تباطؤ نظام القلب والأوعية الدموية، انخفاض إنتاج خلايا الدم الحمراء، اضطرابات التوازن وضعف الجهاز المناعي. أما الأعراض الأخرى الأقل ظهورًا: فقدان كتلة الجسم، احتقان الأنف، اضطراب النوم وانتفاخ الوجه.

يشكّل الإشعاع خطرًا على صحة الإنسان خاصة عند زيادة فترات التعرض لمصادر الإشعاع المختلفة مثل: الإشعاع ذو الطاقة العالية أو الأشعة الكونية الأيونية حيث أنه قد يسبب الشعور بالإرهاق والغثيان والتقيؤ، كما أنه يدمر جهاز المناعة ويغير مستوى كريات الدم البيضاء كما في السفر للفضاء لمدة طويلة. ومن أعراض السفر للفضاء لمدة أطول من اللازم زيادة خطر الإصابة بالسرطان بالإضافة إلى تضرر العينين والجهاز العصبي والرئتين والقناة الهضمية. قد يجتاز الجسم في رحلة ذهاب وإياب للمريخ لمدة ثلاث سنوات لنوى ذات طاقة عالية مما يسبب ضرر أيوني للخلايا. ولحسن الحظ أن معظم تلك الجزيئات تضعفها جدران المركبة الفضائية المكونة من الألومنيوم وكذلك يمكن تقليصها بحاويات المياه والحواجز الأخرى. لكن تأثير الأشعة الكونية على درع المركبة الفضائية يُنتج أشعة إضافية يمكن أن تؤثر سلبًا على الطاقم. لذا سيكون هناك حاجة للمزيد من البحوث لتقييم مخاطر الإشعاع وتحديد التدابير الاحتياطية اللازمة.