تنفس مصنوعی به خورشید

گیاه شناسانی که در یک جنگل کاج قدم میزنند می توانند در ذهن خود درختان را بر حسب گروههای سنی آنها طبقه بندی کنند . آنها تصوری از کل چرخه حیات درخت کاج را در ذهن دارند . پیش پای آنها نهال های جوان و بر فراز سرشان درختان ستبر و بالغ دیده می شوند و در اطرافشان تنه های پوسیده درختانی که مرده اند . آنها می توانند بگویند که آینده هر یک از این درختان چه خواهد بود . اختر شناسان نیز در رابطه با ستارگانی که گنبد فلکی را زینت می بخشند موقعیت مشابهی دارند . آنها نیز می توانند با مشخص کردن مراحل گوناگون دوره زندگی ستارگان ، فرایند ولادت ، حیات و مرگ ستاره را در یک چشم انداز واحد و فراگیر ببینند . البته یک ستاره وجود دارد که علاقه ما به آن فراتر از علاقه ای صرفاً آکادمیک است و آن ستاره ، خورشید خودمان است . سرنوشت نسل بشر در ارتباط تنگاتنگ با سرنوشتی است که آینده برای خورشید رقم خواهد زد . ستارگان کوچک پیش از آنکه به کوتوله سیاه تبدیل شوند از مراحل متوالی غول سرخ ، سحابی سیاره ای و کوتوله سفید گذر می کنند . اکنون سعی می کنم توالی این رویدادها را در حیات آینده خورشید خودمان ، از چشم انداز یک ناظر فرضی فرازمینی ، باز سازی کنم :

ذخائر هیدروژن خورشید این وعده را به ما می دهد که تا حدود پنج میلیارد سال دیگر دغدغه ای نداشته باشیم . خورشید تقریباً به همان صورتی که امروز دیده می شود بر جای خواهد ماند ، ستاره ای زرد که به دلیل فاصله  زیادی که با زمین دارد قرص عظیمش همچنان به اندازه تقریبی ماه خواهد بود . با به پایان رسیدن ذخیره هیدروژنی که در بخش های مرکزی آن وجود دارد ، به یک غول سرخ تبدیل و باعث گداخت هلیوم به کربن و اکسیژن خواهد شد . یدالجوزا ، عین الثور و قلب العقرب به این دسته تعلق دارند . ما می توانیم با چشم غیر مسلح ببینیم که این ستارگان سرخ اند . آنها حقیقتاً غول اند ! اگر بصورت ذهنی مرکز قلب العقرب را بر مرکز خورشید منطبق کنیم مشاهده خواهیم کرد که این ستاره نه تنها خورشید بلکه عُطارِد ، زهره و زمین را خواهد پوشاند ! هنگامی که خورشید به این مرحله می رسد حجمش افزایش و دمای سطح آن به آرامی کاهش خواهد یافت . رنگ آن از زرد به نارنجی و سپس به قرمز تغییر خواهد کرد . از آسمان آبی گرفته تا سایه رنگ های سپیده و شامگاه ، کلیه پدیده های جوّی عمیقاً تحت تأثیر قرار خواهند گرفت . آیا زمین سرد خواهد شد ؟ خیر ، بلکه ماجرا کاملاً برعکس خواهد بود . افزایش مساحت خورشید ، کاهش دما را جبران خواهد کرد و از آن نیز فراتر خواهد رفت . آن قرص سرخ متورم ، حرارتی بیش از آنچه از خورشید آشنای خود دریافت می کنیم برایمان ارسال خواهد کرد .

در آینده دور چه سرنوشتی در انتظار سیاره بدبخت ما خواهد بود ؟ آیا دانش لازم را برای طرح واقع بینانه ی یک سناریوی منطقی ، دست کم بصورت کلی ، در اختیار داریم ؟ گمان نمی کنم که کاملاً اینطور باشد ، اما بهرحال بد نیست که سعی مان را بکنیم . با افزایش دما ، یخِ پهنه های قطبی شروع به آب ذوب شدن می کنند ، سطح اقیانوسها بالا می آید و لایه های ضخیمی از ابر ایجاد می کنند که برای مدتی خورشید را پنهان می کنند . این ابرها تقابل اقلیمی میان قطب ها و خط استوا را تا حدود زیادی از بین می برند . نوعی جنگل آمازونی داغ و مرطوب سراسر سیاره ما را می پوشاند و مثل داخل یک گلخانه ، گیاهان زینتی همه جا می رویند و رشد می کنند . سپس جوّ زمین شروع به تبخیر شدن می کند و به فضا می رود ، آسمان  روشن می شود و گیاهانی که بر اثر حرارت این قرص سرخ عظیم ، خشک و بریان شده اند ناگهان شعله ور می شوند . شعله های پایان ناپذیر آتش ، با استفاده از اکسیژن باقیمانده ، همه مواد آلی موجود بر سطح زمین را مصرف می کنند . چشم اندازی شبیه آنچه که اکنون در ماه دیده می شود پدید می آید . در "صخره سنگ " های قاره ای و اعماق حوزه هایی که اقیانوس ها تبخیر شده اند ، حاکمیت عصر معادن ، بار دیگر جایگاهی را که در نخستین سالهای عمر سیاره داشته است باز می یابد ؛ جایگاهی که در ماه هیچگاه از بین نرفته است . پس از گذشت چند صد هزار سال ، خود صخره نیز شروع به ذوب شدن می کند ، درست همانطور که در آتشفشانهای امروز اتفاق می افتد . زیر آبشاری از حرارت سرخ ، امواج گدازه های فروزان از کوهها سرازیر و در اعماق اقیانوسهای کهن جمع می شوند . شکم سرخ و هیولایی خورشید به گسترش اجتناب ناپذیر خود ادامه می دهد و از درون اَمعاء و اَحشاءِ خود نوعی باد نیرومند ستاره ای به بیرون می فرستد . سیارات داخلی ( عُطارِد ، زهره ، زمین ) و شاید مریخ ، تحت تأثیر آن به آرامی تبخیر می شوند . این طوفان شدید ، مواد آنها را جارو کرده بصورت امواج متلاطمی از بخار به هوا می فرستد . این فرایندِ دفع ماده ، بعداً پُر آشوب تر و خشن تر می شود . سیاره های دورتر ، مشتری ، زحل ، اورانوس ، نپتون و حتی سیاره کوتوله پلوتون ، تحت تأثیر این مهمانان داغ و سوزان ، یکی پس از دیگری تبخیر می شوند . مشاهده این رویدادها از راه دور احتمالاً رنگامیزی بسیار زیبایی دارد که برای اخترشناسانی که سحابی سیاره ای را رصد می کنند آشنا است ؛ یک ستاره داغ که مرکز آن آبی – بنفش است در محاصره دوایر متحدالمرکزی قرار دارد که از سبز مایل به زرد تا قرمز در حاشیه ها ادامه پیدا می کند . ستاره مرکزی ، هسته باقیمانده یک غولِ سرخِ در حال مرگ است ، حال آنکه دوایر از ماده ستاره ای ساخته شده اند که بیرون ریخته شده اند . این توده های گازی که بر اثر تابش ستاره مرکزی ، بسیار رقیق و فعال شده اند شفاف و گدازان می شوند . اتم های اکسیزن ، حاشیه سبز را تشکیل می دهند حال آنکه هیدروژن ها و نیتروژن های اتمی ، فلب سرخ را پدید می آورند . اما خورشیدِ در حال مرگ ، منابع خود را کاملاً تمام نمی کند . یک هسته عریان یا کوتوله سفید ( شبیه به آنچه که در مدار شِعرای یمانی می چرخد ) بر جای می ماند . به این ترتیب ماده ی سیاره ی تبخیر شده ی ما به همان گاز کهکشانی باز می گردد که 6/4 میلیارد سال قبل ، از آن سرچشمه گرفته است . از این ماده رقیق ، سحابی های جدید شکل می گیرند و در میانه ی آنها ستارگان و منظومه های سیاره ای جدید پدیدار می شوند  .

احیاء خورشید در حال مرگ

آیا فرزندان ما که در آن دوره بحرانیِ مرگ خورشید خواهند زیست بناگزیر از میان خواهند رفت ؟

بنظر می رسد حداقل سه راه حل ممکن برای حل این معضل وجود داشته باشد :

نخست اینکه ؛ آنها می توانند به سیاراتی دورتر از خورشید مهاجرت کنند . در دو قمر سیاره مشتری ( گانیمد و کالیستو ) منابع عظیمی از یخ وجود دارد . هنگامیکه آنها تحت تأثیر پرتو افشانی خورشیدِ قرمزِ بزرگ قرار میگیرند ، چنانچه به درستی در اختیار گرفته شوند میتوانند قابل سکونت باشند . امروزه میدانیم که چگونه بر ماه فرود آییم و چگونه زیر دریاها سکونتگاه احداث کنیم . پس این راه حلِ ناکجاآباد ی نیست و در آینده نه چندان دور می تواند تحقق پذیرد . تنها اشکالی که ممکن است وجود داشته باشد اینست که جای کافی برای همه اهالی کره زمین در آنجا نباشد آنگاه بناچار باید گزینش ، انتخاب و رأی گیری صورت گیرد . تنها نگرانی من از اینست که انتخابات و رأی گیری در آن زمان چگونه انجام خواهد گرفت تا حق به حقدار برسد ؟!!!؟  

دومین راه حل ؛ حرکت دادن کره زمین و قرار دادن آن در فاصله ای امن از خورشیدِ تهدید کننده است . بدین منظور می بایست مجموعه ای از راکتهای به درستی هدف گیری شده را بر سطح زمین قرار دهیم بگونه ای که گویی می خواهیم یک ماهواره مصنوعی را به فضا پرتاب کنیم . بمنظور بدست آوردن انرژی مورد نیاز ، نخست باید سوخت هیدروژنِ کنترل شده را بدست آورده باشیم . محاسبات نشان میدهد که با سوزاندن حدود ده درصدِ آب اقیانوسها ، می توان مدار زمین را به مدارِ فعلی زحل منتقل کرد . البته در اینصورت سطح اقیانوسها حدود دویست متر پایین خواهد رفت . اما ما کاری را که باید انجام دهیم میدهیم !

این دو امکان یعنی مهاجرت و تغییر مدار زمین یک نقطه ضعف مشترک دارند : هر دو راه حلهایی کوتاه مدت اند .

آنها فقط در مرحله ای که خورشید غول سرخ است ، یعنی فقط به مدت یکصد میلیون سال ، سودمندند . هنگامی که خورشید به یک سحابی سیاره ای و سپس کوتوله سفید تبدیل شود ، بار دیگر همین مسئله بُروز خواهد کرد . خوشبختانه راه حل سومی هم وجود دارد که بسیار دشوارتر اما پایدارتر است . این راه حل ، احیاء خورشید است ، به همان مفهومی که از احیاء یک قلب نارسا صحبت می کنیم . میدانیم که خورشید انرژی خود را از طریق سوزاندنِ هیدروژن و تبدیل آن به هلیوم تأمین می کند . واکنش های هسته ای که این همجوشی را امکان پذیر میسازند در مرکزِ خورشید ، یعنی جایی که بالاترین درجه حرارت وجود دارد اتفاق می افتند . هم اکنون حدود 50 درصد از این هیدروژنِ مرکزی به هلیوم تبدیل شده است . ظرف پنج میلیارد سال آینده ، دیگر هیدروژنی در این منطقه ی داغ باقی نخواهد ماند . سپس خورشید ، محروم از سوخت ، وارد آخرین مراحل موجودیت خود خواهد شد . با این همه هنوز هم توده های وسیعی از هیدروژنِ سوخته نشده ، بین هسته و سطح خورشید باقی می ماند . به یک " پمپ " نیاز است تا این سوخت ( هیدروژن ) را بهم زده و به جریان اندازد و کوره مرکزی را از خاکسترهای ناشی از فرایند همجوشی پاک کند . به این ترتیب می توانیم حیات خورشید را از حدود 10 میلیارد سال به 100 میلیارد سال افزایش دهیم !

برای انجام این کار باید مواد خورشید را هر چند وقت یکبار به هم بزنیم ، درست همانطور که یک فنجان قهوه را به هم می زنیم تا شِکر را با مایع مخلوط کنیم یا مانند زمانیکه چوب های حاشیه آتش را در مرکزِ حلقه آتش قرار میدهیم تا آتش را احیاء کنیم . برای انجام این کار باید یک نقطه ی داغ بین مرکز و سطح خورشید ( کمی خارج از منطقه ی همجوشی ) ایجاد کنیم . اما چگونه ؟

راه حل اول : منفجر کردن سوپر بمب های هیدروژنی است . با بمب های امروزی نیز درجه حرارت های بسیار بیشتر از حرارت مرکز خورشید ایجاد کرده ایم . مسئله ای که وجود دارد رساندن بمب به مقصد مورد نظر است ، بدون آنکه در این مسیر بخار شود . در این مورد فعلاً فکری بنظرم نمی رسد اما مسلّماً وقت زیادی در اختیار داریم تا در این مورد فکر کنیم . به نظر من غیر ممکن نیست که روزی این مسئله را حل کنیم .

دومین راه حل : فرستادن یک پرتو لیزری فوق العاده نیرومند و متمرکز به سطح خورشید است . البته در اینجا باز هم با این مسئله مواجه ایم که چگونه از پراکنده شدن بیش از حد سریع این انرژی جلوگیری کنیم . بنظر می رسد که شماری از ستارگان آسمان ، سوزاندنِ هیدروژنِ خود را بسیار بیش از آنچه معمولاً انتظار می رفته است ادامه داده اند . ما هنوز هم در جستجوی نوعی تبیین طبیعی برای این پدیده هستیم . و چه می توان گفت اگر این پدیده ناشی از مداخله ی داوطلبانه ی ساکنان سیاراتی باشد که برای نور و حرارت خود به این ستارگان وابسته اند ؟ عموزادگان دور دست ما شاید با اطلاع از سرنوشت قریب الوقوع خود ، راهی برای بهم زدن ستاره های خود و طولانی تر کردن حیات آن یافته باشند . شاید این اعتراض وارد شود که ستارگان مزبور که (( باقیمانده های آبی )) نامیده می شوند مدتهاست که دیگر حیات ندارند و مقادیر خطرناکی پرتو فرابنفش ساطع می کنند . در نتیجه بعید است که آنها نگهدارنده ی نوعی از حیات شبیه حیات زمینی باشند . اما از هر چه بگذریم ما درباره تکوین حیات اطلاعات اندکی داریم .

تصوّر خورشیدی در حال مرگ ، خاطر آزتک ها را نیز به خود مشغول میکرد . آنها برای آنکه خورشید را زنده نگاه دارند ، بصورت ادواری ، قربانیان انسانی تقدیم میکردند . در محراب هایی که بر فراز هرم های آنها ساخته شده بود ، جوانانی که در عنفوان جوانی بسر می بردند سلّاخی می شدند . چرا ما بجای جوانان ، دهها هزار بمب اتمی را که در زرّادخانه های هسته ای خود ذخیره کرده ایم تقدیم نکنیم .             

کشف حفره ای مرموز در کیهان

اختر شناسان می گویند حفره ای در کیهان یافته اند که خالی از کهکشان ، ستاره و حتی ماده تاریک است. 

 

پژوهشگران دانشگاه مینسوتا می گویند این حفره که بزرگترین حفره شناخته شده تا به حال می باشد حدود یک بیلیون سال نوری پهنا دارد و علت وجود آن را نمی دانند. 

 پروفسور لورنس رادنیک که تحقیق وی در مجله اختر فیزیک (Astrophysical Journal) به چاپ رسیده می گوید" نه تنها تا به حال کسی یک حفره خالی به این بزرگی پیدا نکرده است بلکه ما هرگز انتظار دیدن چنین حفره ای با این اندازه را نداشتیم. رادنیک و همکاران وی می گویند زمانیکه در حال تحقیق در مورد یک محل سرد با استفاده از کاوشگر ویلکینسون بودند موفق به  کشف این حفره غول آسا شده اند . وی می گوید " ما قبلا می دانستیم که این نقطه از آسمان دارای تفاوتهائی با بقیه نقاط دارد. این پژوهشگران طی کاوشها و رصدهای خود از پس زمینه ریز موج کیهانی دریافتند که این منطقه سردتر از سایر نقاط می باشد.

لیلیا ویلیامز ،پروفسور و ‌استاد یار این دانشگاه می گوید " بر اساس مطالعات رصدی و حتی مشابه سازی های رایانه ای در مقیاس گسترده ، چیزی که ما موفق به کشف آن شدیم غیر عادی می باشد. اختر شناسان می گوید این ناحیه حتی خالی از ماده تاریک می باشد که بطور مستقیم با چشم قابل روئیت نیست و معمولا فقط با اندازه گیری نیروهای گرانشی قابل رد گیری می باشد.  این حفره خالی در صورت فلکی نهر (Eridanus)  و جنوب غربی جبار قرار دارد

تعریف کیهان شناسی

                                                    علم کیهان شناسی

کیهان شناسی شاخه‌ای از علم ستاره شناسی است که به مطالعه آغاز ساختار کلی و تکاملی جهان می‌پردازد. ستاره شناسان با استفاده از علم ریاضی‏‏‏‏ الگوهایی فرضی از جهان ساخته و مشخصات این الگوها را با جهان شناخته شده مقایسه می‌کنند. کیهان شناسی ، گذشته ، حال و آینده کائنات را بررسی می‌کند. کائنات تمام چیزهای موجود در عالم را شامل می‌شود: چه مرئی باشد چه نامرئی ، چه کشف شده باشد چه کشف نشده باشد.

                                       تاریخچه و سیر تحولی کیهان شناسی

• اقلیدس ، ریاضیدان یونانی ، (حدود 300 سال قبل از میلاد) ، با استفاده از سه بعد طول ، عرض و ارتفاع ، فضا را تعریف کرد. تعریفی که اسحاق نیوتن (1727 - 1643) ، فیزیکدان و ریاضیدان انگلیسی ، از جهان ارائه داد. مطابق با نظریات اقلیدس بود . فضایی لایتناهی که با استفاده از سه بعد طول ، عرض و ارتفاع تعریف می شد. اما نظریه فضای لایتناهی عاری از مشکل نیست. طبق قضیه اولبرس که از نام ستاره شناس آلمانی ، ویلهلم اولبرس (1840 - 1758) گرفته شده ، اگر ستارگان به یک شکل در تمام فضای لایتناهی پراکنده شوند، در تمامی جهات ستاره‌ای وجود خواهد داشت. اگر چیزی در مسیر ستارگان دور دست قرار نگیرد تمام آسمان درخشندگی خورشید را خواهد داشت که عملا چنین نیست.

آلبرت انیشتین (1955 - 1879) ، دانشمند آمریکایی آلمانی تبار ، با ارائه نظریه نسبیت عام در سال 1915 مشکل نظریه نیوتن را حل کرد. آلبرت انیشتین نشان داد که فضا و ماده موجود در آن ، محدود اما نامحصور است (یک جهان دو بعدی به شکل سطح یک کره را تصور کنید، این جهان محدود خواهد بود اما هیچ لبه یا حصاری نخواهد داشت). جهان محدود اما نامحصور آلبرت انیشتین ، ساکن است اما به آسانی می‌تواند منبسط یا منقبض شود.

نظریه انبساط جهان با کشفی که ادوین هابل (1953 - 1889) ، ستاره شناس آمریکایی ، به عمل آورد، قوت گرفت. او دریافت که کهکشانها در حال حرکت در جهان هستند. او همچنین متوجه شد که کهکشانهای دورتر ، سریعتر از کهکشانهای نزدیکتر حرکت می‌کنند. در سال 1931 ، ژرژ لومتر (1966 - 1894) ، دانشمند بلژیکی ، اعلام کرد که عامل این انبساط ، تجزیه خود بخود آنچیزیست که او اتم اولیه نامیده است (اتم اولیه یک ماهیت تنهاست که در برگیرنده تمام ماده و انرژی موجود در جهان است).

فرد هویل ، ستاره شناس انگلیسی ، حاضر به پذیرفتن نظریه انفجار بزرگ نبود و آنرا به تمسخر گرفت. در عوض او معتقد به یک اصل کامل ستاره شناسی بود و در سال 1948 اعلام کرد که جهان در هر زمان و مکانی که مورد آزمایش قرار گیرد باید یکسان به نظر رسد. یا به عبارت خلاصه‌تر ، جهان دارای حالتی پایدار است. طبق نظر هویل ، بوجود آمدن مداوم ماده در سرتاسر فضا باعث ایجاد توازن در انبساط جهان شده و حالت پایای آنرا حفظ می‌کند (سرعت بوجود آمدن ماده که حدود یک اتم هیدروژن در یک لیتر در هر 20 سال می‌باشد بقدری کند است که قابل مشاهده در آزمایشگاه نیست). بین نظریه‌های جهان پایدار و انفجار بزرگ چند تفاوت اساسی وجود دارد. مثلا طبق نظریه حالت پایا ، اندازه و چگالی کهکشانهای جدید و قدیم در سراسر جهان بایستی یکسان باشد. اما طبق نظریه انفجار بزرگ ، اندازه و چگالی اجسام جدیدتر بایستی مطابق با میزان فاصله‌شان افزایش یابد.