تازه‌ های زمین‌ شناسی

مزوسفر در ارتفاع بین 85 تا 100 کیلومتری از سطح زمین قرار دارد و حاوی لایه‌ای از اتم‌های سدیم است. ستاره‌شناسان از بیست سال قبل درصدد استفاده از تکنولوژی لیزر برای ایجاد ستاره‌های مصنوعی لیزری بوده‌اند. به این ترتیب که یک اشعه مشخص لیزری از سطح زمین را به سمت اتمسفر ارسال و هدایت می‌کنند. در لایه مزوسفر که حاوی سدیم است، این پرتو به اتم‌های سدیم ضربه می‌زند. اتم‌ها انرژی لیزر را جذب و در نتیجه در همه جهات نوری را از خود ساطع می‌کنند. به این ترتیب ستاره‌های مصنوعی (LGS) پدید می‌آیند که به‌صورت مبهم با چشم غیرمسلح و به‌صورت کاملاً واضح با تلسکوپ قابل رویت هستند.

ستاره‌های مصنوعی راهنما به ستاره‌شناسان کمک می‌کند تا انحراف نور را در حین عبور از اتمسفر تصحیح کنند. نورهای منشعب از ستاره‌های راهنما در زمین توسط آینه‌های صنعتی تلسکوپ مخصوص جمع‌آوری می‌شوند که اطلاعات آن برای تنظیم حالت واقعی و تغییر شکل آن‌ها در اثر پدیده محدوده انکسار تلسکوپ، تصحیح شود. یکی از ستارگان لیزری که متعلق به مؤسسه مشاهداتی اروپای جنوبی است در جزیره روکودلوموکاچوز، از غربی‌ترین جزایر لاپالما (مجمع‌الجزایر قناری، اسپانیا)، مستقر شده است.

انحراف مسیر نور توسط اتم‌های سدیم، قدرت میدان مغناطیسی را نشان می‌دهد

روند متداول این آزمایش‌ها چنین است که یک رشته اشعه لیزری به سمت لایه سدیم گسیل و هدایت می‌شود. برخورد این رشته‌های اشعه باعث تحریک اتم‌های سدیم و در نتیجه چرخش پلاریزه آن‌ها می‌شود. عموماً نقطه این چرخش بایستی با راستای لیزر هم‌جهت باشد. اما به علت تأثیر میدان مغناطیسی احاطه‌کننده اتم‌ها، این اتم‌های پلاریزه در جهت میدان مغناطیسی از مسیر پیش‌بینی‌شده منحرف می‌شوند (مانند حرکت عقربه‌های ژیروسکوپ² یا گردش‌نما. این پدیده تحت عنوان انحراف لامرور³ شناخته می‌شود (تصویر 2).

یک ستاره راهنما (مصنوعی) زمانی که بسامد تلفیق لیزر با بسامد انحراف سدیم هم‌راستا و همراه است، درخشان‌تر می‌شود. بوستوس⁴ بیان می‌کند که بسامد لامرور متناسب با طول و قدرت میدان مغناطیسی است و ما می‌توانیم از این اصل و روش در لایه سدیم مزوسفر برای اندازه‌گیری میدان مغناطیسی زمین استفاده کنیم. این یافته به واسطه امکان مشاهدات زمینی مزوسفر، خلأ موجود در دانش ما از میدان مغناطیسی زمین را جبران می‌کند. پیش از این اندازه‌گیری میدان مغناطیسی به‌صورت مستقیم توسط هواپیما یا بالون و یا به‌صورت غیرمستقیم توسط ماهواره‌ها انجام می‌شد.

بوستوس همچنین بیان می‌کند که ما می‌توانیم از این تکنیک برای تخمین فرایندهای اتمی در اتمسفر استفاده کنیم؛ مثلاً اینکه اتم‌های سدیم هرچند وقت یک بار با دیگر اتم‌ها مثل اکسیژن یا نیتروژن برخورد می‌کنند. این جنبه از یافته‌ها چیزی است که پیش از این به آن پرداخته نشده بود. از سویی از این تکنولوژی می‌توان در ژئوفیزیک استفاده کرد و تغییرات میدان مغناطیسی بر اثر بادهای خورشیدی را ثبت کرد. به علاوه با کنترل و ثبت مداوم تغییرات میدان مغناطیسی در ارتفاع 100 ـ 80 کیلومتری زمین بررسی جریانات اقیانوسی و ساختارهای مغناطیسی بزرگ‌مقیاس و گوشته بالایی تسهیل می‌شود.

تصویر 2. دستگاه ارسال لیزر مرکز اروپای جنوبی - میدان مغناطیسی

2. چرا اقیانوس‌های عمیق خاستگاه اولین ارگانیسم‌های پیچیده و بزرگ جهان بوده‌اند؟

تاریخ: 12 دسامبر 2018

منبع: Stanford’s School of Earth, Energy & Environmental Sciences

خلاصه

چرا اولین ارگانیسم‌های بزرگ و پیچیده هستی خود را در اعماق تاریک و فاقد نور، اکسیژن و غذای کافی اقیانوس‌های ادیاکارین آغاز نموده‌اند؟ این سؤالی است که دانشمندان مدت‌های مدیدی است که آن را مطرح کرده‌اند.

شرح

بنابر نتایج جدید مطالعات یک تیم تحقیقاتی در دانشگاه استنفورد بریتانیا ثبات دمایی در اعماق اقیانوس‌ها، به فرم‌های اولیه در حال شکوفایی بیشترین امکان استفاده از ذخیره محدود اکسیژن را در بهترین روش می‌داده است.

بواگ5 نویسنده مسئول این مقاله بیان می‌کند که تمام این فاکتورها شامل: دما، اکسیژن و غذا، در فهم منشأ مخلوقات دریایی ادیاکارین و آشکار شدن حلقه مفقوده حیات به ما کمک می‌کند. تحقیقات جدید به‌عنوان بخشی کوچک اما در حال رشد برای به‌کارگیری دانش فیزیولوژی جانوری برای فهم محتوای فسیلی در محیط‌های متغیر به حساب می‌آید. این اطلاعات می‌تواند مطالب مهمی را در مورد انواع گونه‌های جانوری که در محیط‌های مختلف زندگی می‌کنند در اختیار ما قرار دهد.

تغییرات دمایی و آستانه تحمل

سابقاً دانشمندان اعتقاد داشتند که حیوانات در دمای بهینه مخصوص به خود و با کمترین مقدار اکسیژن، توانایی شکوفایی و آغاز حیات را دارند. بر طبق این تئوری نیاز به اکسیژن ارجح از نوسانات دمایی (البته کمی بالاتر یا پایین‌تر از یک مقدار متوسط مناسب) یک محیط مناسب است.

بواگ به منظور آزمایش و بررسی این تئوری در بقایای فونای اقیانوس‌های عمیق ادیاکاریا، شقایق دریایی را به‌عنوان الگو انتخاب و اکسیژن مورد نیاز این جانور را اندازه‌گیری کرد. پیکره ژلاتینی شقایق دریایی و توانایی او در تنفس از پوست به مقدار بسیار زیادی شبیه به مدل زیست‌شناسایی فسیل‌های جمع‌آوری‌شده از اقیانوس‌های ادیاکارین هستند. بواگ می‌گوید که ما فرض کردیم که توانایی تحمل سطح پایین اکسیژن از تحمل نوسانات دما می‌تواند بسیار بدتر باشد. البته این مورد در حیوانات پیچیده‌تر مانند ماهی‌ها و نرم‌تنان و خرچنگ‌ها دیده می‌شود. محققان مطمئن هستند که کاهش دما می‌تواند آستانه تحمل این جانوران را دچار تنش کند.

اما در حقیقت شقایق دریایی زمانی که دما در یک مخزن آزمایشی از قلمرو آسایش آن تغییر می‌کند، به اکسیژن بیشتری نیاز دارد. این موارد بواگ و همکارانش را به شک انداختند که فونای ادیاکارین مانند شقایق دریایی به شرایط دمایی پایداری برای ادامه زندگی نیاز داشتند که مؤثرترین استفاده از منبع محدود اکسیژن اقیانوس‌های آن زمان را داشته باشند.

پناه گرفتن در اعماق

آنچه تصور می‌شود این است که برای جانوران ادیاکاریا استفاده از اکسیژن محدود و کم موجود در اعماق سرد اقیانوس بسیار سخت‌تر از آب‌های کم‌عمق‌تر بوده است، چرا که انتشار گاز در این محیط‌های سرد بسیار کندتر از محیط‌های گرم است. جانوران آب‌های سرد مجبور به صرف مقدار بسیار زیادی از انرژی خود برای حرکت دادن آب‌های حاوی اکسیژن در اطراف پیکر خود هستند. اما آنچه در مورد اهمیت اکسیژن دیده می‌شود این است که جانوران ادیاکارین به سمت پایداری در حرکت بوده‌اند.

تفسیر این واقعیت به این ترتیب است که در اقیانوس‌های امروزی، البته در اعماق کم، تغییرات فصلی و نور خورشید می‌تواند سبب تغییرات دمایی تا °c 10 شود. این در حالی است که در اعماق اقیانوس‌ها این تغییرات تقریباً یک درجه سانتی‌گراد است. در دنیایی با سطح اکسیژن پایین، جانوران نمی‌توانستند بدن خود را با تغییرات زیاد دما هماهنگ کنند. این جانوران به دمای ثابت نیاز داشتند و تنها مکانی که دما در آن تقریباً ثابت بوده است، یعنی اعماق اقیانوس‌ها، برای حیات و شکوفایی آن‌ها مناسب بوده است.

این دلیل آغاز حیات و شکوفایی ارگانیسم‌های بزرگ پیچیده در اعماق اقیانوس‌های ادیاکارین است.

تصویر  3. مولکول‌های  جدید آهن

3. تولید مولکول‌های درخشان آهن، راهی ارزان‌تر برای استفاده از انرژی خورشیدی

تاریخ: 30 نوامبر 2018

منبع: Lund University

خلاصه

برای اولین بار دانشمندان موفق به تولید مولکول‌های آهنی شدند که هم به‌عنوان کاتالیزور نوری برای تولید سوخت و هم به‌عنوان سلول‌های خورشیدی برای تولید الکتریسیته مورد استفاده قرار می‌گیرند.

نتایج تحقیقات اخیر در دانشگاه لاند سوئد مشخص می‌کند که مولکول‌های آهن می‌تواند جایگزین فلزهای بسیار گران‌تر و نادرتر که امروز مورد کاربرد در سلول‌های خورشیدی و کاتالیزورهای سوخت است، شود.

شرح

4. چرا تهران به‌طور خطرناکی در حال فرو رفتن است؟

تاریخ: 6 دسامبر 2018

منبع:GFZ Geo Forschungs Zentrum Potsdam, Helmholtz Centre

خلاصه

داده‌های ماهواره‌ای مرکز مطالعات علوم زمین آلمان در آلمان نشان می‌دهد که استخراج بیش از حد آب از سفره‌های زیرزمینی مرکز ایران، تهران را با خطر جدی روبه‌رو کرده است.

شرح

ایران با مشکل کمبود آب مواجه است. ذخایر آب زیرزمینی به شدت تهی شده‌اند. در طول چهل سال گذشته در جهت خودکفایی برای تأمین مواد غذایی و حفظ استقلال کشور، مقدار زیادی آب برای مصارف کشاورزی مصرف شده است. در این روند، برای جبران کمبود آب و افزایش تقاضای آب، سفره‌های آب زیرزمینی به‌طور مداوم و مرتباً مورد استخراج قرار گرفته‌اند. همچنین دولت سدهای بسیاری برای ذخیره آب جهت مقاصد معین از جمله کشاورزی احداث کرده است.

ایران با مشکل کمبود آب مواجه است. ذخایر آب زیرزمینی به شدت تهی شده‌اند. در طول چهل سال گذشته در جهت خودکفایی برای تأمین مواد غذایی و حفظ استقلال کشور، مقدار زیادی آب برای مصارف کشاورزی مصرف شده است

همه این موارد باعث محدود شدن ورود طبيعی آب به سطح پایین‌دستِ آب‌های زیرزمینی شده است که خود باعث بیابان‌زایی و چالش‌های جدی محیطی مثل عقب‌نشینی دریاچه ارومیه (دومین دریاچه بزرگ آب شور دنیا، در شمال غرب ایران) و غبار فراوان و طوفان‌های شنی در مناطقی نظیر خوزستان در جنوب غرب و سیستان در جنوب شرق شده است.

در مناطق اطراف تهران، شهری با هشت میلیون جمعیت ساکن، به علت افزایش بی‌رویه ساکنین، سطح آب در سدهای اطراف شهر (تا آذر 1397) به شدت کاهش یافته است. به این دلیل تعداد چاه‌هایی که سطح آب در آن‌ها پایین افتاده از تعداد 4000 در سال 1968 (1345) به بیش از 32000 در سال 2012 (1391) در این منطقه رسیده است.

از سویی کاهش شدید باران در دوره خشک‌سالی که در سال‌های اخیر اتفاق افتاده باعث تشدید افت آب در چاه‌ها و سفره‌های زیرزمینی شده است. این کاهش سطح آب بین سال‌های 1363 تا 1391 بالغ بر دوازده متر بوده است.

پایین رفتن چندین متری تهران

خشک‌سالی‌ها و کاهش سطح آب زیرزمینی مشکل دیگری را هم ایجاد کرده است. زمین‌های بالای سفره‌های آب‌های زیرزمینی در حال فرورانش و پایین‌افتادگی هستند.

محققان مرکز تحقیقات علوم زمین پوتسدام آلمان نتایج خود را که بر مبنای داده‌های چهار ماهواره می‌باشد در مجله Remote Sensing of Environment منتشر کرده‌اند.

این گروه فرورانش زمین در تهران را بین سال‌های 2003 تا 2017 حدود 25 سانتی‌متر در هر سال تخمین زده‌اند که در مجموع حدود 5/3 متر یا 350 سانتی متر (طی 14 سال) می‌باشد.

از عواقب منفی این فرورانش سطح زمین، خزش‌ها و ترک‌های فراوان در زمین و دیوارهای بناهای تهران می‌باشد. همچنین این محققان اذعان داشتند که سطح آب در این منطقه افت بسیار شدیدی داشته به نحوی که در آینده امکان ذخیره آب در این منطقه نخواهد بود.

ایشان بیان داشته‌اند که مدیریت پروژه‌های علمی جدید می‌تواند این شرایط را بهبود ببخشد و علم و تحقیق بایستی به یاری دولت ایران بیاید تا تجدید نظری در مدیریت آب ایجاد و پیشرفت‌هایی در این زمینه حاصل شود.

به نظر این محققان اکنون زنگ خطر یک حادثه و فاجعه زمینی⁷ به صدا درآمده و امکان وقوع آن هر لحظه بیشتر می‌شود.