عند ذكر كلمة «كيمياء»؛ ففي الغالب ستتكون في عقلك تلك الصورة الذهنية عن ذلك الكيميائي القابع في معمله، مرتديًا ذلك المعطف الأبيض المتسخ من أثار المواد الكيميائية، الغارق بين القارورات المعملية مختلفة الألوان، وقد ينتهي ذلك المشهد بانفجار المعمل وخروج ذلك الكيميائي من بين الدخان وقد اسود وجهه وانتصب شعر رأسه!، أما عند ذكر كلمة فضاء فقد يتوارد على ذهنك وكالة ناسا «NASA»، وأشكال المسبارات ولحظات انطلاقها، ستيفن هوكينج «Stephen Hawking» ونيل ديغراس تايسون «Neil deGrasse Tyson»، فما علاقة الكيمياء بالفضاء والفلك؟، الأجابة تكمن في «التحليل الطيفي للعناصر الكيميائية Spectrochemical analysis».
ماهو التحليل الطيفي للعناصر الكيميائية؟:
بأمكانك تعريف التحليل الطيفي للعناصر الكيميائية «spectrochmical analysis» بأنه أحد طرق التحليل الكيميائي المعتمدة على قياس الطول الموجي وشدة الأشعاع للموجات الكهرومغناطيسية المنبعثة من المادة عند أثارتها «بشرر كهربي مثلًا»، حيث تنتقل ذرات المواد لمستويات طاقة أعلى من تلك المستويات العادية في حالة المادة المستقرة، ويتم التعرف على العناصر المكونة للمواد عندما تفقد ذراتها تلك الطاقة المكتسبة مرة أخرى في صورة موجات كهرومغناطسية ذات تردد مميز لكل عنصر، حيث يتم فصل تلك الترددات المييزة في صورة سلاسل منظمة «أطياف» يسهل التعرف عليها أما عن طريق مشاهدتها «بالعين» من خلال مطياف بصري، أو عن طريق رسم بياني لشدة الأشعاع، وتتم عملية التحليل على أربع خطوات رئيسية:
1- تبخير العينة المراد فحصها.
2- الأثارة الإلكترونية لذرات أو أيونات العينة.
3- تصنيف الأشعاعات الممتصة أو المنبعثة على أساس التردد المكون لها.
4- قياس شدة تلك الأشعاعات.
ولكن أين الفضاء؟.
لعلك قرئت يومًا ما عن مهمات تابعة لناسا تبحث عن مياه على سطح كوكب ما، أو أن نجمًا ما يتكون من مواد كذا وكذا، فما هي تلك الأجهزة المستخدمة في ذلك، وما هي آليَّة عملها، وكيف تتطور؟.
1- ال APXS كمثال:
مطياف جزيئات ألفا والأشعة السينية « The Alpha Particle X-ray Spectromete» هو عبارة عن جهاز يستخدم كلًا من الأشعة السينية «X-rays» وجسيمات الفا «Alpha partical» لإثارة ذرات عناصر المادة المراد فحصها «حيث يستخدم الكروم المشع-224 كمصدر للأشعة السينية المثارة».
ويعمل الجهاز عن طريق وضع العينة المراد فحصها داخله «والتي قد تم قذفها بالأشعة السينية وجسيمات ألفا المثارة» ، حيث يحتوي الجهاز على مستشعر يعمل على التقاط الأشعة السينية المنبعثة من المادة «ذات تردد ممميز» ومقارنتها بتلك الترددات المميزة للعناصر المسجلة سابقًا في الجهاز «عن طريق تمثيل تلك الترددات في صورة رسم بياني»، وبالتالي التعرف على نوع العناصر المكون للمادة.
وتم استخدام الجهاز في المسبار سوجورنر « Sojourner rover»، صاحب أطول فترة عمل على سطح المريخ، وقد قام المسبار «بستخدام الجهاز» بتحليل صخرة إوزة بيل « Barnacle Bill»؛ أول صخرة تم تحليل عناصرها على سطح كوكب المريخ ، كما استُخدم في المسبار أوبرتنيونيتي « Opportunit rover»، ثاني مسبار ترسله ناسا للمريخ؛ المهمة الأساسية له البحث عن المياه على سطح لك الكوكب؛ بالأضافة إلى تحليل صخور العناصر المكونة لسطح المريخ .
2- انتهاء لعبة الغميضة:
من الصعب إيجاد كواكب خارج المجموعة الشمسية، خاصة تلك الكواكب الموجودة بالقرب من النجوم التابعة لها فيما يسمى بمنطقة (نطاق الحياة) «تلك المنطقة التي يمكن أن تتواجد بها كواكب تحتوي على مياه»، حيث تختفي فى وهج تلك النجوم فتظهر الصورة مشوشة من خلال التلسكوبات، ولكن الباحثون في المعهد القومي للقياس والتكنولوجيا (NIST) قاموا بتطوير مطياف جديد قادر على تمييز الاشعاعات الصادرة من تلك الكواكب، مستخدمين عنصر الثوريوم (Thorium) « عبارة عن عنصر ثقيل يستخدم في مثل تلك المطايف»، حيث يعمل المطياف الجديد على فصل تلك الأشعة «الأطياف» الدقيقة، وتحليلها ومقارنتها مع الأشعة المميزة للعناصر.
ويشرح جليان ناف «Gillian Nave» فزيائي المعهد فكرة عمل المطياف الجديد قائلًا: (يبدو الأمر و كأنك تمسك بمسطرتين؛ و كلًا منهما في مواجهة الأخرى؛ و أنت تحرك الأمامية لليمين أو لليسار)؛ وأضاف قائلًا: (و كما بأمكانك إدراك حركة المسطرة الأمامية مقارنة بتلك التي خلفها، فان أطياف ذلك النجم هي بمثابة المسطرة الخلفيه، و الذي يتحرك خلف تلك الكواكب، و لكن تلك الحركة صغيرة جدًا لرصدها بوضوح، لذلك نحن بحاجة إلى وضع أدوات قياس عالية الجوده لرصدها، وهذا ما تقوم بيه نيست).
أعداد: Ahmed Fahmy
تصميم: Ahmed Fahmy
مراجعة : Esraa Adel
المصادر:
(1)
APA:Spectrochemical analysis. (n.d.). Retrieved October 17, 2016, from https://www.britannica.com/science/spectrochemical-analysis
http://sc.egyres.com/WxGJP
(2)
APA:By continuing to browse this site you agree to us using cookies as described in About Cookies. (n.d.). Alpha Particle X-Ray Spectrometer (APXS): Results from Gusev crater and calibration report – Gellert – 2006 – Journal of Geophysical Research: Planets – Wiley Online Library. Retrieved October 17, 2016, from http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2005JE002555/abstract
http://sc.egyres.com/B7GzN
(3)
http://sc.egyres.com/TZXIn
(4)
http://sc.egyres.com/OkmRe
(5)
APA:NIST Gives Astronomers a Better Ruler in the Search for Extrasolar Planets. (2016). Retrieved October 17, 2016, from http://www.nist.gov/pml/div684/thorium-032614.cfm
#الباحثون_المصريون
