صحيفة إندبندنت
اكتشف العلماء ظاهرة تتعلق بالمياه من شأنها أن تغير بشكل جذري فهمهم لكيفية عمل العالم ويمكن أن تؤدي إلى تقنيات جديدة تماما.
ومنذ آلاف السنين، لاحظ البشر واستخدموا التبخر، وهي العملية التي يتحول من خلالها الماء من سائل إلى بخار. ومع ذلك، فإن الاكتشاف الرائد الذي أجراه باحثون من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) مؤخرا يتحدى فهمنا التقليدي للتبخر، وتكشف النتائج التي توصلوا إليها أن الضوء، وليس الحرارة فقط، يلعب دورا حاسما في تحفيز هذه الظاهرة.
وكشف فريق من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا عن عملية تسمى "التأثير الجزيئي الضوئي" (photomolecular effect) والتي توضح لأول مرة أن الماء يمكن أن يتبخر من دون مصدر للحرارة باستخدام الضوء وحده.
ووجد الفريق أن الضوء الذي يضرب سطح الماء يمكن أن يحرر جزيئات الماء مباشرة، ما يؤدي إلى تبخرها في الهواء. ويحدث هذا التأثير بشكل مستقل عن الحرارة، ما يقلب اعتقادنا القديم بأن الطاقة الحرارية هي المحرك الوحيد للتبخر.
وقد يحل هذا البحث لغزا عمره 80 عاما حول سبب امتصاص السحب لأشعة الشمس بطريقة تبدو وكأنها تتحدى قوانين الفيزياء.
ولعقود من الزمن، ظل العلماء وخبراء المناخ في حيرة بشأن التناقض في كيفية امتصاص السحب للضوء أكثر مما تتوقعه النماذج التقليدية. ويشير العلماء الآن إلى أن الآلية المكتشفة حديثا قد تكون مسؤولة عن هذا الامتصاص الزائد، ما قد يؤدي إلى تحسين الحسابات المناخية المرتبطة بالسحب.
ويقول شيولين روان، أستاذ الهندسة الميكانيكية في جامعة بوردو، الذي لم يشارك في البحث: "إن اكتشاف التبخر الناجم عن الضوء بدلا من الحرارة يوفر معرفة جديدة للتفاعل بين الماء الخفيف. ويمكن أن يساعدنا على اكتساب فهم جديد لكيفية تفاعل ضوء الشمس مع السحاب والضباب والمحيطات وغيرها من المسطحات المائية الطبيعية للتأثير على الطقس والمناخ".
مضيفا: "يعد هذا البحث من بين مجموعة نادرة من الاكتشافات الثورية الحقيقية التي لا تحظى بقبول واسع النطاق من قبل المجتمع العلمي على الفور، ولكنها تستغرق أحيانا وقتا طويلا لتأكيدها".
وتابع: "يمكن أن يؤثر هذا الاكتشاف على كل شيء، بدءا من حسابات تغير المناخ وحتى التنبؤات الجوية، بينما يفتح أيضا تطبيقات عملية جديدة لأشياء، مثل الطاقة وإنتاج المياه النظيفة".
ومن المرجح أن تأتي التطبيقات المبكرة ضمن أنظمة تحلية المياه بالطاقة الشمسية، وفقا للعلماء، ما يسمح بطريقة أكثر كفاءة لإنتاج المياه العذبة من التقنيات الحالية.
وقال جانغ تشن، الأستاذ في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا والذي شارك في البحث: "أعتقد أن هذا له الكثير من التطبيقات. نحن نستكشف كل هذه الاتجاهات المختلفة. وبطبيعة الحال، فإنه يؤثر أيضا على العلوم الأساسية، مثل تأثيرات السحب على المناخ، لأن السحب هي الجانب الأكثر غموضا في النماذج المناخية".
نُشرت النتائج في مجلة Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS)، في دراسة بعنوان "التأثير الجزيئي الضوئي: تفاعل الضوء المرئي مع واجهة الهواء والماء".
اكتشف العلماء ظاهرة تتعلق بالمياه من شأنها أن تغير بشكل جذري فهمهم لكيفية عمل العالم ويمكن أن تؤدي إلى تقنيات جديدة تماما.
ومنذ آلاف السنين، لاحظ البشر واستخدموا التبخر، وهي العملية التي يتحول من خلالها الماء من سائل إلى بخار. ومع ذلك، فإن الاكتشاف الرائد الذي أجراه باحثون من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) مؤخرا يتحدى فهمنا التقليدي للتبخر، وتكشف النتائج التي توصلوا إليها أن الضوء، وليس الحرارة فقط، يلعب دورا حاسما في تحفيز هذه الظاهرة.
وكشف فريق من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا عن عملية تسمى "التأثير الجزيئي الضوئي" (photomolecular effect) والتي توضح لأول مرة أن الماء يمكن أن يتبخر من دون مصدر للحرارة باستخدام الضوء وحده.
ووجد الفريق أن الضوء الذي يضرب سطح الماء يمكن أن يحرر جزيئات الماء مباشرة، ما يؤدي إلى تبخرها في الهواء. ويحدث هذا التأثير بشكل مستقل عن الحرارة، ما يقلب اعتقادنا القديم بأن الطاقة الحرارية هي المحرك الوحيد للتبخر.
وقد يحل هذا البحث لغزا عمره 80 عاما حول سبب امتصاص السحب لأشعة الشمس بطريقة تبدو وكأنها تتحدى قوانين الفيزياء.
ولعقود من الزمن، ظل العلماء وخبراء المناخ في حيرة بشأن التناقض في كيفية امتصاص السحب للضوء أكثر مما تتوقعه النماذج التقليدية. ويشير العلماء الآن إلى أن الآلية المكتشفة حديثا قد تكون مسؤولة عن هذا الامتصاص الزائد، ما قد يؤدي إلى تحسين الحسابات المناخية المرتبطة بالسحب.
ويقول شيولين روان، أستاذ الهندسة الميكانيكية في جامعة بوردو، الذي لم يشارك في البحث: "إن اكتشاف التبخر الناجم عن الضوء بدلا من الحرارة يوفر معرفة جديدة للتفاعل بين الماء الخفيف. ويمكن أن يساعدنا على اكتساب فهم جديد لكيفية تفاعل ضوء الشمس مع السحاب والضباب والمحيطات وغيرها من المسطحات المائية الطبيعية للتأثير على الطقس والمناخ".
مضيفا: "يعد هذا البحث من بين مجموعة نادرة من الاكتشافات الثورية الحقيقية التي لا تحظى بقبول واسع النطاق من قبل المجتمع العلمي على الفور، ولكنها تستغرق أحيانا وقتا طويلا لتأكيدها".
وتابع: "يمكن أن يؤثر هذا الاكتشاف على كل شيء، بدءا من حسابات تغير المناخ وحتى التنبؤات الجوية، بينما يفتح أيضا تطبيقات عملية جديدة لأشياء، مثل الطاقة وإنتاج المياه النظيفة".
ومن المرجح أن تأتي التطبيقات المبكرة ضمن أنظمة تحلية المياه بالطاقة الشمسية، وفقا للعلماء، ما يسمح بطريقة أكثر كفاءة لإنتاج المياه العذبة من التقنيات الحالية.
وقال جانغ تشن، الأستاذ في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا والذي شارك في البحث: "أعتقد أن هذا له الكثير من التطبيقات. نحن نستكشف كل هذه الاتجاهات المختلفة. وبطبيعة الحال، فإنه يؤثر أيضا على العلوم الأساسية، مثل تأثيرات السحب على المناخ، لأن السحب هي الجانب الأكثر غموضا في النماذج المناخية".
نُشرت النتائج في مجلة Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS)، في دراسة بعنوان "التأثير الجزيئي الضوئي: تفاعل الضوء المرئي مع واجهة الهواء والماء".
