الجاذبية المفرطة

📅 آخر تحديث: ٢٢ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٢ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 1 صور
الموسوعة الحرة
مايكل كولينز أثناء التدريب على جهاز الطرد المركزي

تُعرَّف الجاذبية الفائقة بأنها الحالة التي تتجاوز فيها قوة الجاذبية (الحقيقية أو المُتَصوَّرة) تلك الموجودة على سطح الأرض . [ 1 ] ويُعبَّر عنها بأنها أكبر من 1 g . تُخلق ظروف الجاذبية الفائقة على الأرض لأغراض البحث في فسيولوجيا الإنسان في القتال الجوي والرحلات الفضائية، بالإضافة إلى اختبار المواد والمعدات الخاصة بالمهام الفضائية. ويستكشف باحثون في وكالة الفضاء الأوروبية (ESA) تصنيع شفرات توربينات من ألومينيد التيتانيوم في ظل جاذبية 20 g باستخدام جهاز طرد مركزي كبير القطر (LDC) يبلغ قطره 8 أمتار . [ 2 ]  

البكتيريا

اكتشف علماء ناسا الذين يدرسون تأثيرات النيازك أن معظم سلالات البكتيريا كانت قادرة على التكاثر تحت تسارع يتجاوز 7500 جرام . [ 3 ] 

أُجريت أبحاث حديثة في اليابان على الكائنات المحبة للظروف القاسية، شملت أنواعًا مختلفة من البكتيريا، من بينها الإشريكية القولونية (Escherichia coli) وباراكوكوس دينيتريفيكانس (Paracoccus denitrificans)، حيث عُرِّضت لظروف جاذبية فائقة. وتمت زراعة هذه البكتيريا أثناء دورانها في جهاز طرد مركزي فائق السرعة بسرعات عالية تعادل 403,627 ضعف قوة الجاذبية الأرضية. وتشير دراسة أخرى نُشرت في وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم إلى أن بعض البكتيريا قادرة على البقاء حتى في ظروف "الجاذبية الفائقة" الشديدة. بمعنى آخر، يمكنها العيش والتكاثر رغم قوى الجاذبية التي تفوق 400,000 مرة ما نشعر به على الأرض. وكانت باراكوكس دينيتريفيكانس من بين البكتيريا التي أظهرت ليس فقط قدرتها على البقاء، بل أيضًا نموًا خلويًا قويًا في ظل هذه الظروف من التسارع الفائق، والتي لا توجد عادةً إلا في البيئات الكونية، مثل النجوم الضخمة جدًا أو في موجات الصدمة الناتجة عن المستعرات العظمى . وأظهر التحليل أن صغر حجم الخلايا بدائية النواة ضروري لنجاح نموها في ظل الجاذبية الفائقة. للبحث آثار على جدوى وجود البكتيريا الخارجية ونظرية التبذر الشامل . 

مواد

تُستخدم ظروف الجاذبية العالية الناتجة عن أجهزة الطرد المركزي في الصناعات الكيميائية، والصب، وتصنيع المواد. [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] وتتأثر عمليات الحمل الحراري وانتقال الكتلة بشكل كبير بظروف الجاذبية. وقد أفاد الباحثون بأن مستوى الجاذبية العالي يمكن أن يؤثر بشكل فعال على التركيب الطوري وشكل المنتجات. [ 4 ]

البحوث على البشر

انظر: قوة الجاذبية: قدرة الإنسان على التحمل

تأثيرات على معدل شيخوخة الفئران

منذ أن طرح بيرل نظرية معدل الحياة للشيخوخة ، أثبتت دراسات عديدة صحتها في الكائنات متغيرة الحرارة. أما في الثدييات، فلا يزال الدليل التجريبي الكافي غير متوفر، لأن الزيادة المفروضة خارجيًا في معدل الأيض الأساسي لهذه الحيوانات (مثل وضعها في بيئة باردة) عادةً ما يصاحبها اضطراب عام في التوازن الداخلي وإجهاد. استندت هذه الدراسة إلى اكتشاف أن الفئران المعرضة لجاذبية متزايدة قليلاً قادرة على التكيف مع إجهاد مزمن طفيف، ولكن بمستوى أعلى من استهلاك الأيض الأساسي (زيادة في "معدل الحياة"). كان معدل شيخوخة الفئران البالغة من العمر 17 شهرًا، والتي تعرضت لقوة طرد مركزي مقدارها 3.14 غرام في جهاز طرد مركزي للحيوانات لمدة 8 أشهر، أكبر من معدل شيخوخة المجموعة الضابطة، كما يتضح من ارتفاع محتوى الليبوفوسين في القلب والكلى، وانخفاض عدد الميتوكوندريا في أنسجة القلب وزيادة حجمها، وانخفاض كفاءة تنفس الميتوكوندريا في الكبد (انخفاض الكفاءة: زيادة بنسبة 20% في نسبة ADP:0، قيمة P أقل من 0.01؛ انخفاض السرعة: انخفاض بنسبة 8% في نسبة التحكم التنفسي، قيمة P أقل من 0.05). [ 8 ] وكان معدل تناول الطعام في حالة الاستقرار يوميًا لكل كيلوغرام من وزن الجسم، والذي يُفترض أنه يتناسب مع معدل الحياة أو معدل استهلاك الطاقة الأساسي، أعلى بنحو 18% من المجموعة الضابطة (قيمة P أقل من 0.01) بعد فترة تكيف أولية مدتها شهران. أخيرًا، على الرغم من أن نصف الحيوانات التي خضعت للطرد المركزي عاشت لفترة أقصر بقليل من المجموعة الضابطة (بمعدل 343 يومًا تقريبًا مقابل 364 يومًا في جهاز الطرد المركزي، والفرق غير دال إحصائيًا)، فإن النصف المتبقي (أطول الحيوانات بقاءً) عاش في جهاز الطرد المركزي لمدة 520 يومًا في المتوسط ​​(بين 483 و572 يومًا) مقارنةً بمتوسط ​​574 يومًا (بين 502 و615 يومًا) للمجموعة الضابطة، محسوبًا من بداية عملية الطرد المركزي، أي أقصر بنسبة 11% (قيمة P أقل من 0.01). وبالتالي، تُظهر هذه النتائج أن الزيادة المعتدلة في مستوى الأيض الأساسي لدى فئران بالغة صغيرة السن مُتكيفة مع فرط الجاذبية مقارنةً بالمجموعة الضابطة في الجاذبية الطبيعية، يصاحبها زيادة مماثلة تقريبًا في معدل شيخوخة الأعضاء وانخفاض في معدل البقاء على قيد الحياة، بما يتوافق مع نظرية بيرل لمعدل الحياة في الشيخوخة، والتي سبق إثباتها تجريبيًا فقط في الكائنات متغيرة الحرارة. 

تأثيرات على سلوك الفئران البالغة

تم تقييم صغار الفئران الحوامل التي تعرضت لفرط الجاذبية (1.8 جم ) أو للجاذبية الطبيعية خلال فترة ما حول الولادة. [ 9 ] بالمقارنة مع المجموعة الضابطة، أظهرت مجموعة فرط الجاذبية فترات استجابة أقصر قبل اختيار أحد أذرع المتاهة في متاهة على شكل حرف T، وعددًا أقل من محاولات الاستكشاف في لوحة الثقوب. خلال التفاعلات الثنائية، سجلت مجموعة فرط الجاذبية عددًا أقل من مرات تنظيف الذات وفترات استجابة أقصر قبل المرور أسفل الفأر المقابل. 

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ "تعريف متخصص: الجاذبية الفائقة" . قاموس ويبستر الإلكتروني . تم الاطلاع عليه بتاريخ 29 أبريل 2011 .
  2. ↑ esa. "جهاز الطرد المركزي ذو القطر الكبير" .
  3. ↑ http://www.universetoday.com/89416/hypergravity/
  4. 1 2 ين، شي؛ تشين، كيكسين؛ تشو، هيبينغ؛ نينغ، شياوشان (أغسطس 2010). "تخليق مركبات Ti3SiC2/TiC بالاحتراق من مساحيق العناصر في ظروف الجاذبية العالية". مجلة الجمعية الأمريكية للخزف . 93 (8): 2182-2187 . doi : 10.1111/j.1551-2916.2010.03714.x .
  5. ↑ ميسكيتا، ر.أ.؛ ليفا، د.ر.؛ يافاري، أ.ر.؛ بوتا فيلهو، و.ج. (أبريل 2007). "البنية المجهرية والخواص الميكانيكية لسبائك AlFeNd(Cu,Si) الصلبة المُحضّرة بتقنية الصب بالطرد المركزي". علم وهندسة المواد: أ . 452-453 : 161-169 . doi : 10.1016/j.msea.2006.10.082 .
  6. ↑ تشين، جيان فنغ؛ وانغ، يو هونغ؛ غو، فين؛ وانغ، شين مينغ؛ تشنغ، تشونغ (أبريل 2000). "تخليق الجسيمات النانوية بتقنية جديدة: الترسيب التفاعلي عالي الجاذبية". مجلة البحوث في الكيمياء الصناعية والهندسية . 39 (4): 948-954 . doi : 10.1021/ie990549a .
  7. ↑ آبي، يوشيوكي؛ مايزا، جيوفاني؛ بيلينجيري، ستيفانو؛ إيشيزوكا، ماساو؛ ناغاساكا، يوجي؛ سوزوكي، تيتسويا (يناير 2001). "تخليق الماس بتقنية الترسيب الكيميائي للبخار بالبلازما ذات التيار المستمر عالي الجاذبية (hgcvd) مع التحكم الفعال في درجة حرارة الركيزة". مجلة أكتا أسترونوتيكا . 48 ( 2-3 ): 121-127 . Bibcode : 2001AcAau..48..121A . doi : 10.1016/S0094-5765(00)00149-1 .
  8. ↑ إيكونوموس، أ.س.؛ ميكيل، ج.؛ بالارد، ر.س.؛ بلوندن، م.؛ ليندسيث، ك.أ.؛ فليمنج، ج.؛ فيلبوت، د.إ.؛ أوياما، ج. (1982). "تأثيرات محاكاة زيادة الجاذبية على معدل شيخوخة الفئران: دلالات على نظرية معدل الحياة للشيخوخة". أرشيف علم الشيخوخة وطب الشيخوخة . 1 (4): 349-363 . doi : 10.1016/0167-4943(82)90035-8 . PMID 7186330 . 
  9. ↑ ثولييه، ف.؛ هايزون، ك.؛ دوبوا، م.؛ ليستيين، ف.؛ لالوند، ر. (2002). "الاستكشاف والنشاط الحركي لدى فئران صغيرة وبالغة تعرضت لفرط الجاذبية عند 1.8 جي خلال النمو: تقرير أولي". علم وظائف الأعضاء والسلوك . 76 ( 4-5 ): 617-622 . doi : 10.1016/S0031-9384(02) 00766-7 . PMID 12127001. S2CID 44448239 .  
  • قوة الجاذبية الفائقة
  • إيكونوموس، أ.س.؛ ميكيل، ج.؛ بالارد، ر.س.؛ بلوندن، م.؛ ليندسيث، ك.أ.؛ فليمنج، ج.؛ فيلبوت، د.إ.؛ أوياما، ج. (1982). "تأثيرات محاكاة زيادة الجاذبية على معدل شيخوخة الفئران: دلالات على نظرية معدل الحياة للشيخوخة". أرشيف علم الشيخوخة وعلم الشيخوخة . 1 (4): 349-363 . doi : 10.1016/0167-4943(82)90035-8 . PMID 7186330 .