یک مطالعه جدید نشان می‌دهد که یون‌هایی از جو زمین (به رنگ آبی) به‌وسیله باد خورشیدی (به رنگ قرمز) و از طریق خطوط نامرئی میدان مغناطیسی (به رنگ سفید) به سوی ماه منتقل می‌شوند. این فرایند زمانی رخ می‌دهد که قمر زمین در حوالی مرحله ماه کامل، از میان دم مغناطیسی زمین عبور می‌کند.

بر اساس نتایج یک پژوهش تازه، ماه در حال جذب ذرات بسیار ریز از جو زمین است و این روند برای میلیاردها سال ادامه داشته. این نوع آدم‌خواری کیهانی، نتیجه بادهای خورشیدی بسیار پرانرژی و مهم‌تر از آن، میدان مغناطیسی خود زمین است.

پژوهشگران می‌گویند این یافته‌ها یک نظریه ۲۰ ساله را که توضیح می‌داد چگونه برخی ذرات باردار موسوم به یون‌ها بر سطح ماه قرار گرفته‌اند، به‌طور اساسی دگرگون می‌کند و می‌تواند پیامدهای مهمی برای مأموریت‌های آینده ماه داشته باشد.

از سال ۲۰۰۵، نظریه غالب بر این بود که انتقال این مواد تنها پیش از شکل‌گیری میدان مغناطیسی زمین یا همان مگنتوسفر امکان‌پذیر بوده است، زیرا تصور می‌شد این میدان نامرئی هر یون جوی را که از زمین جدا می‌شود، به دام می‌اندازد و مانع خروج آن می‌شود.

اما در مطالعه جدیدی که در مجله Communications Earth & Environment منتشر شده، دانشمندان با ترکیب داده‌های به‌دست‌آمده از نمونه‌های مأموریت‌های آپولو و مدل‌های رایانه‌ای شبیه‌ساز تکامل مگنتوسفر زمین، دریافتند که انتقال یون‌های جوی بیشترین شدت را زمانی دارد که ماه از دم مغناطیسی زمین عبور می‌کند. این بخش، بزرگ‌ترین ناحیه مگنتوسفر است که همواره در جهتی مخالف خورشید امتداد دارد. این هم‌راستایی زمانی رخ می‌دهد که زمین میان ماه و خورشید قرار می‌گیرد، یعنی نزدیک به مرحله ماه کامل.

مدل‌ها نشان دادند که به‌جای آنکه خطوط میدان مغناطیسی مانعی برای خروج یون‌های جوی از زمین باشند، این خطوط درون دم مغناطیسی زمین مانند بزرگراه‌هایی نامرئی برای ذرات باردار عمل می‌کنند و آن‌ها را به سوی ماه هدایت می‌کنند؛ جایی که در نهایت این ذرات در لایه خاک سطحی آن، ته‌نشین می‌شوند.

این نتایج به این معناست که انتقال یون‌های جوی احتمالاً اندکی پس از شکل‌گیری مگنتوسفر زمین، حدود ۳.۷ میلیارد سال پیش، آغاز شده و به احتمال زیاد هنوز هم در حال وقوع است. تا پیش از این، دانشمندان بر این باور بودند که خاک ماه تنها می‌تواند نشانه‌هایی از ابتدایی‌ترین جو زمین را در خود حفظ کرده باشد. با این حال، مطالعه جدید نشان می‌دهد که این نمونه‌ها در واقع می‌توانند همچون یک کپسول زمانی عمل کنند و اطلاعاتی ارزشمند از تاریخچه جو و میدان مغناطیسی زمین در خود نگه دارند.

زمین تنها جرم منظومه شمسی نیست که بخش‌های کوچکی از خود را به باد خورشیدی از دست می‌دهد. سیاره عطارد اغلب با دُمی بلند و شبیه به دنباله‌داری از غبار دیده می‌شود که از سطح آن جدا شده، و خود ماه نیز دارای دُمی از یون‌های سدیم است که زمین بارها از میان آن عبور می‌کند.

پژوهشگران امیدوارند با مطالعه بیشتر این‌ موضوع که زمین چگونه بخشی از جو خود را به ماه منتقل می‌کند، بتوانند درک بهتری از چگونگی وقوع فرایندهای مشابه در دیگر نقاط همسایگی کیهانی ما به دست آورند.

شوبهونکار پارامانیک، دانشمند علوم سیاره‌ای در دانشگاه روچستر و نویسنده اصلی این مطالعه، معتقد است که این پژوهش می‌تواند پیامدهای گسترده‌تری برای درک فرار اولیه جو در سیاراتی مانند مریخ داشته باشد؛ سیاره‌ای که امروزه فاقد میدان مغناطیسی سراسری است اما در گذشته میدانی مشابه زمین داشت.

یک مهندس آمریکایی با ارائه طرحی بحث‌برانگیز مدعی شده است که می‌تواند بر نیروی جاذبه زمین غلبه کند؛ ادعایی که با وجود استقبال رسانه‌ای، با تردید جدی دانشمندان روبه‌رو شده و بار دیگر بحث درباره امکان‌پذیری فناوری‌های نوین پیشرانش فضایی را داغ کرده است.

در سال ۲۰۰۱، راجر شایر، مهندس برق بریتانیایی، برای نخستین‌بار «پیشران ناممکن» یا EmDrive را معرفی کرد. عملیاتی شدن این دستگاه «ناممکن» نامیده شد؛ زیرا سازنده‌اش ادعا می‌کرد که این پیشران بدون واکنش و بدون نیاز به پیشرانه کار می‌کند؛ به‌عبارت‌دیگر، قوانین شناخته‌شده فیزیک (به‌ویژه قانون پایستگی تکانه) را نقض می‌کرد.

اما هر ادعایی که به تئوری‌های نیوتن و اینشتین بی‌اعتنایی کند، دانشمندان را مشکوک می‌کند، دو دهه آزمایش در نهایت سال ۲۰۲۱ به نتیجه‌ای اجتناب‌ناپذیر (و تا حدی قابل پیش‌بینی) رسید و آن هم اینکه EmDrive طرحی بی اساس به نظر می‌رسد. بااین‌حال، رؤیای ساخت دستگاهی بدون پیشرانه که بر پایه فیزیک نباشد، با شکست EmDrive از بین نرفت. 

چارلز بوهلر، یکی از کارمندان سابق ناسا و بنیان‌گذاران شرکت فضایی «اِکسودوس پروپالشن تکنالوجیز» (Exodus Propulsion Technologies) در پروژه ساخت پیشرانی مشارکت داشته که با یک نیروی جدید خارج از قوانین شناخته‌شده فعلی فیزیک کار می‌کند و به این پیشرانِ بدون پیشرانه توان کافی می‌دهد تا توان غلبه بر نیروی جاذبه زمین را به دست آورد.

به گفته بوهلر، پروژه یاد شده نشان می‌دهد میدان‌های الکتریکی به‌تنهایی می‌توانند نیرویی پایدار بر یک جسم وارد کرده و امکان جابه‌جایی مرکز جرم آن جسم را بدون بیرون‌دادن جرم فراهم کنند. بر اساس گفته های این دانشمند، تیم او (متشکل از افرادی از ناسا، بلو اوریجین و نیروی هوایی) دهه‌ها پیشران‌های بدون پیشرانه را بررسی کرده‌اند تا در نهایت به الکترواستاتیک رسیدند. دستگاه‌های آن‌ها سال‌ها نیروی رانش ناچیزی تولید می‌کرد، اما با هر نسخه جدید، مقدار رانش افزایش می‌یافت. این روند سرانجام در سال ۲۰۲۳ به اوج رسید، زمانی که پیشران مبتنی بر این «نیروی جدید» توانست نیروی کافی برای غلبه بر جاذبه زمین ایجاد کند.

تمام اشکال حیات روی زمین را می‌توان به موجودی به نام آخرین نیای مشترک جهانی یا LUCA نسبت داد. یک پژوهش علمی نشان می‌دهد که این موجود احتمالاً حدود ۴۰۰ میلیون سال پس از شکل‌گیری زمین روی آن می‌زیسته است. بررسی‌های تکمیلی همچنین نشان می‌دهد که این شکل اولیه حیات به احتمال زیاد دارای نوعی سامانه ایمنی ابتدایی بوده و در نتیجه با ویروس‌ها مقابله می‌کرده است.

حیات روی زمین ناگزیر باید از نقطه‌ای آغاز شده باشد و دانشمندان بر این باورند که این نقطه همان LUCA یا آخرین نیای مشترک جهانی است. این موجود شبیه به پروکاریوت‌ها، نیای همه موجودات زنده امروزی به شمار می‌آید؛ از کوچک‌ترین باکتری‌ها گرفته تا عظیم‌ترین نهنگ‌های آبی.

اگرچه انفجار کامبرین حدود ۵۳۰ میلیون سال پیش موجب آغاز جهشی بزرگ در شکل‌گیری حیات پیچیده شد، اما خط زمانی واقعی حیات روی زمین بسیار طولانی‌تر از این بازه است. سال‌هاست که دانشمندان برآورد می‌کنند LUCA حدود ۴ میلیارد سال پیش پدیدار شده؛ یعنی حدود ۶۰۰ میلیون سال پس از شکل‌گیری سیاره زمین.

با این حال، مطالعه‌ای که توسط یک تیم بین‌المللی از دانشمندان انجام شده، این خط زمانی را حتی عقب‌تر می‌برد و زمان ظهور LUCA را به حدود ۴.۲ میلیارد سال پیش نسبت می‌دهد. این پژوهش همچنین جزئیات شگفت‌انگیزی را درباره شرایط زندگی این موجود اولیه آشکار کرده است. نتایج این تحقیق در مجله Nature Ecology & Evolution منتشر شده است.

در متن مقاله توضیح داده می‌شود که نیای مشترک همه اشکال حیات سلولی امروزی از طریق ویژگی‌هایی مانند کد ژنتیکی جهانی، سازوکار مشترک سنتز پروتئین، یکسان بودن راست‌گردی مجموعه تقریباً ۲۰ اسید آمینه، و استفاده از ATP به عنوان واحد مشترک انرژی قابل شناسایی است. از این رو، درک ما از LUCA تأثیر مستقیمی بر فهم ما از تکامل اولیه حیات روی زمین دارد. لذا پرسش‌هایی اساسی مطرح می‌شود: آیا LUCA موجودی ساده بوده یا پیچیده؟ در چه محیطی زندگی می‌کرده و در چه زمانی پدید آمده است؟

برای تعیین دقیق زمان حضور LUCA روی زمین، دانشمندان ناچار بودند روندی معکوس را دنبال کنند. در گام نخست، تیم پژوهشی ژن‌های گونه‌های زنده امروزی را با یکدیگر مقایسه کردند و تعداد جهش‌هایی را که از زمان جدایی آن‌ها از نیای مشترکشان با LUCA رخ داده است، محاسبه نمودند. با استفاده از یک معادله ژنتیکی مبتنی بر زمان جدایی میان گونه‌ها، پژوهشگران به این نتیجه رسیدند که LUCA احتمالاً از حدود ۴۰۰ میلیون سال پس از شکل‌گیری زمین روی آن حضور داشته است. این بازه زمانی، این موجود را درست در میانه دوره زمین‌شناسی خشن و جهنمی موسوم به دوران هادئن قرار می‌دهد.

ادموند مودی از دانشگاه بریستول، نویسنده اصلی این پژوهش، توضیح می‌دهد که تاریخچه تکاملی ژن‌ها به دلیل تبادل آن‌ها میان تبارهای مختلف بسیار پیچیده است و برای هماهنگ کردن تاریخچه تکاملی ژن‌ها با شجره‌نامه گونه‌ها باید از مدل‌های تکاملی پیچیده استفاده شود.

پژوهشگران به تعیین سن LUCA بسنده نکردند و گامی فراتر نهادند. آن‌ها با بازسازی ویژگی‌های فیزیولوژیکی گونه‌های زنده امروزی تلاش کردند دریابند LUCA در حدود ۴.۲ میلیارد سال پیش چه خصوصیاتی داشته است. نتایج این بررسی‌ها شگفت‌آور بود. دانشمندان برآورد می‌کنند که اگرچه LUCA یک پروکاریوت ساده بوده، اما به احتمال زیاد نوعی سامانه ایمنی داشته که نشان می‌دهد این موجود از همان زمان‌های بسیار ابتدایی با ویروس‌های نخستین در حال مقابله بوده است.

تیم لنتون از دانشگاه اکستر، یکی از نویسندگان این مطالعه، توضیح می‌دهد که به نظر می‌رسد LUCA از محیط پیرامون خود بهره‌برداری کرده و آن را تغییر می‌داده، اما به احتمال زیاد به تنهایی زندگی نمی‌کرده است. پسماندهای زیستی آن می‌توانسته به عنوان منبع غذایی برای دیگر میکروب‌ها، از جمله متانوژن‌ها، عمل کند و به شکل‌گیری یک سامانه بوم‌شناختی مبتنی بر بازیافت کمک نماید.

اگرچه LUCA قدیمی‌ترین نیای مشترکی است که تاکنون شناسایی شده، اما دانشمندان هنوز به طور کامل نمی‌دانند که حیات چگونه از نخستین مراحل پیدایش خود به اجتماعات اولیه‌ای تکامل یافته که LUCA بخشی از آن‌ها بوده است. پژوهش‌های آینده باید عمیق‌تر به این تاریخ بدوی نفوذ کنند تا مشخص شود که انسان، سایر جانداران و همه اشکال حیات امروزی دقیقاً چگونه پدید آمده‌اند.

پژوهش‌ها نشان می‌دهد نیم‌کره اقیانوس آرام در مقایسه با نیم‌کره آفریقایی با سرعت بیشتری گرما از دست می‌دهد. این گرما از درون گداخته زمین سرچشمه می‌گیرد؛ همان گرمایی که جابه‌جایی قاره‌ها را به حرکت درمی‌آورد. خشکی‌ها نسبت به بسترِ کفِ اقیانوس‌ها گرمای بیشتری را در خود نگاه می‌دارند و این موضوع نشان‌دهنده آن است که ناحیه اقیانوس آرام در گذشته بسیار گرم‌تر بود.

دانشمندان دانشگاه اسلو اعلام کرده‌اند یک طرف زمین به شکل قابل‌توجهی سریع‌تر از سوی دیگر گرما از دست می‌دهد و عامل این موضوع پدیده‌ای است که قدمتی تقریباً به اندازه عمر زمین دارد.

مطالعه‌ای که در مجله Geophysical Research Letters منتشر شده، از مدل‌های رایانه‌ای ۴۰۰ میلیون سال گذشته برای محاسبه میزان عایق‌شدگی هر نیم‌کره بر اساس مقدار خشکی استفاده می‌کند؛ عاملی که نقش اساسی در حفظ گرمای درونی و جلوگیری از هدررفت آن دارد. این الگو به دوران پانگه‌آ بازمی‌گردد.

زمین دارای یک بخش درونی مایع و به‌شدت داغ است که کل سیاره را از درون گرم می‌کند. این بخش درونی در حال چرخش است و همین چرخش، گرانش و میدان مغناطیسی زمین را پدید می‌آورد و موجب می‌شود جو محافظ زمین به سطح آن متصل بماند.

در بازه‌های زمانی بسیار طولانی، این بخش داغ دائماً رو به سرد شدن می‌رود و در نهایت زمین را به سیاره‌ای مشابه مریخ تبدیل خواهد کرد. نکته شگفت‌آور این پژوهش، نامتقارن بودن سرعت سرد شدن است. با این حال علت آن کاملاً قابل درک است: بخش‌هایی از زمین با حضور خشکی‌های گسترده عایق‌بندی شده‌اند و لایه‌ای همانند یک مخزن حرارتی ایجاد کرده‌اند که مانع خروج گرما می‌شود.

این پدیده در تضاد با اصلی‌ترین مسیر اتلاف گرمای زمین است. نویسندگان پژوهش توضیح می‌دهند که فرایند تحول حرارتی زمین عمدتاً تحت کنترل میزان اتلاف گرما از طریق لیتوسفر اقیانوسی است. اما چرا این ناحیه بیشترین میزان اتلاف گرما را دارد؟ برای پاسخ، باید مروری سریع بر جابه‌جایی قاره‌ای داشت.

گوشته زمین همانند یک کوره همرفتی عمل می‌کند که حرکت صفحه‌های تکتونیکی را مانند یک تسمه‌نقاله به پیش می‌راند. بستر کف اقیانوس هر روز اندکی جابه‌جا می‌شود. بستر جدید از ماگمایی که در شکاف‌های میان‌قاره‌ای بالا می‌آید شکل می‌گیرد و بستر قدیمی زیر جرم قاره‌ها فشرده شده و ذوب می‌شود.

برای بررسی رفتار گرمای درونی زمین، دانشمندان مدلی ساختند که زمین را به دو نیم‌کره آفریقایی و اقیانوس آرام تقسیم می‌کند و سپس کل سطح زمین را با شبکه‌ای بر اساس نیم درجه عرض و طول جغرافیایی بخش‌بندی می‌کند.

پژوهشگران چندین مدل پیشین شامل سن بستر دریا و موقعیت قاره‌ها طی ۴۰۰ میلیون سال گذشته را با یکدیگر ترکیب کردند. سپس محاسباتی انجام دادند که میزان گرمای موجود در هر خانه از شبکه را در طول عمر زمین‌شناختی آن مشخص می‌کرد. این محاسبات امکان تعیین نرخ کلی سرد شدن را فراهم کرد و در نهایت مشخص شد نیم‌کره اقیانوس آرام بسیار سریع‌تر سرد شده است.

در تصویر ارائه‌شده توسط کارلسن و همکاران در مجله Geophysical Research Letters، میزان تجمعی اتلاف حرارت گوشته طی ۴۰۰ میلیون سال گذشته (شامل نواحی اقیانوسی و قاره‌ای) نمایش داده شده است. بستر کف اقیانوس بسیار نازک‌تر از جرم عظیم خشکی‌ها است و گرمای درونی زمین توسط حجم گسترده آب سرد اقیانوس‌ها به‌سرعت جذب و خنک می‌شود. کافی است اقیانوس آرام را به عنوان بزرگ‌ترین پهنه آبی جهان با خشکی‌های مقابل آن یعنی آفریقا، اروپا و آسیا مقایسه کنیم؛ در این صورت روشن می‌شود که چرا سریع‌ترین اتلاف گرما از این بخش رخ می‌دهد.

پژوهش‌های پیشین درباره این پدیده تنها تا ۲۳۰ میلیون سال گذشته را بررسی کرده بودند، در حالی که مدل جدید با پوشش ۴۰۰ میلیون سال، بازه زمانی مطالعه را تقریباً دو برابر می‌کند.

نتایج پژوهش یک تناقض حیرت‌انگیز را در خود دارد. نیم‌کره اقیانوس آرام حدود ۵۰ کلوین بیشتر از نیم‌کره آفریقایی سرد شده، اما سرعت بالاتر حرکت صفحه‌های تکتونیکی در نیم‌کره اقیانوس آرام طی ۴۰۰ میلیون سال گذشته نشان می‌دهد این بخش در زمانی از تاریخ زمین بسیار گرم‌تر بوده است.

آیا ممکن است این ناحیه در گذشته‌ی بسیار دور توسط خشکی پوشیده شده و گرمای درونی را بیشتر حفظ کرده باشد؟ احتمال‌های دیگری نیز مطرح‌اند، اما در هر حال فعالیت شدید تکتونیکی امروزی در این منطقه مؤید وجود همین تفاوت گرمایی است. هرچه گوشته مذاب‌تر باشد، حرکت و برخورد صفحه‌ها آسان‌تر و شدیدتر خواهد بود.

دمای میانگین امسال تقریباً ۱.۵ درجه سانتی‌گراد بالاتر از میانگین پیشاصنعتی بوده و این سال را پس از ۲۰۲۴ به دومین سال گرم تاریخ تبدیل کرده است.

سال ۲۰۲۵ در مسیر تبدیل شدن به دومین سال گرم تاریخ پس از ۲۰۲۴ قرار دارد، با مناطقی که تجربه طوفان‌های بی‌سابقه، آتش‌سوزی‌های گسترده و گرمای شدید داشته‌اند. بر اساس داده‌های سرویس تغییرات اقلیمی کپرنیک اتحادیه اروپا (C3S)، دمای میانگین برای سال ۲۰۲۵ در حال حاضر ۱.۴۸ درجه سانتی‌گراد بالاتر از میانگین پیشاصنعتی است. این مقدار، آن را با ۲۰۲۳ هم‌رده کرده و پس از ۲۰۲۴ قرار می‌دهد که دمای آن ۱.۶ درجه بالاتر از میانگین پیشاصنعتی بود.

در حالی که فاز اقلیمی النینو در ۲۰۲۴ باعث گرم شدن کره زمین شد، اکنون جهان در فاز متناوب لانینا قرار دارد که جریان آب سرد در اقیانوس آرام استوایی باعث کاهش دمای جهانی می‌شود. اما انتشار سوخت‌های فسیلی در ۲۰۲۵ به رکورد جدیدی رسیده و بنابراین، دما همچنان رو به افزایش خواهد بود و به وقوع پدیده‌های شدید جوی ویرانگر کمک خواهد کرد.

آمانتا بورگس از C3S می‌گوید رویدادهای شدید جوی بر مردم، جامعه و اکوسیستم‌ها تأثیر می‌گذارند و ما می‌دانیم که این رویدادها در دنیای گرم‌تر هم از نظر فراوانی و هم از نظر شدت افزایش می‌یابند. طوفان‌ها بدتر می‌شوند زیرا جو مقدار بیشتری رطوبت در خود نگه می‌دارد.

این تابستان، تغییرات اقلیمی باعث ۱۶,۵۰۰ مرگ اضافی در اثر موج‌های گرما در اروپا شد. در اکتبر، طوفان Melissa، قوی‌ترین طوفانی که تاکنون جامائیکا را درنوردیده، بیش از ۸۰ نفر را کشت و خسارتی معادل ۸.۸ میلیارد دلار بر جای گذاشت. سازمان World Weather Attribution متوجه شده که تغییرات اقلیمی میزان بارش Melissa را ۱۶ درصد و سرعت باد آن را ۷ درصد افزایش داده است.

در ماه نوامبر، یک رشته از طوفان‌ها باعث رانش زمین و سیل در سریلانکا، اندونزی، تایلند، مالزی و ویتنام شد و بیش از ۱,۶۰۰ نفر کشته شدند.

وسعت یخ‌های دریای قطب شمال در حال حاضر کمترین میزان ثبت‌شده برای این فصل سال است و یخ‌های دریای قطب جنوب نیز پایین‌تر از حد نرمال قرار دارند.

میانگین دمای سه ساله اکنون در مسیر عبور از ۱.۵ درجه سانتی‌گراد بالاتر از میانگین پیشاصنعتی برای اولین بار است. دانشمندان انتظار دارند که گرمایش تا سال ۲۰۲۹ از میانگین بلندمدت ۱.۵ درجه عبور کند و هدف توافق پاریس را نقض نماید.

بورگس می‌گوید با عبور از مرز ۱.۵ درجه سانتی‌گراد شاهد رویدادهای شدیدتری خواهیم بود. یک گزارش در ماه اکتبر استدلال کرد که یکی از نقاط بحرانی، مرگ برگشت‌ناپذیر صخره‌های مرجانی استوایی، قبلاً رخ داده است و جهان به زودی در معرض عبور از نقاط بحرانی دیگری مانند مرگ جنگل‌های آمازون و فروپاشی یخچال‌های گرینلند و غرب قطب جنوب، همچنین یخ‌های دریای قطب جنوب قرار دارد.