تشهد الأرض حاليا تحولا جوهريا في أنماط الطقس الفضائي، حيث تتجه التوقعات العلمية إلى عصر جديد من النشاط الشمسي المكثف خلال العقود القادمة.

وكشفت دراسة حديثة أجراها باحثون في المركز الوطني لأبحاث الغلاف الجوي بولاية كولورادو عن أدلة دامغة على أن الشمس ستشهد زيادة ملحوظة في التوهجات والعواصف المغناطيسية، ما قد يؤدي إلى تأثيرات أقوى للطقس الفضائي على كوكب الأرض.
وهذا قد يشكل تهديدا على التكنولوجيا الحساسة مثل الأقمار الصناعية وشبكات الكهرباء.

وراجع فريق بحثي من "المركز الوطني لأبحاث الغلاف الجوي" في كولورادو بيانات أقمار صناعية تعود لعقود، وكانت تقيس كثافة الجسيمات المشحونة (خاصة البروتونات) حول الأرض وهذه الجسيمات تأتي من الشمس وتبقى عالقة في ما يعرف بـ"أحزمة فان ألين الإشعاعية" التي تحيط بكوكبنا.
وأظهرت البيانات أن كثافة هذه الجسيمات كانت في ارتفاع مستمر خلال 45 عاما، حتى وصلت لأعلى مستوى في عام 2021، ثم بدأت في الانخفاض مع بداية نشاط الدورة الشمسية الحالية.

ويعتقد العلماء أن هذا مرتبط بظاهرة فلكية غامضة تعرف باسم "دورة غلايسبرغ" (Gleissberg Cycle)، وهي نمط متكرر من التغيرات في النشاط الشمسي مدته نحو 100 سنة، اكتشفه عالم الفلك الألماني فولفغانغ غليسبرغ عام 1958، ووفقا لهذه الدورة، تزداد قوة النشاط الشمسي على مدار أربع دورات، ثم تنخفض في الأربع التالية.

وتشير البيانات الحالية إلى أن الشمس قد تجاوزت للتو أدنى نقطة في هذه الدورة الطويلة، ما يعني أننا ندخل مرحلة تصاعدية ستستمر لعقود قادمة، لكن المفارقة تكمن في أن هذه العواصف الشمسية المتوقعة تحمل في طياتها وجهين متعارضين، فمن ناحية، تهدد هذه الظواهر الكونية البنية التحتية التكنولوجية الحساسة على الأرض وفي الفضاء، حيث يمكن للتوهجات الشمسية القوية أن تعطل شبكات الطاقة وتشوش على أنظمة الاتصالات وتتلف الأقمار الاصطناعية، ومن ناحية أخرى، تؤدي هذه الزيادة في النشاط الشمسي إلى بعض الآثار الجانبية الإيجابية المدهشة، أهمها انخفاض كثافة الجسيمات المشحونة عالية الطاقة في الأحزمة الإشعاعية المحيطة بالأرض.

ويفسر العلماء هذه الظاهرة بأن زيادة النشاط الشمسي تؤدي إلى تسخين الغلاف الجوي العلوي للأرض، ما يسبب تمدده واتساعه، وهذا التمدد بدوره يعمل كدرع واق، حيث يصطدم بالبروتونات عالية الطاقة في الأحزمة الإشعاعية ويطردها إلى الفضاء الخارجي، وهذه العملية الطبيعية توفر حماية غير متوقعة للأقمار الاصطناعية والمركبات الفضائية، حيث تقلل من تعرضها للإشعاعات الضارة التي تسبب تآكل المكونات الإلكترونية وتزيد من مخاطر الأعطال التقنية.

لكن العلماء يحذرون من أن هذه الفوائد لا تعني أننا في مأمن من المخاطر، فخلال فترات الذروة الشمسية، ستكون الأرض أكثر عرضة للعواصف المغناطيسية المفاجئة التي يمكن أن تسبب اضطرابات كبيرة، وأحد هذه المخاطر هو ما يعرف بـ"السحبات الجوية"، حيث تؤدي العواصف الشمسية إلى تسخين وتمدد الغلاف الجوي العلوي، ما يزيد من مقاومة الهواء للأقمار الاصطناعية في المدارات المنخفضة ويجبرها على فقدان الارتفاع بسرعة.

وحدثت إحدى هذه الحوادث الخطيرة في مايو الماضي، عندما تسببت عاصفة شمسية في "هجرة جماعية" للآلاف من الأقمار الاصطناعية التي اضطرت لاستخدام محركاتها للعودة إلى مداراتها الآمنة.

ورغم هذه التحديات، يرى العلماء أن فهمنا الجديد لهذه الظواهر الكونية يفتح آفاقا مهمة لاستكشاف الفضاء، فمع انخفاض كثافة الإشعاعات في الأحزمة المحيطة بالأرض، ستقل المخاطر الصحية على رواد الفضاء، ما قد يسهل المهمات المأهولة الطويلة المدى.

اكتشف باحثون في جامعة "نانكاي" الصينية أن أوراق النباتات يمكنها امتصاص الجسيمات البلاستيكية الدقيقة مباشرة من الغلاف الجوي.

ويؤدي ذلك إلى وجود واسع النطاق للبوليمرات البلاستيكية في الغطاء النباتي. وقد نشر العلماء الصينيون نتائج هذا الاكتشاف في مجلة "Nature" العلمية.

وتم العثور على الجسيمات البلاستيكية الدقيقة في جميع النظم الإيكولوجية الأرضية، بما في ذلك التربة والماء والهواء، وأظهرت الدراسات المختبرية أن جذور النباتات يمكنها امتصاص هذه الجسيمات، حيث تنتقل الجسيمات الدقيقة والنانوية من الجذور إلى السيقان.

وتتراوح تركيزات الجسيمات البلاستيكية الدقيقة في الهواء في المناطق الحضرية - مثل باريس وشانغهاي وجنوب كاليفورنيا ولندن - بين 0.4 إلى 2502 جسيماً لكل متر مكعب، وأثبتت التجارب المعملية امتصاص الأوراق للجسيمات النانوية، بما في ذلك الفضة (Ag)، وأكسيد النحاس (CuO)، وثاني أكسيد التيتانيوم (TiO₂)، وأكسيد السيريوم (CeO₂) علاوة على ذلك، هناك أدلة على تراكم البوليستيرين (PS) في النباتات.

وكشفت دراسة سابقة أُجريت في ساوثبورت الأسترالية عن وجود جسيمات أكريليكية في أوراق نبات (Chirita sinensis)، إلا أنها لم تقيس كميتها أو تربطها بتلوث الغلاف الجوي، كما أظهرت دراسة أُجريت في لشبونة وجود جسيمات بلاستيكية مشتبه بها في الخس الحضري، دون التمكّن من التمييز بشكل موثوق بين الجسيمات البلاستيكية واستبعاد احتمال التلوث أثناء معالجة العينات.

وقد جمع العلماء الصينيون عينات من الأوراق في أربعة مواقع   من منطقة تيانجين، وتحديدا بالقرب من مصنع لإنتاج الداكرون، وفي حديقة عامة، ومكب نفايات، وفي حرم جامعي، وتم غسل العينات بالماء المقطر المفلتر والإيثانول لإزالة الملوثات السطحية قبل التحليل.

وسجلت العينات المأخوذة من المناطق القريبة من المصنع ومكب النفايات مستويات بلاستيكية أعلى بحوالي 100 ضعف مقارنة بتلك المجموعة من محيط الجامعة، حيث بلغت تركيزات مادة البولي إيثيلين تيريفثاليت (PET) عشرات الآلاف من النانوجرامات لكل جرام من الوزن الجاف للأوراق.

كذلك تم رصد الجسيمات البلاستيكية الدقيقة في تسعة أنواع من الخضراوات الورقية، حيث تفوقت مستويات التلوث في المحاصيل المزروعة حقلياً على تلك المزروعة في البيوت المحمية، كما أكدت التحاليل وجود جسيمات نانوية من البولي إيثيلين تيريفثاليت (PET) والبوليستيرين (PS) ضمن أنسجة النباتات بشكل قاطع.

وخضعت هذه النتائج للتحقق التجريبي باستخدام نبات الذرة كنموذج دراسة. أظهرت النتائج تراكماً سريعاً لجسيمات البولي إيثيلين تيريفثاليت (PET) في أنسجة الأوراق خلال 24 ساعة من التعرض لغبار البلاستيك، ومن الجدير بالذكر أن التحاليل لم تكشف عن وجود PET في الجذور أو السيقان تحت نفس الظروف التجريبية، كما لوحظ انخفاض ملحوظ في التلوث بالجسيمات البلاستيكية الدقيقة عند معالجة النباتات بحمض الأبسيسيك (ABA) - الهرمون المسؤول عن إغلاق الثغور النباتية.

وتم تتبع مسار انتقال الجسيمات البلاستيكية الدقيقة عبر المسار الخلوي غير الحي (Apoplastic pathway) باستخدام علامات اليوروبيوم الفلورية. وعند اختراقها للأنسجة الورقية، لوحظ انتقال هذه الجسيمات إلى النظام الوعائي والشعيرات النباتية، وكشفت القياسات الميدانية عن تفوق معدلات تراكم البلاستيك في الأجزاء الهوائية للنباتات على معدلات الامتصاص الجذري التقليدية.

ويثبت اكتشاف البوليمرات وشظاياها في الأجزاء الصالحة للأكل من المحاصيل الزراعية خطورة تلوث الغلاف الجوي بالجسيمات البلاستيكية الدقيقة، مما يستدعي ضرورة قيام الدراسات المستقبلية بتقييم دقيق لحجم هذه المشكلة البيئية وآثارها الصحية.

حذرت دراسة نشرتها مجلة علمية، من ارتفاع نسب التلوث في الأراضي الزراعية بالعالم بالمعادن، مؤكدة أن ما بين 900 مليون و1,4 مليار شخص يعيشون في مناطق "عالية الخطورة".

جاء ذلك وفقاً لدراسة نشرت في مجلة "ساينس"، وتتعلق بنظرة عامة فريدة لظاهرة التلوث بالمعادن الثقيلة من خلال تحليل تلوي لأكثر من 796 ألف عينة تربة من دراسات سابقة واستخدام الخوارزميات.

واستناداً إلى تحليل عيّنات وباستخدام أدوات ذكاء اصطناعي، أشار الباحثون إلى أنّ "ما بين 14 و17% من الأراضي الزراعية على مستوى العالم ملوثة بمعدن واحد على الأقل، وأكدوا أنّ ما بين 900 مليون و1,4 مليار شخص يعيشون في مناطق عالية الخطورة".

وأشارت الدراسة إلى أنه "يمكن أن يكون التلوث من مصدر طبيعي بما في ذلك جيولوجي بما أنّ المعادن موجودة بشكل طبيعي في الصخور بتركيزات متفاوتة، أو مرتبطاً بالنشاط البشري، مثل المخلفات الناتجة عن الصناعة أو الزراعة أو التعدين".

ولكن بسبب نقص البيانات في مناطق كثيرة وبشكل خاص في أفريقيا، فإن نتائج هذه الدراسة "غير كافية" للسماح بتنفيذ برامج التخفيف من المخاطر، بحسب معدّي الدراسة، بل ينبغي أن تكون "بمثابة تحذير لصنّاع السياسات والمزارعين".