The dust bunnies that built our planet - Lorin Swint Matthews

المترجم: Taher Koja المدقّق: Fatima Zahra El Hafa

Consider the spot where you’re sitting.

فكّر في المكان الذي تجلس فيه.

Travel backwards in time

وعدّ بالزمن إلى الوراء

and it might’ve been submerged at the bottom of a shallow sea,

لربما كانت هذه المنطقة مدفونة في قاع البحر سابقًا،

buried under miles of rock,

أو تحت كمية كبيرة من الحجار،

or floating through a molten, infernal landscape.

أو تطفو فوق سطح مُلتهب، وبركاني.

But go back far enough—

وعُدّ بالزمن إلى فترة أقدم...

about 4.6 billion years,

بما يقارب 4,6 مليار سنة،

and you’d be in the middle of an enormous cloud of dust and gas

وستجد نفسك عالقًا في غُمامة مؤلفة من الغبار والغازات هائلة الحجم

orbiting a newborn star.

تَدور حول نجمٍ حديث الولادة.

This is the setting for some of the biggest, smallest mysteries of physics:

هذا أساس العديد من نظريات الفيزياء الغامضة سواء صغيرة أو كبيرة:

the mysteries of cosmic dust bunnies.

ومنها لُغز أرانب الغُبار الكونية.

Seemingly empty regions of space between stars

والتي هي عبارة عن مناطق فارغة في الفضاء بين النجوم

actually contain clouds of gas and dust,

تحتوي على غيوم من الغاز والغبار،

usually blown there by supernovas.

والتي دُفِعت إلى تلك الأماكن بسبب انفجار النجوم.

When a dense cloud reaches a certain threshold called the Jeans mass,

عند وصول غيمة كثيفة إلى حدّ معين يُدعى تكّتل جينز،

it collapses in on itself.

تنطوي على بعضها.

The shrinking cloud rotates faster and faster, and heats up,

وتدور الغيمة المتضائلة الحجم بسرعة متزايدة، وترتفع نسبة الحرارة فيها،

eventually becoming hot enough to burn hydrogen in its core.

حتى تُصبح حارةً بما يكفي لحرق الهديروجين في نواتها.

At this point a star is born.

ويولد نجمٌ جديدٌ بعد ذلك.

As fusion begins in the new star,

أثناء عملية الانصهار التي تحدث في النجم الجديد،

it sends out jets of gas that blow off the top and bottom of the cloud,

يتدفق من النجم غازٌ يدفع الطبقة العلوية والسفلية من الغيمة بعيدًا،

leaving behind an orbiting ring of gas and dust called a protoplanetary disk.

تاركًا حلقة من الغاز والغبار تدور حول الغيمة وتدعى قرصًا كوكبيًا.

This is a surprisingly windy place;

ومن المفاجئ أنًّ هذا المكان مليء بالرياح؛

eddies of gas carry particles apart, and send them smashing into each other.

دوامات من الغاز تحمل معها الجزيئات، وترميها لتتحطم ببعضها البعض.

The dust consists of tiny metal fragments, bits of rock, and, further out, ices.

ويتألف الغبار من أجزاءٍ معدنيةٍ بسيطة وقليل من الصخر والغاز، وحتى، قطع من الثلج.

We’ve observed thousands of these disks in the sky,

لقد راقبنا الآلاف من هذه الأقراص في السماء،

at various stages of development

خلال مراحل التشكل المختلفة

as dust clumps together into larger and larger masses.

حيث تجتمع كتل الغبار سويًا لتشكل أجسامًا متزايدة الضخامة.

Dust grains 100 times smaller than the width of a human hair stick to each other

يتشكل الغبار بحجمٍ أصغر من عرض شعرة إنسان بما يعادل 100 مرة

through what’s called the van der Waals force.

بوساطة ما نسميه قوى فان دير فالس.

That’s where a cloud of electrons shifts to one side of a molecule,

وهو ما يحدث عند تحرك غمامة من الإلكترونات إلى أحد جوانب الجزيء،

creating a negative charge on one end, and a positive charge on the other.

ممّا يؤدي إلى خلق شحنة سلبية في طرف، وشحنة موجبة في الطرف الآخر.

Opposites attract, but van der Waals can only hold tiny things together.

والمتضادات تنجذب إلى بعضها، لكن قوى فان دير فالس تستطيع احتواء أشياء صغيرة فقط،

And there’s a problem: once dust clusters grow to a certain size,

وهنالك مشكلة: حينما تصل مجموعات الغبار إلى حجمٍ معين،

the windy atmosphere of a disk should constantly break them up

فيجب أن يقوم الغلاف الرياحي المحيط بالقرص بتقسيم هذه المجموعات باستمرار

as they crash into each other.

أثناء اصطدامها ببعضها البعض.

The question of how they continue to grow is the first mystery of dust bunnies.

يُعَد التساؤل حول كيفية استمرار نمو هذه المجموعات أول لغز يتعلق بأرانب الغبار.

One theory looks to electrostatic charge to answer this.

تستند أحد النظريات إلى فكرة الشحنة الكهربائية الثابتة للإجابة عن هذا اللغز.

Energetic gamma rays, x-rays, and UV photons

تقوم إشعاعات الغاما المشحونة والإشعاعات السينية وفوتونات الأشعة فوق البنفسجية

knock electrons off of gas atoms within the disk,

بالإطاحة بالإكترونات لتبعدها عن ذرات الغاز الموجودة ضمن القرص،

creating positive ions and negative electrons.

ممّا يؤدي إلى خلق أيوناتٍ موجبة وإلكتروناتٍ سالبة.

Electrons run into and stick to dust,

وتتوجه الإلكترونات إلى الغبار وتلتصق بها،

making it negatively charged.

ممّا يجعلها ذات شحنة سالبة.

Now, when the wind pushes clusters together,

عندما تدفع الرياح المجموعات نحو بعضها،

like repels like and slows them down as they collide.

تتنافر المتماثلات وتبطء المجموعات أثناء الإصطدام.

With gentle collisions they won’t fragment,

لا تتجزء هذه المجموعات عندما تخف قوة الارتطام،

but if the repulsion is too strong, they’ll never grow.

ولكن إن كان الارتطام قويًا، فلن تنمو بتاتًا.

One theory suggests that high energy particles

نجد في إحدى النظريات فكرة أن الجزيئات المليئة بالطاقة

can knock more electrons off of some dust clumps,

قد تُبعد بعض الإلكترونات بعيدًا عن تجمعات كتل الغبار،

leaving them positively charged.

ممّا يجعلها ذات شحنة موجبة.

Opposites again attract, and clusters grow rapidly.

ومجددًا نجد المتضطادات تنجذب إلى بعضها، وتنمو كتل ومجموعات الغبار بسرعة.

But before long we reach another set of mysteries.

ولكن بعد هذه التساؤلات نجد المزيد من الغموض.

We know from evidence found in meteorites

نحن نعلم بفضل الأدلة الموجودة في النيازك

that these fluffy dust bunnies eventually get heated, melted

أنَّ هذه الأرانب الغبارية المحشوة تسخن، وتنصهر

and then cooled into solid pellets called chondrules.

وتَبرد لتصبح كريات صلبة تسمى الكوندرولات.

And we have no idea how or why that happens.

وليست لدينا فكرة عن سبب حدوث ذلك أو حتى كيف يحدث.

Furthermore, once those pellets do form, how do they stick together?

وأيضًا، عند تشكل هذه الكريات، كيف تلتصق ببعضها؟

The electrostatic forces from before are too weak,

قوى الكهرباء الثابتة التي ذكرناها سابقًا ضعيفة جدًا لجعل الكريات تلتصق،

and small rocks can’t be held together by gravity either.

ولا يمكن للصخور الصغيرة أنّ تبقى متماسكة بفعل الجاذبية فحسب.

Gravity increases proportionally to the mass of the objects involved.

تزداد الجاذبية تناسبًا مع كتلة حجم الأشياء الموجودة.

That’s why you could effortlessly escape an asteroid the size of a small mountain

وهذا يفسر إمكانية تفادي نيزك يبلغ حجمه حجم جبلٍ صغيرٍ بسهولة

using just the force generated by your legs.

باستخدام القوة التي تُنتجها ساقي الإنسان فقط.

So if not gravity, then what?

فإذا لم تكن الجاذبية هي التي تجعل الصخور مُتماسكة، فماذا تكون؟

Perhaps it’s dust.

ربما الغبار.

A fluffy dust rim collected around the outside of the pellets

قد يعمل إطارٌ دائري من الغبار مُتركز حول الجوانب الخارجية للصخور

could act like Velcro.

كَمُثَبت.

There’s evidence for this in meteors,

والدليل على ذلك موجود في دراسة النيازك،

where we find many chondrules surrounded by a thin rim of very fine material–

حيث نجد العديد من الكوندرولات محاطة بإطار رفيع من مادةٍ ثمينة...

possibly condensed dust.

ربما طبقة غبار كثيفة.

Eventually the chondrule pellets get cemented together inside larger rocks,

ومع الوقت تلتصق الكوندرولات ببعضها داخل صخور أكبر حجمًا منها،

which at about 1 kilometer across

ويبلغ طولها كيلومترًا واحدًا

are finally large enough to hold themselves together through gravity.

ممّا يجعلها ضخمة بما يكفي لتبقى متماسكة بالرغم من وجود الجاذبية.

They continue to collide and grow into larger and larger bodies,

وتستمر بالتصادم والنمو لتصبح أجسامًا متزايدة الحجم،

including the planets we know today.

ويشمل ذلك الكرُيات التي ندرسها اليوم.

Ultimately, the seeds of everything familiar–

وبالنهاية، أساس وجود كل شيء نحن على دراية به...

the size of our planet, its position within the solar system,

وذلك يشمل حجم كوكبنا وموقعه ضمن المجموعة الشمسية،

and its elemental composition–

وتكوينه...

were determined by an uncountably large series of random collisions.

أمورٌ حددتها سلسلة من الاصطدامات العشوائية التي لا تعد ولا تحصى.

Change the dust cloud just a bit,

لو غيرنا بعض الأشياء داخل غُمامة الغبار قليلًا،

and perhaps the conditions wouldn’t have been right

لكان من الممكن عدم توفر الشروط المناسبة

for the formation of life on our planet.

لتشكل الحياة على كوكبنا.