• پيتزای کهکشان ها
• رويای شيرجه به اعماق
• چگونه می توان به تندرستی درازمدت دست يافت
• شناسايی ژن عارضه دو قطبی
• قهوه بدون كافئين

ترجمه سليمان فرهاديان: اخترشناسان گاهی اوقات شكل كهكشان راه شيری ما را به صورت پيتزای نازكی كه يك قطعه برجسته در مركز آن قرار دارد، توصيف می كنند. قسمت های بالايی و پايينی اين برجستگی تقريبا بيضی شكل كه حدود سه هزار سال نوری از صفحه كهكشانی فاصله دارد و عمدتا از ستاره های پير تشكيل شده است، هسته مركزی كهكشان راه شيری را تشكيل می دهد و حاوی سياه چاله ای است كه جرمش دو و نيم ميليون برابر خورشيد است. ورقه پيتزا همان صفحه كهكشانی و منبع اصلی نور كهكشان است. اين صفحه نازك به طور متوسط حدود صد هزار سال نوری پهنا و هزار سال نوری ضخامت دارد و در بر گيرنده بيش از هشتاد درصد از صدها ميليارد ستاره اين كهكشان است.

تصوير پيتزای ارائه شده برای توصيف كهكشان راه شيری نسبتا خوب عمل می كند، اما مثل اغلب تشبيهات هنگامی كه وارد جزئيات می شويم، با شكست مواجه می شود. يكی از دلايل اين امر آن است كه صفحه كهكشانی جسم صلبی نيست، بلكه تجمعی از مواد پراكنده است كه حول مركزگرانشی مشتركی در حال دورانند. (يك گردباد در حال چرخش بسيار بهتر از يك بشقاب پرنده می تواند كهكشان گردنده ما را توصيف كند. ) دليل ديگر آن است كه صفحه كهكشانی ما كاملا مسطح نيست بلكه تا حدودی خميده است؛ درست مثل يك صفحه گرامافون قديمی كه مدت طولانی در معرض آفتاب شديد قرار گرفته باشد. صفحه گرامافونی را كه در اثر نور خورشيد تغيير شكل داده و روی يك گرامافون در حال چرخش است يا يك ورقه خمير پيتزا كه توسط يك آشپز ماهر در هوا چرخ می خورد را در نظر بگيريد: كهكشان ما نيز اين گونه لرزان و مرتعش در حال دوران است و با بهترين اندازه گيری هايی كه صورت گرفته است، سرعت چرخش آن برابر چند دور در صدها ميليون سال ارزيابی شده است.

چرا كهكشان راه شيری دارای چنين شكل عجيب و دور از ذهنی است؟ اين مسئله چندين دهه اخترشناسان را سردرگم كرده بود، اما پاسخ قانع كننده ای برای آن يافت نمی شد. يك چيز را مطمئن بوديم: موضوع پيچ خوردگی به كهكشان ما محدود نمی شد. حدود نيمی از كل كهكشان های مارپيچی تا حدودی تاب برداشته و خميده اند. مدل های محاسباتی و نظری نشان داده است كه تعدادی از فرآيندهای فيزيكی می تواند باعث تاب برداشتن كهكشان شود، بنابراين مسئله اصلی اين بود كه دريابيم كدام يك از اين پديده ها عامل اصلی است. اخيرا تحليل مبتكرانه ای از اين مسئله توسط جرمی بايلين، يكی از دانشجويان تحصيلات تكميلی دانشگاه آريزونا ارائه شده است. در تفسير وی اين عامل به يكی از كهكشان های اقماری كوچك كه توسط جاذبه گرانشی كهكشان راه شيری به قطعات كوچك تری تبديل شده نسبت داده می شود.

كهكشان كوتوله كروی ساگيتاريوس (sagittarius) كه به علت شكل، اندازه و موقعيتش در آسمان به اين نام خوانده می شود، در سال 1994 كشف شد، به نظر می رسد اين كهكشان در مدار تقريبا قطبی ـ يعنی بالا و پايين صفحه كهكشانی ـ حول كهكشان راه شيری در چرخش است و حدود پنجاه هزار سال نوری از مركز كهكشان فاصله دارد. برهم كنش گرانشی بين كهكشان های اقماری كوچك و كهكشان های بزرگ مارپيچ از مدت ها پيش به عنوان يكی از مظنون های احتمالی تغيير شكل صفحه كهكشان های بزرگ مد نظر بود. ابرهای ماژلانی كوچك و بزرگ كه از جمله مشهورترين كهكشان های اقماری حول كهكشان راه شيری محسوب می شود، از ما بسيار دور است و مشخصات مداری نامناسبی دارد و بنابراين نمی تواند باعث تغيير شكل كهكشان ما شود اما به نظر می رسد كوتوله ساگيتاريوس نامزد مناسب تری باشد، ساده ترين دليلش اين است كه فاصله آن از مركز كهكشان ما فقط يك سوم فاصله ابرهای ماژلانی است. اما در اخترشناسی همه چيز تحت تأثير موقعيت نيست؛ برای نشان دادن ارتباط مستقيم بين پيچ خوردن كهكشان و كوتوله، بايد بين حركت مداری كوتوله ساگيتاريوس و صفحه چرخش كهكشان راه شيری ارتباطی برقرار شود.

تحقيقات بايلين اولين موردی بود كه در جست وجوی چنين ارتباطی برآمد. بررسی های وی در مورد پيچ خوردن كهكشان ها با استفاده از مفهوم اندازه حركت زاويه ای(angular momentum) صورت گرفته است. اندازه حركت زاويه ای كميتی است كه نشان دهنده شدت چرخش يا دوران سيستم مورد نظر است. همانطور كه اجسام در حال حركت به خط مستقيم اندازه حركت خطی دارند، اجسامی كه حول يك محور در حال چرخش يا دوران هستند اندازه حركت زاويه ای دارند؛ و همانطور كه هنگامی كه دو جسم با يكديگر برخورد می كنند، اندازه حركت خطی آنها با هم جمع می شود، اندازه حركت زاويه ای آنان نيز پس از برخورد به هم افزوده می شود. دو اسكيت باز را در نظر بگيريد كه به يكديگر می پيوندند تا با يكديگر بچرخند. وقتی كه اين دو به طور فيزيكی به يكديگر ملحق می شوند، حركت چرخشی انفرادی آنها با يكديگر تركيب می شود و در نتيجه چرخش واحدی حاصل می شود. بايلين ضمن استفاده از آخرين اندازه گيری های انجام شده در مورد ساختار و چرخش كهكشان راه شيری، اندازه حركت زاويه ای قسمت پيچ خورده آن را به دست آورد. وی سپس مقدار به دست آمده را با اندازه حركت زاويه ای كوتوله ساگيتاريوس مقايسه كرد و برای اولين بار دريافت كه در محدوده خطاهای اندازه گيری، اين دو اندازه حركت زاويه ای هم از لحاظ مقدار و هم از لحاظ جهت با يكديگر برابرند. اين گونه جفت شدن های اندازه حركت زاويه ای تقريبا هيچگاه به طور اتفاقی روی نمی دهد بلكه معمولا فقط وقتی انجام می گيرد كه دو سيستم در حال چرخش همانند دو اسكيت باز به يكديگر ملحق شوند.

اين جفت شدن ها آن قدر شديد نيست كه بتواند آثار آن را توجيه كند، اما ساير شواهد بيانگر آن است كه بر هم كنش كوتوله ساگيتاريوس با صفحه كهكشان راه شيری باعث به وجود آمدن پيچش در كهكشان ما شده است. هنگامی كه سرعت چرخش زياد می شود، پيچش صفحات كهكشانی نيز در نهايت محو می شود. به همين دليل است كه آشپزها خمير پيتزا را بارها و بارها در هوا می گردانند: اين كار باعث می شود كه قطعه گرد و قلنبه موجود در خمير پخش شده و صفحه ای تخت، يكنواخت و نازك ايجاد شود آن روز زمانی هم برای كهكشان راه شيری فرا خواهد رسيد. دير يا زود كهكشان ما هم پيچ خوردگی خود را بر طرف خواهد كرد و دورترين زمانی كه برای اين كار محاسبه شده است از چند صد ميليون تا چند ميليارد سال متغير است. اين كار صورت خواهد گرفت مگر آنكه كهكشان كوتوله ديگری مشابه ساگيتاريوس پيدا شده و در مدار دقيق و مناسب قرار گيرد و نيروی لازم را به كهكشان راه شيری وارد كند و اين كهكشان يكبار ديگر شروع به پيچش كند.

Natural History, Apr. 2003

ترجمه کيوان فيض اللهی: در نظر بسياری از محققان آخرين مرز حقيقی ناشناخته ها، دنيايی است كه در كف درياهای هفت گانه نهان شده است و آنجا در طول اعصار برای رفتن به جايی كه تا پيش از آن پای هيچ انسانی به آن باز نشده بود و اكتشاف در اعماقی كه در آن جا فشار آب می تواند به سرعت اتومبيلی را به يك قوطی نوشابه تبديل كند، روش های بديع بسياری طراحی كرده اند. در نيمه دوم قرن بيستم انواع گوناگونی از كشتی های تحقيقاتی، چه سرنشين دار و چه بدون سرنشين، به كار گرفته شدند اما ركورد عميق ترين شيرجه در 23 ژانويه 1960 توسط يك ماجراجوی سوئيسی، كشوری كه در ميان خشكی محاصره شده و به هيچ دريايی راه ندارد، ثبت شد. روياهای شيرجه به اعماق در بيشتر دست نوشته های كهن يافت می شود اما تقريبا تا همين اواخر انسان نمی توانست به عمقی بيشتر از حدود صدمتر زير سطح آب راه يابد و آن هم تنها در لحظاتی بسيار كوتاه ميسر می شد. اولين تبيسفر كه معنی تحت اللفظی آن «كره عميق» است به سال 1930 برمی گردد.

زمانی كه ويليام بيب (W.Beebe) و اوتيس بارتون (O.Barton) در يك كره فولادی توخالی 2250 كيلوگرمی كه توسط كابل به كشتی مادر بسته شده بود، تا عمق 430 متر نفوذ كردند. اين تبيسفر با وجود برخورداری از خطوط مجزای هوا، وسايل ارتباطی و تجهيزات الكترونيكی اما فاقد سيستم پيشرانش بود و تنها می توانست به كمك كوتاه و بلند شدن كابل متصل به كشتی مادر بالا و پايين برود. اين تبيسفر كوچك با قطری در حدود 2/7 متر در هر بار نمی توانست بيشتر از سه ساعت و نيم زير آب بماند. در واقع بزرگ ترين اشكال اين طرح اين حقيقت بود كه اگر كابل فلزی رابط پاره می شد تبيسفر بايد عاجزانه به قعر دريا فرو می رفت.

توسعه و ساخت تبيس كاف كه معنی تحت اللفظی آن «قايق عميق» است، پيشرفت قابل ملاحظه ای در راه رسيدن به اعماق بود. اين وسيله مشابه زيردريايی های اخير از يك كره فلزی توخالی مخصوص خدمه تشكيل شده بود اما علاوه بر اين يك شناور استوانه ای فلزی نيز برای كنترل عمق به كار می رفت. اين شناور مملو از بنزين بود كه سبك تر از آب و نيز چندين تن آهن و كيسه های شن است. زمانی كه تبيس كاف توان اش را از دست داد درهای الكترومغناطيسی به طور خودكار باز می شوند و كيسه های شن را رها می كنند و زيردريايی به سطح آب می رود.

مشهورترين تبيس كاف، تريست (Trieste) بود كه در واقع نسخه جديدتری از همان تبيس كافی بود كه در سال 1953 در خليج ناپل تا عمق 3100 متری نفوذ كرد. اين ركورد توسط آگوست پيكارد (A.Piccard)، كاشف سوئيسی ثبت شد. عشق اول پيكارد هوا بود و وی در سال 1931 اولين بالون سرنشين داری را ساخت كه توانست به لايه استراتوسفر جو پرواز كند و به ارتفاعی در حدود 15870 متر دست يابد. اما سرانجام وی توجه اش را به كف دريا معطوف كرد. در 1958 نيروی دريايی ايالات متحده نسخه دومی از كشتی پيكارد را با قيمت 250 هزار دلار به دست آورد و پس از اصلاحات گسترده تريست را به دريا برگرداند. اما اين بار هدف گودال ماريانا در 11 هزار متری بود. در واقع اين عميق ترين نقطه روی سياره زمين است. ژاكوس پسر آگوست پيكارد در اين ماموريت توسط يك ستوان نيروی دريايی به نام دان واش (D.Wash) همراهی شد. بنزين از شناور خارج شد تا اجازه دهد تريست در آب فرو رود و كيسه آهن آماده رها شدن بود تا در هنگام بالا آمدن يا شناوری اضطراری به كمك تريست بيايد. سرانجام تريست پس از 4 ساعت و با ضربه ای آهسته اين دو مرد را به كف دريا رساند. فشار آب در حوالی 11 هزار متری زير سطح دريا به عدد خردكننده 1128 اتمسفر يعنی بيشتر از هزار برابر فشار روی سطح زمين می رسد. اين ميزان برای شكستن يكی از پنجره های مجرای ورودی كه به اتاقك سرنشين ها منتهی می شد، كافی بود. اما اين خسارت ماموريت را به خطر نينداخت.

با توجه به تحرك محدود، پنجره های كوچك و شرايط دشوار كابين، تريست حقيقتا چيزی بيشتر از يك پايگاه تحقيقاتی در اختيار نمی گذارد. تريست به جز شيرجه به ماريانا تنها دو ماموريت مهم ديگر داشت. در سال 1963 از اين تبيس كاف برای يافتن و بررسی لاشه ترشر، زيردريايی هسته ای كه با تمام سرنشينانش در عمق 2560 متری غرق شد، به كار رفت. پنج سال بعد نيروی دريايی آمريكا زيردريايی ديگری موسوم به اسكورپيون را از دست داد و بار ديگر تريست روانه شد تا مشخص شود چه اتفاقی افتاده است. از آن پس محققان نيروی دريايی و عادی با انواع طراحی های كشتی های زير آبی عميق ظهور كردند كه تاكيد بيشتری بر عمق داشتند تا تحرك و پويايی. در سال 2003 ژاپنی ها ادعا می كنند كه عميق ترين كشتی زير آبی موسوم به شينكهای در اختيار آن است. اين وسيله كه توسط مركز تكنولوژی و علوم دريايی ژاپن ساخته شده در خلال يك گردش تا عمق 6540 متری گودال ژاپن نفوذ كرد.

Popular Mechanics, Mar. 2003

دكتر محمود بهزاد: تغيير شيوه زندگی برای جلوگيری از پوكی استخوان: فعاليت عضلانی مرتب و مصرف غذای دارای كلسيم كافی از پوكی استخوان جلوگيری می كند. استخوان بين 25 تا 40 سالگی به حداكثر رشد خود می رسد. اين حداكثر در مردان 25درصد تا 30 درصد بيش از زنان است و اين خود عاملی است كه زنان را بيشتر در معرض پوكی استخوان قرار می دهد. كاهش توده استخوانی بعد از رسيدن به حداكثر، آغاز می شود و يائسگی به آن شتاب می دهد. تغيير شيوه زندگی برای جلوگيری از بيماری های قلبی: با كاهش وزن و ترك سيگار و تغيير رژيم غذايی و ورزش مرتب عوامل خطر بيماری های قلبی كاهش می يابند. ورزش بدنی مرتب باعث كاهش خطر بيماری های قلبی می شود و استخوان ها را محكم تر می كند و از شكستگی آن كه يكی از خطرهای سالخوردگی است، پيشگيری می نمايد.

هيچ وقت برای آغاز ورزش دير نيست. عضلات يك فرد 80 ساله به اندازه يك جوان 25 ساله با ورزش قوی می شوند. از مصرف داروهايی مثل آرامبخش ها، خواب آورها يا الكل بايد پرهيز شود زيرا قدرت تشخيص فرد را كم می كند و بر احتمال سكندری خوردن و افتادن در موقع راه رفتن می افزايد. سه بار ورزش نيم ساعتی در هفته حداقلی است كه توصيه می شود. اگر روزی نيم ساعت پياده روی سريع و آهسته به تناوب انجام گيرد، آرمانی است. ورزش بايد آهسته آغاز گردد و مسافت تدريجا افزايش يابد. اگر كسی ناراحتی مفاصل داشته باشد شنا بهترين ورزش است زيرا به آنها فشار وارد نمی آورد. اغلب به علت نداشتن وقت ورزش نمی كنند ولی بايد ورزش را جزء كارهای روزانه آورد. اگر در روز ناچاريد با اتوبوس يا ماشين سواری به محل كار برويد، يكی دو ايستگاه زودتر از اتوبوس پياده شويد يا دست كم يك كيلومتری محل كار ماشين خود را پارك كنيد. ورزش را بايد تا پايان عمر ادامه داد.

بايد مواظب رژيم غذايی بود

استروژن طبيعی: بعضی پژوهشگران بر اين باورند كه استروژن طبيعی، كه در بسياری از غذاهای گياهی، به خصوص باقلا و حبوبات (بن شن) وجود دارد می تواند زنان يائسه را از ابتلا به پوكی استخوان و بيماری های قلبی و سرطان پستان محفوظ دارد. شيوع اين بيماری ها در ژاپن، كه سويای حاوی استروژن بخش اصلی غذای آنها را تشكيل می دهد، بسيار كمتر است.

كلسيم: از آنجا كه كلسيم برای رشد استخوان و استحكام آن لازم است، رژيم غذايی سالم بايد به مقدار كافی از آن داشته باشد. شير و پنير سرشار از كلسيم اند. در مخلوط غلات و خشكبار كه صبح ها با شير می خورند و باقلای پخته و پرتقال و نان سفيد و قهوه ای نيز كلسيم موجود است، متاسفانه بسياری از زنان از خوردن شير به خاطر چربی موجود در آن امتناع می كنند، حال آنكه بايد به خوردن شيرهای عاری از چربی ادامه دهند. كنسرو ماهی ساردين، كه در فرايند تهيه آن استخوان ها را نرم می كنند، سرشار از كلسيم است.

ويتامين D: سال هاست كه خوردن لبنيات حاوی ويتامين D رو به كاهش گذاشته است و با افزايش نرخ شكستگی استخوان در ارتباط است زيرا اين ويتامين برای كمك به جذب كلسيم و ساختن استخوان محكم ضرورت دارد.

تكميل رژيم غذايی: مصرف كلسيم مكمل با غذای ناكافی، به خصوص در اوايل عمر يعنی سال هايی كه استخوان ها در حال رشدند سودمند است. مدارك مبتنی بر مصرف كلسيم در اواخر عمر برای كاهش خطر شكستگی استخوان معدودند. ويتامين D مكمل نيز وجود دارد كه نبايد از مقدار مقرر بيشتر مصرف شود. 2000 ميلی گرم كلسيم و 500 واحد بين المللی ويتامين D هر روز كفايت می كند. بيش از اين مقدار خطر تشكيل سنگ های كليوی را به همراه دارد. اگر به هر علتی مايعات كم مصرف می كنيد يا ناچار به استراحت در بستر هستيد، در مصرف مقادير كلسيم مكمل و ويتامين با پزشك مشورت كنيد. استفاده از استروژن گياهی در رفع گر گرفتگی و ديگر علامات مرضی خفيف يائسگی سودمند است ولی در رفع پوكی استخوان مدارك موجود ضد و نقيض اند.

از نوشيدن نوشابه های الكلی بايد پرهيز شود زيرا علاوه بر زيانی كه برای تندرستی دارد بر خطر پوكی استخوان می افزايد. چگالی سر استخوان ران زنانی كه اواخر دهه چهل عمر خود را می گذرانند، اگر در مصرف نوشابه های الكلی افراط كنند، 12 درصد كاهش می يابد. و اين كاهش خطر شكستگی سر استخوان ران را زياد می كند.

مواظب وزن خود باشيد: شاخص وزن از تقسيم كردن وزن به كيلوگرم به مربع قد به متر به دست می آيد. توصيه می شود كه شاخص وزن خود را بين 20 و 25 نگه داريد تا جلو پوكی استخوان و بيماری های قلبی گرفته شود. اگر وزن تان 70 كيلوگرم است و قدتان 68/1متر است شاخص وزن تان 8/24 می شود يعنی حدود 25 بيش از اين مقدار اضافه وزن به زيان بدن است.

كشيدن سيگار را ترك كنيد: سيگار بر خطر بيماری های قلبی و شكستگی استخوان و سرطان می افزايد. زنان سيگاری يكی دو سال زودتر از غير سيگاری ها يائسه می شوند. پستان ها را بايد به طور مرتب كنترل كرد. كنترل پستان بعد از هر عادت ماهيانه عملی آرمانی است. اگر هر چيز غيرعادی در پستان احساس كرديد فورا به پزشك مراجعه كنيد تا با راديوگرافی از پستان (ماموگرافی) معلوم شود سرطانی شده است يا نه. اين كنترل، مرگ و مير از سرطان پستان را كاهش می دهد. در حالات زير فورا به پزشك مراجعه كنيد: / اگر خون روی غيرمعمولی داريد. / اگر چيزی قلنبه درون پستان حس می كنيد. / اگر ترشحاتی از نوك پستان مشاهده می كنيد. / اگر پوست پستان كيس خورده باشد.

• شناسايی ژن عارضه دو قطبی

محققان ژنی را شناسايی كرده اند كه عامل بروز برخی عارضه های دوقطبی است. تغيير شديد خلق و خو مشخصه عارضه های دوقطبی است كه پيش از اين افسردگی جنون آميز ناميده می شد. بر اساس اين تحقيق بروز جهش در يك ژن كه حساسيت نسبت به انتقال دهنده های عصبی همچون دوپامين را كنترل می كند عامل اصلی بروز عارضه دو قطبی در بيش از 10 درصد موارد ابتلا به اين عارضه است. به گفته محققان اين جهش سبب می شود تا فرد نسبت به دوپامين حساسيت بيش از اندازه نشان داده و در نتيجه تغيير شديد رفتاری كه مشخصه اين بيماری است روی دهد. به گفته محققان، بيماری پيچيده عارضه دوقطبی در اثر ژن های متعددی بروز می كند. گرچه تحقيقات پيشين، ژن های مظنون يا محل تقريبی قرار گرفتن ژن های معيوب بر روی DNA را مشخص ساخته بود اما به گفته محققان دانشگاه كاليفرنيا اين اولين بار است كه محل دقيق ژن عامل بروز اين بيماری شناسايی می شود.

• قهوه بدون كافئين

پژوهشگران موسسه علوم و فناوری نارا در ژاپن از طريق مهندسی ژنتيك نوعی گياه قهوه توليد كرده اند كه كافئين كمتری دارد و طعم آن درست همانند قهوه طبيعی است. به گفته محققان ميزان كافئين اين گياه تا 70 درصد كمتر از قهوه طبيعی بوده و اين امر نشان می دهد توليد دانه های قهوه كه به طور طبيعی كافئين كمتری داشته باشند امكان پذير است. گياه قهوه مذكور تقريبا يكسال سن دارد اما 4 تا 5 سال طول می كشد تا مقدار كافئين موجود در دانه قهوه مشخص شود. كافئين قهوه آسياب شده و بو داده شده معمولا بيشتر از قهوه فوری بوده و علاوه بر اين مقدار كافئين قهوه روبوستا دو برابر قهوه اربيكاس است. به جای فرآيندهای صنعتی پر هزينه و پيچيده برای كاهش كافئين قهوه كه می تواند موجب بد طعم شدن قهوه شود اين محققان از شيوه ای به نام تداخل RNA برای غيرفعال كردن ژنی كه در سنتز كافئين در گياهان نقش دارد استفاده كردند. روش های كنونی كاهش كافئين از طريق استخراج شيميايی است كه طی آن نه تنها كافئين بلكه تركيبات معطر قهوه نيز از بين می رود و به توليد محصول بی مزه و بدطعم می انجامد. شيوه اصلاح ژنتيكی كه طی آن تنها ميزان كافئين قهوه كاهش می يابد توانسته است به اين مشكل فائق آيد. جوانه گياه قهوه بدون كافئين كه حدودا 15 سانتی متر است در مقايسه با سايرگونه ها 50 تا 70 درصد كافئين كمتری دارد. به گفته محققان اين شيوه، فرآيند پرورش را كندتر كرده و می تواند به ابداع روش های جديد برای تهيه گونه های جديد گياهان قهوه كمك كند.