روبرت هازن

روبرت ميلر هازن (مواليد 1 نوفمبر 1948) عالم معادن وعالم أحياء فلكية أمريكي . وهو باحث علمي في مختبر الجيوفيزياء التابع لمؤسسة كارنيجي في واشنطن ، وأستاذ كلارنس روبنسون لعلوم الأرض في جامعة جورج ماسون بالولايات المتحدة . يشغل هازن منصب المدير التنفيذي لمرصد الكربون العميق .

وُلد هازن في روكفيل سنتر ، نيويورك، في الأول من نوفمبر عام 1948. والداه هما بيغي هازن ( اسمها قبل الزواج دوروثي إيلين تشابين؛ 1918-2002) ودان هازن ( اسمه قبل الزواج دانيال فرانسيس هازن الابن؛ 1918-2016). ^{[ 3 ] [ 4 ]} قضى طفولته المبكرة في كليفلاند ، بالقرب من محجر أحافير حيث جمع أول ثلاثية فصوص له في سن التاسعة تقريبًا. ^{[ 5 ]}

انتقلت عائلة هازن إلى نيوجيرسي ، حيث لاحظ بيل ويلش، مُعلّم روبرت في الصف الثامن، اهتمام روبرت بجمع المعادن. يتذكر هازن لاحقًا: "أهداني مجموعةً أوليةً تضم 100 عينة، وكتيباتٍ إرشاديةً للمعادن، ونسخًا مطبوعةً من إرشادات الوصول إلى باترسون وفرانكلين في نيوجيرسي". ^{[ 6 ]} كما أبدى هازن اهتمامًا مبكرًا بالموسيقى، فبدأ بالعزف على البيانو في سن الخامسة، ثم الكمان في سن السادسة، وأخيرًا البوق في سن التاسعة. ^{[ 7 ]}

حصل هازن على شهادتي البكالوريوس والماجستير في علوم الأرض من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا عام ١٩٧١. بدأ دراسته بنية التخصص في الهندسة الكيميائية، لكنه انجذب إلى حماس ديفيد وونز، فتحوّل إلى علم المعادن . تحت إشراف وونز، أنجز رسالة ماجستير حول استبدال الكاتيونات في الميكا ثلاثية الأوجه ؛ وكان منشوره في مجلة "American Mineralogist" أول منشور له يحظى باقتباسات كثيرة. ^{[ ٨ ] [ ٩ ]} حصل على درجة الدكتوراه في علم المعادن وعلم البلورات من جامعة هارفارد عام ١٩٧٥. تناولت أطروحته، بإشراف تشارلز بورنهام، تعلم كيفية استخدام مطياف حيود رباعي الدوائر لإجراء دراسة البلورات بالأشعة السينية تحت ضغط عالٍ ، وتطبيق ذلك على الأوليفين . أصبح هذا محورًا رئيسيًا في مسيرته المهنية المبكرة. ^{[ ٨ ] [ ١٠ ] [ ٦ ]}

أثناء عمله كزميل ما بعد الدكتوراه في الناتو بجامعة كامبريدج في إنجلترا، عمل هازن مع تشارلز برويت لتحديد العلاقات التجريبية لتأثير درجة الحرارة والضغط على المسافات بين الذرات في الأكاسيد والسيليكات . ^{[ 8 ] [ 11 ]}

في عام ١٩٧٦، انضم هازن إلى مختبر الجيوفيزياء التابع لمؤسسة كارنيجي كباحث مشارك. ^{[ ١ ]} بعد فترة وجيزة قضاها في قياس الخصائص البصرية للمعادن القمرية مع بيتر بيل وديفيد ماو ، بدأ العمل في مجال علم البلورات بالأشعة السينية مع لاري فينغر. ^{[ ٨ ]} وقد استذكر لاحقًا قائلًا: "كان هذا التعاون مثاليًا في عالم المعادن: لاري كان شغوفًا بكتابة البرامج، وبناء الأجهزة، وتحليل البيانات؛ أما أنا فكنت شغوفًا بتركيب البلورات، وتشغيل أجهزة حيود الأشعة السينية، وكتابة الأبحاث." ^{[ ٦ ]} تعاونا لمدة عقدين من الزمن، وحددا ما يقارب ألف بنية بلورية تحت ضغوط ودرجات حرارة متغيرة، وهو عمل لُخِّص في كتابهما الصادر عام ١٩٨٢ بعنوان " الكيمياء البلورية المقارنة" . ^{[ ٨ ] [ ١٢ ]}

يمكن تصنيف جزء كبير من عمل هازن ضمن فيزياء المعادن ، وهو مجال يجمع بين الجيوفيزياء وعلم المعادن. ورغم أن هذا المجال شهد إسهامات رائدة من بيرسي بريدجمان، الحائز على جائزة نوبل ، وتلميذه فرانسيس بيرش ، في أوائل ومنتصف القرن العشرين، إلا أنه لم يُطلق عليه اسم حتى ستينيات القرن العشرين. وفي سبعينيات القرن نفسه، أبدى بعض العلماء قلقهم من الحاجة إلى منهج أكثر تكاملاً بين التخصصات لفهم العلاقة بين القوى بين الذرات وخصائص المعادن. وقد شارك هازن وبرويت في تنظيم أول مؤتمر لفيزياء المعادن، والذي عُقد في الفترة من 17 إلى 19 أكتوبر 1977 في منزل إيرلي في وارينتون، بولاية فرجينيا . ^{[ 13 ]}

الموصلات الفائقة ذات درجة الحرارة العالية

عند تبريد بعض المواد إلى درجات حرارة منخفضة للغاية، يحدث تحول مفاجئ تنخفض فيه المقاومة الكهربائية إلى الصفر، وتُطرد أي مجالات مغناطيسية . تُعرف هذه الظاهرة باسم الموصلية الفائقة . للموصلات الفائقة تطبيقات عديدة، منها المغناطيسات الكهربائية القوية، والدوائر الرقمية السريعة ، ومقاييس المغناطيسية الحساسة ، إلا أن درجات الحرارة المنخفضة للغاية المطلوبة تجعل هذه التطبيقات أكثر صعوبة وتكلفة. حتى ثمانينيات القرن الماضي، لم تكن هناك موصلات فائقة تتجاوز درجة حرارتها 21 كلفن (-252.2 درجة مئوية) . ثم في عام 1986، اكتشف باحثان من شركة IBM، وهما جورج بيدنورز وك . أليكس مولر ، مادة خزفية ذات درجة حرارة حرجة تبلغ 35 كلفن (-238.2 درجة مئوية) . أدى هذا الاكتشاف إلى بحث محموم عن درجات حرارة حرجة أعلى. ^{[ 15 ]}    

قام فريق بقيادة بول تشو في جامعة هيوستن بدراسة بعض المواد المصنوعة من الإيتريوم والباريوم والنحاس والأكسجين ( YCBO ) ، وكانوا أول من حصل على درجة حرارة حرجة أعلى من درجة غليان النيتروجين السائل . احتوت عينات YCBO على خليط من معادن سوداء وخضراء، وعلى الرغم من معرفة الباحثين بالتركيب المتوسط، إلا أنهم لم يكونوا على دراية بتركيب الطورين. في فبراير 1987، لجأ تشو إلى ماو وهايزن، لقدرتهما على تحديد تركيب حبيبات المعادن الصغيرة في الصخور. استغرق ماو وهايزن أسبوعًا لتحديد التركيب؛ وكان الطور الأسود، الذي تبين أنه الموصل الفائق _، هو YBa₂Cu₃O₇ _{− δ} . ^{[ 16 ]}

توصل ماو وهايزن إلى أن البنية البلورية للطور فائق التوصيل تشبه بنية البيروفسكايت ، وهو معدن مهم في وشاح الأرض . ^{[ 17 ]} وفي وقت لاحق، حدد فريق هايزن اثني عشر موصلًا فائقًا أكسيديًا آخر عالي الحرارة، جميعها ذات بنى بيروفسكايت ، وعملوا على الموصلات الفائقة العضوية . ^{[ 18 ]}

بحلول منتصف التسعينيات، شعر هازن أن بحثه قد وصل إلى "مرحلة مستقرة" حيث باتت المبادئ الأساسية لكيفية انضغاط البلورات معروفة. أصبحت الأسئلة التي يطرحها أكثر تحديدًا، ونادرًا ما كانت الإجابات مفاجئة. لذا غيّر مسار بحثه لدراسة الأصول الكيميائية للحياة. ^{[ 19 ]} سنحت هذه الفرصة عندما أدرك زميله في جامعة جورج ماسون ، هارولد مورويتز ، أن درجة الحرارة والضغط عند فتحة حرارية مائية قد يغيران خصائص الماء، مما يسمح بحدوث تفاعلات كيميائية تتطلب عادةً وجود إنزيم . وبمساعدة هاتن يودر ، المتخصص في علم المعادن تحت الضغط العالي، حاولوا تعريض البيروفات في الماء لضغط عالٍ، على أمل حدوث تفاعل بسيط ينتج عنه أوكسالوأسيتات . ولكن بدلاً من ذلك، كشف تحليل أجراه جورج كودي، عالم الكيمياء الجيولوجية العضوية، أنهم حصلوا على عشرات الآلاف من الجزيئات. ^{[ 20 ]}

قوبل نشر نتائجهم، التي بدت وكأنها تدعم فرضية الفتحات الحرارية في أعماق البحار ، ^{[ 21 ]} بانتقادات لاذعة، لا سيما من ستانلي ميلر وزملائه الذين يعتقدون أن الحياة نشأت على السطح. وإلى جانب الانتقادات العامة التي مفادها أن المركبات العضوية لن تصمد طويلًا في ظروف الحرارة والضغط العاليين، أشاروا إلى العديد من عيوب التجربة. في كتابه " سفر التكوين" ، يُقر هازن بأن ستانلي ميلر "كان محقًا بشكل أساسي" بشأن التجارب، لكنه يجادل بأن "فن العلم لا يكمن بالضرورة في تجنب الأخطاء؛ بل غالبًا ما يتحقق التقدم من خلال ارتكاب الأخطاء بأسرع ما يمكن، مع تجنب تكرار الخطأ نفسه مرتين". ^{[ 22 ]} في أعمال لاحقة، شكّل الفريق جزيئات حيوية من ثاني أكسيد الكربون والماء، وحفّز تكوين الأحماض الأمينية باستخدام أكاسيد وكبريتيدات المعادن الانتقالية ؛ وتحفز العناصر الانتقالية المختلفة تفاعلات عضوية مختلفة. ^{[ 18 ] [ 6 ]}

التماثل الكيميائي

غالبًا ما توجد الجزيئات العضوية في صورتين متطابقتين، يُشار إليهما عادةً بـ"اليمنى" و"اليساري". تُسمى هذه اليدوية بالكيرالية . على سبيل المثال، يوجد حمض الألانين الأميني في صورة يمينية (ألانين-D) وأخرى يسارية (ألانين-L). تتميز الخلايا الحية بانتقائيتها العالية، حيث تختار الأحماض الأمينية فقط في صورتها اليسارية والسكريات في صورتها اليمينية. ^{[ 23 ]} مع ذلك، تُنتج معظم العمليات غير الحيوية كمية متساوية من كليهما. لا بد أن الحياة قد طورت هذا التفضيل بطريقة ما ( التماثل الكيرالي )؛ ولكن على الرغم من أن العلماء قد اقترحوا العديد من النظريات، إلا أنهم لا يتفقون على الآلية. ^{[ 24 ]}

درس هازن إمكانية اكتساب الجزيئات العضوية تناظرًا كيراليًا عند نموها على أسطح البلورات المعدنية. فبعضها، مثل الكوارتز ، يأتي على شكل صورة معكوسة؛ بينما البعض الآخر، مثل الكالسيت ، متناظر حول مركزه، لكن أسطحه تأتي في أزواج ذات تناظر كيرالي متعاكس. ^{[ 25 ]} بالتعاون مع تيم فيلي، خبير التحليل الكيميائي العضوي، وجلين جودفريند، عالم الجيوكيمياء، قام هازن بتنظيف بلورات كالسيت كبيرة وغمرها في حمض الأسبارتيك . ووجدوا أن لكل سطح من أسطح البلورة ميلًا طفيفًا نحو الشكل الأيسر أو الأيمن من الأسبارتات. واقترحوا أن آلية مماثلة قد تعمل على الأحماض الأمينية والسكريات الأخرى. ^{[ 26 ]} وقد حظي هذا العمل باهتمام كبير من صناعة الأدوية، التي تحتاج إلى إنتاج بعض أدويتها بتناظر كيرالي نقي. ^{[ 8 ]}

في حفل عيد الميلاد عام ٢٠٠٦، سأل عالم الفيزياء الحيوية هارولد مورويتز هازن عما إذا كانت هناك معادن طينية خلال حقبة الأركي . لم يتذكر هازن أن عالم معادن قد سأل من قبل عما إذا كان معدن معين موجودًا في حقبة معينة، ^{[ ٢٧ ] [ ٢٨ ]} وخطر بباله أنه لم يسبق لأحد أن استكشف كيف تغيرت معادن الأرض عبر الزمن. عمل على هذا السؤال لمدة عام مع زميله المقرب، عالم الكيمياء الجيولوجية ديمتري سفيرجنسكي في جامعة جونز هوبكنز ، وبعض المتعاونين الآخرين، بمن فيهم عالم المعادن روبرت داونز، وعالم الصخور جون فيري، وعالم الأحياء الجيولوجية دومينيك بابينو. وكانت النتيجة ورقة بحثية نُشرت في مجلة American Mineralogist قدمت سياقًا تاريخيًا جديدًا لعلم المعادن أطلقوا عليه اسم تطور المعادن . ^{[ ٢٩ ]}

استنادًا إلى مراجعة الأدبيات العلمية، قدّر هازن وزملاؤه أن عدد المعادن في النظام الشمسي قد ازداد من حوالي اثني عشر معدنًا عند تكوينه إلى أكثر من 4300 معدن في الوقت الحاضر. (وفي عام 2017، وصل هذا العدد إلى 5300 معدن ^{[ 30 ]} ). وتوقعوا زيادةً منتظمةً في عدد أنواع المعادن عبر الزمن، وحددوا ثلاث حقب رئيسية للتغير: تكوين النظام الشمسي والكواكب؛ وإعادة تشكيل القشرة والوشاح وبداية حركة الصفائح التكتونية ؛ وظهور الحياة. بعد الحقبة الأولى، بلغ عدد المعادن 250 معدنًا؛ وبعد الثانية، 1500 معدن. أما المعادن المتبقية فقد أصبحت ممكنة بفضل نشاط الكائنات الحية، ولا سيما إضافة الأكسجين إلى الغلاف الجوي. ^{[ 31 ] [ 32 ] [ 33 ] [ 34 ] [ 35 ]} تبعت هذه الورقة البحثية خلال السنوات القليلة التالية عدة دراسات ركزت على عنصر كيميائي واحد في كل مرة، ورسمت خرائط الظهور الأول للمعادن التي تحتوي على كل عنصر. ^{[ 36 ]}

بدأ هازن وزملاؤه مشروع تحدي المعادن الكربونية ، وهو مشروع علمي للمواطنين مخصص لتسريع اكتشاف المعادن الحاملة للكربون "المفقودة" . ^{[ 37 ]}

بصفته أستاذًا في جامعة جورج ماسون، يحمل اسم كلارنس ب. روبنسون، طوّر هازن دوراتٍ مبتكرة لتعزيز الثقافة العلمية لدى العلماء وغير المتخصصين على حدٍ سواء. ^{[ 38 ]} بالتعاون مع الفيزيائي جيمس تريفيل ، طوّر دورةً وصفاها بـ"تقدير العلوم"، موجهةً لغير المتخصصين. تمحورت الدورة حول 20 "فكرةً عظيمةً في العلوم"، تم اختصارها لاحقًا إلى 18 فكرة. ^{[ 39 ] [ 40 ]} إضافةً إلى نشر أفكارهما في العديد من المجلات، حوّلا الدورة إلى كتابٍ بعنوان "العلم مهم: تحقيق الثقافة العلمية". استخدما المبادئ لتنظيم شروحات "عددٍ هائلٍ من المواضيع ذات الأهمية الاجتماعية، والأساسية، أو الحاسمة بيئيًا". ^{[ 41 ]} حظي الكتاب بحملةٍ دعائيةٍ مسبقةٍ غير معتادةٍ لكتب العلوم الشعبية، شملت مقالًا كتباه لمجلة نيويورك تايمز الأسبوعية ، ^{[ 42 ]} وإشادةً من الكاتب غزير الإنتاج إسحاق أسيموف والحائز على جائزة نوبل في الفيزياء ليون ليدرمان ، بالإضافة إلى جولةٍ ترويجية. ^{[ 41 ]} في مقالٍ نُشر في مجلة ساينس حول الكتاب، زوّدوا المؤلف بالقائمة الأصلية التي تضم 20 فكرة، ودعوا القراء لإرسال تعليقاتهم. ^{[ 39 ]} استجاب نحو 200 قارئ، أيدوا عمومًا فكرة هذه القائمة، مع انتقادهم الشديد للعديد من التفاصيل، بما في ذلك الأسلوب غير الرسمي واللغة المبهمة أحيانًا. وكانت النقطتان 1 ("الكون منتظم ويمكن التنبؤ به") و16 ("كل شيء على الأرض يعمل في دورات") من بين أكثر النقاط انتقادًا. ^{[ 43 ]} دافع هازن وتريفيل عن النقطة 1، مؤكدين أنها لم تكن تهدف إلى الدفاع عن الحتمية، وأنهما تناولتا ظواهر غير متوقعة كالفوضى ؛ [ ^{43 ] لكنهما} استخدما أيضًا الردود لتعديل قائمة الأفكار في الطبعات اللاحقة.

قام هازن وتريفيل بتأليف ثلاثة كتب دراسية لطلاب المرحلة الجامعية: العلوم: منهج متكامل (1993)، ^{[ 44 ]} والعلوم الفيزيائية: منهج متكامل (1995)، ^{[ 45 ]} وأهمية الفيزياء: مدخل إلى الفيزياء المفاهيمية (2004). ^{[ 46 ]} استخدم هازن هذه الكتب كأساس لدورة تدريبية مكونة من 60 محاضرة، تتضمن تسجيلات فيديو وصوتية، بعنوان " متعة العلم" . ^{[ 47 ] [ 38 ]}

في عام ٢٠٠٨، كان هازن عضوًا منتهيًا في لجنة الجمعية الأمريكية لتقدم العلوم المعنية بالفهم العام للعلوم والتكنولوجيا. وقد اقترح هو وزوجته مارجي، ملاحظين أهمية تواصل العلماء مع الجمهور، إلا أن هذا التواصل لا يُسهم بالضرورة في حصولهم على التثبيت الوظيفي، جائزة جديدة بعنوان "جائزة الباحثين في بداية مسيرتهم المهنية للتواصل مع الجمهور في مجال العلوم"، وأسسا صندوقًا خاصًا بها. ^{[ ٤٨ ]} أُعلن عن الجائزة الأولى، وقيمتها ٥٠٠٠ دولار أمريكي، في عام ٢٠١٠. ^{[ ٤٩ ]}

هازن زميل في الجمعية الأمريكية لتقدم العلوم .

منحت الجمعية المعدنية الأمريكية هازن جائزة الجمعية المعدنية الأمريكية عام 1982، ووسام الخدمة العامة المتميزة عام 2009. ^{[ 38 ] [ 50 ]} وفي عام 2016، نال أرفع جوائزها، وسام روبلينغ . ^{[ 8 ] [ 6 ]} كما شغل منصب محاضر متميز، وهو رئيس سابق للجمعية. وقد أطلق هيكسيونغ يانغ، أحد طلابه السابقين، اسم "هازينيت" على معدن اكتُشف في بحيرة مونو تكريمًا له. ^{[ 34 ]}

في عام 1986، حصل هازن على جائزة إيباتيف ، التي تمنحها الجمعية الكيميائية الأمريكية تقديراً لـ "العمل التجريبي الكيميائي المتميز في مجال التحفيز أو الضغط العالي". ^{[ 51 ]}

حصل هو وزوجته مارغريت على جائزة ديمز تايلور من الجمعية الأمريكية للملحنين والمؤلفين والناشرين في عام 1989 عن كتاب "رجال الموسيقى" . ^{[ 52 ]}

حصل هازن على جائزة إي إيه وود للكتابة العلمية من الجمعية الأمريكية لعلم البلورات في عام 1998، ^{[ 53 ]} وذلك لكتاباته العلمية الشعبية والتعليمية.

في عام 2012، قدم مجلس التعليم العالي لولاية فرجينيا جائزة أعضاء هيئة التدريس المتميزين إلى هازن. ^{[ 54 ]}

ألقى هازن العديد من المحاضرات المرموقة في الجامعات. وقد ألقى محاضرة متميزة من مديرية العلوم البيولوجية في المؤسسة الوطنية للعلوم عام 2007، ^{[ 55 ]} وحصل على لقب المحاضر المتميز من سيجما إكس آي للفترة 2008-2010. ^{[ 56 ] [ 57 ]}

في عام 2019، تم اختيار هازن زميلاً في الاتحاد الجيوفيزيائي الأمريكي. ^{[ 58 ]}

في عام 2021، حصل هازن على ميدالية التميز في العلوم المعدنية من الرابطة الدولية للمعادن . ^{[ 59 ]}

هازن مؤلف لأكثر من 350 مقالاً و20 كتاباً في العلوم والتاريخ والموسيقى.

زوجة هازن، مارجي (اسمها قبل الزواج مارغريت جوان هيندل)، كاتبة علمية ومؤرخة منشورة. ^{[ 65 ]} كان والدها الراحل، هوارد بروك هيندل، الحاصل على درجة الدكتوراه (1918-2001)، مؤرخًا درس دور الثقافة المادية في تاريخ الولايات المتحدة، وشغل منصب مدير المتحف الوطني للتاريخ الأمريكي من عام 1974 إلى عام 1978. ^{[ 66 ]} كان شقيق هازن الراحل، دان تشابين هازن، الحاصل على درجة الدكتوراه (1947-2015)، أمين مكتبة بحثية أكاديمية، وكان منتسبًا إلى مكتبات جامعة هارفارد ، واشتهر بإنجازاته في مركز مكتبات الأبحاث ودعمه للمجموعات من أمريكا اللاتينية. وقد خلدت جامعة هارفارد ذكرى دان هازن بإنشاء كرسيين باسمه. ^{[ 67 ]} لدى عائلة هازن طفلان: بنيامين هيندل هازن (مواليد 1976) وإليزابيث بروك هازن (مواليد 1978). ^{[ 1 ]}

• "نبذة" . كارنيجي ساينس . المختبر الجيوفيزيائي . تم الاطلاع عليه بتاريخ 12 فبراير 2018 .
• المعادن وأصول الحياة (روبرت هازن، ناسا ) (فيديو، 60 دقيقة، أبريل 2014).
• متعة العلم (دورة فيديو) (2001) ؛ دليل إرشادي (PDF)
• معلوماتية المعادن: تصور عالم المعادن المذهل