.png){kind=small}
لماذا للمطر رائحة مميزة؟ كيمياء رائحة المطر وسر الجيوسمين
هل لاحظت تلك الرائحة الترابية المميزة التي تنتشر في الهواء عندما تهطل الأمطار، خصوصًا بعد فترة طويلة من الجفاف؟ قد نصفها بأنها رائحة المطر، لكن المثير للاهتمام أن قطرات الماء نفسها ليست صاحبة هذه الرائحة.
وراء هذه الظاهرة مجموعة من المركبات الكيميائية والعمليات الفيزيائية، من أشهرها مركب يسمى الجيوسمين (Geosmin)، إضافة إلى مركبات مصدرها النباتات والتربة. أما الرائحة المميزة المرتبطة بهطول المطر على الأرض الجافة فتعرف باسم البتريكور (Petrichor).
فما هو البتريكور؟ ومن أين يأتي الجيوسمين؟ وكيف تستطيع قطرة مطر صغيرة أن تنقل رائحة التربة إلى أنفك؟
ما اسم رائحة المطر؟
تُعرف الرائحة الترابية المميزة التي ترتبط بهطول المطر بعد فترة من الجفاف باسم البتريكور Petrichor.
وقد صاغ هذا المصطلح الباحثان الأستراليان Isabel Joy Bear وRichard G. Thomas في ستينيات القرن العشرين أثناء دراسة الرائحة المنبعثة من التربة والصخور بعد تعرضها للمطر.
لكن البتريكور ليس اسمًا لمادة كيميائية واحدة، وإنما وصف للرائحة الناتجة عن مجموعة من المركبات والعمليات التي تحدث عند وصول الماء إلى التربة والأسطح الجافة.
ما هو الجيوسمين؟
يعتبر الجيوسمين Geosmin من أهم المركبات المرتبطة بالرائحة الترابية المميزة بعد المطر.
وصيغته الجزيئية هي:
C12H22O
والجيوسمين مركب عضوي من مجموعة المركبات التربينية، تنتجه بعض الكائنات الدقيقة الموجودة في البيئة، ومنها أنواع من البكتيريا التي تعيش في التربة.
ومن أشهر الكائنات المرتبطة بإنتاجه أنواع من Streptomyces وغيرها من البكتيريا والأحياء الدقيقة.
والأمر المذهل أن الأنف البشري شديد الحساسية للجيوسمين، إذ يستطيع الإنسان اكتشاف رائحته عند تراكيز منخفضة للغاية تصل إلى أجزاء قليلة من التريليون.
من أين تأتي رائحة التراب بعد المطر؟
خلال الفترات الجافة تتراكم على التربة والصخور مجموعة من المواد العضوية والمركبات الناتجة عن النباتات والكائنات الدقيقة.
وعندما يهطل المطر تبدأ قطراته بالتفاعل مع هذه الأسطح، فتساعد على تحرير مركبات الرائحة الموجودة عليها وإطلاقها في الهواء.
ويعد الجيوسمين أحد أشهر هذه المركبات، لكنه ليس المركب الوحيد المسؤول عن الرائحة المعروفة باسم البتريكور.
كيف تصل رائحة المطر من الأرض إلى أنفك؟
هنا تصبح الظاهرة أكثر إثارة.
كشفت تجارب باستخدام التصوير عالي السرعة أن قطرة المطر عندما تصطدم بسطح مسامي مثل التربة يمكن أن تحبس تحتها فقاعات هواء صغيرة جدًا.
ثم تتحرك هذه الفقاعات نحو سطح القطرة وتنفجر، مطلقة إلى الهواء قطرات مجهرية صغيرة جدًا تعرف باسم:
Aerosols – الهباء الجوي أو الرذاذ الدقيق
وتستطيع هذه القطرات الدقيقة حمل مركبات الرائحة الموجودة في التربة، ومنها الجيوسمين، لتنتشر في الهواء.
وعندما تصل هذه المركبات إلى مستقبلات الشم في أنف الإنسان ندرك الرائحة الترابية التي نربطها بهطول المطر.
لماذا قد تكون رائحة المطر أوضح مع المطر الخفيف؟
من المثير للاهتمام أن كمية الرذاذ المتكون لا تعتمد فقط على وجود المطر، بل تتأثر أيضًا بسرعة سقوط القطرات وطبيعة السطح الذي تصطدم به.
وأظهرت التجارب أن الأمطار الخفيفة والمتوسطة قد تكون مناسبة أكثر لتكوين هذا الرذاذ الدقيق على بعض الأسطح المسامية مقارنة بالأمطار الشديدة جدًا.
وهذا يساعد على تفسير سبب وضوح الرائحة الترابية أحيانًا عند بداية هطول المطر أو أثناء الزخات الخفيفة بعد فترة جافة.
ما علاقة النباتات برائحة المطر؟
الجيوسمين ليس المسؤول الوحيد عن البتريكور.
خلال الفترات الجافة يمكن أن تتراكم على الصخور والتربة مركبات وزيوت ذات أصل نباتي. وعند هطول المطر تتحرر بعض المركبات الناتجة منها أو من تحللها وأكسدتها، وتسهم بدورها في تكوين الرائحة المميزة.
وقد وُجدت في الدراسات المبكرة للبتريكور أحماض دهنية نباتية مثل:
- حمض البالميتيك Palmitic acid
- حمض الستياريك Stearic acid
لكن الرائحة التي نشمها لا يمكن اختزالها في هذين المركبين وحدهما؛ فالمزيج الكيميائي أكثر تعقيدًا.
هل رائحة المطر ناتجة عن الأوزون؟
ليس دائمًا، وهنا يحدث خلط شائع.
الرائحة الترابية التي تظهر عند سقوط المطر على التربة الجافة ترتبط بصورة أساسية بالبتريكور ومركبات مثل الجيوسمين.
أما الرائحة الحادة التي قد تلاحظها قبل بعض العواصف الرعدية أو أثناءها فقد ترتبط جزئيًا بوجود الأوزون O3.
يمكن للعمليات الكهربائية المصاحبة للعواصف، ومنها البرق، أن تؤثر في كيمياء الغلاف الجوي، كما تستطيع تيارات الهواء المصاحبة للعواصف نقل الأوزون من طبقات أعلى إلى مستويات أقرب من سطح الأرض.
إذن يجب التفريق بين:
- رائحة التربة بعد المطر: ترتبط بالبتريكور والجيوسمين ومركبات أخرى.
- الرائحة المرتبطة ببعض العواصف: قد يسهم فيها الأوزون.
لماذا تكون رائحة المطر قوية بعد فترة من الجفاف؟
خلال فترة الجفاف تتراكم المركبات العضوية والزيوت والمواد التي تنتجها الكائنات الدقيقة على سطح التربة والصخور.
وعندما تأتي أولى قطرات المطر بعد تلك الفترة، يمكن أن تحرر جزءًا من هذه المركبات دفعة واحدة إلى الهواء.
ولهذا تكون الرائحة المميزة في كثير من الأحيان أكثر وضوحًا مع أولى زخات المطر بعد فترة جافة.
هل الجيوسمين موجود في مياه الشرب؟
يمكن أن يظهر الجيوسمين أيضًا في بعض مصادر المياه السطحية نتيجة نشاط بعض أنواع البكتيريا والكائنات الدقيقة.
ولا يعني اكتشاف رائحته الترابية في الماء بالضرورة وجود تلوث سام؛ لكن الجيوسمين يعد من المركبات المهمة في مجال الطعم والرائحة في مياه الشرب لأنه يمكن ملاحظته حسيًا حتى عند تراكيز شديدة الانخفاض.
ولهذا تهتم مختبرات ومحطات معالجة المياه بمركبات الطعم والرائحة مثل الجيوسمين عند ظهور مشكلات حسية في مصادر المياه.
هل تستطيع شم الجيوسمين بتركيز شديد الانخفاض؟
نعم، وهذه إحدى أكثر خصائص الجيوسمين إثارة للاهتمام.
حاسة الشم لدى الإنسان شديدة الحساسية لهذا المركب، ويمكن اكتشافه عند تراكيز في نطاق أجزاء قليلة من التريليون.
وهذا يفسر لماذا يمكن أن نشم رائحة التربة بوضوح رغم أن كمية الجيوسمين الموجودة في الهواء قد تكون ضئيلة جدًا.
هل كل رائحة بعد المطر هي بتريكور؟
لا.
الرائحة التي نلاحظها أثناء المطر أو بعده قد تختلف باختلاف المكان والبيئة ونوع التربة والنباتات والمواد الموجودة على الأسطح وحتى الظروف الجوية.
فالهواء في مدينة مزدحمة بعد المطر لن تكون له التركيبة الكيميائية نفسها الموجودة في مزرعة أو صحراء أو غابة.
لذلك فإن كلمة البتريكور تصف بصورة أساسية الرائحة الترابية المميزة المرتبطة بالمطر، وليس كل رائحة يمكن ملاحظتها أثناء الطقس الماطر.
رحلة رائحة المطر باختصار
يمكن تبسيط الظاهرة في الخطوات التالية:
- تعيش كائنات دقيقة في التربة وتنتج مركبات مثل الجيوسمين.
- تتراكم مركبات أخرى من النباتات والبيئة على التربة والصخور أثناء الجفاف.
- تهطل قطرات المطر على الأسطح المسامية.
- قد تحبس القطرات فقاعات هواء صغيرة.
- تصعد الفقاعات وتنفجر عند سطح القطرة.
- يتكون رذاذ مجهري يحمل مركبات الرائحة إلى الهواء.
- تصل هذه المركبات إلى مستقبلات الشم في أنف الإنسان.
- نشعر بالرائحة التي نربطها بالمطر والتربة الرطبة.
رائحة المطر مثال جميل على كيمياء الحياة اليومية
في المرة القادمة التي تخرج فيها بعد أولى قطرات المطر وتشم تلك الرائحة المميزة، تذكر أنك لا تشم الماء نفسه.
بل تشم نتيجة تفاعل معقد بين الكيمياء والأحياء الدقيقة والتربة والفيزياء والغلاف الجوي.
فمركب مجهري مثل الجيوسمين تنتجه كائنات تعيش في التربة، وقطرة ماء لا يتجاوز قطرها بضعة مليمترات، وفقاعات هواء لا نراها بالعين المجردة، تستطيع جميعها أن تصنع واحدة من أكثر الروائح ارتباطًا بذاكرة الإنسان.
وهذه هي روعة الكيمياء في حياتنا اليومية:
حتى رائحة المطر لها قصة كيميائية.
أسئلة شائعة عن رائحة المطر
ما اسم رائحة المطر؟
تُعرف الرائحة الترابية المميزة المرتبطة بالمطر بعد فترة من الجفاف باسم البتريكور (Petrichor).
ما المادة المسؤولة عن رائحة التراب بعد المطر؟
يعد الجيوسمين من أهم المركبات المسؤولة عن الرائحة الترابية، لكنه ليس المركب الوحيد الذي يسهم في رائحة البتريكور.
ما هو الجيوسمين؟
الجيوسمين مركب عضوي صيغته C12H22O تنتجه بعض الكائنات الدقيقة الموجودة في التربة والماء، وله رائحة ترابية مميزة يمكن للإنسان اكتشافها عند تراكيز شديدة الانخفاض.
هل المطر نفسه له رائحة؟
الماء النقي ليس مصدر الرائحة الترابية المعروفة؛ وإنما يساعد سقوط المطر على تحرير مركبات موجودة في التربة والأسطح ونقلها إلى الهواء.
لماذا تكون رائحة المطر أقوى بعد الجفاف؟
لأن بعض المركبات والزيوت والمواد الناتجة عن الكائنات الدقيقة تتراكم على التربة والأسطح أثناء فترات الجفاف، ثم تساعد أولى قطرات المطر على إطلاقها في الهواء.
هل الأوزون هو سبب رائحة المطر؟
الأوزون قد يسهم في الرائحة المرتبطة ببعض العواصف الرعدية، لكنه ليس التفسير الأساسي للرائحة الترابية التي تظهر بعد سقوط المطر على الأرض الجافة.
.png "معلوماتك")
شكراً على مرورك ، سيتم الرد في أقرب وقت