هل تعاني الأرض من مشكلة تراكم الغبار؟
تختلف التقديرات عن كمية الغبار الكوني والنيازك التي تدخل الغلاف الجوي للأرض كل يوم ، ولكنها تتراوح في أي مكان من 5 إلى 300 طن متري ، مع تقديرات مصنوعة من بيانات الأقمار الصناعية واستقراء سقوط النيازك. الشيء هو ، لا أحد يعرف حقًا على وجه اليقين وحتى الآن لم يتم بذل أي جهود منسقة حقيقية لمعرفة ذلك. لكن اقتراح مشروع جديد يسمى الغبار الكوني في الغلاف الجوي الأرضي (CODITA) سيوفر تقديرات أكثر دقة لمقدار المواد التي تضرب الأرض ، وكذلك كيفية تأثيرها على الغلاف الجوي.
قال جون بلين من جامعة ليدز في المملكة المتحدة: 'لدينا لغز - تختلف تقديرات كمية الغبار بمعامل يصل إلى مائة'. 'الهدف من CODITA هو حل هذا التناقض الهائل.'
على الرغم من أننا نعتبر الفضاء فارغًا ، إذا تم ضغط جميع المواد بين الشمس والمشتري معًا ، فسيكون قمرًا يبلغ قطره 25 كم.
إذن ، ما مقدار هذه الأشياء - بقايا تكوين الكواكب ، والحطام من المذنبات واصطدام الكويكبات ، وما إلى ذلك - التي تصادف الأرض؟ تشير ملاحظات الأقمار الصناعية إلى أن 100-300 طن متري من الغبار الكوني تدخل الغلاف الجوي كل يوم. يأتي هذا الرقم من معدل التراكم في عينات الجليد القطبي ورواسب أعماق البحار لعناصر نادرة مرتبطة بالغبار الكوني ، مثل الإيريديوم والأوزميوم.
لكن القياسات الأخرى - التي تشمل ملاحظات رادار النيزك ، والرصد بالليزر والقياسات بواسطة الطائرات عالية الارتفاع - تشير إلى أن المدخلات يمكن أن تصل إلى 5 طن متري في اليوم.
معرفة الاختلاف يمكن أن يكون له تأثير كبير على فهمنا لأشياء مثل تغير المناخ ، والسحب الليلية ، وكذلك الأوزون وكيمياء المحيطات.
قال بلان: 'إذا كان مدخل الغبار حوالي 200 طن في اليوم ، فإن الجسيمات يتم نقلها إلى الأسفل عبر الغلاف الجوي الأوسط بشكل أسرع بكثير مما كان يُعتقد عمومًا'. 'إذا كان الرقم 5 أطنان صحيحًا ، فسنحتاج إلى مراجعة فهمنا بشكل جوهري لكيفية تطور الغبار في النظام الشمسي وانتقاله من الغلاف الجوي الأوسط إلى السطح.'
عندما تقترب جزيئات الغبار من الأرض تدخل الغلاف الجوي بسرعات عالية جدًا ، أي شيء يتراوح من 38000 إلى 248000 كم / ساعة ، اعتمادًا على ما إذا كانت تدور في نفس الاتجاه أو عكس حركة الأرض حول الشمس. تخضع الجسيمات لتسخين سريع جدًا من خلال الاصطدام بجزيئات الهواء ، حيث تصل درجات الحرارة إلى ما يزيد عن 1600 درجة مئوية. تنتج الجسيمات التي يزيد أقطارها عن 2 مليمترًا 'نجومًا صاعدة' مرئية ، ولكن يُقدر أن معظم كتلة جزيئات الغبار التي تدخل الغلاف الجوي أصغر بكثير من ذلك ، لذلك لا يمكن اكتشافها إلا باستخدام رادارات النيزك المتخصصة.
المعادن التي يتم حقنها في الغلاف الجوي من تبخر جزيئات الغبار متورطة في مجموعة متنوعة من الظواهر المرتبطة بتغير المناخ.
يرتبط الغبار الكوني بتكوين السحب 'الليلية' - أعلى السحب في الغلاف الجوي للأرض. توفر جزيئات الغبار سطحًا لتشكل بلورات الجليد في السحابة. وقال بلان إن هذه السحب تتطور خلال الصيف في المناطق القطبية ويبدو أنها مؤشر على تغير المناخ. 'المعادن من الغبار تؤثر أيضا على كيمياء الأوزون في الستراتوسفير. ستكون كمية الغبار الموجودة مهمة لأي مبادرات هندسة جيولوجية لزيادة هباء الكبريتات لتعويض ظاهرة الاحتباس الحراري. يقوم الغبار الكوني أيضًا بتخصيب المحيطات بالحديد ، والذي له ردود فعل مناخية محتملة لأن العوالق النباتية البحرية تنبعث منها غازات مرتبطة بالمناخ '.
سيستخدم فريق CODITA أيضًا المرافق المختبرية لمعالجة بعض الجوانب الأقل فهماً للمشكلة
قال بلان: 'في المختبر ، سننظر في طبيعة تبخر الغبار الكوني ، بالإضافة إلى تكوين جزيئات الدخان النيزكي ، والتي تلعب دورًا في تنوي الجليد وتجميد السحب الستراتوسفيرية القطبية'. وسيتم دمج النتائج في نموذج كيميائي - مناخي للغلاف الجوي بأكمله. وهذا سيجعل من الممكن ، لأول مرة ، نمذجة تأثيرات الغبار الكوني باستمرار من النظام الشمسي الخارجي إلى سطح الأرض. '
تلقت CODITA منحة قدرها 2.5 مليون يورو من مجلس البحوث الأوروبي للتحقيق في مدخلات الغبار على مدى السنوات الخمس المقبلة. يتكون الفريق الدولي ، بقيادة Plane ، من أكثر من 20 عالمًا في المملكة المتحدة والولايات المتحدة وألمانيا. قدمت الطائرة معلومات حول المشروع في الاجتماع الوطني لعلم الفلك في المملكة المتحدة هذا الأسبوع.
