حتى الآن ، كانت المعركة بين الحياة على الأرض والكويكبات من جانب واحد تمامًا. لكن ليس لوقت طويل. قريبًا ، ستكون لدينا القدرة على ردع الكويكبات عن مواجهات غير مرغوب فيها مع الأرض. وعلى الرغم من أن التفكير التقليدي قال إنه كلما كان ذلك بعيدًا كان ذلك أفضل عندما يتعلق الأمر باعتراض أحدهم ، لا يمكننا أن نفترض أنه سيكون لدينا دائمًا ما يكفي من التحذير المسبق.
تقول دراسة جديدة أننا قد نكون قادرين على تدمير المتطفلين الصخريين الذين يحتمل أن يكونوا خطرين بأمان ، حتى عندما يقتربون من الأرض أكثر مما نرغب.
تواجه البشرية معضلة فيما يتعلق بالكويكبات. لقد حددنا العديد من العناصر الخطرة المحتملة ، ولكن ليس جميعها ، خاصة الأصغر منها. نعلم أنه لا بد من وجود كويكبات صغيرة غير مكتشفة هناك ، ولا يزال بإمكانها التسبب في الكثير من الضرر. لا يرجع الضرر المحتمل للكويكب إلى حجمه فحسب ، بل يرجع أيضًا إلى زاوية تأثيره وسرعته وكثافته. (راجع جامعة بوردو محاكاة تأثير الكويكب .) كقاعدة عامة ، يمكن أن يقضي كويكب بحجم ملعب كرة قدم مدينة مثل نيويورك.
تشعر وكالة ناسا ووكالات الفضاء الأخرى بالقلق عندما يتعلق الأمر بالأجسام القريبة من الأرض (NEOs) والأجسام التي يحتمل أن تكون خطرة (PHOs). الكونجرس الأمريكي أعطت وكالة ناسا تفويضًا لتحديد وتصنيف 90٪ من الأجسام القريبة من الأرض التي يبلغ قطرها 140 مترًا (460 قدمًا) أو أكبر. في وقت ما من عام 2026 ، تخطط ناسا لإطلاق صاروخ مساح NEO مهمة العثور على المزيد من الكويكبات في منطقتنا. لكن من المشكوك فيه أن تكون لدينا صورة كاملة لجميع الكويكبات التي يمكن أن تلحق بنا الأذى. الكون مليء بالمفاجآت.
تصور فنان لكويكب NEO يدور حول الشمس. الائتمان: ناسا / مختبر الدفع النفاث.
الطريقة المفضلة للتعامل مع كويكب متجه إلى الأرض هي حرفه كقطعة واحدة باستخدام مادة غير متفجرة المصادم الحركي . لكننا بحاجة إلى تحذير مسبق من نهج الكويكب للقيام بذلك. إذا علمنا قبل عقود من الزمن أن كويكبًا يسير في مسار اصطدام بالأرض ، فإننا نحتاج فقط إلى إطلاق صادم منخفض الكتلة. ولكن ماذا لو كان كويكب يتجه مباشرة إلى الأرض ولم يكن لدينا وقت كافٍ للانطلاق؟ ماذا لو كان لدينا أقل من عام حتى التأثير؟
'إذا اكتشفنا جسمًا خطيرًا مقدرًا له أن يضرب الأرض بعد فوات الأوان لتحويله بأمان ، فإن أفضل خيار متبقي لدينا هو تفكيكه تمامًا بحيث تفوت الشظايا الناتجة الأرض إلى حد كبير.'
مؤلف مشارك في الدراسة مايكل أوين ، مختبر لورانس ليفرمور الوطني.
سنضطر إلى تفجير الشيء بأفضل ما نستطيع ونأمل ألا تضرب الشظايا الأرض.
لكن تفجير كويكب أثناء اقترابه من الأرض يعد مناورة محفوفة بالمخاطر. يمكن أن ينقسم الكويكب إلى سرب خطير من الشظايا. هناك أيضًا مجموعة من المخاطر الفنية. إن ربط جهاز نووي متفجر بصاروخ وإطلاقه في الفضاء لا يخلو من المخاطر.
نشر فريق من الباحثين دراسة تتعمق في هذه القضية. إنه بعنوان ' اضطرابات الجسم الصغيرة في وقت متأخر للدفاع الكوكبي 'وتم نشره في مجلة Acta Astronautica. المؤلف الرئيسي هو باتريك كينج Patrick King من مختبر الفيزياء التطبيقية بجامعة جونز هوبكنز. في الدراسة ، يشير مصطلح 'الوقت المتأخر' إلى أقل من عام واحد من التأثير.
قد لا يكون تفجير كويكب بهذه الصعوبة ، من بعض النواحي. في هذه الدراسة ، أراد المؤلفون التركيز على ما يحدث بعد تفجير أحدهم. ماذا يحدث لجميع الشظايا؟ كتبوا: 'ينصب تركيزنا على متابعة مدارات الشظايا بدرجة عالية من الدقة بعد تعطيل جسم خطير على مسار تأثير الأرض ، وإذا أدت إلى أي تأثيرات على الأرض ، فقم بتقدير حجم العواقب'. . هذا مهم بشكل خاص لأن العديد من الكويكبات من النوع 'كومة الأنقاض' ، ولا يتم ربطها معًا إلا بشكل فضفاض.
تحاكي الدراسة كويكبًا يبلغ ارتفاعه 100 متر يقترب من الأرض ثم يتم تعطيله بعبوة متفجرة تبلغ قوتها 1 ميغا طن. لن تصيب العبوة الناسفة في الواقع الكويكب ، بل سيتم تفجيرها على بعد أمتار قليلة من السطح. انفجار مثل هذا لا يجعل الكويكب يختفي. إنه يقسمها إلى أجزاء أصغر ، والتي يجب أن تشكل تهديدًا أقل إذا سارت الأمور على ما يرام.
تم استخدام الكويكب بينو في هذه المحاكاة لأنها مدروسة جيدًا. في هذه الصورة ، يُرى Bennu من مسافة 24 كم (15) ميلاً تم التقاطها بواسطة PolyCam على OSIRIS-REx. الصورة عبارة عن فسيفساء مكونة من 12 صورة. حقوق الصورة: ناسا / جودارد / جامعة أريزونا.
قاموا أيضًا بمحاكاة خمسة سيناريوهات تأثير مختلفة بناءً على خمسة كويكبات حقيقية. لقد اختاروا أبوفيس وبينو لأن كلا الكويكبات تمت دراستهما جيدًا. اختار الفريق 343158 مارسيا لأنه يمتلك مدارًا رجعيًا وسرعة نسبية عالية جدًا ، كما أنه مر أيضًا في حدود 0.5 وحدة فلكية من الأرض ، مما يجعله سيناريو مثيرًا للاهتمام ومتطرفًا. لقد اختارو 5496 1973 غير متوفر (كوكب صغير) بسبب مداره شديد الانحدار ، ولأنه مر في حدود 0.08 AU في عام 1973. كما استخدموا PDC 2019 ، وهو الكويكب الافتراضي المستخدم في 2019 مؤتمر الدفاع الكوكبي .
يوضح هذا الجدول من الدراسة بعض الشروط لكل سيناريو تأثير. حقوق الصورة: King et al 2021.
نتائج المحاكاة واعدة.
قال المؤلف الرئيسي King King في خبر صحفى . 'ومع ذلك ، نحن بحاجة إلى محاولة معالجة هذه التحديات إذا أردنا تقييم الاضطراب كاستراتيجية محتملة.'
قام الفريق بمحاكاة الكويكب الذي يبلغ ارتفاعه 100 متر في خمسة سيناريوهات مختلفة. في جميع السيناريوهات الخمسة ، تم تفجير الجهاز المعطل عندما كان الكويكب على بعد شهرين من الأرض. أيضًا في جميع هذه الكائنات الخمسة ، فقد 99.9٪ من كتلة الكويكب الأرض.
قدمت المحاكاة المائية في Spheral الأساس للتحليل: 1 ميغا طن على مسافة بضعة أمتار من كويكب قطره 100 متر (على شكل بينو). الألوان تدل على السرعات. الأسطورة سم / لنا ، أي ما يعادل 10 كم / ثانية. حقوق الصورة: King et al 2021
لا تغير هذه الدراسة حقيقة أن التأثيرات الحركية مفضلة عندما يتعلق الأمر بانحراف الكويكب. كلما كان الكويكب بعيدًا عندما يتم اكتشافه ، كان ذلك أفضل. يكفي استخدام مصادم حركي أصغر. لكن هذه الدراسة تهدف إلى الأجسام الصغيرة في وقت متأخر. لا يوجد وقت كافٍ لإطلاق مصادم حركي بكتلة كافية إذا لم يكن لدينا وقت كافٍ.
لكنها تظهر أن الأجهزة النووية يمكن أن تكون جزءًا من ترسانة البشرية في الكفاح ضد الكويكبات.
وقال: 'لقد ركزنا على دراسة الاضطرابات' المتأخرة '، مما يعني أن الجسم المتأثر ينكسر قبل وقت قصير من تأثيره'. 'عندما يكون لديك متسع من الوقت - عادةً على مدى عقد من الزمن - فمن المفضل بشكل عام أن يتم استخدام المصادمات الحركية لصرف الجسم المتأثر.'
لكن هذه الدراسة تركز على الاضطرابات المتأخرة ، المواقف التي لا يتوفر فيها الوقت الكافي لإرسال مصادم. من المهم أن نفهم تداعيات تحطيم كويكب يقترب إلى أجزاء. لمساعدتهم على فهم كل هذا ، كتب المؤلف المشارك في الدراسة مايكل أوين قطعة من البرنامج تسمى Spheral. كان Spheral قادرًا على تصميم ليس فقط التمزق النووي للكويكب ولكن أيضًا جميع الشظايا الناتجة.
يُظهر هذا الفيديو المحاكاة المائية في Spheral التي وفرت أساس العمل. الائتمان: King et al 2021.
بعد الانفجار ، كانت الشظايا عرضة لجاذبية بعضها البعض وجاذبية الأرض والقمر والشمس. وجد الفريق أن الشظايا شكلت تيارًا متماسكًا في الفضاء.
قال أوين: 'إذا اكتشفنا جسمًا خطيرًا مقدرًا له أن يضرب الأرض بعد فوات الأوان لتحويله بأمان ، فإن أفضل خيار متبقي لدينا هو تفكيكه تمامًا بحيث تفوت الشظايا الناتجة الأرض إلى حد كبير'. 'هذا سؤال مداري معقد - إذا قسمت كويكبًا إلى أجزاء ، فإن السحابة الناتجة من الشظايا ستتبع كل منها مسارها الخاص حول الشمس ، وتتفاعل مع بعضها البعض ومع الكواكب جاذبية. ستميل هذه السحابة إلى التمدد إلى تيار منحني من الشظايا حول المسار الأصلي الذي كان فيه الكويكب. مدى سرعة انتشار هذه القطع (جنبًا إلى جنب مع المدة حتى تعبر السحابة مسار الأرض) تخبرنا عن عدد القطع التي ستضرب الأرض '.
ناسا بصدد اختبار طريقة الاصطدام الحركي لحماية الكويكبات من خلال مهمة اختبار إعادة توجيه الكويكبات المزدوجة (DART). ومن المقرر إطلاقه في 24 نوفمبر 2021.
تشير كلمة 'Double' في الاسم إلى الكويكب المزدوج Didymos. يبلغ قطر ديديموس حوالي 780 مترًا ، لكن لديها رفيق صغير اسمه ديديمون. Didymoon هو هدف DART ، ويبلغ قطره حوالي 160 مترًا فقط. معظم الكويكبات التي تشكل تهديدًا لها حجم مشابه لـ Didymoon. إن مركبة الفضاء DART نفسها هي المصادم الحركي ، وسيتم إرسالها لتتصادم مع Didymoon بينما تراقب التلسكوبات الحساسة وترى ما يحدث.
انطباع الفنان عن مركبة فضائية مزدوجة لاختبار إعادة توجيه الكويكبات (DART) التابعة لوكالة ناسا وهي تتجه نحو أصغر الجسمين في نظام الكويكبات ديديموس. الائتمان: ناسا / مختبر الفيزياء التطبيقية بجامعة جونز هوبكنز
لكن لا توجد طريقة حقيقية لاختبار صاعق نووي على كويكب. ربما في المستقبل ، يمكننا اختبار واحد على كويكب يقترب من كوكب آخر. يمكن لعالمي الخيال العلمي أن يتصوروا ذلك بسهولة. لكن اختبار العالم الحقيقي على كويكب في أي مكان بالقرب من الأرض فكرة سيئة. أشياء كثيرة جدا يمكن أن تسوء. لن يقبله الناس أبدا.
في الوقت الحالي ، علينا الاعتماد على عمليات المحاكاة مثل تلك الموجودة في هذه الدراسة ، والدراسات المستقبلية التي تبني على هذه التجربة وتنقحها.
قال المؤلف المشارك Bruck Syal: 'تواصل مجموعتنا تحسين أساليب النمذجة الخاصة بنا للانحراف والتعطيل النووي ، بما في ذلك التحسينات المستمرة لنمذجة ترسب طاقة الأشعة السينية ، والتي تحدد ظروف الانفجار والصدمة الأولية لمشكلة الاضطراب النووي'. 'تعد هذه الورقة البحثية الأخيرة خطوة مهمة في توضيح كيفية استخدام أدواتنا متعددة الفيزياء الحديثة لمحاكاة هذه المشكلة عبر أنظمة فيزيائية وجداول زمنية متعددة ذات صلة.'
