الرجل الذي يحمي الأرض من كويكبات يوم القيامة درع الأرض: فهم الكويكبات والدفاع الكوكبي
يقف البشر على كوكب صغير يدور حول الشمس، محاطًا بملايين الصخور القديمة - الكويكبات - بقايا نشأة النظام الشمسي العنيفة. وبينما يدور معظمها بسلام في حزام الكويكبات بين المريخ والمشتري، يقترب بعضها من مدار الأرض. وقد يتسبب اصطدامها بكويكب كبير في دمار عالمي. وبسبب هذا الاحتمال، يُركِّز العلم والتعاون الدولي الآن على رصد الكويكبات المُهدِّدة وتتبعها، وربما تغيير مسارها قبل وصولها إلى الأرض. وقد جعل هذا الدفاع الكوكبي مجالًا حقيقيًا في علوم وهندسة الكواكب.
أظهر اختبار إعادة توجيه الكويكب المزدوج في عام 2022 أن اصطدام المركبات الفضائية خيارٌ عملي للدفاع الكوكبي
1. ما هي الكويكبات والأجسام ذات الصلة؟
الكويكبات هي أجسام صخرية صغيرة متبقية من تكوين النظام الشمسي قبل حوالي 4.6 مليار سنة. تتراوح أحجامها من حصى صغيرة إلى أجسام يصل قطرها إلى مئات الكيلومترات، وتُسمى أحيانًا بالكواكب الصغيرة نظرًا لمدارها حول الشمس، لكنها تفتقر إلى الكتلة والشكل اللازمين لتُصنف ككواكب كاملة.
قراءة مقترحة
أجسام ذات صلة.
• المذنبات: أجسام غنية بالجليد ذات مدارات بيضاوية الشكل، تُشكل ذيولًا عند اقترابها من الشمس.
• النيازك: شظايا أصغر حجمًا (من ملليمترات إلى أمتار) يمكن أن تتحول إلى شهب عند دخولها الغلاف الجوي للأرض.
• الأجسام القريبة من الأرض (Near-Earth Objects NEOs): كويكبات ومذنبات تقترب مداراتها من الأرض.
2. أصل الكويكبات وتشكلها.
الكويكبات هي بقايا قديمة من النظام الشمسي المُبكِّر. عند تشكُّل الكواكب، لم تتكتل بعض المواد لتكوين كواكب بسبب جاذبية المشتري القوية، وبقيت على شكل أجسام صخرية صغيرة. على مدى مليارات السنين، حطمت الاصطدامات بعض الكويكبات، بينما بقي البعض الآخر سليمًا نسبيًا، مما أتاح الحصول على معلومات عن النظام الشمسي المبكر.
3. تاريخ دراسة الكويكبات ورصدها.
• الاكتشافات المبكرة: اكتُشف أول كويكب، سيريس، عام 1801.
• القرن العشرين: في عام 1898، حُدِّد أول كويكب قريب من الأرض (433 إيروس).
• أواخر القرن العشرين: ساهم التقدم في التلسكوبات الآلية في زيادة معدلات الاكتشاف بشكل كبير.
• القرن الحادي والعشرون: تقوم المسوحات المتخصصة وأجهزة الحاسوب حاليًا بتتبع عشرات الآلاف من الكويكبات.
اليوم، تُمكّن التقنيات المُحسَّنة - التلسكوبات الأرضية والرادار والبعثات الفضائية - علماء الفلك من رصد حجم الكويكبات وتكوينها ومداراتها بدقة متزايدة.
الكويكبات بين الزهرة والمشتري
4. تصنيف الكويكبات.
تُصنَّف الكويكبات بناءً على تركيبها ومدارها:
حسب المدار - فئات الكويكبات القريبة من الأرض (NEA).
الفئات الأربع الرئيسية للكويكبات القريبة من الأرض هي:
• كويكبات أبولو: تعبر مدار الأرض (أكبر مجموعة).
• كويكبات أتين: تدور في الغالب داخل مدار الأرض ولكنها تعبر مدارها.
• كويكبات أمور: تقترب من الأرض ولكنها لا تعبر مدارها.
• كويكبات أتيرا: تدور بالكامل داخل مدار الأرض.
غالبًا ما تُصنَّف الكويكبات أيضًا إلى مجموعات بناءً على تركيبها - صخرية (النوع S)، أو معدنية (النوع M)، أو كربونية (النوع C).
5. سجل سقوط الكويكبات وتأثيراتها على الأرض.
يُظهر التاريخ البشري والجيولوجيا أن اصطدامات الكويكبات قد ضربت الأرض من حين لآخر:
• اصطدام تشيكسولوب (منذ 66 مليون سنة): اصطدام كويكب يبلغ قطره حوالي 10 كيلومترات، ويرتبط بانقراض الديناصورات الجماعي.
• حادثة تشيليابينسك (2013): انفجر كويكب يبلغ قطره حوالي 20 مترًا فوق روسيا، مما أسفر عن إصابة حوالي 1500 شخص؛ وهو تذكير يشير على أنه حتى الأجسام الصغيرة القريبة من الأرض يمكن أن تؤثر على الحياة عليها.
موقع اصطدام كويكب في أريزونا منذ 50 ألف عام: حفرة قطرها 1.2 كيلو متراً
6. الوضع الحالي للكويكبات القريبة من الأرض.
بفضل عقود من الرصد:
• تم التعرف على أكثر من 40000 كويكب قريب من الأرض حتى أواخر عام 2025.
• لا يشكل معظمها تهديدًا مباشرًا، ولكن يتم تتبعها تحسبًا لأي مخاطر مستقبلية محتملة.
• من بين هذه الكويكبات، هناك بضعة آلاف كبيرة بما يكفي لتستدعي الاهتمام لتقييم المخاطر. لا يوجد حاليًا أي كويكب معروف يُهدد الأرض في القرن القادم.
7. المخاطر المحتملة للكويكبات.
تختلف الاصطدامات باختلاف الحجم:
• صغير (أقل من 50 مترًا): قد يُسبب انفجارات جوية (مثل تشيليابينسك).
• متوسط (50- 300 متر): قد يُدمر مدنًا أو مناطق.
• كبير (أكثر من كيلومتر واحد): تأثيرات مناخية عالمية، قد تُنهي الحضارة.
على الرغم من ندرتها الإحصائية، إلا أن اصطدامًا واحدًا كبيرًا له إمكانات كارثية.
8. الرصد والتتبع العالمي للكويكبات.
تعتمد شبكات الرصد على:
• التلسكوبات الأرضية: تُساعد عمليات المسح مثل Pan-STARRS وCatalina في رصد الأجسام القريبة من الأرض.
تلسكوب جبل ليمون لرصد الكويكبات
• التلسكوبات الفضائية: تُحسّن مهمات مثل NEOWISE ومركبة NEO Surveyorالمستقبلية من عملية الرصد.
• تقوم قواعد البيانات، مثل مركز الكواكب الصغيرة التابع لناسا ونظام سينتري التابع لمختبر الدفع النفاث، بتتبع بيانات المدارات باستمرار وتقييم احتمالات الاصطدام.
تُغذي هذه الأنظمة شبكات الإنذار الدولية، مثل الشبكة الدولية للإنذار من الكويكبات (International Asteroid Warning Network IAWN)، ومجموعات التخطيط، مثل SMPAG، بالبيانات.
9. التطورات في تقنيات الرصد والمتابعة.
• يُحسّن التتبع البصري والراداري تحديد مدارات الكويكبات.
• تكشف المسوحات بالأشعة تحت الحمراء عن كويكبات داكنة يصعب رؤيتها.
• تُسرّع أساليب التعلم الآلي وتحليل البيانات الضخمة اكتشاف الأجسام التي لم تُكتشف سابقًا.
• تسمح التلسكوبات العالمية المتصلة بشبكة بتحديثات سريعة للمدارات وتقييم المخاطر.
حسّنت هذه التطورات بشكل كبير أزمنة الإنذار المبكر، وهو أمر بالغ الأهمية لأي جهود للتخفيف من المخاطر.
10. الرجل (والفريق) الذي يحمي الأرض من الكويكبات المدمرة - تلسكوب جبل ليمون.
الدفاع الكوكبي ليس عمل فرد واحد، بل هو عمل علماء ومهندسين متفانين من مختلف الوكالات. أقرب ما يُشابه "الرجل الذي يحمي الأرض" هو شخصٌ مثل مدير مكتب تنسيق الدفاع الكوكبي التابع لناسا (Planetary Defense Coordination Office PDCO) أو مكتب الدفاع الكوكبي التابع لوكالة الفضاء الأوروبية (Planetary Defence Office ESA) - قادةٌ تتولى فرقهم مهمة تتبع وتحليل وتخطيط الاستجابات لتهديدات الكويكبات.
يتولى مكتب تنسيق الدفاع الكوكبي التابع لناسا تنسيق الجهود الأمريكية للعثور على الكويكبات والمذنبات التي يُحتمل أن تكون خطرة، وتتبعها، وتحديد خصائصها، ووضع استراتيجيات تحويل مسارها المحتملة. ويقود مكتب الدفاع الكوكبي التابع لوكالة الفضاء الأوروبية جهودًا مماثلة لضمان سلامة الفضاء الأوروبي. ويعمل كلا المكتبين بتعاون وثيق مع شركاء دوليين.
على الرغم من أن الدفاع الكوكبي جهد عالمي مؤسسي، إلا أن عمل علماء الفلك الأفراد في المراصد الأرضية، مثل المسح في جبل ليمون (Mount Lemmon Survey MLS)، يلعب دورًا حاسمًا في اكتشاف الكويكبات القريبة من الأرض وتتبعها، ما يجعله بمثابة خط الإنذار المبكَّر الأول للأرض.
المسح في جبل ليمون: مركز قوة لرصد الكويكبات الخطرة المحتملة.
يُعد المسح في جبل ليمون جزءًا من مسح كاتالينا السماوي (Catalina Sky Survey CSS)، أحد أكثر برامج رصد الكويكبات إنتاجية في العالم. باستخدام تلسكوب عاكس قطره 1.52 متر، يقع على ارتفاع 2791 مترًا تقريبًا في جبال سانتا كاتالينا بالقرب من مدينة توسان بولاية أريزونا، اكتشف تلسكوب جبل ليمون أكثر من 160 ألف كوكب صغير، بما في ذلك نسبة كبيرة من الأجسام القريبة من الأرض.
بفضل مرآته الكبيرة وكاميرته ذات المجال الواسع، يستطيع تلسكوب جبل ليمون رصد الأجسام الخافتة جدًا حتى المقدار الظاهري 22، أي ما يقارب مليون مرة أضعف مما تراه العين البشرية. وتجعله هذه القدرة فعالًا للغاية في رصد الكويكبات الصغيرة والخافتة وسريعة الحركة القريبة من مدار الأرض.
صائدو الكويكبات في الميدان.
على الرغم من أن البرامج المتطورة تساعد في تحديد الأجسام المتحركة المحتملة في صور المسح في الوقت الفعلي، إلا أن دور علماء الفلك البشري يظل محوريًا في التعرف على الكويكبات المكتشفة فعليًا، وخاصة الخافتة منها التي قد تغفلها الخوارزميات. أكد كارسون فولز، مدير مسح كاتالينا للسماء، على أهمية مراجعة البيانات المصورة من قِبل البشر لتأكيد حركة الأجسام وإبلاغ مراكز التتبع العالمية بها فورًا.
في مرصد جبل ليمون، يؤدي كل من المراقبين ومديري المسح أدوارًا محورية خلال ليالي المسح الطويلة للسماء:
اكتشف غريغوري ج. ليونارد، أحد علماء الفلك في المسح، العديد من الأجسام القريبة من الأرض بشكل مستقل باستخدام تلسكوب جبل ليمون. فعلى سبيل المثال، يُنسب إليه الفضل في اكتشاف الكويكب 2017 FZ2، وهو كويكب قريب من الأرض من مجموعة أبولو، رُصد عام 2017.
صنع ريتشارد أ. كوالسكي، عالم فلك آخر مرتبط بمسح كاتالينا للسماء، تاريخاً باستخدام تلسكوب جبل ليمون باكتشافه كويكبات صغيرة قبل اصطدامها بالأرض بفترة وجيزة، وهو إنجاز بارز في مجال الدفاع الكوكبي. والجدير بالذكر أن كوالسكي رصد كويكبًا اصطدم بالأرض فوق السودان عام 2008 بعد اكتشافه، وكانت هذه هي المرة الأولى التي يُرصد فيها جسم اصطدامي قبل اصطدامه بالأرض. كما رصد أيضًا الكويكب 2014 AA الذي دخل الغلاف الجوي للأرض فوق المحيط الأطلسي.
شارك كاسبر فيرزتشوس، عالم الفلك البولندي في مسح جبل ليمون، في اكتشاف الكويكب 2020 CD3، وهو قمر طبيعي صغير مؤقت يدور حول الأرض، بالإضافة إلى العديد من الكويكبات. يُظهر عمله كيف يُسهم فريق مسح جبل ليمون باكتشافات جديدة تُفيد في عمليات الرصد العالمية وتقييم المخاطر.
يقضي هؤلاء الفلكيون، إلى جانب زملائهم، لياليَ في ظروف صعبة - درجات حرارة منخفضة، وتقلبات جوية على ارتفاع يقارب 9000 قدم، وساعات من مراجعة بيانات الصور - كل ذلك سعيًا وراء رصد نقاط متحركة خافتة بين النجوم الثابتة التي قد تُشكل خطرًا على الأرض يومًا ما.
التأثير والإحصائيات.
اكتشف مسح كاتالينا السماوي ككل - الذي يُعدّ المسح في جبل ليمون أكثر مكوناته إنتاجية - عشرات الآلاف من الأجسام القريبة من الأرض. تُعدّ تلسكوبات مشروع رصد الكويكبات (CSS) مسؤولة عن نسبة كبيرة من جميع الأجسام القريبة من الأرض المعروفة، ويُعتبر تلسكوب جبل ليمون مساهمًا رئيسيًا في هذا النجاح.
للتوضيح:
يُسجّل تلسكوب جبل ليمون وحده أكثر من 160000 اكتشاف لكوكب صغير مرقّم، وهو عدد يفوق بكثير ما تُسجّله معظم المراصد الأخرى حول العالم.
في بعض سنوات المسح، اكتشف مشروع رصد الكويكبات، بما في ذلك تلسكوب جبل ليمون، مئات الأجسام القريبة من الأرض في عام واحد، مما ساعد في فهرسة الأجسام التي تقترب من مدار الأرض.
آلية تنبيه العالم.
بمجرد تحديد جسم صغير محتمل في تلسكوب جبل ليمون:
يؤكد الراصدون حركته عبر عدة صور ويحسبون بيانات مدارية أولية.
تُرسل هذه الاكتشافات فورًا إلى مركز الكواكب الصغيرة (Minor Planet Center MPC)، التابع لمركز سميثسونيان-هارفارد للفيزياء الفلكية، وهو المركز الرسمي لبيانات مواقع الكويكبات.
ثم تُجري مراصد أخرى حول العالم عمليات رصد لاحقة لتحسين دقة تحديد المدار.
إذا تم تقييم مدار جسم ما على أنه يحتمل أن يكون خطراً، تستخدم فرقٌ مثل مكتب تنسيق الدفاع الكوكبي التابع لناسا هذه المعلومات لتقييم احتمالات الاصطدام على المدى الطويل وخيارات الاستجابة.
ملخص: الجانب الإنساني للدفاع الكوكبي.
على الرغم من أنه لا يوجد شخص واحد يحمي الأرض بمفرده، فإن علماء الفلك مثل غريغ ليونارد، وريتشارد كوالسكي، وكاسبر فيرزتشوس - الذين يعملون من مرصد جبل ليمون النائي - يجسدون الجهد البشري المبذول في الدفاع الكوكبي. فهم يربطون بين التكنولوجيا والتحليل العلمي وسرعة اتخاذ القرار لرصد التهديدات المحتملة للكويكبات وتأكيدها وتنبيه العالم إليها قبل وقت طويل من إمكانية تقاطعها مع مدار الأرض.
11. الأدوات والمهام وظروف العمل لتتبُّع الكويكبات.
أدوات الرصد والتتبع.
• تلسكوبات أرضية في تشيلي وهاواي وأماكن أخرى.
• مسوحات آلية توفر مسحًا ليليًا للسماء.
• أنظمة رادار (غولدستون، المعروف سابقًا باسم أريسيبو) لقياسات دقيقة للمدارات.
• تلسكوبات فضائية مثل نيوايز ونيو سيرفيور المستقبلي.
مهمات الدفاع الكوكبي.
• دارت (ناسا DART): أول تجربة عملية لتغيير مسار الاصطدام الحركي. نجحت في تغيير مدار كويكب عام 2022.
• هيرا (وكالة الفضاء الأوروبية): أُطلقت عام 2024 لدراسة آثار الاصطدام وتحسين نماذج تغيير المسار.
• المهمات المستقبلية: تهدف مهمات مثل رمسيس وساتيس إلى دراسة كويكبات خطيرة محددة، مثل أبوفيس، قبل اقترابها من الأرض.
يجمع المتخصصون في هذا المجال بين علم الفلك والهندسة وعلوم الحاسوب والدبلوماسية الدولية لرصد التهديدات الكونية. يشمل عملهم المراقبة على مدار الساعة، ونمذجة المدارات، وتصميم الأنظمة، ومحاكاة تكتيكات تغيير المسار.
12. مستقبل دراسة الكويكبات والدفاع ضدها.
في العقد القادم:
• سيتحسن اكتشاف الأجسام القريبة من الأرض وتتبعها مع الجيل القادم من التلسكوبات والمزيد من المهمات الفضائية.
• ستستمر معدلات الكشف المبكر ودقة التنبؤ في الارتفاع، مما قد يؤدي إلى اكتشاف أجسام صغيرة تصطدم بالأرض قبل أشهر أو سنوات من اقترابها.
• سيتعزز التعاون الدولي من خلال تبادل البيانات وتنسيق خطط الاستجابة.
• سيتم تطوير تقنيات جديدة لتغيير مسار الكويكبات وبعثات استجابة سريعة في حال ظهور تهديد حقيقي.
ستصبح يقظة البشرية تجاه اصطدامات الكويكبات شبيهة بشكل متزايد بأنظمة الإنذار المُبكِّر والدفاع على الأرض، ولكن على نطاق كوني.
الخلاصة.
الكويكبات هي بقايا قديمة من النظام الشمسي، قد يصطدم بعضها بالأرض يومًا ما. وقد تطور تتبعها والتخطيط للاستجابات المحتملة من مجرد فضول أكاديمي إلى دفاع كوكبي عالمي، وهو جهد علمي وهندسي يحمي البشرية. ورغم عدم وجود تهديد كارثي حاليًا، فإن الجهد الجماعي للعلماء والمهندسين والمؤسسات الدولية يمثل خط الدفاع الأول للأرض ضد المخاطر الكونية، مما يضمن للأجيال القادمة أن تنظر إلى السماء دون خوف.