ناجیان زمین: با تیم ویژهای که سیارکها را مهار میکنند، آشنا شوید!
تصور کنید نیمه شب با یک تماس تلفنی از خواب بیدار میشوید. خبر این است: یک سیارک مستقیماً به سمت زمین در حرکت است و وظیفه شما این است که تشخیص دهید آیا این جرم آسمانی به سیاره ما برخورد خواهد کرد و بارانی از ویرانی به همراه خواهد آورد یا خیر.
شاید این شبیه به تریلر یک فیلم پرهیجان به نظر برسد، اما این دقیقاً وظیفه واقعی متخصصان مرکز هماهنگی اجسام نزدیک به زمین (NEOCC) در آژانس فضایی اروپا (ESA) است. NEOCC یک مرکز چند رشتهای است که از ستارهشناسان، ریاضیدانان و مهندسان تشکیل شده و مأموریت آن پیشبینی برخورد سیارکها با زمین است.
افرادی مانند ریچارد مویسل، مارکو فنوچی و دورا فورینگ (بخش «ملاقات با شکارچیان سیارک» در انتهای این صفحه را ببینید) اعضای این تیم متخصص هستند که آسمانها را به طور مداوم رصد میکنند تا از سیاره ما در برابر تهدیدات احتمالی فضایی محافظت کنند.
در کمین سیارکها
وقتی صحبت از دفاع از یک سیاره به میان میآید، اولین گام این است که بدانیم بزرگترین سیارکها کجا هستند.
ریچارد مویسل میگوید: «شما تنها زمانی میتوانید برای رفع یک تهدید کاری انجام دهید که از آن آگاه باشید. بنابراین، اولین قدم در این زنجیره، رصد است. شما باید سیارکها را پیدا کنید.»
هدف اصلی در اینجا شناسایی تهدیدات بالقوه تا حد امکان زودتر است، تا فرصت کافی برای اقدام به منظور محافظت از ما و سیارهمان وجود داشته باشد.
به عنوان مثال، میتوانیم مداخلهای مشابه مأموریت DART (آزمایش تغییر جهت دوگانه سیارک) ناسا را در سال 2022 انجام دهیم. در آن مأموریت، یک فضاپیما عمداً به یک سیارک برخورد کرد تا مسیر آن را تغییر دهد.
با داشتن زمان کافی، حتی یک مداخله نسبتاً کوچک مانند این میتواند برای منحرف کردن یک سیارک بسیار بزرگ و خطرناک کافی باشد.
اما برای اینکه خیالتان راحت شود، بد نیست بدانید که بیشتر سیارکهای بسیار بزرگ، تاکنون شناسایی شدهاند.
دورا فورینگ میگوید: «نوع اجسامی که ما واقعاً نگران آن هستیم، آنهایی هستند که میتوانند یک شهر را نابود کنند.»
مزیت جستجو برای این اجسام، که قطر آنها بیش از 100 متر (تقریباً 330 فوت) است، این است که به اندازه کافی بزرگ هستند که به راحتی دیده شوند. دورا فورینگ میافزاید: «ما فکر میکنیم که 99 درصد از این اجسام واقعاً خطرناک را کشف کردهایم.»
تمرکز اصلی شکارچیان سیارک در حال حاضر بر روی اجسام با اندازه متوسط است. این اجسام به اندازهای بزرگ نیستند که کل سیاره را نابود کنند، اما اگر در یک منطقه مسکونی فرود آیند، میتوانند آسیبهای وحشتناکی ایجاد کنند.
سیستمهایی مانند تلسکوپهای Flyeye آژانس فضایی اروپا و مجموعهای از رصدخانههای زمینی دیگر، آسمان را اسکن میکنند و به دنبال نقاط متحرک آهستهای میگردند که نشاندهنده یک سیارک هستند. اما یک رصد واحد برای آگاهی از اندازه یا مسیر آنها کافی نیست، بنابراین رصدهای پیگیری مورد نیاز است.
این دقیقاً جایی است که NEOCC وارد عمل میشود.
شناسایی ویژگیهای سیارک
رصد سیارکها کار آسانی نیست، زیرا آنها بسیار کوچکتر از سیارات هستند و میتوانند طیف گستردهای از ویژگیها را داشته باشند. آنها میتوانند از سنگ جامد یا تودههای سست آوار تشکیل شده باشند. همچنین، این اجرام از انواع مختلفی از مواد ساخته شدهاند که میتوانند باعث شوند روشنتر یا کمنورتر به نظر برسند.
این یک مشکل خاص است، زیرا اندازهگیری میزان روشنایی یک سیارک یکی از راههایی است که ستارهشناسان از آن برای تخمین اندازه آن استفاده میکنند؛ اجسام بزرگتر نور بیشتری را منعکس میکنند.
فورینگ میگوید: «شما میتوانید یک جسم بسیار بازتابنده داشته باشید که نسبتاً بزرگتر به نظر برسد، یا میتوانید یک جسم بسیار تاریک داشته باشید که در واقع بسیار بزرگ است، اما شبیه به یک جسم کوچک به نظر میرسد.»
به دلیل چالشهای ذاتی در یافتن این اجسام، ستارهشناسان با منابع دادهای بسیاری، از تلسکوپهای رباتیک خودکار گرفته تا پیمایشهای عظیم تمام آسمان، کار میکنند.
فورینگ میگوید: «ما میخواهیم تا جایی که میتوانیم مشاهدات داشته باشیم»، به خصوص اگر به نظر برسد که جسمی به زودی با زمین برخورد خواهد کرد.
او همچنین میافزاید: «در واقع، به دست آوردن موقعیت از چندین مکان در سراسر زمین، به جای یک کشور یا قاره، ارزشمندتر است»، زیرا این کار تعیین موقعیت دقیقتری را به دست میدهد.
فورینگ ادامه میدهد: «ما حتی با افرادی از، به اصطلاح، کشورهای کمتر دوست، تماس میگیریم. زیرا این موضوع مربوط به سیاست نیست؛ بلکه مربوط به علم است. و همه ما درک میکنیم که علم در اولویت قرار دارد.»
درک مدار یک سیارک
وقتی ستارهشناسان تا آنجا که میتوانند اطلاعات جمعآوری میکنند، نوبت به کار ریاضیدانان میرسد.
فنوچی میگوید: «ما هر آنچه را که ستارهشناسان در مورد سیارکها و موقعیت آنها در آسمان اندازهگیری میکنند، دریافت میکنیم و از آنجا سعی میکنیم مدارهای سه بعدی آنها را در منظومه شمسی بازسازی کنیم.»
اما این کار نیز ساده نیست، زیرا عدم قطعیتهای زیادی در دادهها وجود دارد و اغلب بیش از یک مدار بالقوه وجود دارد که با دادهها مطابقت دارد، که «ابر عظیمی از مدارهای احتمالی سازگار با اندازهگیریها» را ایجاد میکند.
این موضوع، در واقع، مسئلهای مربوط به احتمال است تا این مسیرهای ممکن را بررسی کرده و مشخص شود که چه تعداد از آنها میتوانند از مدار زمین عبور کنند. این کار با استفاده از برنامهای به نام Aegis انجام میشود.
این نرمافزار به تیم اجازه میدهد تا ببیند آیا چیزی پیشبینی شده است که در دهههای آینده از نزدیکی زمین عبور کند یا خیر. این اطلاعات در یک فهرست خطر از اجسامی که در حال حاضر بیشترین تهدید را دارند، به اشتراک گذاشته میشود.
علاوه بر اطلاعات مربوط به این برخوردهای احتمالی دورتر، سیستمی نیز برای شناسایی اجسام کوچکی که پیشبینی میشود به زودی با زمین برخورد کنند، وجود دارد.
اگرچه این موضوع ترسناک به نظر میرسد، اما در واقع میلیونها سیارک کوچک در منظومه شمسی وجود دارند که بسیاری از آنها به طور منظم از کنار زمین عبور میکنند.
بیشتر این اجسام، قبل از رسیدن به سطح زمین، به طور بیضرر در جو ما میسوزند. با این حال، مطالعه این اجسام – و اجسامی که با زمین برخورد میکنند – برای تحقیق و تمرین نحوه برخورد با رویدادهای خطرناکتر ارزشمند است.
مویسل توضیح میدهد که سیستم هشدار برخورد قریبالوقوع، Meerkat نام دارد، «به نام آن جانوران کوچک مانگوس، زیرا همیشه یکی از آنها مراقب است تا به دیگران بگوید که چیزی در حال آمدن است.»
به طور معمول، یک برخورد قریبالوقوع چند بار در سال، با حدود دو تا دوازده ساعت هشدار، شناسایی میشود.
مویسل میگوید: «این مانند تمرین با سرعت بالاست. همه چیز در عرض چند ساعت اتفاق میافتد.»
هشدارهای سیارکی، شب و روز
از آنجایی که کار بر روی اجسام نزدیک به زمین نیازمند تخصص در زمینههای مختلف است، دفتر NEOCC مملو از محققان حوزههای مختلف است.
فنوچی میگوید: «این یک محیط منحصر به فرد است، زیرا شما ستارهشناسان و ریاضیدانان را در یک دفتر در کنار هم قرار میدهید و ما میتوانیم با یکدیگر تعامل داشته باشیم تا موارد جالبی را که داریم با هم در میان بگذاریم.»
نزدیکی فیزیکی باعث ایجاد یک محیط بسیار مشارکتی میشود و تیم در هر زمان که یک رویداد فوری رخ میدهد، با هم همکاری میکنند.
به عنوان مثال، میتوان به زمانی اشاره کرد که همه اعضای تیم برای کمک به یکی از اعضا برای یافتن اطلاعات در مورد سیارک غولپیکر 1979 XB با مداری نامشخص، که پس از 40 سال دوباره ظاهر شده بود، تلاش کردند.
البته تفاوتهایی بین کار ستارهشناسی و سایر مشاغل اداری وجود دارد.
فورینگ میگوید: «مشاهدات در شب انجام میشود، بنابراین ما معمولاً این کار را از دفتر انجام نمیدهیم. ما اغلب کارها را زمانبندی میکنیم یا از خانه رصد میکنیم.»
سیارکها به برنامه کاری نه تا پنج احترام نمیگذارند، بنابراین تیم باید در مورد ساعات کاری خود منعطف باشد.
فورینگ میگوید: «وقتی یک هشدار برخورد دریافت میکنیم، تضمینی وجود ندارد که ساعت 9 صبح باشد، بنابراین تمام روز فرصت داریم روی آن کار کنیم!»
در عمل، این هشدارها به ندرت در زمانهای مناسبی به دست میرسند. مویسل با شوخی میگوید: «برخوردهای قریبالوقوع تمایل دارند در شبهای آخر هفته رخ دهند.»
اگرچه کارکنان این مرکز میتوانند انتخاب کنند که این اعلانها را دریافت کنند یا نه، و افراد اغلب برای رویدادهای خاص شبها را تعطیل میکنند، اما به طور کلی، آنها از دریافت این تماس هیجانزده میشوند، زیرا این به معنای فرصتی برای علم و یادگیری بیشتر است.
فورینگ میگوید: «افرادی که تماسهای بیدارباش را دریافت میکنند، از دریافت آنها بسیار هیجانزده میشوند. آنها برای همین زندگی میکنند!»
وضعیت اضطراری سیارکی در کریسمس
بخش زیادی از زمان، کار در زمینه دفاع سیارهای شبیه به هر شغل اداری دیگری است: جلسات زوم، محاسبات عددی، رسیدگی به ایمیلها. اما گهگاه، لحظات دراماتیکی وجود دارد که مستقیماً از یک فیلم هالیوودی بیرون میآیند.
یکی از این لحظات در دسامبر 2024 رخ داد، زمانی که سیستم هشدار سریع Meerkat یک جسم کوچک را شناسایی کرد که قرار بود به زودی وارد جو زمین شود.
البته آن روز، یک روز معمولی در NEOCC نبود: بلکه در طول جشن کریسمس دفتر بود و افراد از سراسر اروپا آمده بودند تا با همکاران خود جشن بگیرند.
همه در دفتر بودند و با عجله وارد عمل شدند، ناظران در آخرین لحظه برای تلسکوپها وقت رزرو کردند و ریاضیدانان منطقه برخورد را محدود کردند.
فورینگ توانست از طریق یک وبچت با مردم محلی در منطقه ارتباط برقرار کند تا به آنها اطلاع دهد که یک برخورد غیرتهدیدآمیز، اما قابل توجه، در حال رخ دادن است و آنها را از آنچه باید انتظار داشته باشند، آگاه کند.
تیم حتی یک وبکم عمومی با پخش زنده از منطقهای که انتظار میرفت برخورد در آن رخ دهد، در لنسک روسیه پیدا کرد. این وبکم یک میدان شهر را در کنار رودخانه یخزده نشان میداد که یک درخت کریسمس در آن به نمایش گذاشته شده بود. مویسل میگوید این رویداد “حس بسیار کریسمسی” به همه داد.
تیم با هم تماشا کردند که سیارک 10 ساعت پس از اولین رصد، بدون هیچ آسیبی فرود آمد. “آن روز شگفتانگیز بود.”
یک خطر نزدیک در تابستان 2024
گاهی اوقات، اما، غافلگیریها آنقدرها هم خوشایند نیستند. در تابستان 2024، یک خطر نزدیک نگرانکننده وجود داشت. سیستمهای خودکار جسم بزرگی را گزارش کردند که به طور بالقوه بیش از 50 متر (تقریباً 165 فوت) قطر داشت و احتمال برخورد آن یک درصد بود.
بدتر از همه، زمان زیادی برای اقدام وجود نداشت، زیرا پیشبینی شده بود که برخورد احتمالی تنها در عرض 40 روز رخ دهد.
جسمی به این بزرگی که به این زودی میرسد، سناریوی کابوسوار است، زیرا هیچ راهی برای آغاز هرگونه مداخله فضایی در زمان موجود وجود ندارد. اما، حداقل در ابتدا، تیم چندان نگران نبود، زیرا فعال شدن سیستمهای خودکار که یک برخورد بالقوه را نشان میدهند، چندان نادر نیست.
مویسل میگوید: «این چیزها گاهی اتفاق میافتد – معمولاً هشدارهای نادرست هستند.» بنابراین، روال معمول این است که تلسکوپهای بیشتری را به سمت آن نشانه بگیریم و فرض کنیم که با افزایش مشاهدات، احتمال برخورد کاهش مییابد.
اما احتمال برخورد کاهش نیافت. در واقع، این احتمال در طول روز به طور مداوم افزایش یافت و به 10 درصد رسید. همه کارها را رها کردند و با عجله برای کسب اطلاعات بیشتر، با دفتر هماهنگی دفاع سیارهای ناسا همکاری کردند.
با ادامه افزایش احتمال برخورد، آنها در نظر گرفتند که ممکن است به زودی مجبور شوند هشداری مبنی بر وقوع یک برخورد در راه است، صادر کنند.
مویسل میگوید: «زمانسنج در حال شمارش معکوس بود تا این خطر بالقوه را به جهانیان اطلاع دهد.»
خوشبختانه، قبل از اینکه چیزی اعلام شود یا وحشتی آغاز شود، یک فرد کلیدی تماس گرفت. وظیفه آنها بررسی هشدارهای خودکار در برابر اجسام شناخته شده ساخته شده توسط انسان در مدار بود و در حالی که از تعطیلات به خانه رانندگی میکردند، از پیامهای خود دور بودند.
آنها نگاهی به دادهها انداختند و خیال همه را راحت کردند – آن جسم اصلاً یک سیارک نبود، بلکه فضاپیمای JUICE آژانس فضایی اروپا بود.
JUICE پس از انجام برخی مانورهای پیچیده، اکنون طبق برنامه به سمت زمین بازمیگشت تا یک پرواز نمایشی انجام دهد و قطعاً به سیاره ما برخورد نخواهد کرد.
مویسل میگوید: «این واقعاً هیجانانگیز بود.»
سیارکی که پیشبینی شده بود در سال 2032 به زمین برخورد کند
ممکن است تصور کنید که محافظت از زمین در برابر توپهای آتشینی که از فضا سقوط میکنند، شغلی وحشتناک است، اما دانشمندان NEOCC اینطور فکر نمیکنند.
فورینگ میگوید: «خوشبختانه، تاکنون هیچ جسم فاجعهبار بزرگی نداشتهایم.»
با این حال، آنها مسئولیت خود را جدی میگیرند، زیرا حتی برخوردهای احتمالی که سالها با آنها فاصله داریم، میتوانند تأثیرات واقعی بر زندگی مردم در حال حاضر داشته باشند.
سیارک 2024 YR4، که در سال 2032 از فاصله نزدیک زمین عبور خواهد کرد، زمانی که مشخص شد احتمال برخورد آن به 1 در 32 رسیده است، سر و صدای زیادی به پا کرد.
اگر تیم NEOCC نمیتوانست مسیر آن را قبل از خارج شدن 2024 YR4 از محدوده رصد مشخص کند، جهان باید تا عبور نزدیک بعدی آن در سال 2028 منتظر میماند تا بفهمد آیا سیارک به زمین برخورد خواهد کرد یا خیر. و اگر برخورد کند، کجا؟
مویسل نمیتواند تصور کند که زندگی در یکی از شهرهایی که ممکن است در مسیر سیارک باشد، چه حسی دارد، این که ندانی آیا در دهه آینده نابود خواهد شد یا خیر. این نگرانی واقعی است، همانطور که تأثیرات اقتصادی و آشفتگی اجتماعی برای افرادی که به فکر ترک خانههای خود هستند، واقعی است.
مویسل میگوید که توانایی کاهش این نگرانی به او احساس هدفمندی میدهد. «برای من، این بهترین بخش کار ماست.»
به هر حال، به نظر میرسد که مسائل زمینی بیشتر از مسائل کیهانی درخواستکننده هستند. هنگامی که خبر 2024 YR4 منتشر شد، اعضای تیم NEOCC اغلب توسط رسانهها برای اظهار نظر فراخوانده میشدند – در حالی که آنها سعی میکردند مسیر احتمالی سیارک را محاسبه کنند.
فنوچی اعتراف میکند: «گاهی اوقات استرسزا بود»، در حالی که مویسل میگوید برای مقابله با توجه عموم مردم مضطرب و در عین حال محاسبه مسیرهای سیارک، نیاز به انعطافپذیری ذهنی دارد.
اما همین فشار بخشی از چیزی است که باعث میشود افراد در این زمینه پیشرفت کنند. مویسل میگوید وقتی یک هدف فوری جدید شناسایی میشود، «سطحی از هیجان وجود دارد. بسیار شدید است – کار زیادی در یک بازه زمانی بسیار فشرده انجام میشود.»
وقتی سرنوشت سیاره در خطر است، انجام یک کار خوب پاداشی بینظیر است. تیم پس از هفتهها کار بر روی دادههای 2024 YR4، سرانجام توانست درست قبل از اینکه سیارک از محدوده رصد خارج شود، تأیید کند که این سیارک به زمین برخورد نخواهد کرد.
مویسل میگوید: «ما تأییدیه را از سیستم دریافت کردیم که احتمال برخورد به زیر یک درصد کاهش یافته است.»
حتی با اینکه تیم در مورد تمام شدن بخش سرگرمکننده کارشان شوخی میکرد، اما احساس رهایی مشهود بود. «آن لحظه، شادترین لحظه بود.»
اگرچه تهدید 2024 YR4 برطرف شده است، اما این تنها مسئله زمان است که سیارک دیگری از راه برسد و سیاره ما را تهدید کند.
خوشبختانه برای ما، تیم NEOCC به همراه سازمانهای مشابه در سراسر جهان، مراقب آسمان هستند تا هشدارهای اولیهای را که برای انجام اقدامات لازم نیاز داریم، ارائه دهند.
ملاقات با شکارچیان سیارک
- ریچارد مویسل رئیس دفتر دفاع سیارهای آژانس فضایی اروپا (ESA) است و بر تلاشهای مرکز هماهنگی اجسام نزدیک به زمین (NEOCC) نظارت دارد. او پیش از این بخشی از مأموریت Hera آژانس فضایی اروپا بود که در اکتبر 2024 یک فضاپیما را برای بررسی اثربخشی آزمایشهای انحراف سیارک پرتاب کرد.
- دورا فورینگ یک ستارهشناس است که روی رصدهای پیگیری سیارکهای تازه کشفشده کار میکند. او همچنین به عنوان بخشی از نقش خود در NEOCC، روی راهاندازی تلسکوپ پیمایشی جدید آژانس فضایی اروپا، Flyeye، کار میکند.
- مارکو فنوچی یک ریاضیدان است که روی محاسبه مدارهای سیارکهای رصد شده کار میکند. او یک متخصص دینامیک اجسام نزدیک به زمین در NEOCC است، بنابراین دادهها را از ستارهشناسان میگیرد و از آن برای مدلسازی مدارها و پیشبینی اینکه سیارکها در آینده کجا خواهند بود، استفاده میکند.
