اگر فقط چند هفته برای متوقف کردن یک سیارک مرگبار فرصت داشتیم، چه می‌شد؟

زمین از پایان دوره کرتاسه تاکنون برخوردی به بزرگی سیارک چیکشلوب را تجربه نکرده است. اگر چنین رویدادی دوباره رخ می‌داد، شاید نسل بشر هرگز فرصت پیدایش پیدا نمی‌کرد.

این سیارک با قطری حدود ۱۰ تا ۱۴ کیلومتر و نیروی انفجاری ۴٫۵ میلیارد برابر بمب اتمی ویرانگر هیروشیما، حدود ۷۵ درصد از حیات روی زمین را نابود کرد و دایناسورهای غیرپرنده را برای همیشه از میان برد. پس از برخورد، آتشفشان‌ها در مناطق مختلف گدازه و خاکستر به بیرون پرتاب می‌کردند و امواج عظیم سونامی اقیانوس‌ها را درمی‌نوردیدند. تغییرات اقلیمی برگشت‌ناپذیری نیز به دنبال این فاجعه رخ داد و موجودات زنده‌ای که از موج نخست ویرانی جان سالم به در برده بودند، برای بقا با شرایطی بسیار دشوار دست‌وپنجه نرم می‌کردند. این اتفاق حدود ۶۶ میلیون سال پیش رخ داد.

از آن زمان تاکنون، برخوردی با چنین ابعادی اتفاق نیفتاده، اما تکرار این فاجعه غیرممکن نیست. اجرام آسمانی همچنان با سرعتی سرسام‌آور در فضا حرکت می‌کنند و مدار برخی از آن‌ها ممکن است در آینده به اندازه خطرناکی به زمین نزدیک شود. به همین دلیل، دانشمندان موضوع پیشگیری از برخورد سیارک‌ها را جدی گرفته‌اند.

ناسا در سال ۲۰۲۲ طی مأموریت DART با برخورد عمدی یک فضاپیما به قمر سیارک دیدیموس، موسوم به دیمورفوس، توانست مدار آن را تغییر دهد. این آزمایش نشان داد برخوردگرهای جنبشی می‌توانند مسیر حرکت اجرام فضایی را منحرف کنند. دیدیموس هدف مناسبی برای این آزمایش بود، زیرا اندازه کوچکی داشت و هیچ تهدیدی برای زمین محسوب نمی‌شد.

اما اگر سیارکی بسیار خطرناک‌تر با سرعت به سمت زمین حرکت کند، چه راهی پیش رو خواهیم داشت؟ پرتاب تعداد زیادی برخوردگر برای مقابله با جرمی به بزرگی سیارک چیکشلوب عملاً امکان‌پذیر نیست. به همین دلیل، گروهی از پژوهشگران آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور، سناریوی استفاده از سلاح هسته‌ای برای مقابله با سیارک را در قالب شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای بررسی کردند.

استفاده از سلاح هسته‌ای برای نجات زمین

استفاده از انفجار هسته‌ای برای مقابله با سیارک‌های در حال نزدیک شدن، همواره یکی از گزینه‌های مطرح بوده است. هرچند درباره میزان اثربخشی این روش اختلاف‌نظر وجود دارد، شناسایی زودهنگام یک سیارک غول‌پیکر و اقدام عملی برای مقابله با آن می‌تواند مرز میان بقا و انقراض را تعیین کند. گروه پژوهشی آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور به سرپرستی آیزایا سانتیسوان، سناریوهایی را بررسی کرده که در آن اجرام بزرگ فضایی با زمان هشدار بسیار کوتاه مستقیماً به سمت زمین حرکت می‌کنند.

بیشتر شهاب‌سنگ‌هایی که وارد جو زمین می‌شوند، پیش از رسیدن به سطح سیاره در اثر حرارت شدید می‌سوزند. با این‌حال، یک توده سنگی عظیم ممکن است به دلیل جرم زیاد خود از عبور از جو جان سالم به در ببرد و به سطح زمین برخورد کند. در چنین شرایطی، تنها راه جلوگیری از فاجعه، منحرف کردن جرم مهاجم یا خرد کردن آن به قطعاتی کوچک‌تر خواهد بود که نتوانند خسارت گسترده‌ای ایجاد کنند. انفجار یک بمب هسته‌ای قدرتمند می‌تواند مسیر سیارک را تغییر دهد یا آن را به قطعات کوچک‌تر تقسیم کند.

آیزایا سانتیسوان در پژوهشی که اخیراً در نشریه علمی ژورنال علوم سیاره‌ای منتشر شده، گفت

رویکرد جایگزین، مقابله هسته‌ای است که در آن از یک وسیله انفجاری هسته‌ای برای منحرف کردن سیارک یا متلاشی کردن مؤثر آن استفاده می‌شود. انرژی آزادشده از یک وسیله انفجاری هسته‌ای بسیار بیشتر از انرژی برخوردگرهای جنبشی است. این توان بیشتر می‌تواند سرعت تغییر مسیر سیارک را افزایش دهد یا امکان متلاشی کردن عمدی و مؤثر اجرام بزرگ‌تر را در شرایطی فراهم کند که زمان هشدار کوتاه‌تری در اختیار داریم.

در شبیه‌سازی‌های مربوط به مقابله هسته‌ای، یکی از رایج‌ترین روش‌ها انفجار در فاصله‌ای مشخص از سطح سیارک است. در این الگو، وسیله انفجاری در ارتفاعی از پیش تعیین‌شده نسبت به سطح سیارک منفجر می‌شود و فاصله آن از زمین نیز به اندازه‌ای خواهد بود که سیاره و ماهواره‌های اطراف آن با خطری فراتر از احتمال بارش ذرات ریز کیهانی مواجه نشوند.

بخش عمده انرژی حاصل از انفجار هسته‌ای به شکل پرتو ایکس آزاد می‌شود. این انرژی در لایه‌ای نازک از سطح سیارک جذب شده و موجب تبخیر و فرسایش مواد سطحی آن خواهد شد. مواد تبخیرشده با انبساط سریع، سرانجام بر نیروی گرانش سیارک غلبه می‌کنند و به بیرون پرتاب می‌شوند. این فرایند تکانه جرم فضایی را تغییر می‌دهد و در نتیجه، سرعت حرکت آن نیز دستخوش تغییر خواهد شد. آزاد شدن حجم عظیمی از انرژی همچنین موجی ضربه‌ای درون توده سنگی ایجاد می‌کند که می‌تواند سیارک را به قطعات بسیار ریز و پراکنده تبدیل کند.

سانتیسوان برای بررسی این فرایند، از نرم‌افزار شبیه‌سازی اسفیرال استفاده کرد و سیارک‌های مجازی با ترکیب مواد متفاوت را مورد آزمایش قرار داد. هدف این بود که مشخص شود انفجار هسته‌ای باید در چه فاصله‌ای از سطح سیارک رخ دهد و برای متلاشی کردن جرم مهاجم، با توجه به ترکیب مواد، جرم و سرعت آن، چه میزان نیرو لازم خواهد بود.

پژوهشگران همچنین از کد شبیه‌سازی آرس، متعلق به آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور، برای پیش‌بینی نتایج انحراف سیارک استفاده کردند. آن‌ها پس از اجرای ۱۵۰۰ شبیه‌سازی یک‌بعدی، به سراغ مدل‌سازی سه‌بعدی رفتند. در این مرحله، انفجار هسته‌ای برای متلاشی کردن سیارکی با قطر حدود ۱۶۰ متر شبیه‌سازی شد و فاصله انفجار تا سیارک و میزان احتمال شکستگی آن در هر آزمایش تغییر یافت.

در طولانی‌ترین شبیه‌سازی، سیارک از هم پاشید و بیشتر مواد تشکیل‌دهنده آن با سرعت به سمت مخالف حرکت کردند. قطعات سنگی با سرعتی بیشتر از سرعت گریز سیارک حرکت می‌کردند؛ یعنی سرعت آن‌ها به اندازه‌ای بود که می‌توانستند بر نیروی گرانش جرم اولیه غلبه کنند و از آن جدا شوند. پژوهش‌های آینده مسیر حرکت این قطعات را دنبال خواهند کرد تا مشخص شود در نهایت به کجا می‌رسند.

پژوهشگران در توضیح اهمیت نتایج به‌دست‌آمده گفتند

این نتایج گامی در مسیر حل مسئله بسیار دشوار مدل‌سازی جامع مقابله هسته‌ای در سناریوهای دفاع سیاره‌ای به شمار می‌روند. شبیه‌سازی‌های دقیق و پیشرفته‌ای مانند آنچه در این پژوهش ارائه شده، به ما امکان می‌دهند محدودیت‌های توانایی‌های کنونی را کنار بزنیم و مرزهای آنچه از نظر عملی امکان‌پذیر است، گسترش دهیم.

برای ارزیابی پایداری، امنیت و نگهداری این زیرساخت، راهنمای پشتیبانی شبکه را نیز مطالعه کنید.