اجرام نزدیک به زمین (NEO) و ردیابی آن‌ها — از صفر تا صد

هر چند وقت یک‌بار، مانند اردیبهشت سال 1399، در خبرها می‌خوانیم قرار است سیارک یا شهاب‌واره‌ای (شهاب‌سنگ واژه اشتباهی برای این مفهوم است) از کنار زمین عبور کند و هر لحظه امکان دارد با سیاره ما برخورد کند یا از آن بدتر، گاه و بیگاه واقعاً شهاب‌سنگ‌هایی به زمین برخورد می‌کنند که خیلی اوقات روح ما حتی از آن‌ها خبردار هم نمی‌شود. آخرین مورد مهم هم برخورد «شهاب‌سنگ چلیابینسک» (Chelyabinsk meteor) بود که یک‌شنبه شانزده فوریه ۲۰۱۴ (27 بهمن 1392) بر فراز منطقه اورال روسیه منفجر شد و پیش از ورودش به جو زمین، هیچ‌کس حتی متوجه آن هم نشد.

گذر سیارک‌ها از کنار زمین و برخوردهای شهاب‌سنگی به ما یادآوری می‌کنند همواره این خطر وجود دارد که گونه‌ای از سیارک‌ها به زمین برخورد کنند که می‌توانند در کسری از ثانیه شهری را با خاک یکسان کنند یا بدتر از آن، شاید روزی سنگ آسمانی به اندازه کافی بزرگی به زمین برخورد کند که به حیات بشر در این سیاره پایان دهد.

بشر تقریباً هیچ دفاعی در برابر این اجرام ندارد و به همین دلیل هم ردیابی و زیر نظر گرفتن آن‌ها برای بررسی مسیر و احتمال برخوردشان بسیار مهم است. در حال حاضر، اخترشناسان در قالب سازمان‌های مختلف فضایی و با کمک ابزارهای رصدی متفاوت، آسمان شب را به جستجوی «اجرام نزدیک به زمین» یا به اختصار NEO اختصاص می‌دهند یعنی سیارک‌ها و دنباله‌دارهایی که در مسیر سیاره ما قرار دارند.

بخش اعظم کشفیات در جنوب غربی آمریکا و جزایر هاوایی، توسط تأسیسات تلسکوپی صورت می‌گیرد که از سوی ناسا تأمین اعتبار می‌شوند. اما این اجرام نزدیک به زمین چه هستند، چطور ردیابی می‌شوند و چه خطراتی برای ما دارند؟

NEO چیست؟

اجرام نزدیک به زمین (NEO)، به هر جرم کوچک منظومه شمسی گفته می‌شود که مدارش آن‌را تا نزدیکی زمین می‌رساند. طبق تعریف قراردادی، هر جرم منظومه شمسی که حضیض مداریش (نزدیک‌ترین فاصله‌اش به خورشید) کمتر از ۱/3 واحد نجومی (هر واحد نجومی برابر فاصله زمین تا خورشید و معادل 150 میلیون کیلومتر است) باشد، NEO محسوب می‌شود. از میان اجرام نزدیک به زمین که تاکنون شناسایی شده‌اند، اغلب آن‌ها در دسته «سیارک‌های نزدیک به زمین» (NEA) جای می‌گیرند.

فیلم آموزش مقدماتی کیهان شناسی و نجوم در فرادرس

کلیک کنید

بقیه نیز در دسته «دنباله‌دارهای نزدیک به زمین» (NEC) و تعداد انگشت‌شماری نیز در زمره شهاب‌واره‌های خورشیدگرد طبقه‌بندی می‌شوند. البته از میان دنباله‌دارها، تنها دنباله‌دارهای دوره کوتاه یعنی آن‌هایی که دوره مداریشان کمتر از 200 سال باشد، جزو اجرام نزدیک به زمین در نظر گرفته می‌شوند.

از میان NEA-ها، برخی اجرام که نزدیک شدنشان به زمین تهدید بالقوه‌ای برای سیاره ما دارد، در دسته «سیارک‌های بالقوه خطرناک» یا PHA طبقه‌بندی می‌شوند. بنا بر تعریف فعلی، تمام سیارک‌هایی که کمینه فاصله تقاطع مداری آن‌ها با زمین کمتر از 0/05 واحد نجومی و قدر مطلق درخشندگی آن‌ها از 22 کمتر است، در این دسته قرار می‌گیرند؛ به عبارت دیگر، هر سیارکی که از فاصله 7,500,000 کیلومتری به زمین نزدیک‌تر شود و قطرش بیشتر از 140 متر باشد، جزو سیارک‌های بالقوه خطرناک طبقه‌بندی می‌شود.

نکته مهمی که نباید فراموش کنید این است که وقتی از نزدیکی فاصله این اجرام به زمین صحبت می‌کنیم، در حال صحبت از مقیاس نجومی هستیم. بنابراین، نزدیک به زمین بودن این اجرام به این معنی نیست که آن‌ها همین الان بیخ گوش ما و در فاصله نزدیک سیاره قرار دارند بلکه این معنی است که مدار این اجرام به گونه‌ای است که در موقعیت و زمانی از مسیر حرکت مداری خود به نزدیکی زمین می‌رسند.

بنابراین، عمده این اجرام اکنون در فاصله‌های بسیار دور قرار دارند، اما ما هم اکنون مسیر آینده آن‌ها را محاسبه کرده‌ایم تا بتوانیم تغییرات آن‌هایی را که ممکن است خطری بالقوه باشند، ارزیابی کنیم. البته نباید فراموش کنید که به ویژه درباره اجرام کوچک‌تر، احتمالاً تعداد بسیار بیشتری از آن‌ها وجود دارند که هنوز آن‌ها را شناسایی نکرده‌ایم.

از آنجایی‌که ما در برابر برخوردهای فضایی بسیار آسیب‌پذیر هستیم، همواره باید گوش به زنگ باشیم. خط مقدم نبرد در مواجه با این تهدید دائمی نیز کاری به ظاهر ساده اما عملاً دشوار است: به دقت آسمان را زیر نظر داشته باشیم و در شرایطی که هنوز برای واکنش نشان دادن زمان داریم، به جستجوی خطرات احتمالی باشیم.

مقیاس تورینو

برای ارزیابی خطر اجرام نزدیک به زمین دو مقیاس مختلف وجود دارد: مقیاس «تورینو» و مقیاس پیچیده‌تر «پالرمو». مقیاس تورینو برای اجرام نزدیک به زمین همانند مقیاس ریشتر برای زلزله است. اخترشناسان بر اساس احتمال برخورد و انرژی جنبشی تخمین زده شده هر سیارک و دنباله‌دار بالقوه خطرناک، نمره خطری بین 1 تا 10 به آن می‌دهند.

این عدد، تهدید خاص هر جرم و واکنش مناسب آن را مشخص می‌کند و با استفاده از طیف رنگی اختصاص داده شده به آن، میزان خطر کلی را می‌توان در یک نگاه دریافت. این مقیاس نام خود را از تورینو ایتالیا گرفته است، جایی که در سال 1378 میزبان اجلاسی بین‌المللی درباره اجرام نزدیک زمین بود. امروزه از نسخه اصلاح شده سیستم امتیازدهی تورینو استفاده می‌شود.

معنی رنگ‌های مورد استفاده در مقیاس تورینو به این شرح است:

• سفید: بی‌خطر
• سبز: معمولی
• زرد: شایسته توجه اخترشناسان
• نارنجی: تهدیدآمیز
• قرمز: برخورد قطعی

تفسیر اعداد بیانگر تهدید خاص و واکنش مناسب هر جرم نیز به این شرح است:

• 0: در این سطح، احتمال برخورد سیارک یا دنباله‌دار با زمین عملاً صفر است.
• 1: عبور نزدیک از کنار زمین پیش‌بینی می‌شود، اما هیچ سطح غیرعادی خطر وجود ندارد و برخورد بسیار نامحتمل است.
• 2: عبوری نزدیک رخ می‌دهد و ممکن است جلب توجه کند، اما بازبینی‌ها احتمالاً تهدید را کاهش می‌دهد.
• 3: شانس برخورد 1 درصد یا بیشتر است و قادر به ایجاد خرابی‌هایی در مقیاس محلی است.
• 4: خطر برخورد همان 1 درصد است، اما مشاهدات احتمالاً آن را بی‌خطر در نظر می‌گیرد.
• 5: برخوردی نزدیک که ممکن است منجر به خرابی‌های منطقه‌ای شود. رسیدگی و توجهات شدید لازم است.
• 6: تهدیدی جدی اما غیرقطعی در مقیاس جهانی وجود دارد؛ اجرای برنامه‌های احتیاطی ضروری است.
• 7: برخوردی نزدیک که اگر وقوع آن طی 100 سال آینده باشد، نیازمند برنامه‌ریزی فوری است.
• 8: برخورد با زمین قطعی است. منجر به خرابی‌های محلی یا بروز سونامی می‌شود.
• 9: فاجعه‌ای بی‌سابقه ایجاد می‌شود که شامل بروز سونامی‌های وحشتناک است. هر 100 هزار سال یک‌بار رخ می‌دهد.
• 10: ممکن است آینده تمدن را روی زمین به خطر بی‌اندازد. احتمال وقوع آن در هر 100 هزار سال کمتر از 1 درصد است.

ماهیت و منشأ اجرام نزدیک به زمین

تا به امروز، جست‌وجو برای اجرام نزدیک به زمین موفقیت قابل توجهی داشته است. بر اساس آخرین آماری که شنبه ۱۱ جولای ۲۰۲۰ (۲۱ تیر ۱۳۹۹) منتشر شده است تا کنون 23,177 جرم نزدیک به زمین شناسایی شده است که از میان آن‌ها، 110 جرم NEC و 23,067 جرم NEA هستند. با وجود این، به احتمال زیاد اجرام کوچک‌تری نیز وجود دارند که در این محدوده حرکت می‌کنند، اما ممکن است هرگز شناسایی نشوند.

فیلم آموزش مقدماتی نجوم – نجوم باستان تا کیهان شناسی در فرادرس

کلیک کنید

به طور مثال، در مهرماه 1387، جرمی با ابعادی به اندازه یک خودرو به زمین برخورد کرد که تنها 24 ساعت قبل از برخورد شناسایی شده بود. از آنجایی‌که محاسبات نشان می‌داد جرم مذکور در شمال سودان به زمین برخورد خواهد کرد، اخترشناسان گروه‌هایی را به منطقه اعزام کردند تا به جستجوی تکه‌های بر جا مانده از برخورد سیارک بگردند و موفق شدند تکه‌های زیادی از آن را پیدا کنند.

خوشبختانه آن برخورد نه تنها فاجعه‌آمیز نبود، بلکه موقعیتی استثنایی برای دانشمندان فراهم ساخت. اخترشناسان می‌توانند این تکه‌سنگ‌ها را در آزمایشگاه‌های خود مورد مطالعه قرار دهند تا ساختار شیمیایی آن را دقیقاً تعیین کنند. همچنین آن‌ها مشاهداتی از این جرم در فضا داشتند و بنابراین ویژگی‌های طیفی آن را می‌دانستند. در نتیجه آن‌ها می‌توانند با قطعیت بگویند این نوع خاص از سیارک‌ها، از این ترکیبات شیمیایی خاص ساخته شده‌اند.

خرده‌سنگ‌های سرگردان فراوانی در منظومه شمسی وجود دارند که از روزهای اولیه ابر عظیم گاز و غبار آن باقی مانده‌اند. حدود ۴/6 میلیارد سال پیش، بخش اعظم این غبار پیوستن به یکدیگر را آغاز کردند تا تکه‌های بزرگ‌تر مواد را شکل دهند. این تکه‌ها نیز در فرایندی آرام و پیوسته سیارات و ماه‌ها را شکل دادند. اما بسیاری از این خرده‌سنگ‌ها هرگز به جمع بزرگان منظومه شمسی نپیوستند و در سراسر منظومه سرگردان‌اند. حدود 100 تن از این مواد هر روز با زمین برخورد می‌کنند که خوشبختانه، تقریباً تمامشان ذراتی با ابعاد ماسه هستند که در برخورد با جو، می‌سوزند و از بین می‌روند.

با این وجود، تعداد قابل توجهی قطعات بزرگ‌تر نیز در منظومه شمسی وجود دارند. بیشتر آن‌ها در کمربندی مابین سیارات مریخ و مشتری مستقر هستند. این منطقه خانه میلیون‌ها سیارک است که توده‌هایی از جنس سنگ، فلز یا کربن را تشکیل می‌دهند. بخش اعظم این سیارک‌ها در محدوده این کمربند باقی می‌مانند و به صورت منظم به دور خورشید می‌چرخند اما گاه و بیگاه، برخورد یا کشند گرانشی سیارکی را از مدار آن بیرون می‌اندازد و سیارک وارد مداری می‌شود که آن را به مرکز منظومه شمسی نزدیک‌تر می‌کند. بخشی از این سیارک‌های تبعیدی در نهایت سر از مسیر زمین در می‌آورند.

بیشتر سیارک‌هایی که به زمین می‌رسند از بخش داخلی کمربند سیارکی می‌آیند که عمدتاً سیارک‌های نوع S هستند؛ سیارک‌هایی که از صخره‌های سیلیکاتی ساخته شده‌اند. همچنین تعداد قابل توجهی سیارک نوع C وجود دارد که مواد غنی از کربن، ساختار آن‌ها را تشکیل می‌دهند. نوع سومی از سیارک‌ها نیز وجود دارد که سیارک‌های فلزی نوع M هستند و به نسبت کمیاب محسوب می‌شوند.

دنباله‌دارها نیز داستان مشابهی دارند؛ مخلوطی از یخ غبارآلود و سنگ که عمدتاً در بخش خارجی منظومه شمسی حرکت می‌کنند. تمایز میان دنباله‌دارها و سیارک‌ها نامشخص است، چرا که برخی از سیارک‌ها امکان دارد حاوی یخ باشند و برخی از دنباله‌دارها نیز عمدتاً سنگی هستند. دنباله‌دارها در ناحیه‌ای ماورای نپتون و همچنین در منطقه‌ای به مراتب دورتر موسوم به «ابر اورت» (Oort Cloud) در فاصله حدود یک سال نوری از خورشید متمرکز شده‌اند.

به عقیده اغلب دانشمندان، به احتمال زیاد میلیاردها دنباله‌دار در منظومه شمسی وجود دارند؛ اگرچه تقریباً تمام آن‌ها هرگز به نزدیکی ما هم نمی‌رسند. آن‌ها در مدارهای پهن خود باقی می‌مانند و یک گردش کامل آن‌ها به دور خورشید در طولانی‌ترین مدار ممکن است حدود 30 میلیون سال طول بکشد اما همانند سیارک‌ها، برخوردهای تصادفی و کشندهای گرانشی گاه و بیگاه دنباله‌داری را از مدارش خارج می‌سازد و آن را به سمت مداری منحرف می‌کند که از داخل منظومه شمسی عبور می‌کند.

خوشبختانه، دنباله آن‌ها - رشته‌هایی از گازهای یخ‌زده‌ای که در اثر گرمای خورشید بخار شده‌اند - شناسایی دنباله‌دارها را به مراتب آسان‌تر می‌سازد. برای مثال، به هنگام نزدیک شدن دنباله‌دار «هیل-پاپ» به خورشید، دنباله‌ای ایجاد شد که میلیون‌ها کیلومتر طول داشت.

دشمنان حیاتی

دنباله‌دارها و سیارک‌ها نقشی حیاتی در تاریخ گونه بشر دارند. در حقیقت، ما در چند مرحله حیات خود را مدیون آن‌ها هستیم.

نخست، سیاره ما از برخورد میان سیارک‌ها و به هم پیوستن آن‌ها تشکیل شده است اما مهم‌تر از آن، بسیاری از دانشمندان عقیده دارند دنباله‌دارها حجم عظیمی از آب و مولکول‌های کربنی را به زمین انتقال دادند که شرایط را برای آغاز حیات زمینی در حدود ۳/8 میلیارد سال قبل آماده ساخت. میلیون‌ها سال بعد و حدود 65 میلیون سال پیش، باز هم شاهد مداخله جرمی خارجی در حیات زمین هستیم.

برخورد یک دنباله‌دار یا سیارک عظیم با زمین باعث بروز تغییرات شدیدی در جو زمین شد که منجر به انقراض 75 درصد از حیات زمین از جمله دایناسورها بود. اگرچه شرایط ایجاد شده برای نیاکان پستاندار ما نیز چندان مساعد نبود، اما حذف شکارچیان قدرتمندی همچون دایناسورها در نهایت امکان پیشرفت و تکامل را برای آن‌ها فراهم ساخت.

شاید سیارک‌ها و دنباله‌دارها در آینده ما نیز نقشی حیاتی ایفا کنند اما به احتمال زیاد برخورد بعدی چندان به نفع ما نخواهد بود. دانشمندان تخمین می‌زنند که برخوردی همانند آنچه باعث نابودی دایناسورها شد -برخورد سیارک یا دنباله‌داری به قطر 10 کیلومتر یا بیشتر- به طور متوسط هر 50 تا 100 میلیون سال یک‌بار رخ می‌دهد؛ اما هر روز می‌تواند روز موعود باشد.

اجرامی با قطر بین 30 تا 100 متر که به اندازه کافی بزرگ هستند تا باعث خسارات محلی قابل توجه یا ایجاد امواج کشندی شوند، هر چند صد سال یک‌بار با زمین برخورد می‌کنند. چنین برخوردی می‌تواند دهانه‌ای به قطر بیش از یک کیلومتر بر جای بگذارد و میزان تخریب به اندازه، سرعت و چگالی این اجرام بستگی دارد. آخرین نمونه از چنین برخوردی، «رخداد تونگوسکا» (Tunguska Event) بود. انفجاری عظیم که در اثر برخورد قطعه سیارکی به قطر تقریبی 40 متر و وزن 80 هزار تن در سال 1287 شمسی و در سیبری رخ داد.

مسئولان محلی ادعا می‌کنند که هیچ کسی در این فاجعه کشته نشد، اما چنین خوش‌شانسی تنها به این دلیل بود که سیارک در منطقه‌ای غیرمسکونی با زمین برخورد کرد. با قدرت انفجاری 500 برابر بیشتر از انفجار اتمی هیروشیما، این انفجار باعث ریشه‌کن شدن و نابودی کامل میلیون‌ها درخت در منطقه‌ای به وسعت 40 کیلومتر شد و موج ضربه‌ای حاصل از آن چنان قدرتمند بود که کیلومترها دورتر باعث خرد شدن شیشه پنجره‌ها و به زمین افتادن مردم شد. اگر این سیارک به یکی از شهرهای مهم منطقه برخورد می‌کرد، ضربه ایجاد شده احتمالاً باعث بروز ویرانگرترین فاجعه انسانی تمام تاریخ بشر می‌شد.

خوشبختانه، آمار و ارقام به ضرر چنین حوادثی هستند. حدود 71 درصد از سطح زمین را آب پوشانده است و به این ترتیب، دریاها و اقیانوس‌ها محتمل‌ترین اهداف برای برخورد هستند. علاوه بر آن، نواحی گسترده و غیرمسکونی زمین مانند قاره جنوبگان به این اعداد افزوده می‌شود. به همین دلیل ما از بیشتر برخوردهای صورت گرفته در تاریخ بشر بی‌اطلاع هستیم. از این منظر، رخداد تونگوسکا را می‌توان نوعی شانس تلقی کرد. این حادثه ما را نسبت به این خطرات آگاه کرد و دانشمندان را واداشت تا به دنبال خطرات احتمالی، آسمان را جست‌وجو کنیم.

در جستجوی صخره‌های آسمانی

با توجه به آنکه PHA ها بیشترین تهدید برای زمین به شمار می‌روند، ناسا و سایر سازمان‌های فضایی در قالب همکاری مشترکی که گاه «پاسگان فضایی» (Spaceguard) نامیده می‌شود، به جست‌وجو و زیر نظر گرفتن آن‌ها مشغول‌اند. ابزار اصلی کار نیز تلسکوپ‌های قدرتمندی هستند که تصاویر دقیق و پر جزئیات از آسمان شب تهیه می‌کند؛ اما شکار موفق سیارک‌ها و دنباله‌دارها در نهایت به چیزی با فناوری به مراتب سطح پایین‌تر وابسته است: «سماجت و پافشاری».

فیلم آموزش مقدماتی کیهان شناسی و نجوم در فرادرس

کلیک کنید

فرایند کار ساده اما پر زحمت است: اخترشناسان تلسکوپ‌ها را به سوی ناحیه‌ای از آسمان تاریک نشانه می‌روند و عکس می‌گیرند، 15 دقیقه بعد مجدداً به سراغ همان منطقه می‌آیند و عکس دیگری می‌گیرند و نهایتاً 15 دقیقه بعد نیز باز به سراغ همان منطقه می‌آیند و عکس سوم (و در صورت لزوم عکس چهارم) را می‌گیرند. با مقایسه این سه یا چهار عکس مشخص می‌شود آیا در طی مدت عکس‌برداری چیزی در آن ناحیه حرکت کرده است یا خیر. البته ستارگان ثابت باقی می‌مانند و به نظر نمی‌رسد که حرکت کرده باشند، اما سیارک‌های نزدیک زمین به نظر می‌رسد که از عکسی به عکس دیگر جابه‌جا شده‌اند.

اگرچه این کار، یکنواخت و کسل کننده است اما فناوری رایانه این فرایند را به میزان فراوانی تسریع می‌کند. اخترشناسان قبلاً برای انجام چنین کاری با دشواری‌های فراوانی روبه‌رو بودند و می‌بایست هر دو عکس را زیر میکروسکوپ با هم مقایسه می‌کردند. همچنین، امروزه رایانه‌ها خودشان برخی از کشفیات را انجام می‌دهند. برای مثال، در رصدخانه «استیوارد» (Steward Observatory) در نزدیکی توسان آمریکا و در قالب پروژه «نقشه‌برداری آسمان کاتالینا» (Catalina Sky Survey)، شناسایی اجرام نزدیک به زمین به همکاری نزدیک میان انسان و رایانه وابسته است. در این پروژه، نخست رایانه‌ها نامزدهای احتمالی را شناسایی می‌کنند و سپس مشاهده‌گر انسانی به این انتخاب‌ها نگاه می‌کند تا NEO بودن جرم انتخاب شده توسط رایانه را تأیید کند.

کلید اصلی کار، تهیه عکس‌های با صحت بالا از بخش‌های بزرگی از آسمان شب است. در حالت آرمانی، تلسکوپی با گشودگی زیاد و دیافراگم بزرگ که می‌تواند نور زیادی را از سراسر آسمان جمع کند و میدان دید گسترده‌ای دارد و به دلیل آنکه بخش زیادی از آسمان را پوشش می‌دهد، بهترین ابزار است.

اما متأسفانه شکارچیان سیارکی مجبورند این کار را با تجهیزاتی انجام دهند که صددرصد مناسب انجام این کار نیستند. اغلب تلسکوپ‌هایی که در حال حاضر برای این کار مورد استفاده قرار می‌گیرند، با هدف یافتن اجرام نزدیک زمین ساخته نشده‌اند. اغلب آن‌ها از کلاس تلسکوپ‌های دهانه 1 متری هستند و چند تلسکوپ نیز آینه‌های ۱/5 و ۱/8 متری دارند؛ ابعادی که چندان میدان دید گسترده‌ای در اختیار اخترشناسان قرار نمی‌دهد.

چشمان تیزبین تلسکوپ‌های زمینی

در حال حاضر، تلسکوپ‌های مختلفی در رصدخانه‌های مختلف زمین به جست‌وجوی اجرام نزدیک به زمین مشغول هستند. پایگاه نظارت فضایی مائویی (MSSS) واقع در خط‌الرأس آتش‌فشان «هالیاکالا» (Haleakalā) در جزیره مائویی هاوایی یکی از این تأسیسات است.

این تأسیسات در اصل بخشی تأسیسات ردگیری ماهواره‌ای نیروی هوایی آمریکاست، اما آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا (JPL) در سال 1379 استفاده از یکی از دو تلسکوپ 1/2 متری آن را برای شکار اجرام نزدیک به زمین آغاز کرد. برای بهینه‌سازی تلسکوپ، نیروی هوایی آمریکا و JPL آن را برای پوشش دادن منطقه‌ای گسترده‌تر تنظیم و دوربینی تخصصی را روی آن نصب کردند.

«رصدخانه پالومار» (Palomar Observatory) نیز رصدخانه کلیدی دیگری در برنامه جستجوی اجرام نزدیک به زمین به شمار می‌رود. این رصدخانه در شمال سن‌دیه‌گو کالیفرنیا واقع شده و محل استقرار 5 تلسکوپ است. از جمله این موارد می‌توان به تلسکوپ 200 اینچی «هیل» (Hale) اشاره کرد که در زمان راه‌اندازی رصدخانه (سال 1353)، بزرگ‌ترین تلسکوپ دنیا به شمار می‌رفت. به‌روزرسانی‌های منظم این تلسکوپ‌ها باعث شده تا کشفیات فراوانی در زمینه NEO-ها در این تأسیسات انجام شود.

«سامانه واکنش سریع و تلسکوپ نقشه‌برداری تمام‌نما» یا به اختصار «Pan-STARRS»، به‌روزرسانی مهمی در جستجوی NEO محسوب می‌شود؛ تأسیساتی که باز هم بر فراز آتش‌فشان هالیاکالا واقع شده است. این مجموعه که از همان ابتدا با هدف مشاهده اجرام نزدیک زمین ساخته شده بود، قدرت گردآوری سایر تلسکوپ‌ها را به میزان 3 تا 16 برابر تقویت می‌کند. میدان دید گسترده‌تر آن به این سامانه امکان می‌دهد تا با سرعت به مراتب بیشتری تمام آسمان را اسکن کند و آرایه CCD عظیم نصب شده روی آن قادر است در مقایسه با سایر تلسکوپ‌های جستجوگر NEO، اجرام محو و کم‌نورتر را شناسایی کند.

از میان چهار تلسکوپ پیش‌بینی شده این مجموعه، تلسکوپ اول $$(PS1)$$ از سال 1387 وارد مدار شد و عملیات نقشه‌برداری منظم خود را در سال 1389 آغاز کرد. تلسکوپ دوم $$(PS2)$$ فعالیت خود را از سال 1393 آغاز کرده اما برای تکمیل دو تلسکوپ دیگر به 200 میلیون دلار سرمایه‌گذاری نیاز است. حسگرهای 1/4 گیگاپیکسلی نصب شده روی این تلسکوپ‌ها، قدرتمندترین دوربین‌های دیجیتال حال حاضر دنیا را شکل داده‌اند.

در نهایت، «رصدخانه ورا رابین» (Vera Rubin Observatory) در شیلی که طبق برنامه قرار است در سال جاری میلادی راه‌اندازی شود، جهشی بزرگ و رو به جلو در زمینه شکار اجزام نزدیک به زمین محسوب خواهد شد. تلسکوپ 8/4 متری این تأسیسات که پیش‌تر با نام «تلسکوپ بزرگ نقشه‌برداری هم‌دید» (LSST) از آن نام برده می‌شد، هر چند با هدف کشف اجرام نزدیک به زمین ساخته نشده است، اما توانایی‌های دارد که به راحتی نمی‌توان از آن‌ها چشم پوشید.

این تلسکوپ با ترکیب یک دیافراگم بزرگ، یک میدان دید باز، یک دوربین 3 میلیارد پیکسلی و داده‌پردازهای پیشرفته، به پایش آسمان شب خواهد پرداخت. تلسکوپ قادر است هر شب 800 عکس پانوراما تهیه کند و تمام پهنه آسمان قابل مشاهده را دو بار در هفته پوشش دهد.

از تشخیص تا تخمین

در تلاش برای فهرست‌بندی خطرات بالقوه، کشف سیارک یا دنباله‌دار جدید تنها آغاز کار است. برای ارزیابی احتمال برخورد با زمین، اخترشناسان باید محاسبه کنند که هر یک از اجرام نزدیک به زمین به کدام سمت می‌روند که به معنای تعیین دقیق موقعیت و مسیر حرکت آن است. برای این منظور، ستارگان نقطه شروع کار هستند. برای مثال، فرض کنید چهار ستاره در پس‌زمینه وجود دارند. ابتدا فاصله بین سیارک و ستاره 1 اندازه‌گیری می‌شود. سپس فاصله بین سیارک و ستاره 2 را اندازه‌گیری می‌کنند و به همین ترتیب، فاصله آن را با ستاره‌های سوم و سایر ستارگان می‌سنجند.

فیلم آموزش رصد آسمان و نجوم رصدی در فرادرس

کلیک کنید

از آنجایی‌که اخترشناسان موقعیت ستارگان را می‌دانند، با استفاده از عکس، موقعیت سیارک به دست می‌آید. نکته کلیدی برای بهبود دقت کار، افزایش مشاهدات است. هر چه سیارک بیشتر و بیشتر دیده شود، مدار آن بهتر و بهتر شناخته می‌شود. ابتدا مدار اولیه‌ای برای سیارک تخمین زده می‌شود؛ سپس با گذشت زمان و استفاده از مشاهدات انجام شده مدار سیارک بهبود داده می‌شود. هر چقدر مشاهدات اخترشناسان بر اساس مدار اولیه بیشتر باشد، حرکت جرم را در آینده، بهتر می‌توان پیش‌بینی کرد.

«مرکز سیارات خرد» (Minor Planet Center) در کمبریج ماساچوست، سازمان بین‌المللی و مرجع رسمی این کار است که وظیفه جمع‌آوری داده‌های رصدی خرده سیارات شامل اجرام نزدیک به زمین و همچنین، محاسبه مدار و انتشار فهرست آن‌ها را بر عهده دارد و به نوعی اتاق تهاتری تمام داده‌های منظومه شمسی محسوب می‌شود.

غیرحرفه‌ای‌ها یا افراد حرفه‌ای که داده‌ای در اختیار دارند، زمان مشاهده خودشان را همراه با بعد و میل نجومی گزارش می‌دهند. آن‌ها نتیجه مشاهداتشان را به این مرکز ارسال می‌کنند و مرکز سیارات خرد، مدار اولیه را محاسبه می‌کند و از جامعه مشاهده‌گران نجومی می‌خواهد تا به کار خود ادامه دهند. با مشاهدات بیشتری می‌توان مدار جرم را با دقت بیشتری محاسبه کرد.

با در اختیار داشتن مشاهدات کافی، نوبت به مرحله بعد می‌رسد. مرکز سیارات خرد، داده‌های مدار اولیه را به آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا (JPL) در پاسادانا و همچنین گروهی در پیزا ایتالیا ارسال می‌کند. آن‌ها مدار این اجرام را تا 100 سال آینده محاسبه می‌کنند و اگر میزان نزدیک شدن یکی از این اجرام به زمین قابل توجه باشد، یعنی در دسته PHA‌ها قرار گیرد، آنگاه محاسبات احتمال برخورد با زمین را نیز انجام می‌دهند.

برای درک احتمال برخورد، اخترشناسان از نشانگر موقعیت‌ها و مدارهای احتمالی جرم، موسوم به «بیضی‌گون عدم قطعیت» (Uncertainty Ellipsoid) استفاده می‌کنند و سپس تحلیل مونت‌کارلو را انجام می‌دهند تا شانس وقوع برخورد را ارزیابی کنند. تحلیل مونت‌کارلو هر کدام از مدارهای بیضی‌گون عدم قطعیت، حتی آن‌هایی که در حاشیه بیضی قرار دارند را بر می‌دارد و آن‌ها را به اندازه 100 سال به جلو می‌برد تا مشخص کند آیا آن مدار روزی با زمین برخورد می‌کند یا خیر.

تا کنون هیچ تحلیلی نبوده است که نشان دهد جرمی دارای احتمال برخورد بالا با زمین است. ده‌ها مورد از PHAها هستند که احتمال برخورد غیر صفر دارند، اما احتمال برخورد اغلب این اجرام بسیار اندک و از مرتبه $$10^ {-5}$$ تا $$10^ {-6}$$ است. شانس برخورد بعضی از PHAها، ۱ به ۵۰۰ یا ۱ به ۳۰۰ است. به این ترتیب احتمال برخورد هیچکدام به ۱ درصد نیز نمی رسد.

واکنش احتمالی

در حال حاضر، اولویت اول برنامه پاسگان فضایی یافتن سیارک‌هایی است که به اندازه کافی بزرگ هستند که در صورت برخورد با زمین منجر به بروز مشکلات جهانی شوند. مثلاً هدف‌گذاری اولیه ناسا یافتن دستکم 90 درصد سیارک‌های نزدیک زمین بود که بزرگ‌تر از 1 کیلومتر هستند. حدوداً 1000 مورد از این سیارک‌ها وجود دارند و تا به امروز دقیقاً 900 مورد آن‌ها کشف شده‌اند که خوشبختانه، هیچ‌کدام هم در 100 سال آینده تهدیدی برای زمین محسوب نمی‌شوند.

در حالی‌که تلاش برای یافتن 10 درصد گم شده این اجرام ادامه دارد، شکارچیان اجرام نزدیک به زمین محدوده کار خود را گسترش داده‌اند. اکنون هدف ناسا یافتن 90 درصد اجرامی است که 140 متر یا بزرگ‌تر هستند (هم PHAها و هم NEOها)، چرا که برخورد آن‌ها باعث بروز خسارات منطقه‌ای یا وقوع سونامی می‌شود. بنا بر تخمین‌های فعلی تا کنون تنها حدود 40 درصد این اجرام کشف شده‌اند.

در خصوص سیارک‌های کوچک‌تر، وضعیت کمی پیچیده است. وقتی نوبت به اجرام حدود 30 متری می‌رسد، اخترشناسان تخمین می‌زنند کمتر از 1 درصد کل آن‌ها را کشف کرده باشند چراکه تعداد زیادی از آن‌ها وجود دارد. از آنجایی‌که کشف این اجرام تا زمانی که خیلی نزدیک زمین شده‌اند یا در مرحله برخورد با زمین هستند امکان‌پذیر نیست، رویکرد اخترشناسان آن است که یک برنامه نقشه‌برداری تلسکوپی را برای یافتن آن‌ها در آخرین نزدیک شدنشان به زمین انجام دهند.

در این موارد، داشتن سامانه هشدار فوری منطقی‌تر از منحرف کردن عامل خطر است. به عبارت دیگر، نیاز داریم که جرم مورد نظر را تنها چند روز قبل از برخورد آن کشف کنیم. از آنجایی‌که خط سیر برخورد جرم معلوم است، اگر این خط سیر به منطقه‌ای مسکونی منتهی شود، می‌توان آنجا را تخلیه کرد. البته بیشتر احتمال دارد که این جرم در اقیانوس فرود بیاید و مشکلی ایجاد نکند.

اگر تهدیدی بزرگ‌تر را شناسایی کنیم، یعنی از آن دسته اجرامی که منطقه‌ای وسیع را تخریب می‌کنند یا منجر به محو بشریت می‌شوند، لازم است مسیر جرم منحرف شود. بر خلاف سناریوهای هالیوودی، منفجر کردن جرم به هیچ وجه گزینه خوبی نیست چرا که تنها باعث ایجاد تکه‌های بیشتری می‌شود که باید با آن‌ها روبه‌رو شد. ساده‌ترین روش این است که آن را به موقع پیدا کرد، با فضاپیمایی به سوی آن رفت و حرکت آن را کند کرد یا به آن سرعت داد.

در نتیجه، دیگر در بازه 20 تا 30 ساله‌ای که پیش‌بینی شده است جرم مذکور با زمین برخورد کند، این اتفاق رخ نمی‌دهد. فناوری مورد نیاز پیش‌تر در کوبیدن کاوشگر «Deep Impact» ناسا به دنباله‌دار «تمپل-1» در سال 2005 آزمایش شده (هر چند هدف مأموریت چیز دیگری بود) و عملی بودن آن نیز به اثبات رسیده است.

راه‌حل دیگر این است که بادبان‌های خورشیدی را به جرم مورد نظر وصل کرد تا با استفاده از انرژی خورشید آن را به مدار دیگری جابه‌جا کنید. برخی حتی پیشنهاد داده‌اند که بمب اتمی را در فاصله به اندازه کافی دور از سیارک منفجر کرد که آن را خرد نکند، اما به اندازه کافی آن را پس بزند که مسیر آن را تغییر دهد. در هر صورت، راه‌حل هر چه باشد؛ اول باید این اجرام نزدیک به زمین را پیدا کرد.

فیلم آموزش رصد آسمان و نجوم رصدی در فرادرس

کلیک کنید