ديمورفيد: تأثير اصطدام DART ونشوء وابل نيزكية

دراسة جديدة حول اصطدام مركبة الفضاء دارت

توصلت دراسة جديدة إلى أن الحطام الصخري الذي انفجر من الكويكب الصغير ديمورفوس عندما اصطدمت به مركبة الفضاء دارت التابعة لوكالة ناسا عمداً في عام 2022 يمكن أن يخلق أول وابل نيزكي من صنع الإنسان يعرف باسم الديمورفيد، حسبما وجدت دراسة جديدة.

أهداف مهمة دارت وتكنولوجيا انحراف الكويكب

وقد خططت وكالة الفضاء لمهمة دارت، أو اختبار إعادة توجيه الكويكب المزدوج، لإجراء تقييم واسع النطاق لتكنولوجيا انحراف الكويكب نيابة عن الدفاع الكوكبي. أرادت ناسا معرفة ما إذا كان الاصطدام الحركي - مثل اصطدام مركبة فضائية بكويكب بسرعة 13,645 ميلاً في الساعة (6.1 كيلومتر في الثانية) - سيكون كافياً لتغيير حركة جرم سماوي في الفضاء.

تأثير الاصطدام على حركة ديمورفوس

ولا يشكل ديمورفوس أو الصخرة الفضائية الأم الكبيرة التي يدور حولها، والمعروفة باسم ديديموس، خطراً على الأرض. ومع ذلك، فإن نظام الكويكبات المزدوجة كان هدفاً مثالياً لاختبار تكنولوجيا الانحراف لأن حجم ديمورفوس مماثل لحجم الكويكبات التي يمكن أن تهدد كوكبنا.

استخدم علماء الفلك تلسكوبات أرضية لرصد آثار الاصطدام لمدة عامين تقريباً، وقرروا أن المركبة الفضائية دارت نجحت في تغيير الطريقة التي يتحرك بها ديمورفوس بنجاح، مما أدى إلى تغيير الفترة المدارية للكويكب القمري - أو المدة التي يستغرقها للقيام بدورة واحدة حول ديديموس - بحوالي 32 إلى 33 دقيقة.

توقعات حول الحطام الفضائي الناتج عن الاصطدام

لكن العلماء قدّروا أيضاً أن التصادم المتعمد ولّد أكثر من مليوني رطل (حوالي مليون كيلوغرام) من الصخور والغبار - ما يكفي لملء حوالي ست أو سبع عربات قطار. وظل المكان الذي ستنتهي إليه كل هذه المواد في الفضاء بالضبط سؤالاً مفتوحاً.

احتمالات وصول الحطام إلى الأرض والمريخ

والآن، يشير بحث جديد إلى أن شظايا ديمورفوس ستصل إلى جوار الأرض والمريخ في غضون عقد إلى ثلاثة عقود، مع احتمال وصول بعض الحطام إلى الكوكب الأحمر في غضون سبع سنوات. كما يمكن أن يصل الحطام الصغير إلى الغلاف الجوي للأرض خلال السنوات العشر القادمة. وقد قبلت مجلة Planetary Science Journal الدراسة للنشر.

حجم الحطام وتأثيره على الغلاف الجوي

وقال المؤلف الرئيسي للدراسة إيلوي بينيا أسينسيو، وهو باحث ما بعد الدكتوراه في مجموعة أبحاث وتكنولوجيا الديناميكا الفلكية في الفضاء السحيق في جامعة بوليتكنيك في ميلانو الإيطالية: "يمكن أن تنتج هذه المواد شهباً مرئية (تسمى عادةً الشهب) أثناء اختراقها للغلاف الجوي للمريخ". وأضاف: "بمجرد وصول الجسيمات الأولى إلى المريخ أو الأرض، يمكن أن تستمر في الوصول بشكل متقطع ودوري لمدة 100 عام قادمة على الأقل، وهي مدة حساباتنا".

وقال بينيا أسينسيو إن القطع الفردية صغيرة، وتتراوح بين جسيمات من نوع حبات الرمل وشظايا مماثلة في الحجم للهواتف الذكية، لذلك لا يشكل أي من الحطام خطراً على الأرض.

وقال: "سوف تتفكك في الغلاف الجوي العلوي من خلال عملية تعرف باسم الاجتثاث، ناتجة عن الاحتكاك بالهواء بسرعة فائقة". "لا توجد إمكانية لوصول مادة الديمورفوس إلى سطح الأرض."

لكن فهم متى يمكن أن يصل الحطام إلى الأرض أكثر صعوبة ويعتمد على تقدير سرعة الشظايا.

عندما اصطدمت المركبة الفضائية بديمورفوس، لم تكن وحدها. فقد انفصل قمر صناعي صغير يسمى لايكا كاب عن المركبة الفضائية قبل الاصطدام لالتقاط لقطات للاصطدام وسحابة الحطام التي تشكلت بعد ذلك.

وقال بينيا أسينسيو: "لقد مكّنت هذه البيانات الهامة من إجراء تحليل مفصّل للحطام الناتج عن الاصطدام".

استخدم الفريق البحثي بيانات LICIACube ومرافق الحوسبة الفائقة التابعة لاتحاد الخدمات الجامعية في كاتالونيا لمحاكاة مسار 3 ملايين جسيم أنتجه الارتطام. وقاست النمذجة الحاسوبية مختلف المسارات والسرعات المحتملة للجسيمات عبر النظام الشمسي وكذلك كيفية تأثير الإشعاع المنبعث من الشمس على حركة الجسيمات.

وقال بينيا أسينسيو إن الأبحاث السابقة التي سبقت الارتطام كانت تشير إلى إمكانية وصول جسيمات ديمورفوس إلى الأرض أو المريخ، ولكن بالنسبة للدراسة الجديدة، قام الفريق بتقييد عمليات المحاكاة لتتماشى مع بيانات ما بعد الارتطام من LICIACube.

وتؤكد نتائج الدراسة أنه في حال قُذِف الحطام من ديمورفوس بسرعة 1118 ميل في الساعة (500 متر في الثانية)، فإن بعض الشظايا يمكن أن تصل إلى المريخ، في حين أن هناك حطاماً آخر أصغر حجماً وأسرع حركة يتحرك بسرعة 3579 ميل في الساعة (1600 متر في الثانية) لديه القدرة على الوصول إلى الأرض.

وقال الفريق إن الشكوك لا تزال قائمة فيما يتعلق بطبيعة الحطام، لكنه خلص إلى أن الجسيمات الأسرع حركة يمكن أن تصل إلى الأرض في أقل من 10 سنوات.

وقال بينيا أسينسيو إن مؤلفي الدراسة يعتبرون أن احتمال وصول وابل النيازك الديمورفيدز إلى الأرض غير محتمل، لكنهم لا يستطيعون استبعاده. وإذا حدث ذلك، فسيكون وابلًا نيزكيًا صغيرًا وخافتًا.

وقال في رسالة بالبريد الإلكتروني: "سيكون من السهل التعرف على زخة الشهب الناتجة عن ذلك على الأرض، لأنها لن تتزامن مع أي زخات شهب معروفة". "ستكون هذه الشهب بطيئة الحركة، ومن المتوقع أن يبلغ نشاطها ذروته في شهر مايو، ويمكن رؤيتها بشكل أساسي من نصف الكرة الجنوبي، ويبدو أنها ستنطلق من بالقرب من كوكبة السند."

وعلى الرغم من أن الباحثين لم يستكشفوا هذا الاحتمال في ورقتهم البحثية، إلا أن تحقيقهم يشير إلى أن حطام ديمورفوس يمكن أن يصل إلى كويكبات أخرى قريبة.

كان الحطام المقذوف متوقعًا من الاصطدام، ولكن لا يمكن حساب إمكانية وصول المواد إلى الأرض أو المريخ إلا بعد الاصطدام، كما قال مايكل كوبرز المشارك في الدراسة، وهو عالم الكواكب في المركز الأوروبي لعلم الفلك الفضائي.

وقال كوبرز في رسالة بالبريد الإلكتروني: "شخصيًا، فوجئت في البداية برؤية أنه على الرغم من أن الاصطدام حدث بالقرب من الأرض (على مسافة 11 مليون كيلومتر تقريبًا)، إلا أنه من الأسهل على قذائف (الحطام) الارتطام أن تصل إلى المريخ أكثر من وصولها إلى الأرض". "أعتقد أن السبب في ذلك هو أن ديديموس يعبر مدار المريخ، لكنه يبقى خارج مدار الأرض."

يمكن أن تنبعث الجسيمات من الكويكبات القريبة من الأرض، مثل فايثون المسؤول عن زخة شهب الجيمينيد التي تبلغ ذروتها في منتصف ديسمبر من كل عام. قال باتريك ميشيل، عالم الفيزياء الفلكية ومدير الأبحاث في المركز الوطني للبحث العلمي في فرنسا، إن دراسة ما أطلقه ارتطام دارت يمكن أن تساعد في التنبؤ بموعد وصول هذه المواد إلى الأرض أو المريخ. لم يشارك ميشيل في الدراسة.

وقال ميشيل: "تحاول هذه الدراسة تحديد هذا الاحتمال وتؤكد أنه قد يحدث، حتى لو كانت تعتمد على النمذجة التي لها شكوكها الخاصة".

وقال بينيا أسينسيو إن الملاحظات المستقبلية يمكن أن تساعد الباحثين على تحسين قياسات كتلة الحطام وتحديد مدى سرعة تحركه لحساب النشاط النيزكي المتوقع.

وستجري بعثة هيرا هذه الملاحظات. ومن المتوقع أن تنطلق بعثة وكالة الفضاء الأوروبية في أكتوبر/تشرين الأول لمراقبة آثار ارتطام الكويكب دارت، لتصل إلى نظام الكويكب قرب نهاية عام 2026. ستدرس المركبة الفضائية مع زوج من سواتل CubeSats، تكوين وكتلة ديمورفوس وتحوله بفعل الارتطام. وسيحدد أيضاً مقدار الزخم الذي انتقل من المركبة الفضائية إلى الكويكب.

"قال كوبرز، وهو أيضاً عالم مشروع في مهمة هيرا: "هل هناك فوهة ارتطام، أم أن الارتطام كان كبيراً لدرجة أن ديمورفوس قد أعيد تشكيله على مستوى العالم؟ "من البيانات الأرضية، لدينا بعض الأدلة على الاحتمال الأخير. سوف تخبرنا هيرا على وجه اليقين. كما سنرى أيضًا ما إذا كان الارتطام قد ترك ديمورفوس يتداعى."

وبشكل عام، ستمكّن المهمة علماء الفلك من فهم التطور الديناميكي للحطام "الناتج عن الارتطام في مثل هذا النظام المعقد من الكويكبات المزدوجة"، كما قال ميشيل.