لقد وجد الفيزيائيون المفتاح لإبعاد الكويكبات بأمان

أجرى فريق دولي من علماء الفيزياء تجربة لمحاكاة اصطدام كويكب. أظهرت دراسة أن الأجسام الكونية الغنية بالحديد قد تكون أقوى بكثير مما كان يعتقد سابقا. يؤثر هذا الاكتشاف بشكل مباشر على تطوير استراتيجيات حماية الأرض من الأجسام التي يحتمل أن تكون خطرة. تم نشر العمل في المجلة اتصالات الطبيعة.

وأثبت نجاح مهمة DART التابعة لوكالة ناسا عام 2022، عندما تمكن العلماء من تغيير مدار كويكب ديمورف لأول مرة، أنه من الممكن حرف الأجرام السماوية الخطيرة. ومع ذلك، للقيام بذلك بشكل موثوق، من الضروري أن نفهم بدقة كيف تتصرف مواد الكويكب في ظل الظروف القاسية: التسخين والتأثير السريع للغاية. الاختبارات المعملية القياسية لا تساعد كثيرًا هنا، لأنها لا تعكس الظروف الحقيقية للاصطدام الفضائي.

كيف سارت التجربة

ولحل هذه المشكلة، استخدم العلماء منشأة CERN الفريدة للمواد عالية الإشعاع (HiRadMat) في المنظمة الأوروبية للأبحاث النووية. كان الهدف عبارة عن عينة من نيزك Campo del Cielo الحديدي، وهو نظير قريب لكويكب معدني. وقد تعرض لشعاع قوي من البروتونات بطاقة تبلغ 440 جيجا إلكترون فولت، وهو ما يحاكي صدمة طاقة شديدة.

كان الابتكار الرئيسي هو طريقة المراقبة. باستخدام قياس اهتزازات دوبلر بالليزر – حيث يكتشف الليزر اهتزازات صغيرة على السطح – راقب العلماء في الوقت الفعلي كيفية استجابة المادة للأحمال المتزايدة بسرعة. جعل الاختبار من الممكن رؤية عملية التشوه بأكملها، وليس فقط نتيجتها.

وتبين أن الكويكب أقوى من المتوقع

وتبين أن مواد الكويكبات يمكنها امتصاص وتبديد طاقة أكبر بكثير مما توقعته النماذج الكلاسيكية، دون أن تنهار. علاوة على ذلك، خلال عملية التأثير، يمكن أن تصبح أقوى.

وأوضح المؤلف المشارك البروفيسور جيانلوكا غريغوري من قسم الفيزياء بجامعة أكسفورد (المملكة المتحدة): “حتى الآن، اعتمدنا بشكل كبير على نماذج الكمبيوتر والاختبارات الثابتة في المختبر”. “لأول مرة، تمكنا من ملاحظة كيف تتشوه عينة حقيقية من النيزك، وتصبح أقوى وتتكيف مع الظروف القاسية.”

ويعزو العلماء ذلك إلى البنية الداخلية الفريدة للنيازك. إنها تتصرف مثل المركبات المعقدة، التي تتمتع بنيتها المجهرية غير المتجانسة بالقدرة على إعادة توزيع وحتى تضخيم الضغط بطرق غير متوقعة. وقد تفاجأ الباحثون بشكل خاص بما يسمى التخميد المعتمد على السرعة: فكلما تم تطبيق الحمل على النيزك بشكل أسرع، زاد كفاءة تبديد الطاقة.

ماذا يعني هذا لحماية الأرض؟

وهذا الاكتشاف له آثار عملية على الدفاع عن الكواكب. ويشير إلى أنه يمكن نقل طاقة كبيرة إلى أعماقه لحرف كويكب دون التعرض لخطر تدمير الجسم إلى العديد من الشظايا الخطيرة. وهذا يفتح الطريق أمام تطوير طرق جديدة وأكثر فعالية للتأثير – على سبيل المثال، استخدام حزم الطاقة الموجهة.

وتساعد الدراسة أيضًا في حل لغز علمي طويل الأمد: لماذا تبدو العينات المخبرية من النيازك متينة للغاية، لكن ملاحظات تدميرها في الغلاف الجوي للأرض تظهر متانة منخفضة نسبيًا. تظهر البيانات الجديدة أن الأمر كله يتعلق بإعادة توزيع الضغوط داخل البنية المعقدة للمادة بسرعات تأثير عالية جدًا.