الحصول على أكثر دفئا: اكتشاف الكويكبات القريبة من الأرض عن طريق توقيع الحرارة

كشف باحثون ناسا عن تقنية جديدة لاكتشاف الكويكبات القريبة من الأرض باستخدام انبعاثات الأشعة تحت الحمراء الخاصة بهم في اجتماع 2019 أبريل APS

في 15 شباط (فبراير) 2013 ، انهار جسم في سماء المدينة الروسية ، تشيليابينسك. كان الانفجار - الذي تم اكتشافه بعيدًا عن أنتارتيكا - أقوى من الانفجار النووي ، وكان أقوى من 25 إلى 30 مرة. حطمت النوافذ وأصابت نحو 1200 شخص. في الواقع ، كان الانفجار شديد السطوع لدرجة أنه ربما يكون قد تفوقت على الشمس لفترة وجيزة.

كرة تشيليابينسك النارية التي سجلتها كاميرا dashcam من كامينسك-أورالسكي شمال تشيليابينسك حيث كان لا يزال فجرًا. (معهد المجتمع الكوكبي)

الشاغل الرئيسي حول حدث تشيليابينسك هو أن النيزك المعني - الذي انفصل عن كويكب أكبر - صغير نسبيًا - يبلغ قطره 17-20 م. هناك العديد من الكائنات أكبر بكثير. معرفة بالضبط أين سيكون من ميزة كبيرة.

يتم التحقيق في مسؤولية تحديد موقع مثل هذه الأشياء على مقربة من الأرض - الأجسام القريبة من الأرض (NEOs) ومسألة كيفية الوقاية من التأثير من قبل آمي مينزر وزملاؤها في مهمة صيد الكويكبات التابعة لناسا في مختبر الدفع النفاث في باسادينا ، كاليفورنيا. لقد ابتكروا طريقة بسيطة ولكنها مبدعة لاكتشاف الأجسام القريبة من الأرض وهي تتجه نحو الكوكب.

هذه مجموعة من الصور من مركبة WISE الفضائية للكويكب 2305 King ، والتي سميت باسم Martin Luther King Jr. يظهر الكويكب كسلسلة من النقاط البرتقالية لأن هذه هي مجموعة من التعرضات التي تمت إضافتها معًا لإظهار حركتها عبر السماء. تم ترميز هذه الصور بالأشعة تحت الحمراء بالألوان حتى نتمكن من إدراكها بالعين البشرية: 3.4 ميكرون ممثلة باللون الأزرق ؛ 4.6 ميكرون أخضر ، 12 ميكرون أصفر ، 22 ميكرون يظهر باللون الأحمر. من بيانات WISE ، يمكننا حساب أن الكويكب يبلغ قطره حوالي 12.7 كيلومترًا ، مع انعكاس بنسبة 22 ٪ ، مما يشير إلى تكوين صخري محتمل (ناسا)

حددت Mainzer ، وهي المحقق الرئيسي للبعثة ، عمل مكتب تنسيق الدفاع الكوكبي التابع لناسا في اجتماع الجمعية الفيزيائية الأمريكية في أبريل في دنفر - بما في ذلك طريقة التعرف على الأجسام القريبة من الأرض لفريقها وكيف ستساعد الجهود المبذولة لمنع آثار الأرض في المستقبل.

يقول Mainzer: "إذا وجدنا كائنًا بعد أيام قليلة فقط من التأثير ، فهذا يحد بشكل كبير من اختياراتنا ، لذلك في جهودنا البحثية ركزنا على العثور على الأجسام القريبة من الأرض عندما تكون بعيدة عن الأرض ، مما يوفر أقصى قدر من الوقت وفتح مجموعة واسعة من إمكانيات التخفيف ".

أنت تزداد دفئًا!

تحديد موقع الأجسام القريبة من الأرض ليست مهمة سهلة. يصفها Mainzer بأنها مثل محاولة اكتشاف كتلة من الفحم في سماء الليل.

وقد أوضحت: "الأجسام القريبة من الأرض باهتة في جوهرها لأنها في الغالب صغيرة للغاية وبعيدة عنا في الفضاء.

"أضف إلى ذلك حقيقة أن بعضها مظلمة مثل مسحوق الحبر ، ومحاولة اكتشافها ضد مساحة سوداء أمر صعب للغاية."

هذه صورة لمهمة الكاميرا القريبة من الأرض (NEOCam) المقترحة ، والتي تم تصميمها لإيجاد وتتبع وتوصيف الكويكبات والمذنبات التي تقترب من الأرض. باستخدام كاميرا الأشعة تحت الحمراء الحرارية ، ستقوم المهمة بقياس التواقيع الحرارية للأجسام القريبة من الأرض بغض النظر عما إذا كانت فاتحة أو داكنة اللون. يتم طلاء غلاف التلسكوب باللون الأسود لإشعاع حرارته في الفضاء بكفاءة ، ويسمح له الواقي من الشمس بمراقبته بالقرب من الشمس حيث تقضي الأجسام القريبة من الأرض في معظم المدارات التي تشبه الأرض معظم وقتها. في الخلفية هي مجموعة من صور الكويكبات الحزام الرئيسي التي تم جمعها بواسطة مهمة النموذج الأولي NEOWISE ؛ تظهر الكويكبات كنقاط حمراء على خلفية النجوم والمجرات. (NASA)

بدلاً من استخدام الضوء المرئي لتحديد الأشياء الواردة ، عملت Mainzer وفريقها في JPL / Caltech بدلاً من ذلك مع سمة مميزة من الأجسام القريبة من الأرض - تسخينها.

ترتفع درجة حرارة الكويكبات والمذنبات عن طريق الشمس وتتوهج بشكل ساطع في الأطوال الموجية الحرارية بالأشعة تحت الحمراء. هذا يعني أنه من السهل اكتشافها باستخدام مقراب مستكشف الأشعة تحت الحمراء لكوكب الأرض العريض (NEOWISE).

يوضح Mainzer: "من خلال مهمة NEOWISE ، يمكننا اكتشاف الكائنات بغض النظر عن لون السطح ، واستخدامها لقياس أحجامها وخصائص السطح الأخرى."

يوفر اكتشاف خصائص سطح الأرض القريبة من Mainzer وزملاؤها نظرة ثاقبة حول حجم الكائنات وما هي مصنوعة منها ، وكلاهما من التفاصيل الهامة في تصاعد استراتيجية دفاعية ضد الأجسام القريبة من الأرض التي تهدد الأرض.

على سبيل المثال ، تتمثل إحدى الاستراتيجيات الدفاعية في "دفع" الأجسام القريبة من الأرض فعليًا بعيدًا عن مسار تأثير الأرض. والأمر المهم هو حساب الطاقة المطلوبة لهذا السبب ، أن تفاصيل كتلة الأجسام القريبة من الأرض ، وبالتالي الحجم والتكوين ، أمران ضروريان.

رصد التلسكوب الفضائي NEOWISE Comet C / 2013 US10 كاتالينا وهو يسرع عبر الأرض في 28 أغسطس 2015. تأرجح هذا المذنب من سحابة أورت ، وهي قذيفة من المواد الباردة والمجمدة التي تحيط بالشمس في الجزء البعيد من النظام الشمسي البعيد وراء مدار نبتون. استحوذ NEOWISE على المذنب أثناء تعثره في النشاط الناجم عن حرارة الشمس. في الخامس عشر من نوفمبر 2015 ، اقترب المذنب من اقترابه من الشمس ، حيث غمس داخل مدار الأرض ؛ من الممكن أن تكون هذه هي المرة الأولى التي يكون فيها هذا المذنب القديم قريبًا من الشمس. لاحظ NEOWISE المذنب في أطوال موجتين للأشعة تحت الحمراء حساسة للحرارة ، 3.4 و 4.6 ميكرون ، مرمزة بالألوان مثل سماوي وأحمر في هذه الصورة. اكتشف NEOWISE هذا المذنب عدة مرات في عامي 2014 و 2015 ؛ تظهر خمسة من حالات التعرض هنا في صورة مجمعة تصور حركة المذنب عبر السماء. تظهر كميات غزيرة من الغاز والغبار التي يرتبها المذنب حمراء في هذه الصورة لأنها باردة جدًا ، أبرد بكثير من نجوم الخلفية. (NASA)

كما سيساعد فحص تركيبة الكويكبات علماء الفلك على فهم كيفية الظروف التي تشكلت فيها المجموعة الشمسية.

يقول Mainzer: "هذه الأشياء مثيرة للاهتمام في جوهرها لأن البعض يعتقد أنها قديمة قدم المادة الأصلية التي تشكل النظام الشمسي.

"أحد الأشياء التي وجدناها هي أن الأجسام القريبة من الأرض متنوعة إلى حد كبير في التكوين".

تحرص Mainzer الآن على الاستفادة من التطورات في تكنولوجيا الكاميرا للمساعدة في البحث عن الأجسام القريبة من الأرض. وهي تقول: "إننا نقترح على ناسا تلسكوبًا جديدًا ، كاميرا الأجسام القريبة من الأرض (NEOCam) ، للقيام بعمل أكثر شمولًا من خلال تعيين مواقع الكويكبات وقياس أحجامها."

بالطبع ، ناسا ليست الوكالة الفضائية الوحيدة التي تحاول فهم الأجسام القريبة من الأرض - إن مهمة Hayabusa 2 لوكالة استكشاف الفضاء اليابانية (JAXA) تخطط لجمع عينات من كويكب. تشرح Mainzer في عرضها كيف تعمل ناسا مع مجتمع الفضاء العالمي في جهد دولي للدفاع عن الكوكب من تأثير الأجسام القريبة من الأرض.