8 دقیقه
چرا زمین ممکن است اجرام هممدار خطرناک زهره را نبیند
ستارهشناسان هشدار میدهند که جمعیت قابلتوجهی از سیارکهایی که به دور خورشید در همان محدودهای میچرخند که زهره قرار دارد، ممکن است از دید تلسکوپهای زمینی عملاً ناپدید باشند. این اجرام که «هممداران زهره» نامیده میشوند — اشیایی که دورهٔ مداریشان با زهره یکسان است اما به دور خود سیاره نمیگردند — میتوانند پنهان بمانند چون در مدارشان به خورشید نزدیکتر از زمین هستند. از دید ما برای شناساییشان باید به سمت خورشید نگاه کنیم و نور ضعیف منعکسشده از سطح این سنگها در برابر نور روز و درخشش خورشید محو میشود؛ بنابراین ردیابی آنها با رصدهای زمینی معمول دشوار و گاهی غیرممکن است.
تصویری از رصدخانه دینامیک خورشیدی (SDO) از گذر زهره از مقابل قرص خورشید. (NASA/SDO, AIA)
هممداران زهره چه هستند و چگونه رفتار میکنند؟
اجرام هممدار مسیرهای پیچیدهای را میپیمایند که با مدار یک سیاره تشدید (رزونانس) دارند، اما لزوماً به دور آن سیاره گردش مستقیم نمیکنند. برای زهره، این اجرام گاهی جلوتر از سیاره حرکت میکنند، گاهی در عقب آن قرار میگیرند و در برخی موارد مسیرهای نعلاسبی یا حلقهوار میسازند که بهطور دینامیکی از مسیر زهره عبور میکنند. تا کنون ستارهشناسان حدوداً 20 هممدار تأییدشده برای زهره شناسایی کردهاند، اما مطالعات دینامیکی نشان میدهند که این نمونهٔ دیدهشده ممکن است تنها بخش کوچکی از کل جمعیت واقعی باشد؛ بسیاری از اعضای این جمعیت همچنان از دید ما پنهاناند.
ثبات مداری و درجات خروج از دایره (excentricity)
هممداران شناختهشدهٔ زهره معمولاً خروج از دایرهٔ بالایی دارند (معمولاً بیشتر از حدود 0.38). خروج از دایره یا excentricity معیاری است برای سنجش چگونگی بیضیشکل بودن مدار: مقدار صفر نشاندهندهٔ مدار کاملاً دایرهای است و مقادیر بالاتر به معنی بیضیهای کشیدهتر است. اجرامی با خروج از دایرهٔ بالا میتوانند تا فواصل بیشتری از زهره دور شوند یا به زمین نزدیکتر بیایند، و این در برخی بازههای زمانی — مثلاً در حوالی گرگومیش یا زمانی که خورشید درست زیر افق قرار دارد — شناساییشان را موقتا آسانتر میکند.
از سوی دیگر، دینامیک هممدارها اغلب آشوبناک و حساس به شرایط اولیه است. شبیهسازیها نشان میدهند که هر جسم میتواند در بازههای زمانی تقریباً 10,000 تا 15,000 سال نوع پیکربندی مداری خود را تغییر دهد و پیشبینیهای مطمئن برای مسیر یک جسم خاص پس از حدود 150 سال بهطرز قابلتوجهی کاهش مییابد. در طول این گذارهای دینامیکی ممکن است یک سیارک از یک مدار رزونانسی با زهره خارج شده و وارد مسیری شود که آن را به نزدیکی زمین میآورد — گاهی مسیرش را با مدار زمین قطع میکند و در بلندمدت میتواند به یک خطر برخوردی بالقوه تبدیل شود.
محدودیتهای آشکارسازی: چرا تلسکوپها این اجرام را از دست میدهند
بیشتر رصدخانهها و نقشهبرداریهای آسمان امروزی برای شکار اجرامی طراحی شدهاند که در زاویههای متوسط نسبت به خورشید قرار دارند (زاویهای که از خورشید جدا میشوند). اجرامی با خروج از دایرهٔ کم و جدایی زاویهای کوچک از خورشید در آسمان روز یا گرگومیش میمانند، جایی که نور بازتابی ضعیف از سیارکها در برابر دیسک خورشید یا درخشندگی آسمان محو میشود. مطالعات دینامیکی اخیر توجه را به سوی هممدارهای با خروج از دایرهٔ پایین جلب کردهاند؛ اینها بیشتر در نزدیکی مدار زهره نگه میدارند و از رصدهای زمینی بهطور مداوم پنهان هستند.
تصویری که طیفی از خروج از دایرهٔ مدارها را نشان میدهد. (Phoenix7777/Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0)
نقش رصدهای آینده
رصدخانهٔ ورا سی. روبین (Vera C. Rubin Observatory)، با میدان دید وسیع و دوربین بزرگ خود، گامی بزرگ در جستجوی اجرام نزدیک زمین خواهد بود. اما نتایج شبیهسازیها نشان میدهد که روبین تنها زیرمجموعهای از هممدارهای زهره با خروج از دایرهٔ پایین را کشف خواهد کرد — معمولاً در پنجرههای زمانی محدودی در هر سال که هندسه و شرایط گرگومیش با هم همخوانی دارند. این وضعیت یک نقطهٔ کور رصدی پایدار را در بخش داخلی سامانهٔ خورشیدی برجای میگذارد که همچنان شکافهایی در پوشش رصدی ایجاد میکند.
ماموریتهای فضایی که ویژهٔ کشف اجرام در بخشهای داخلی سامانهٔ خورشیدی طراحی شدهاند، میتوانند این شکاف را پر کنند. برای مثال، مأموریت برنامهریزیشدهٔ NEO Surveyor ناسا با استفاده از مشاهداتِ فروسرخ از زاویههای خورشیدی که از زمین سخت یا غیرممکن بهدست میآیند، برای شناسایی سیارکها طراحی شده است. مؤثرتر از آن، یک کاوشگر اختصاصی که در مدار زهره قرار گیرد یا در مداری مشابه زهره مستقر شود، قادر خواهد بود این جمعیت را بهصورت مستقیم، در هر زمان روز یا شب، و با حداقل تداخل نور خورشید رصد کند؛ این دیدگاه فضایی میتواند بهطرز چشمگیری شمار اجرامی را که تاکنون پنهان بودهاند افزایش دهد.
پیامدها برای دفاع سیارهای
تیمهای پژوهشی برآورد میکنند که اجسامی در این جمعیت پنهان ممکن است شامل بدنههایی به ابعاد صدها متر باشند. یک برخوردگر با قطر حدود 300 متر میتواند دهانهای چند کیلومتری ایجاد کند و انرژیای در مقیاس صدها مگاتن آزاد کند — انرژیای که در صورت برخورد با منطقهٔ پرجمعیت، ویرانیهای منطقهای بهبار خواهد آورد. از آنجا که مسیر بسیاری از هممدارها آشوبناک و در حال تکامل است، برخی از آنها ممکن است در طول هزارهها به مسیرهای قطعکنندهٔ مدار زمین منحرف شوند.
«شبیهسازیهای ما نشاندهندهٔ دستهای از سیارکها هستند که رصدگاههای زمینی حاضر در شناساییشان مشکل دارند،» میگوید والریو کاروبا (Valerio Carruba)، ستارهشناس دانشگاه ایالت سائو پائولو که تیم او فضای دینامیکی اطراف زهره را مدلسازی کرده است. او تأکید میکند که در حالی که هممدارهای شناختهشده تنها چند ده جسماند، مدلهای محاسباتی جمعیت بسیار بزرگتری را پیشبینی میکنند که نیازمند کمپینهای رصدی هدفمند و بلندمدت هستند تا بهدرستی شمارش و ردیابی شوند.
استراتژیها برای کاهش نقطهٔ کور داخلی سامانهٔ خورشیدی
پاسخ به کمبودهای آشکارسازی نیازمند ترکیبی از ابزارهای زمینی و فضایی است. توسعهٔ رصدهای گرگومیش و بهینهسازی برنامهٔ زمانی تلسکوپهای زمینی میتواند برخی از اجرام را هنگامی که هندسه اجازه میدهد شکار کند. با این حال، مؤثرترین گامها شامل مأموریتهایی است که نزدیکتر به خورشید عمل میکنند — چه در مدار زهره، چه در ایستگاههای هلیوسنتریک داخلی، و چه از طریق تلسکوپهای فروسرخ فضایی مانند NEO Surveyor — چرا که این گزینهها پوشش جامعتری برای یافتن هممدارهای ضعیف فراهم میآورند.
علاوه بر کشف، تعیین اندازهها، مسیرها، وضعیت چرخشی و خصوصیات سطحی برای ارزیابی ریسک برخورد و برنامهریزی احتمالی کاهش خطر ضروری است. هر سودی که از کشف زودهنگام حاصل میشود با رصدهای پیگیری که پیشبینیهای مداری را فراتر از افق قابلاعتماد حدود 150 سال بهبود میبخشند، چند برابر خواهد شد. این پیگیریها شامل ردیابی دقیق، طیفسنجی برای تعیین ترکیب سطح، و اندازهگیری چرخش برای فهمیدن رفتار دینامیکی اجرام است؛ تمامی این دادهها برای اتخاذ تصمیمهای دفاعی لازماند.
دیدگاه کارشناسان
دکتر پریا آ ناند، دانشمند سیارهای و متخصص مفاهیم مأموریت میگوید: «شناسایی هممدارهای زهره یکی از چالشهای اصلی دفاع سیارهای قرن بیستویکم است. رصدهای زمینی حساسیت ما را افزایش میدهند، اما یک رصدخانهٔ فضایی نزدیک زهره یا یک کاوشگر فروسرخ مانند NEO Surveyor توانِ ما را برای فهرستبندی تهدیدهای داخلی سامانهٔ خورشیدی متحول خواهد کرد. کشف زودهنگام گزینههای بیشتری پیش روی ما میگذارد — از پایش و تعیین خصوصیات تا در بدترین حالت، برنامهریزی برای کاهش خطرها دههها قبل از احتمال برخورد.»
نتیجهگیری
کشف اینکه احتمالاً جمعیت بزرگی از هممدارهای زهره بهطور عمدهای نادیده گرفته شدهاند، یک نقطهٔ ضعف اساسی در رصدهای کنونی اجرام نزدیک زمین را برجسته میکند. با وجود اینکه تلسکوپهای آینده مانند رصدخانهٔ ورا سی. روبین و مأموریتهایی نظیر NEO Surveyor نقاط کوری را کاهش خواهند داد، مطمئنترین راه برای دستیابی به فهرستی کامل از این سیارکهای داخلی، انجام یک کمپین رصدی اختصاصی از سکوی فضایی با دیدگاهی نزدیک به زهره است. تقویت چنین توانمندیای نه تنها دفاع سیارهای بلندمدت را بهبود میبخشد، بلکه تضمین میکند که اجرام بالقوهٔ خطرناک بهموقع شناسایی شده و پیش از آنکه بتوانند تهدیدی برای زمین ایجاد کنند، تحت بررسی و مدیریت قرار گیرند.
منبع: sciencealert
ارسال نظر