درک چگونگی تبخیر و انحراف مواد مختلف سیارکی برای آماده شدن برای یک ماموریت دفاعی سیاره ای، در صورت نیاز، حیاتی است.
وقتی در فیلمهای هالیوودی سیارکها به سمت زمین حرکت میکنند، فضانوردان اغلب کلاهکهای هستهای را علیه آنها به کار میگیرند تا بشریت را نجات دهند. اکنون، دانشمندان دریافتهاند که این استراتژی در واقع میتواند به منحرف کردن برخورد کیهانی وارده کمک کند – نه با منفجر کردن یک سیارک با یک بمب هستهای، بلکه با انفجار بیش از یک مایل بالای سطح آن برای پرتاب کردن تابش اشعه ایکس.
همانطور که پایان فاجعه بار عصر دایناسورها در حدود 66 میلیون سال پیش نشان می دهد، تأثیرات کیهانی می تواند تأثیرات فاجعه باری برای زندگی روی زمین داشته باشد. ناتان مور، فیزیکدان در آزمایشگاه ملی ساندیا در آلبوکرکی، N.M. گفت: سیارکها فقط تاریخ نیستند، آنها هنوز هم بر زمین تأثیر میگذارند. آپوفیس، یک شی نزدیک به زمین به اندازه استادیوم المپیک، هفته گذشته از کنار زمین عبور کرد.
در سال 1402، ناسا با انجام آزمایش تغییر مسیر دوگانه سیارک (DART)، نشان داد که می تواند به طور بالقوه برخورد کیهانی را با برخورد یک فضاپیما به سیارک دیمورفوس منحرف کند. اگرچه دانشمندان دریافتند که این برخورد با موفقیت مدار سیارکی با عرض تقریباً 525 فوت (160 متر) را تغییر داده است، خطرناک ترین سیارک ها به اندازه کوه ها هستند و برخورد ساده یک فضاپیما با چنین غول هایی حداقل تأثیر را خواهد داشت.
فیلمهای هالیوودی مانند «آرماگدون» و «ضربه عمیق» استفاده از سلاحهای هستهای را برای شکستن سیارکها یا دنبالهدارهای ورودی پیشنهاد کردهاند. با این حال، دانشمندان قبلاً پیشنهاد کرده بودند که این فقط ممکن است یک سیارک را به چند قطعه تبدیل کند و در عوض یک گلوله مرگبار را که به سمت زمین حرکت می کند به یک انفجار تفنگ ساچمه ای مرگبار تبدیل کند.
اکنون مور و همکارانش دریافتهاند که اگر بمبهای هستهای در بالای سطح سیارک منفجر شوند، میتوانند از برخوردهای ویرانگر کیهانی جلوگیری کنند. آنها پیشنهاد می کنند که پالس پرتو ایکس حاصل از فوران می تواند سنگ را از سطح سیارک تبخیر کند و در نتیجه فشاری ایجاد کند که می تواند یک ضربه فاجعه بار را از زمین دور کند.
در یک مطالعه جدید، محققان از ماشین Z در آزمایشگاه ملی Sandia، قدرتمندترین منبع آزمایشگاهی تشعشع در جهان استفاده کردند. این پالس های الکتریکی قدرتمند، میدان های مغناطیسی و اشعه ایکس تولید می کند تا بفهمد که چگونه مواد تحت فشار و دمای بالا واکنش نشان می دهند.
مور گفت: در حال حاضر، تنها یک راه برای تولید یک انفجار پرتو ایکس به اندازه کافی شدید برای انجام آزمایشی مانند این وجود دارد، و آن استفاده از ماشین Z است.
دانشمندان از پالس های الکتریکی دستگاه Z برای تولید میدان های مغناطیسی قدرتمند استفاده کردند. اینها به نوبه خود گاز آرگون را فشرده کردند تا پلاسما تولید کنند، همان شکلی از ماده که رعد و برق و ستاره ها را می سازد. این پلاسمای آرگون، انفجار پرتو ایکسی را تولید کرد که محققان برای شبیهسازی مشابهی از انفجار هستهای به آن نیاز داشتند.
شما باید قدرت زیادی، حدود 80 تریلیون وات، را در فضای بسیار کوچکی به اندازه یک سرم مداد متمرکز کنید، و خیلی سریع، حدود 100 میلیاردم ثانیه، تا یک پلاسمای آرگون به اندازه کافی داغ، چندین میلیون درجه تولید کنید. مور گفت، برای ایجاد یک انفجار پرتو ایکس به اندازه کافی قدرتمند که سطح ماده سیارکی را تا ده ها هزار درجه گرم کند تا فشار کافی به آن بدهد.
دانشمندان یک جفت هدف را در خلاء آویزان کردند که هر کدام 0.47 اینچ (12 میلی متر) عرض داشتند – یکی از کوارتز و دیگری از سیلیس ذوب شده. این مواد از نظر ترکیب شبیه به سیارک های شناخته شده هستند.
مور گفت: تلاشهای قبلی برای مطالعه استراتژیهای مختلف انحراف سیارکها، همه اهداف را در جای خود ثابت نگه میداشتند، ‘که چندان واقعی نبود.’ از این گذشته، سیارکهای موجود در فضای بیرونی به هیچ چیز متصل نیستند.
برای غلبه بر این مشکل، محققان چیزی را ابداع کردند که «قیچی اشعه ایکس» نامیدند. آنها اهداف را با استفاده از ورق فلزی نازک به ضخامت فقط 13 میکرون یا حدود یک هشتم ضخامت موی متوسط انسان آویزان کردند. این فویل با برخورد اشعه ایکس به آن تبخیر شد و اهداف را آزاد کرد تا به طور طبیعی در فضا شتاب بگیرند.
پالسهای پرتو ایکس، ستونهای بخار را از هر هدف تولید میکردند و هر کدام را تا حدود 155 مایل در ساعت (250 کیلومتر در ساعت) شتاب میدادند که با پیشبینیهای محاسباتی مطابقت داشت.
مور میگوید: «توانایی منحرف کردن سیارکهای مینیاتوری در آزمایشگاه با استفاده از ماشین Z با هر چیز دیگری که در هر جای دیگری روی زمین میتوانید انجام دهید، متفاوت است.
محققان با بزرگشدن این یافتهها تا یک سیارک با پهنای 2.5 مایلی (4 کیلومتر)، با یک بمب هستهای 1 مگاتونی که در حدود 1.25 مایلی (2 کیلومتری) از سطح آن منفجر میشود، پیشنهاد کردند که فشار حاصل میتواند به منحرف کردن سیارکهای خطرناک از زمین کمک کند.
مور گفت: بر اساس برنامه و استراتژی دفاع سیارهای ناسا، پیشبینی میشود که یک سیارک به قطر ۴ کیلومتر [۲.۵ مایل] به اندازهای بزرگ باشد که بتواند باعث ویرانی جهانی و اختلال احتمالی در تمدن شود.
مور خاطرنشان کرد که سیارک ها دارای ترکیبات مختلفی هستند. او گفت: این تکنیک جدید می تواند برای بررسی واکنش انحراف مواد مختلف سیارکی مورد استفاده قرار گیرد. درک چگونگی تبخیر و انحراف مواد مختلف سیارکی برای آماده شدن برای یک ماموریت دفاعی سیاره ای، در صورت نیاز، حیاتی است.