انفجار نووي قد ينقذ الأرض من كويكب، بشرط أن نصيب الجانب المتكتل الصحيح

في خبر من شأنه ألا يطمئن على الإطلاق أي شخص شاهد فيلم كوارث، أكد العلماء أن انفجارًا نوويًا يمكنه بالفعل دفع كويكب قادم بعيدًا عن مساره المتجه نحو الأرض - لكن فقط إذا صوبنا نحو الجانب الصحيح من ما هو، دعونا نتذكر، صخرة عملاقة غير منتظمة تتقلب في الفضاء.

وجد بحث جديد نُشر في مجلة إيكاروس أن نجاح مثل هذه المهمة يعتمد بشكل كبير على أي جانب من الكويكب يتلقى الانفجار. فعلى عكس الأجسام الملساء المستديرة المحبوبة في المحاكاات الحاسوبية، تتمتع الكويكبات الحقيقية بأسطح غير مستوية وأشكال غير منتظمة، وهذه الاختلافات تؤثر بشكل كبير على كيفية تحرك الكويكب عند تعرضه لإشعاع مكثف.

الدراسة، التي قادها ناثان مور، عالم فيزياء في مختبرات سانديا الوطنية، حاكَت تغيير اتجاه انفجار أشعة سينية ضد الكويكب نفسه وأنتجت نتائج مختلفة تمامًا. في إحدى المحاكاات، تغيرت سرعة الكويكب بمقدار 3.9 مليمتر في الثانية عند تشعيعه من اتجاه واحد، مقارنة بـ 0.8 مليمتر في الثانية فقط من اتجاه آخر - أي فرق يقارب خمسة أضعاف في سرعة الانحراف، وهو التغير في السرعة الأمامية للكويكب الناتج عن الانفجار. قال مور: "توقعنا أن يكون للتصويب أهمية. ما فاجأنا هو مقدار تلك الأهمية."

أثبت الدوران أنه أكثر تقلبًا. بالنسبة لكويكب محاكى آخر، اختلف التغير في معدل الدوران بعامل 17 اعتمادًا على اتجاه الأشعة السينية. لذا لا قد نفشل فقط في انحراف الجسم، بل قد نرسله يدور بطريقة تجعل متزلجًا فنيًا يشعر بالغيرة.

تشير النتائج إلى أن فهم شكل الكويكب واختيار المكان الذي نوجه إليه انفجارًا نوويًا بعناية قد يكونان ضروريين لحماية الأرض من اصطدام مستقبلي. تلقى البحث تمويلًا من خلال برنامج البحث والتطوير الموجه من المختبر في سانديا.

للتحقيق في كيفية استجابة الأشكال المختلفة للكويكبات للانفجارات النووية، طور مور وزملاؤه ما يصفونه بأنه أدق نموذج لانحراف الكويكبات حتى الآن. أجبرت النماذج الحاسوبية السابقة الباحثين على الاختيار بين تمثيل الشكل المعقد للكويكب وإجراء حسابات مفصلة للغاية للقوى الفيزيائية المعنية - فالجمع بين الاثنين تطلب طاقة حاسوبية أكثر مما كان عمليًا. يتغلب النظام الجديد على هذه العقبة، مما يسمح للعلماء بدراسة أشكال الكويكبات الواقعية مع الحفاظ على الدقة اللازمة لحساب استجابتها لانفجار الأشعة السينية. قال مور: "خوارزميتنا الجديدة أسرع بأكثر من 1600 مرة، وهو ما كان حاسمًا لهذا الاختراق. مع النماذج القديمة، لم تستطع أجهزة الكمبيوتر ببساطة التعامل معها."

نشأ اهتمام مور من تجربة سابقة باستخدام آلة Z في سانديا، والتي قدمت أول إثبات على أن الأشعة السينية يمكنها انحراف قطعة صغيرة من مادة كويكب. كان التحدي التالي هو توسيع نطاق الحساب ليشمل كويكبًا كامل الحجم. كانت المشكلة الرئيسية هي الممارسة الواسعة النطاق لمعاملة الكويكبات ككرات - وهو تبسيط يتجاهل التلال والمنخفضات والأسطح غير المستوية. قال: "يمكنك إجراء تقديرات بهذه الطريقة، لكن الكويكبات تأتي بجميع أنواع الأشكال الغريبة المتكتلة. عندها تعلقت ببعض العمل الذي كان يقوم به أحد زملائي related to outgassing of objects in space. أعتقد أننا وصلنا إلى لحظة إلهام عندما أدركنا أننا نستطيع القيام بذلك. لا مزيد من الكرات. سنكون قادرين على نمذجة الانحراف لأي كويكب."

تضمن الحل الجمع بين نظامين متطورين للمحاكاة مستخدمين بالفعل في سانديا لمشاكل فيزيائية مختلفة جدًا. شرح مور: "يُستخدم كود ALEGRA عادةً لنمذجة التجارب السريعة عالية الطاقة، مثل الأسلاك المنفجرة مغناطيسيًا على آلة Z، بينما يُستخدم SPARTA، وهو كود مونت كارلو للمحاكاة المباشرة، عادةً لنمذجة قوى ضعيفة نسبيًا تتطور ببطء، مثل السحب على قمر صناعي من الرياح الشمسية. كان الابتكار الرئيسي هنا هو اكتشاف كيفية الجمع بين نهجي المحاكاة."

يسمح النموذج الجديد للباحثين بإعادة بناء كويكب باستخدام صور ثلاثية الأبعاد مفصلة من تحليقات المركبات الفضائية، ثم محاكاة انحراف نووي.