logo

logo

البيئة الفضائية | الأجسام الفضائية الخطرة (إبادة-)

اجسام فضاييه خطره (اباده)

Extermination of potentially hazardous objects - Extermination des objets potentiellement périlleux



الأجسام الفضائية الخطرة (إبادة)

 

 

أهمية الأجسام ذات الخطورة الكامنة 

تقييم مخاطر صدم الأجسام القريبة من الأرض لها

الآثار الناجمة عن صدم جسم قريب من الأرض لها

إبادة الأجسام الفضائية الخطرة والتصدي لها

 

 

 

الجسم ذو الخطورة الكامنة potentially hazardous object (PHO) هو أي كويكب asteroid أو مذنب comet يؤهله مداره للاقتراب من الأرض، وله حجم كبير بما فيه الكفاية ليحدث أضراراً كبيرة في حال صدمه لها.

 -1 أهمية الأجسام ذات الخطورة الكامنة 

سمح الرصد - من قرب لكواكب المجموعة الشمسية بوساطة المركبات والمسابر probes والمحطات الفضائية- باكتشاف انتشار الحفر craters على جميع السطوح الصلبة والمستقرة. وقد أثبت ذلك تعرض الكواكب لقصف هائل من الفضاء. وساد الاعتقاد طوال عقود خلوّ الأرض من تلك الحفر، مع عزو الحفر المكتشفة على الأرض لنشاطات بركانية.

ثم سمحت سواتل استكشاف الأرض والمركبات الفضائية الأخرى بالكشف تباعاً على كوكب الأرض عن حفر من حجوم مختلفة تعرضت لحت شديد؛ مما جعلها عصية على الكشف من الأرض. وتبين باستخدام أدوات جيولوجية متطورة وجود عدد كبير من الحفر المطمورة تحت سطح الأرض، وعدد أكبر مطمور تحت مياه المحيطات.

وبدأ الاهتمام منذ التسعينيات في القرن العشرين بدراسة الأجسام ذات الخطورة الكامنة واحتمالات صدمها للأرض والآثار التي قد تنجم عن ذلك. وتُعدّ هذه الأجسام مجموعة جزئية من الأجسام القريبة من الأرض near-earth objects  (NEOs)  التي تحتل حيزاً كبيراً من الأبحاث والدراسات الفضائية.

ويُعدّ الجسم جسماً ذا خطورة كامنة إذا كانت مسافة التقاطع المداري الدنيا  minimum orbit intersection distance (MOID) له بالنسبة للأرض أقل من 0.05 وحدة فلكية  astronomical unit (AU) من جهة، وإذا كان قطره لا يقل عن 150م من جهة ثانية. ومسافة التقاطع المداري الدنيا هي قياس مستخدم في علم الفلك لتقييم خطر التصادم بين الأجسام الفلكية، وهي المسافة بين أقرب نقطتين من المدارات المماسية osculating orbits للجسمين المعنيين. أما الوحدة الفلكية فهي المسافة المتوسطة بين الأرض والشمس (الشكل 1).

الوصف: D:\d\المجلد الأول تقانة للإخراج\المجلد الأول موسوعة العلوم والتقانة\صور المجلد الأول تقانة\130\1.jpg

الشكل (1) الجسم القريب من الأرض  x 2002 EL6

 -2  تقييم مخاطر صدم الأجسام القريبة من الأرض لها

تتجه أجسام ذات أقطار تراوح بين 5 و10م نحو الغلاف الجوي للأرض مرّة سنوياً تقريباً، ولهذه الأجسام طاقة تقارب تلك الناجمة عن انفجار 15 كيلوطن من ثالث نترات التولوين  trinitrotoluene (TNT)  أي تساوي طاقة القنبلة النووية التي ألقيت على هيروشيما. وتنفجر هذه الأجسام عادة في طبقات الغلاف الجوي العليا، وتتبخر غالبية الأجسام الصلبة المكونة لها أو جميعها.

يُقدر معدل الصدم من قبل أجسام يتجاوز قطرها 1كم باثنين كل مليون سنة. ويوجد2000  جسم على الأقل ذات أقطار أكبر من 1كم التي يمكن أن تضرب الأرض خلال مليار سنة قادمة. ولم تُصنف معظم هذه الأجسام بعد بوصفها أجساماً ذات خطورة محتملة؛ لأنها تدور حالياً بين كوكبي المريخ والمشتري، لكنها سوف تغير في نهاية المطاف مداراتها؛ لتصبح أجساماً قريبة من الأرض.

الوصف: D:\d\المجلد الأول تقانة للإخراج\المجلد الأول موسوعة العلوم والتقانة\صور المجلد الأول تقانة\130\2.jpg

الشكل (2) مقياس تورينو. 

يوجد مقياسان أساسيان لتصنيف مخاطر الصدم، هما مقياس تورينو Torino (الشكل 2) ومقياس باليرمو Palermo. ومقياس تورينو هو منظومة تقييم مخاطر مشابهة لمقياس ريختر المستخدم في تقدير شدة الزلازل. وتبنت مجموعة عمل منبثقة من الاتحاد الفلكي الدولي هذا المقياس في عام 1999 إبان اجتماعها في مدينة تورينو بإيطاليا. وقد صُمم مقياس تورينو لإبلاغ عامة الناس بدرجة الخطورة المرتبطة باقتراب كويكب أو مذنب من الأرض في المستقبل. ويأخذ المقياس - الذي يتضمن القيم الطبيعية من صفر إلى عشرة - في الحسبان طاقة الصدم المتوقعة للحدث وأرجحية حدوثه (أو احتمال الصدم). وتزداد خطورة الحدث بازدياد قيمته على هذا المقياس. فالصفر على هذا المقياس يدل افتراضياً على عدم وجود فرصة للصدم، في حين تدل العشرة على كارثة شاملة. ويتضمن مقياس تورينو درجات خطورة ذات تصنيف لوني. يبدأ من عدم وجود خطر والموافق للقيمة 0 (المنطقة البيضاء)، ثم وضع طبيعي؛ ويتضمن القيم 1 (المنطقة الخضراء)، و2 و3 و4 (المنطقة الصفراء)، فوجود تهديد الذي يتضمن القيم 5 و6 و7 (المنطقة البرتقالية)، وأخيراً صدم مؤكد؛ ويتضمن القيم 8 و9 و10 (المنطقة الحمراء).

وقامت مجموعة من الفلكيين من معهد ماساشوستس التقاني   Massachusetts Institute of Technology (MIT) بمراجعة هذا المقياس في عام 2005؛ لضمان تواصل أفضل مع العامة حول مخاطر صدم جسم للأرض

أما مقياس باليرمو فقد طُور للسماح لاختصاصيي الأجسام القريبة من الأرض بتصنيف مخاطر الصدم المحتملة وتحديد أولويتها مع مسح طيف واسع من تواريخ الصدم وطاقاتها واحتمالاتها. ويقارن هذا المقياس بين أرجحية الصدم المحتمل المكتشف والخطر الوسطي الناجم عن الأجسام التي لها الحجم ذاته أو أكبر على مر السنوات حتى موعد الصدم المحتمل. ويطلق على الخطر الوسطي الناجم عن الصدم العشوائي اسم خطر الخلفية background risk. ومقياس باليرمو مقياس مستمر؛ إذ يسمح بقيم موجبة وسالبة على حد سواء، ويشتمل على الزمن بين الوقت الراهن والموعد المقدر للصدم، وكذلك على الطاقة المقدرة للصدم وأرجحية حدوثه. وتعكس القيم الأقل من 2- أحداثاً عديمة الآثار، في حين تدل القيم بين 2- و0 على حالات تستوجب المراقبة، أما القيم الموجبة فتدل على حالات تستحق مستوى معيناً من القلق

وتُعطى القيمة على مقياس باليرمو بالعلاقة (1).

 

(1)  

 

 

 

حيث يمثل R الخطر النسبي والذي يعطى بالعلاقة (2).

 

(2)  

 

 

 

وفيها   f iاحتمال الصدم للحدث قيد الدراسة وDT الزمن حتى الحدث المحتمل مقيساً بالسنوات، و fB تردد صدم الخلفية السنوي الذي يعطى بالعلاقة (3).

 

(3)  

 

 

 

والذي يمثل الاحتمال السنوي لحدث صدم طاقته  E مقيسة بالميغاطن من ثالث نترات التولوين له على الأقل حجم الحدث قيد الدراسة.

-3  الآثار الناجمة عن صدم جسم قريب من الأرض لها

يقوم الغلاف الجوي بإبطاء الأجسام الصغيرة التي تدخله؛ مما يتسبب باحتراقها أو تفتتها على ارتفاعات عالية عن سطح الأرض. أما إذا كان الجسم كبيراً وثقيلاً وله سرعة كبيرة إلى حد ما؛ فلن يتمكن الغلاف الجوي من إبطائه، ولسوف يصدم سطح الأرض بسرعة تقارب سرعة حركته في الفضاء (بالنسبة إلى الأرض) تقريباً. وتراوح سرعة الكويكبات عادة بين 12 و20 كم/ثا، أما المذنبات فهي أسرع من ذلك بكثير.

تشتمل الآثار الآنية للصدم الناجم عن جسم قريب من الأرض يزيد قطره على 150م، على الآثار المألوفة للتفجير على مستوى الأرض وعلى موجات حرائق ناجمة عن الهواء الساخن جداً الناجم عن الصدم. كما ستنشأ حفرة قطرها 20 ضعفاً من قطر الجسم الصادم في ثوانٍ معدودة متسببة بشظايا تقذف إلى مدارات قريبة من الأرض؛ لترجع بعد ذلك عبر الغلاف الجوي على شكل وابل من النيازك يغطي الأرض بأكملها على الأرجح؛ مما يؤدي إلى اندلاع حرائق هائلة تدمر جزءاً كبيراً من الكتلة الحيوية biomass. كما ينجم على الأرجح عن ذلك تأين الهواء نتيجة دخول الجسم الصادم، ومطر حامضي شديد، وكذلك تضرر طبقة الأوزون بشكل كبير وحدوث نشاطات بركانية وزلزالية كبيرة. وسيتسبب ذلك بكارثة بيئية شاملة بالغة الشدة. وسينجم عن الصدم في البحر- إضافة إلى معظم الآثار المذكورة أو جميعها- حدوث موجات تسونامي قادرة على قطع مسافات كبيرة جداً ولها طاقة هائلة مشكلة تهديداً كبيراً لسكان المناطق الساحلية والمنخفضة وبناها التحتية.  

لكن آلية الفتك الرئيسية ستكون الكمية الهائلة من الغبار dust والحطام debris اللذين سيُحقنان في طبقات الغلاف الجوي العليا بالاشتراك مع الدخان الناجم عن الحرائق. إذ سيتسبب ذلك في حجب الشمس وحدوث ظاهرة شبيهة بالشتاء النووي؛ إنما أشد منه بكثير.

وقد تَسبب صدم أجسام أصغر ذات قطر يراوح بين 50 و 100م- والتي لا تشكل تهديداً شاملاً للأرض - في الماضي بدمار كبير في منطقة الصدم، كما حدث في تانغوسكا Tunguska في روسيا عام 1908، وفي الغابات المطرية الأمازونية في عام 1930. لكن انتشار المستوطنات والحضارة والتمدن سيجعل أي صدم مستقبلي - ولو كان صغيراً- يتسبب بفقد هائل بالأرواح والممتلكات. ويراوح المقياس الزمني لمثل هذا النوع من الصدم بين 50 و100 سنة.

 -4 إبادة الأجسام الفضائية الخطرة والتصدي لها

الخطوة الأولى في التصدي للأجسام الفضائية هي الكشف عن وجودها وتحديد خصائصها من بعد. وتعدّ مساهمة الولايات المتحدة الأمريكية الأهم في هذا المجال، وقد انضمت دول عديدة أخرى مثل بريطانيا وألمانيا واليابان وكوريا إلى الجهود الكبيرة التي تبذل من أجل الكشف عن الأجسام القريبة من الأرض والتي تنطوي على خطورة محتملة، وتطوير استراتيجيات لتخفيف mitigation مخاطرها.

ومن المهم تحديد هوية خاصة بكل جسم من الأجسام التي يُكشف عنها من الأرض وتدقيق البيانات الخاصة بمداراتها من أجل تقييم درجة خطر ارتطامها بالأرض. ويحتفظ مخبر الدفع النفثي Jet Propulsion Laboratory (JPL)  في «الناسا» بقاعدة بيانات توفّر إمكانية البحث عن المعلومات الخاصة بالأجسام القريبة من الأرض وهي متاحة للمجتمع الدولي.

وهناك ثلاث طرائق رئيسية لمواجهة هذا الخطر: الدفاع المدني أو تغيير مدار الجسم أو إبادته. ويعتمد اختيار الطريقة المثلى بصورة رئيسية على زمن الإنذار المتاح وعلى كتلة الجسم المهدد وسرعته.

 -1  الدفاع المدني: قد تكون هذه الاستراتيجية الخيار الوحيد المتاح عندما تكون أزمنة الإنذار أقصر من ستة أشهر أو حتى سنة؛ تبعاً لجهوزية الطرائق البديلة من عدمها.

وتقوم هذه الاستراتيجية على إخلاء المنطقة المهددة، شريطة الإنذار المسبّق بمدة كافية، ومعرفة مسبّقة دقيقة بنقطة الصدم على الأرض. وهو أمر قد يكون قابلاً للتحقيق في حال الأجسام الصغيرة (ذات النطاق المحلي)، إنما يصعُب تنفيذه في حالة الأجسام ذات التهديد الشامل.

 -2  تغيير مدار الجسم المهدد: تعتمد هذه الاستراتيجية على تغيير مدار الجسم المهدد بحيث يتفادى الارتطام بالأرض. ولعل الطريقة الأكثر فاعلية لتغيير المدار - مع وجود قيود على الطاقة المتاحة - هي تغيير سرعة الجسم إما في اتجاه حركته وإما في عكسها، والتي تُعرف باسم دفع بطيء slow-push وجذب بطيء slow-pull على الترتيب. ويُعدّ تحريك الجسم جانباً sideways أقل فاعلية. لكن تغيير سرعة الجسم يتطلب زمناً كبيراً من رتبة عقود؛ لكي يكون فعالاً، كما أنه يصلح فقط للأجسام التي لا يزيد قطرها على 100م تقريباً.

كما يمكن تغيير مدار الجسم المهدد بإرسال مركبة فضائية أو أكثر لها حمولة مفيدة payload هائلة لصدم الجسم المهدد بسرعة كبيرة في اتجاه حركة الجسم أو في عكس اتجاهها، وتُعرف هذه الطريقة باسم الصادمات الحركية kinetic impactors. ولا تتعلق فاعلية هذه الطريقة بكتلة الجسم المهدد فحسب، بل أيضاً بأي تغيير ملحوظ عليها نتيجة المواد المطرودة من الجسم المهدد في الاتجاه المعاكس لحركة الحمولة المفيدة عند الارتطام.

-  3 إبادة الجسم المهدد: تُعدّ هذه الطريقة أقوى تقنيات التصدي للأجسام الفضائية الخطرة. ويمكن أن تأخذ أشكالاً عديدة مختلفة.

وقد أجريت دراسات مفصلة على استخدام أسلحة نووية طيّعة لتدمير الأجسام ذات الخطورة الكامنة. ويُعدّ إيصال قنبلة إلى الجسم المهدِّد؛ الحل الأكثر موضوعية وانسجاماً مع التقانات الراهنة للتعامل مع الأجسام المهددة وفي مدد زمنية قصيرة. كما يُعدّ خيار التفجيرات النووية قابلاً للاستخدام في مواجهة الأجسام المهددة والتي يمكن أن يبلغ قطرها حتى بضعة كيلومترات.

أما للأجسام الفضائية الخطرة الكبرى (ذات قطر أكبر من بضعة كيلومترات) والتي تتسبب بتدمير شامل خطر أو حتى انقراض جماعي للمخلوقات الحية على الأرض، كما حدث قبل 65 مليون عام؛ فلا توجد حتى الآن طرق دفاع قابلة للتنفيذ.

بيد أن إبادة الجسم قد تتسبب في كثير من الحالات بزيادة الخطر. فالمشاكل العملية التي يطرحها التعامل مع شظايا عديدة وعشوائية الانتشار لجسم ممزق، كثيرة. ويتوجب ألا يزيد قطر الشظايا على 30 م لضمان كونها غير مؤذية. لذا لا يمكن ضمان التدمير الفعال إلا في حالة الأجسام الصغيرة جداً.

وهناك ثلاث طرق رئيسية لاستخدام التفجيرات النووية. تتمثل الأولى في تنفيذ تفجير من بعد على مسافة معيّنة من الجسم، وتقوم الإشعاعات الناتجة بتسخين سطح الجسم القريب من الأرض بوقت قصير جداً؛ مما يتسبب بتشظي الجسم المهدد وإعطاء دفعة لبقية الجسم. أما الثانية فتعتمد على إجراء تفجير على سطح الجسم؛ مما يتسبب بحفرة كبيرة وبدفعة للجسم ناجمة عن الكتلة المقذوفة ejected، لكن مشكلة هذه الطريقة تتمثل في الصدمة الناجمة والتي قد تمزق الجسم القريب من الأرض عرضياً. أما الطريقة الثالثة فتقوم على تنفيذ تفجير تحت السطح؛ مما يزيد من الكتلة المقذوفة.

 

 محمد خالد شاهين

 

 

مراجع للاستزادة:

-R. P. Binzel et al. , Report of The Nasa Advisory Council Ad Hoc Task Force on Planetary Defense, 6 Oct. 2010.(Http://Www.nasa.gov/Pdf/490945Main_10-10_Tfpd.pdf.

- Aeronautics and Space Engineering Board (Aseb), Near-Earth Object Surveys and Hazard Mitigation Strat­egies: Interim Report, The National Academic Press, 2009.

- B. M. Shustov & L. V. Rykhlova,  Asteroid-Comet Impact Hazard: New Approaches , Herald of The Russian Academy of Sciences, Vol. 79, No. 4, pp. 317- 323, 2009 .

- D. K.Yeomans et al., Deflecting A Hazardous Near-Earth Object,1st Iaa Planetary Defense Conference, 27-30, April, 2009.

- T. Bobrowsky & H.Rickman, Comet/Asteroid Impacts And Human Society: An Interdisciplinary Approach, (E-Book), Springer, 2007.

- R. P. Binzel, The Torino Impact Hazard Scale, Planetary and Space Science, Vol. 48, Issue 4, pp. 297-303, April 2000.

 

 




التصنيف : البيئة الفضائية
النوع : البيئة الفضائية
المجلد: المجلد الأول
رقم الصفحة ضمن المجلد : 281
مستقل

الأشريكية القولونية

 الإشْرِيكِيَّة القولونِيَّة الإشْرِيكِيَّة القولونِيَّة التنوع الكيمياء الحيوية وأحيائية الإشريكية مجين الإشريكيةِ القُولُونِيَّةِ دور الإشريكية القُولُونِيَّة في التقانات الحيوية الإشْريكِيَّة القولونِيَّة Escherichia coli بكتريا عصوية الشكل سالبة لصبغة غرام gram negative. وتوجد شائعة في أمعاء الكائنات ذات الدم الحار warm blooded organisms. وغالبية سلالاتها غير ضارة، إلاّ أنَّ بعض أنماطها المصلية serotypes تسبب تسمم الأغذية البشرية. تمثل السلالات غير الضارة منها جزءاً من المتعضيات الطبيعية في الأمعاء؛ حيث تبلغ نسبتها 0.1 % من إجمالي المتعضيات. وتؤدي فائدة لمضيفها...

المزيد »