أجرام قريبة من الأرض

الأجرام القريبة من الأرض (بالإنجليزية: Near-Earth objects، أو اختصاراً: NEOs) هي أجرام سماوية صغيرة نسبياً تمر مداراتها حول الشمس بنقاطٍ قريبة من كوكب الأرض. حسب التعريف الرسمي، يجب أن يدنو مدار أي جرمٍ إلى مسافة 0.3 وحدة فلكية (نحو 45 مليون كيلومتر) على الأكثر من الكرة الأرضية حتى يحوز لقب "جرم قريب من الأرض". تشمل هذه الأجرام جميع أنواع الأجسام التي تسير في الفضاء القريب من الأرض، بما في ذلك آلاف الكويكبات (تدعى اختصاراً NEAs)، وبعض المذنبات، والنيازك التي تكون كبيرة كفايةً لرصدها قبل سقوطها على الأرض، وحتى مركبات فضائية بشرية الصُّنع تدور حول الشمس. أصبحت الأجرام القريبة من الأرض محطَّ اهتمامٍ علمي متزايد منذ الثمانينيات، وذلك لازدياد إدراك العلماء للخطر المحتمل الذي يمكن أن تشكّله على الأرض في حال اصطدمت بها، وتجري حالياً مشاريع بحثيَّة عديدة لإيجاد حلولٍ في حال حدوث خطر اصطدام. سجلَّ علماء الفلك حتى الآن حوالي عشرة آلاف جرمٍ قريب من الأرض، تُصنَف 99% منها على أنها كويكبات، والباقي من المذنبات.
تقع نقطة الحضيض في مدارات الكويكبات القريبة من الأرض على مسافات تتراوح من 0.983 إلى 1.3 وحدة فلكية عن الشمس. عندما يكتشف كويكب جديدٌ منها، فإنَّ بياناته تُرسَل مركز الكواكب الصغيرة التابع للاتحاد الفلكي الدولي (الواقع في مركز هارفارد-سميثونيان للفيزياء الفلكية)، حيث تجري فهرسة الكويكب وتسجيله رسمياً. وتعتبر هذه الكويكبات خطراً على الأرض عندما يوجد أن مداراتها تتقاطَع مع مدار الأرض حول الشمس. تشغّل الولايات المتحدة والاتحاد الأوروبي ودولٌ عدة أخرى حالياً مشاريع للتأكد مما إذا كانت ستمثل أي من الأجرام القريبة من الأرض تهديداً جدياً في المستقبل، فقد حصلت وكالة ناسا مثلاً على تفويضٍ من الكونغرس الأمريكي لفهرسة أي واحدٍ من هذه الأجرام يتجاوز قطره الكيلومتر، حيث يمكن أن يسبّب ارتطام جسم فضائي بهذا الحجم أو أكثر كارثة على الأرض. حسب إحصائيات شهر فبراير من سنة 2014، كان يوجد 862 كويكب مسجَّل على مقربةٍ من الأرض، صُنٍّفت 154 منها على أنها أجرام كامنة الخطر (PHOs). حسب نتائج مسح NEOWISE (الذي تولَّى إجراءه في سنة 2011 تلسكوب وايس)، يُعتَقد أنه تم بالفعل اكتشاف 93% من جميع الكويكبات القريبة من الأرض التي تتعدى في قطرها الكيلومتر الواحد.
ينبع جزء كبير من الاهتمام بالأجرام القريبة من الأرض من كونها أجراماً كامنة الخطر (PHOs)، وهو ما يعني أنها تقترب من الأرض وتمر بمدارها بما يكفي لجعلها تشكّل خطراً حقيقياً إلى حد أو لآخر في المستقبل. في أغلب الحالات، يُصنَّف جرم على أنه كامن الخطر بناءً على معيارَين: لو كان مداره يقترب من مدار الأرض لمسافة 0.05 وحدة فلكية على الأقل (أي ما يعادل حوالي 7.5 مليون كلم)، أو لو كان قدر سطوعه المطلق 22 على الأكثر (وهو مؤشر تقريبي لحجم الجسم). أما الأجرام التي لا تقترب من الأرض هذه المسافة، والتي لا يزيد سطوعها المطلق عن هذا المقدار أو لا يتعدى قطرها 150 متراً، فهي لا تعد خطرةً بأي قدرٍ يذكر على الأرض.
إن سهولة الهبوط على العديد من الأجرام القريبة من الأرض بوقودٍ وطاقة أقل حتى من تلك المطلوبة للهبوط على القمر يجعلها أيضاً محطَّ اهتمامٍ من نواح أخرى، وإن السبب في هذا هو أولاً وقوعها على مسافةٍ قريبة من الأرض وبالتالي عدم الحاجة للفكاك من مجالها الجذبي بالكامل، وثانياً لصغر أحجام هذه الأجسام وضعف جاذبيَّتها، لذلك فقد تكون هذه الكويكبات والمذنبات أهدافاً سهلة لبحوثات فلكية وجيوكيميائية منخفضة التكاليف نسبياً، بل وقد تكون مصادر صالحةً للموارد الطبيعية إذا ما نفذت من الأرض مستقبلاً. حتى عام 2012، زارت ثلاث مركباتٍ فضائية أجراماً قريبة من الأرض، هي ملتقي الكويكبات القريبة من الأرض التابع لناسا الذي زار كويكب 433 إروس، وهايابوسا التابعة لمنظمة بحوث الفضاء اليابانية التي زارت 25143 إتواكوا، وتشانغي 2 التابعة لوكالة الفضاء الصينية التي زارت 4179 توتاتيس.

المراقبة ولاستكشاف

لم يرصد البشر أو يعرفوا الأجرام القريبة من الأرض بشكلٍ علمي جيّد إلا لفترةٍ قصيرة، لا تشمل مراحلها المهمة سوى العقود القليلة الأخيرة، وهي مستمدَّة في معظمها حالياً من إدراكهم لخطر هذه الأجسام على المجتمع البشري. حالياً، تعمل وكالة ناسا وعددٌ من المنظَّمات والهيئات الأجنبية أو المستقلَّة على مسح الأجرام القريبة من الأرض بأسلوب منظَّم لتسجيل أكبر عددٍ ممكن منها، وتهتمُّ معظم هذه المشاريع بقياس مقدار الخطر الذي تمثله الأجرام على الأرض لا أكثر من ذلك.
تنتمي معظم الأجرام القريبة من الأرض إلى فئة الكويكبات، وهي أجسام لم يسبق كثيراً من قبل وأن تم استكشافها برحلات فضائية. ففي ورشة نظَّمها الاتحاد الفلكي الدولي لدراسة الكواكب الصغير بمدينة توسون، أريزونا خلال شهر مارس من سنة 1971، أعلنَ - من ضمن نتائج الورشة - أن "إطلاق مركبة فضاء إلى كويكب لا زال مشروعاً سابقاً لأوانه". مع ذلك، استمرَّت البحوث والدراسات حول ميكانيكيات مثل هذه الرحلة، لتسهيل تجهيزها في المستقبل. تظهر إحدى الدراسات التي أجريت سنة 1978 أنه ومن بين جميع الكويكبات القريبة من الأرض المعروفة آنذاك، لم تكن سوى 10 مناسبة لهبوط مركبة فضاءٍ عليها ثم إعادتها للأرض بسلام، لكن بالمقابل كانت ستستعمل المركبة طوال رحلتها طاقة أقل من الطاقة الضرورية لإرسال رحلة إلى المريخ. فلصغر حجم هذه الكويكبات، كان يمكن لأي مركبة أن تهبط مرات عدة عليها وفي مواقع مختلفة لأخذ العديد من العينات قبل أن تعود للأرض، دون الحاجة لطاقةٍ كبيرة. يُقدَّر في الوقت الحالي أن حوالي 1% من الكويكبات القريبة من الأرض المعروفة مُهيَّأة للسماح بهبوط بشرٍ عليها في المستقبل، أي ما يعادل نحو 10 كويكبات فقط.

المدارات

تدور جميع الأجرام القريبة من الأرض حول الشمس مركز النظام الشمسي، لكن تمتاز معظمها بمداراتٍ سماويَّة شديدة الشذوذ، وذلك بسبب التأثيرات الكثيرة الموضوعة عليها. إذا كان انحراف مدار هذه الأجرام قليلاً، فإنها ستمرُّ باستمرارٍ - بطبيعة الحال - على مسافة قريب من الأرض والكواكب الصخرية الداخلية الأخرى بالنظام الشمسي، ولذا فإنَّ هذه الفئة من الكويكبات هي الأكثر تهديداً للأرض. من جهةٍ أخرى، عندما تصل هذه الكويكبات أقصى بعدها عن الشمس (الأوج) فإنَّها تقترب كثيراً من الحزام الرئيسي وكوكب المشتري، ممَّا يسبِّب لها اضطرابات مداريَّة شديدة، وتتسبَّب هذه الاضطرابات بتغيير أشكال مدارات الكويكبات مع الزَّمن، حتى تخرجها من الفضاء القريب من الأرض خلال مدة لا تتتعدى 100 مليون سنة.

الموقع

رغم أنَّ الأجرام القريبة من الأرض في معظمها صغيرة الحجم، لكنَّ اقترابها من الكوكب بدرجةٍ كبيرة عند بعض النقاط يجعلها ساطعة كفاية لتتمكَّن التلسكوبات من رصدها بسهولة، كما أنَّها ولقربها الشديد، تبدو حركتها الزاوية في السَّماء سريعة جداً (إذا ما قورنت بسرعة حركة الكواكب مثلاً)، حيث قد تتجاوز درجة كاملة في اليوم. بشكلٍ عام، إذا ما أراد الفلكيون البحث عن الكويكبات الكبيرة واللامعة فإنَّهم يفتشون عنها في أماكن حول موقع الشمس بالسماء، لأن الكويكبات - عند اقترابها من الشمس - ستصل أقصى لمعانها، من جهةٍ أخرى، يتم البحث في الجهة المعاكسة تماماً عن الكويكبات الصغيرة لأن ضوء الشمس سيغمرها ويحجبها. أما المناطق التي فيما بين ذلك، أي على بعد نحو 90 درجة من الشمس، فعادةً ما يتم تجنبُّها. على عكس الكواكب والعديد من أجرام النظام الشمسي، فإن الأجرام القريبة من الأرض لا تتركز على نحوٍ خاص حول منطقة مسار الشمس في السماء.

التركيب

لا تُعتَبر أي من الأجرام القريبة من الأرض المعروفة حالياً أجراماً ابتدائية (أي أجرام تشكَّلت قبل ولادة الأرض)، إنَّما معظمها أجسام حديثة، نشأت عقب اصطدامات بين أجرام مختلفةٍ في حزام الكويكبات. من الشائع في العديد من تجمُّعات الكويكبات بالنظام الشمسي، أن تظلَّ الكويكبات المولودة نتيجة اصطدام واحدٍ بين جسمين قريبة من بعضها دوماً، وتكون وقتها متشابهة في خصائصها وتركيبها بالآن ذاته، فتشكّل ما يعرف بـالعائلة الاصطدامية (Collisional family)، إلا أنَّ اضطرابات مدارات الكويكبات القريبة من الأرض وشذوذها الشديد يجعل تشكُّل عائلات كويكبية من هذا النوع بجوار الأرض أمراً مستحيلاً. أما الحطام والغبار الناتج عن الاصطدامات، فإنَّه يتبعثر سريعاً بسبب القوى الجاذبية الكثيرة المؤثرة على المنطقة، ولا يترك أية تجمُّعات نيزكية. تتعرَّض الكويكبات القريبة من الأرض كثيراً لاصطدامات مع بعضها بعضاً، وحتى لو لم تكن هذه الاصطدامات قويَّة كفاية لتدمير الكويكب الأكبر حجماً أو حتى لقذف أجزاءٍ منه إلى الفضاء، فإنَّها قادرة على تغيير هيئته وتضاريسه بدرجةٍ كبيرة جداً.

المذنبات

حتي شهر فبراير سنة 2014، تم تسجيل 93 مذنَّب قريب من الأرض بحسب وكالة ناسا. ورغم أنه لم يجري من قبل تأكيد حدوث اصطدام سببه مذنب قريب من الأرض بشكلٍ حاسم، لكن من المحتمل أن اصطدام شظايا من مذنب إنكي كان سبب انفجار تونغوسكا فوق سماء روسيا سنة 1908. من الممكن أيضاً أن شظايا المذنبات كانت سبباً وراء العديد من اصطدامات الأجرام القريبة من الأرض حديثاً. رغم ذلك، يندر وأن يمرَّ مذنب بكتلته الرئيسية على مسافة قريبة من الأرض.
من المحتمل أن مصدر المذنبات القريبة من الأرض هو حزام كايبر، وهو حزام من الأجرام المتجمِّدة الكبيرة وراء كوكب نبتون.

خطر الاصطدام بالأرض

وضع حديثاً نظام قياسيٌّ لتصنيف الأجرام القريبة من الأرض وتقييم خطرها. ضمن هذا النظام، أصبح يقيَّم مقدار خطر كل جرم بناءً على عوامل مختلفة، وتم تطويره على مر الزمن، بناءً على الأرصاد المستمرة للأجرام القريبة من الأرض والمخاطر التي وجد أنها كامنة في كل منها، كما أن هذا التقييم يتأثر بصورة غير مباشرة بعوامل عديدة، منها الإمكانات التكنولوجية والموارد الاقتصادية والتقدم العلمي.
جهَّزت ناسا على مدى العقد المنصرم قائمةً يتم تحديثها دورياً، تنصُّ على حجم الخطر الذي يشكله كل جرم قريبٍ من الأرض معروف للعلماء في الوقت الحالي، وعلى مدى احتمالية اصطدام أي من هذه الأجرام بالأرض خلال الـ100 سنة القادمة. يمكن القول أن الغالبية الساحقة من هذه الأجرام حالياً مرشَّحة لتزال تماماً من على قائمة الخطر بمجرَّد إجراء دراسات إضافية تعطي فكرة أكثر دقَّة عن حركتها، حيث أن قياسات مدارات هذه الأجرام لا زالت بعيدة عن الدقة.

معدلات الاصطدام

في الوقت الحالي، تعد الكويكبات القريبة من الأرض هي أكثر أجرام الفضاء الخارجي خطراً على الكرة الأرضية والأعلى بمعدلات الاصطدام، حيث أنها مسؤولة عن أكثر من 95% من الاصطدامات التي تحدث على الأرض. تضرب كويكبات صخرية يبلغ قطرها نحو أربعة أمتار سطح الأرض مرَّة في العام تقريباً. من جهة أخرى، تضربها الكويكبات الأكبر قليلاً - ذات قطر السبعة أمتار مثلاً - مرة كل 5 أعوام، ويولّد اصطدام كويكب مثل هذا طاقة مماثلةً لطاقة قنبلة الولد الصغير (القنبلة النووية التي أطلقت على هيروشيما)، أو ما يماثل أثر حوالي 15 كيلوطن من المتفجّرات مجتمعة. لكن هذه الكويكبات لا تسبُّب أذى يذكر لسكان الأرض، لأنها غالباً ما تنفجر في الطبقات العلويَّة من الغلاف الجوي، وعندها تتبخر غالبية شظاياها. كل فترة تتراوح بالمتوسّط من 2,000 إلى 3,000 سنة، يصطدم بالأرض كويكب يولّد انفجاره ما يعادل 10 ميغاطن، وهو مقدارٌ قد يكون قريباً في قوَّته من انفجار تونغوسكا الذي وقع سنة 1908. رغم ذلك، لا تصطدم الكويكبات الكبيرة - التي يصل قطرها إلى نحو الكيلومتر الواحد - بسطح الأرض إلا مرة كل حوالي 500,000 سنة، ولا يصطدم كويكب بقطر أكثر من 5 كيلومترات سوى مرة كل مليوني عام.
على افتراض أنَّ هذه المعدَّلات ستستمرُّ على حالها مستقبلاً، يمكن افتراض أن 2,000 كويكب قطره حوالي الكيلومتر ستصطدم بالأرض خلال المليار سنة القادمة. لكن حتى الآن، لم تصبح هذه الكويكبات أجراماً قريبة من الأرض بالأساس، بل لا زالت عالقةً في الحزام الرئيسي بين كوكبي المريخ والمشتري، ولن تقترب من الأرض حتى مضيِّ ملايين السنين (تبدأ الكويكبات القريبة من الأرض حياتها من الحزام الرئيسي، حيث تنتقل منه بعد مرور وقت طويل لتقترب من الأرض)، ممَّا يجعل تصنيفها كأجرامٍ كامنة الخطر على الأرض غير ممكن.

الأجرام الأكثر خطورة

في 24 ديسمبر سنة 2004، حاز كويكب 99942 أبوفيس (والذي كان معروفاً آنذاك بتسميته المؤقتة 2004 MN₄) على تقييم خطرٍ من درجة 4 بمقياس تورينو، وهو أعلى تقييم حازه أي جرم قريبٍ من الأرض قطّ. بحسب المعلومات الواردة حينها، كان يوجد احتمال 2.7% لارتطام كويكب أبوفيس بالأرض في 13 أبريل سنة 2029. رغم ذلك، لم تكد تمض أربعة أيام على هذا الإعلان حتى أعيد النظر بمدى إمكانية الاصطدام، وأظهرت حسابات جديدة أجريت بناءً على بيانات لم تكن متاحة بالبداية أن احتمالية الاصطدام بالحقيقة هي صفر، وأن أبوفيس لن يشكل أي خطرٍ على الأرض في سنة 2029. أعيد ضبط مقياس تورينو في شهر أغسطس سنة 2006، ليُخفَّض احتمال اصطدام أبوفيس بالأرض في عام 2036 أيضاً من 1 إلى 0. أما على مقياس بالميرو فتقييمه الحالي هو -3.2.
الجرم القريب من الأرض الوحيد الذي حاز حتى الآن تقييماً أعلى من صفر على مقياس بالميرو هو كويكب (29075) 1950 دا، والذي من الممكن أن يمرَّ على مقربةٍ شديدة م نالأرض أو يصطدم بها (باحتمالية ≤ 0.003) في سنة 2880. لكن ونظراً لعدم معرفة العلماء حالياً لاتجاه دورانه الذاتيّ، فإنَّ الاحتمالات الممكنة هي إما أن يمر على مسافة عشرات ملايين الكيلومترات من الأرض، أو أنَّه سيصطدم بها باحتمالية 1 إلى 300. رغم ذلك، كون الحدث لا زال في المستقبل البعيد جداً - بعد ثمانية قرون - فإنَّه رهن كبير للتطورات التقنية والعلمية التي يمكن أن تحدث حتى ذلك الحين. كما وقد كان أول جرم حظي بتقييم إيجابي - خطورة أعلى من 0 - على مقياس بالميرو هو كويكب 89959 2002 أن تي 7، الذي أظهرت البيانات الأولية عند اكتشافه أن هناك فرصة 1 في المليون لاصطدامه بالأرض في الأول من فبراير سنة 2019، إلا أنَّ الحسابات اللاحقة أثبتت أنه سيمرُّ في ذلك التاريخ بسلامٍ على مسافة 0.4078 وف (حوالي 60 مليون كلم) من الأرض.

مشاريع الحماية

تخصِّص حكومة الولايات المتحدة حالياً ميزانية 4 ملايين دولار كل عامٍ لمشاريع البحث عن الأجرام القريبة من الأرض وفهرستها، حيث تُصرَف معظم هذه الميزانية على تشغيل وصيانة مراصد لإجراء مسوحاتٍ للسَّماء بحثاً عن هذه الأجرام، وتعتبر الولايات المتحدة لذلك الدولة الوحيدة في العالم للآن التي لديها مشروع حكوميٌّ يسعى لتسجيل وفهرسة الأجرام القريبة من الأرض. رغم وجود عددٍ من المراصد المخصَّصة لمهمَّة تسجيل هذه الأجرام في الولايات المتحدة، إلا أنَّ العديد من المراصد الأخرى تستعمل أحياناً لإجراء مهام تتعلَّق برصد هذه الأجرام. في سنة 1998، منح الكونغرس الأمريكي وكالة ناسا تفويضاً لتصنيف وتسجيل 90% من جميع الأجرام القريبة من الأرض التي يتجاوز قطرها الكيلومتر الواحد بحدود سنة 2008، بفرض الاتقاء منها ومعرفة خطر كل واحدٍ منها، كما منح الكونغرس الوكالة تفويضاً ثانياً بعد ذلك بسبع سنواتٍ لتسجيل 90% من الأجرام التي يتجاوز قطرها 140 متراً بحدود سنة 2020 (رغم ذلك، فإنَّ تحقيق هذا الهدف الثاني يتطلَّب معدَّات وتلسكوبات أكثر تطوراً ممَّا هو متوافر حالياً لدى ناسا، وبالتالي فإن بلوغه يتلطب تمويلاً إضافياً كبيراً).
رغم ذلك، فإنَّ تقديرات عدد الكويكبات القريبة من الأرض كثيرة وبعيدة عن الدقة بنواحٍ عدة، وهي دائمًاً ما تتغير مع تطور المعلومات المتاحة ووسائل جمعها، لذلك، فإنَّ العديد من علماء الفلك يؤيدون عدم إيقاف مشاريع البحث عن هذه الأجرام حتى بعد وصول غاياتها الأولية. حتى سنة 2011، اكتشف 911 كويكب قريب من الأرض بقطرٍ أكبر من الكيلومتر، ويُقدَّر أن هذا العدد يعادل نحو 93% من جميع هذه الكويكبات، ممَّا يعني أن ناسا قد حقَّقت بالفعل هدفها الأول (يمكن تحديد نسبة الكويكبات المكتشفة وتلك الباقية لاكتشافها ببعض المعادلات الرياضية، حيث تستعمل نماذج حاسوبية تتنبَّأ بنسبة الكويكبات من حجمٍ معيَّن التي قد يمكن اكتشافها عند إجراء مسحٍ للسماء مع أخذ مناطق المسح وتطور المعدات بعين الاعتبار). تشغّل ناسا حالياً - بالتعاون مع وكالاتٍ ودول أجنبية - برنامج حراسة الفضاء (Spaceguard) الذي يسعَى للكشف عن أكبر عددٍ ممكن من الأجرام القريبة من الأرض وتسجيلها، أملاً بتلافي خطرها مستقبلاً، وأحد أشهر أفرع هذا البرنامج هو مشروع بحث لنكولن عن الكويكبات القريبة من الأرض (أو اختصاراً: LINEAR)، الذي أطلق في سنة 1996، وهو مسؤول حالياً عن نحو 65% من اكتشافات كويكبات النظام الشمسي سنوياً. يتألف عتاد مشروع لاينير من تلسكوبين بقطر متر واحد وتلسكوب بقطر نصف متر، متمركزين في نيومكسيكو.
مع ذلك، فإنَّ هذه المشروعات تقتصر على مراقبة الأجرام القريبة من الأرض، لكن لا يوجد حتى الآن مشروع فعَّال لإيجاد آلية حقيقيَّة لإنقاذ الأرض من جرمٍ على وشك الاصطدام بها، إذ لا زالت جميع الجهود المبذولة بهذا الخصوص محض بحوثٍ نظريَّة على نطاقٍ ضيّق لا تحظى إلا بتمويلٍ ضئيل، وسيستغرق تطويرها زمناً طويلاً. حتى لو نجحت مشاريع مسح الأجرام القريبة من الأرض باكتشاف جسمٍ على وشك الاصطدام بها، فإنَّه لا بُدَّ أن يتم هذا الاكتشاف قبل سنين عديدةٍ إلى عشرات السنين من تاريخ الاصطدام، وإلا فإنَّ الوقت لن يكون كافياً لاتخاذ أيَّة إجراءات. حتى هذه اللَّحظة، لم يعمل أيُ مشروع معروف - سواء حكومي أو مستقل - على بناء آلاتٍ أو تكنولوجيا واقعيَّة لحماية الأرض من اصطدامٍ وشيك. رغم كل ذلك، لا زالت الأبحاث جاريةً في هذا المجال، وثمَّة عدد من الآليات المقترحة نظرياً لتلافي الاصطدام، تركّز معظم هذه الآليات على خيارٍ من اثنين: إما تدمير الجرم الذي يهدِّد الأرض، أو تغيير اتجاهه.