آیا یك تغییر در مدار می تواند زمین را نجات دهد؟
پیشنهاد جنجالی دانشمند ایرانی برای خنک کردن زمین!
اسمارت کاور: اختتام حیات در زمین می تواند از آنچه فکر می نماییم، نزدیک تر باشد، اما آیا غیر از یافتن یک سیاره قابل سکونت و نقل مکان به آن، ایجاد یک تغییر در مدار زمین می تواند زمین را از نابودی نجات دهد؟
به گزارش اسمارت کاور به نقل از ایسنا، به گفته ستاره شناسان، حدود پنج میلیارد سال دیگر، خورشید در هسته خود به صورت کامل هیدروژن تمام می کند و منبسط و منفجر می شود و احتمالاً زمین را می بلعد. اساسا این آینده روشنی نیست که همه ما می خواهیم.
"ایلان ماسک" مدیرعامل شرکت فضایی "اسپیس ایکس" اخیرا در توییتی اعلام نمود که انبساط خورشید منجر به انقراض کلی حیات در سیاره زمین می شود و زندگی میان سیاره ای را به یک لزوم تبدیل می کند. وی این را در پاسخ به مقاله ای که در مورد انقراض جمعی ناشی از فعالیتهای انسانی اخطار داده بود، گفت و بر لزوم کار بر روی راهکارهایی برای نقل مکان از زمین تصریح کرد.
این در شرایطی است که ما که هنوز فناوری لازم به منظور زندگی در دنیاهای دیگر را نداریم و از طرفی، امکان دارد یک فاجعه نزدیک پیش رو داشته باشیم و آن، تغییرات روز افزون آب و هوا و گرم شدن کره زمین و تغییرات اقلیمی است.
انتشار گازهای گلخانه ای به صورت قابل توجهی دما و الگوی آب و هوای سیاره ما را تغییر داده است. بر مبنای ۶ مجموعه داده بین المللی که توسط سازمان جهانی هواشناسی ادغام شده اند، سال ۲۰۲۱ در بین هفت سال گرم ثبت شده در تاریخ، یکی از گرم ترین ها و همینطور گرم ترین سال از سال ۲۰۱۵ تابحال بوده است. ضمن این که سالهای ۲۰۱۶، ۲۰۱۹ و ۲۰۲۰ نیز هر سه از سالهای گرم دهه اخیر بوده اند.
یک رویداد قوی "ال نینو" که در سال ۲۰۱۶ رخ داد نیز به افزایش میانگین گرمایش جهانی کمک کرد.
"ال نینو" یکی از چرخه های مشهور آب و هوایی جهان است که هر دو تا هفت سال یک مرتبه موجب ایجاد ناهنجاری های بزرگی در آب و هوای سراسر سیاره زمین می شود. همچون این ناهنجاری ها میتوان به سیلاب های ناگهانی، خشکسالی، قحطی و اپیدمی اشاره نمود. "ال نینو" به صورت ساده عبارت است از یک رخداد اقلیمی کلان که در اثر رها شدن انرژی انباشته در بزرگترین حوزه اقیانوسی جهان یعنی جنوب اقیانوس آرام رخ می دهد. نشانه اولیه آن هم تغییر جهت جریان آب های سرد و گرم و همینطور بادهای این منطقه است.
دانشمندان پیشبینی می کنند که افزایش غلظت گازهای گلخانه ای موجب افزایش قابل توجه دما و احتمالاً ذوب شدن بیشتر یخ های قطبی خواهد شد و همینطور نگرانی دیگری در خصوص این وجود دارد که مقدار انرژی که به زمین می رسد در طول زمان به شکل بسیار آهسته در حال افزایش می باشد. این افزایش در نهایت مشکلات شدیدی را برای زمین بوجود می آورد و موجب می شود روزی سیاره زمین به قدری داغ شود که اقیانوس های زمین به جوش بیایند!
هم اکنون، سیاست هایی که برای پیشگیری از گرم شدن زمین وجود دارد، حول محور کاهش مصرف سوخت های فسیلی و سرمایه گذاری در منابع سبزتر و پاک تر انرژی است. کارشناسان برخلاف وجود وعده های مختلف برای کاهش سرعت تغییرات آب و هوایی، معتقدند که "توافق پاریس" برای پیشگیری از افزایش متوسط دمای جهانی به بالاتر از ۱.۵ درجه سانتی گراد کافی نیست.
کارشناسان معتقدند که "توافق پاریس" برای پیشگیری از افزایش متوسط دمای جهانی به بالاتر از ۱.۵ درجه سانتی گراد کافی نیست.
تغییر مدار زمین
اکنون "سهراب راهوار" اخترشناس و استاد فیزیک دانشگاه "صنعتی شریف" ایران، تصمیم گرفته تا چالش های یک سیاره درحال گرم شدن پیوسته و یک خورشید درخشان تر را بررسی کند. وی در مقاله ای که هنوز مورد بررسی همتا قرار نگرفته است، یک پیشنهادی برای کاهش دمای کره زمین عرضه کرده است. در مقاله "سهراب راهوار" آمده است که با استفاده از کمک گرانشی از سیارک ها می توانیم فاصله مداری زمین از خورشید را افزایش دهیم و سیاره زمین را به موقعیت خنک تری ببریم.
چیزی که ما به صورت کلی فکر می نماییم می توانیم روی آن حساب نماییم، ثبات مدار زمین است. بر مبنای یک مقاله علمی، طی ۴.۵ میلیارد سال گذشته، مسیر مداری زمین به دور خورشید حتی در رویارویی با برخورد شهاب سنگ های غول پیکر، شکل گیری قمرها و کاهش مداوم چرخش سیاره ما، عملاً بدون تغییر باقی مانده است.
یک احتمال بیشتر از ۹۹ درصدی وجود دارد که مدار زمین همچنان بدون تغییر باقی خواهد ماند. با این وجود، این ثبات مداری می تواند منجر به یک فاجعه در نهایت اجتناب ناپذیر برای کل سیاره شود.
مقاله پیش چاپ "راهوار"، عملیاتی را پیشنهاد می دهد که از مکانیسم کمکِ گرانشیِ حرکت سیارک های نزدیک به زمین استفاده می نماید. وی توضیح می دهد که مدار سیارک ها در کمربند سیارک ها را با استفاده از بادبان های خورشیدی و موتورهای پیشران برای هدایت آنها به سمت مدار مریخ دستکاری شود.
به نقل از ایشان، اثر پراکندگی گرانشی، جایی که یک جرم بزرگ می تواند جسم کوچک تر را جابجا کند و در نتیجه نیرویی برابر و مخالف به خود بازگرداند، می تواند برای افزایش فاصله مداری زمین بکار گرفته شود که در نتیجه دمای زمین را خنک می کند.
به نقل از ایشان، اثر پراکندگی گرانشی، جایی که یک جرم بزرگ می تواند جسم کوچک تر را جابجا کند و در نتیجه نیرویی برابر و مخالف به خود بازگرداند، می تواند برای افزایش فاصله مداری زمین بکار گرفته شود که در نتیجه دمای زمین را خنک می کند.
در حالیکه این ایده یک ایده شگرف و هیجان انگیز به نظر می آید، هدایت زمین به مداری دیگر تنها یکی از راهکارهای بی شماری است که برای مقابله با تغییرات آب و هوایی پیشنهاد شده است.
"راهوار" در این مقاله، افزایش فاصله مداری زمین را برای هر میزان جابجایی محاسبه کرده و امکان سنجی انجام این پروژه را بررسی نموده است. اما "کمک گرانشی" چیست و چطور می توان آنرا پیاده سازی کرد؟
"سهراب راهوار" پیشنهاد می دهد که سیارک ها را با کمک گرانش جابجا نماییم. این مورد نخستین بار توسط "فردریش زاندر" و "یوری کوندراتیوک"، پیشگامان پرواز فضایی در مقالات خود که به ترتیب در سالهای ۱۹۲۵ و ۱۹۳۸ منتشر شدند، پیشنهاد شد.
کمک گرانشی
مانور "کمک گرانشی"، تکنیکی است که در آن فضاپیما انرژی مداری و تکانه زاویه ای خویش را با نزدیک شدن به یک جرم آسمانی تغییر می دهد و از گرانش آن بعنوان نیروی کمکی استفاده می نماید. این کار منجر به کاهش زیادی در مصرف سوخت و زمان پرواز فضاپیما می شود.
این مانور نخستین بار در سال ۱۹۵۹ توسط کاوشگر شوروی معروف به "لونا ۳" در ماموریتی برای عکاسی از نیمه پنهان ماه اجرا شد. از آن زمان، برخی از کاوشگرهای میان سیاره ای همچون کاوشگرهای "وویجر"، "مارینر" یا "گالیلئو" نیز از این تکنیک استفاده کردند.
اغلب سیارک ها در منظومه شمسی مانند سیاره ها و با همان زاویه حرکت می کنند. تعداد زیادی از سیارک های نزدیک به ما در کمربند سیارکی، بین مدار مریخ و مشتری قرار دارند. برای داشتن برهمکنش گرانشی سیارک ها با زمین، فاصله مداری بین آنها و خورشید باید کاهش پیدا کند. "راهوار" برای این کار، استفاده از بادبان های خورشیدی را پیشنهاد می دهد. در روش پیشنهادی، سرعت مداری برخی از سیارک ها در کمربند سیارکی با استفاده از بادبان های خورشیدی کاسته می شود تا عملی شبیه به عمل ترمز صورت گیرد و حرکت سیارک ها به مدارهای پایین تر کشیده شود.
یک فضاپیمای دارای بادبان خورشیدی، بادبان های بازتابنده عظیمی دارد که تکانه فوتون های نور خورشید را می گیرد و از آن تکانه برای هل دادن فضاپیما رو به جلو استفاده می نماید. بادبان خورشیدی به سیارک های شناسایی شده متصل می شود و سرعت مداری سیارک ها را می کاهد. نتیجه این کار نیز حرکت سیارک ها به سمت مدارهای پایین تر خواهد بود.
نظریه "راهوار" این است که وقتی این سیارک ها از زمین می گذرند، کشش گرانشی آنها به کشش جزئی زمین منجر می شود و آنرا از مدار خود بیرون می کشد و در مدار جدیدی دورتر از خورشید قرار می دهد. این امر زمین را در موقعیت دورتری از خورشید قرار می دهد و در نتیجه دمای سطح زمین کاسته می شود.
نظریه "راهوار" این است که وقتی این سیارک ها از زمین می گذرند، کشش گرانشی آنها به کشش جزئی زمین منجر می شود و آنرا از مدار خود بیرون می کشد و در مدار جدیدی دورتر از خورشید قرار می دهد. این امر زمین را در موقعیت دورتری از خورشید قرار می دهد و در نتیجه دمای سطح زمین کاسته می شود.
برنامه ریزی برای تغییر مدار زمین از دهه ها پیش شروع شد
در سال ۲۰۰۱، گروهی از ستاره شناسان و مهندسان در مرکز تحقیقات "ایمز" ناسا در کالیفرنیا به این ایده اشاره کردند که میتوان شش میلیارد سال دیگر به عمر سیاره زمین اضافه کرد و عمر آنرا با انتقال آن به نقطه ای خنک تر دو برابر کرد.
ایده آنها نیز مانند "سهراب راهوار" استفاده از همین تکنیک منحرف کردن سیارک ها یا دنباله دارهایی است که به سمت زمین می آیند. دکتر "گرگوری لافلین" استاد نجوم دانشگاه "ییل" و همکارانش "دان کوریکانسکی" و "فرد آدامز" طرحی را عرضه کردند که شامل هدایت دقیق یک دنباله دار یا سیارک بگونه ای است که از کنار سیاره ما عبور کند و مقداری انرژی گرانشی خویش را به زمین منتقل کند. "لافلین" در مصاحبه ای با "گاردین" اظهار داشت: در نتیجه سرعت مداری زمین افزایش می یابد و ما به مدار بالاتری دور از خورشید حرکت می نماییم.
وی اضافه کرد: بعد از عبور از کنار زمین، این دنباله دار بگونه ای هدایت می شود که از نزدیکی مشتری یا زحل بگذرد، جایی که این روند به شکل معکوس رخ می دهد و دنباله دار از این سیارات انرژی گرانشی می گیرد و مدارش آنرا به زمین باز می گرداند و این روند همینطور تکرار می شود. تنها کاری که شما باید انجام دهید این است که یک موشک شیمیایی را به یک سیارک یا دنباله دار ببندید و آنرا در زمان مناسب روشن کنید.
با این وجود، این گروه به کم و کاستی های این طرح که می تواند عواقب شدیدی را به دنبال داشته باشد، اذعان داشت. هدایت یک سیارک یا دنباله دار به سمت زمین نیازمند محاسبات بسیار دقیق است. کوچکترین اشتباه محاسباتی در مدار می تواند آنرا مستقیماً به زمین برخورد دهد.
محققان در یک مقاله که در مجله Astrophysics and Space Science انتشار یافته است، اظهار داشتند: برخورد یک جرم به قطر ۱۰۰ کیلومتر با زمین با سرعت کیهانی، بیوسفر را کاملا تا سطح باکتریایی نابود می کند و این خطر را نمی توان دست کم گرفت.
محققان در یک مقاله که در مجله Astrophysics and Space Science انتشار یافته است، اظهار داشتند: برخورد یک جرم به قطر ۱۰۰ کیلومتر با زمین با سرعت کیهانی، بیوسفر را کاملا تا سطح باکتریایی نابود می کند و این خطر را نمی توان دست کم گرفت.
در سال ۲۰۱۹، مقاله ای که توسط "متئو سریوتی" مدرس مهندسی سیستم های فضایی در دانشگاه "گلاسکو" انتشار یافت، طرحی مشابه برای انجام یک کمک گرانشی برای حرکت زمین به مداری دیگر پیشنهاد کرد. این روش با طراحی دقیق مسیر نشان داده است که یک جرم کوچک را میتوان از مدار خود خارج کرد و در نتیجه از کنار زمین عبور داد و سیاره زمین را جابجا کرد.
باآنکه این ایده جذاب به نظر می آید، اما تخمین زده شده است که برای همگام شدن با انبساط خورشید، میلیونها بار عبور سیارک از نزدیک زمین و کمک گرانشی مورد نیاز است.
پیشران غول پیکر در قطب جنوب!
مقاله دیگری که اخیراً انتشار یافته است، استفاده از یک رانشگر غول پیکر در قطب جنوب را بدین منظور پیشنهاد می دهد.
پرتاب زمین به مدار بالاتر احتیاج به انرژی زیادی دارد. این مقاله پیشنهاد می دهد که همان قوانین فیزیکی که برای پرتاب موشک به فضا کار می کنند، برای پرتاب زمین به مداری بالاتر نیز کار می کنند و باید نیروی رانشی لازم اعمال شود که حرکت زمین را در جهت مثبت تغییر دهد و در نهایت ما را از خورشید دورتر کند.
این رانشگر پیشنهادی، انرژی خویش را از خورشید می گیرد و محقان می گویند شاید با استفاده از یک آرایه خورشیدی غول پیکر بتوان انرژی خورشید را به نیروی رانش تبدیل کرد و سپس آن نیرو را برای تغییر مدار زمین اعمال کرد.
این رانشگر در حالت ایده آل باید بگونه ای باشد که زمین را در جهتی که الان درحال حرکت است، جابجا کند. با این وجود، مدیریت چنین چیزی در سیاره ای که به سرعت و به صورت مداوم درحال چرخش است، بسیار دشوار خواهد بود.
نتیجه این خواهد بود که زمین آغاز به شتاب گرفتن می کند و به مداری بالاتر می رود. همانطور که انرژی جنبشی از راه رانش مداوم افزایش می یابد، به ما کمک می نماید تا از تسلط گرانشی خورشید خارج شویم. این کار، ما را به فاصله مداری بیشتری می برد و ما را قادر می سازد به آرامی شار تابش خورشیدی را که به سیاره ما برخورد می کند، کاهش دهیم.
نگاه سیاست به تغییر مدار زمین
تغییر در مدار زمین حتی توسط سیاستمداران نیز پیشنهاد شده است، البته اغلب توسط کسانی که دانش یا درک علمی زیادی نداشته اند.
"لویی گومرت" نماینده جمهوری خواه تگزاس در جلسه استماع کنگره آمریکا در ژوئن ۲۰۲۱ که شخصی بی تفاوت به تغییرات آب و هوایی است و زمانی استدلال می کرد که گرم شدن کره زمین چیز خوبی است، برای اینکه به مردم اجازه می دهد گیاهان بیشتری بکارند! از یک مقام سازمان جنگل داری ایالات متحده پرسیده است که آیا سازمان آنها می تواند مدار ماه یا زمین را تغییر دهد تا اثرات تغییرات آب و هوایی ناشی از فعالیتهای انسانی خنثی شود؟
"بریت شرینگهاوزن" اخترشناس سیاره ای در کالج "بلویت" با نگاهی به این موضوع، در یک مقاله نوشت: تعادل تابشی شامل تعادل میان انرژی دریافتی از پرتوهای خورشید و انرژی ساطع شده از زمین، کلید درک ما از تغییر دمای سیاره است.
"بریت شرینگهاوزن" اخترشناس سیاره ای در کالج "بلویت" با نگاهی به این موضوع، در یک مقاله نوشت: تعادل تابشی شامل تعادل میان انرژی دریافتی از پرتوهای خورشید و انرژی ساطع شده از زمین، کلید درک ما از تغییر دمای سیاره است.
او همینطور معادله ای برای توصیف ارتباط بین دمای زمین، دمای خورشید، شعاع خورشید، فاصله زمین تا خورشید و سپیدایی یا آلبدوی زمین ابداع کرد که میزان انعکاس انرژی خورشیدی سیاره ما را اندازه می گیرد.
سپیدایی یا آلبِدو به مدلول درصد بازتاب نور از سطح یک جسم است.
وی اظهار داشت: برای خنک کردن زمین، متغیری مانند دما یا شعاع خورشید، آلبدوی زمین یا فاصله تا خورشید باید تغییر کند. اگر کاهش آلبدوی زمین را با مقابله با انتشار گازهای گلخانه ای کاهش دهید، در این صورت گزینه تغییر مدار سیاره باقی می ماند.
مشکل این است که با محاسبات "شارینگهاوزن"، این کار انرژی زیادی می گیرد، کاهش دما به میزان سه درجه سانتیگراد، ما را ملزم می کند که سیاره زمین را سه میلیون کیلومتر دیگر از خورشید دور نماییم. این کار حدود پنج ضرب در ۱۰ به توان ۱۰۳۱ ژول انرژی می گیرد. این در شرایطی است که تولید برق جهانی سالیانه در زمین حدود ۱۰ به توان ۱۹ ژول است. یعنی فقط ۰.۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۲ درصد از آنچه نیاز است!
بنابراین"شارینگهاوزن" روش دیگری را پیشنهاد کرد؛ منفجر کردن یک بمب هسته ای در نزدیکی سیارک مورد نظر! وی می گوید: این کار اساساً بخشی از سیارک را تبخیر می کند و بخاری که درحال فرار است، مانند اگزوز موشک عمل می کند و سیارک را به سمت جلو می راند.
"گزا گیوک" مدیر نجوم در آسمان نمای "آدلر" در شیکاگو می گوید: باآنکه این کار می تواند مدار زمین را تغییر دهد، اما برای جابه جایی زمین تا فاصله مورد احتیاج به یک میلیارد برابر بیشتر از انفجارهای هسته ای که تاکنون انجام داده ایم، نیاز است که معادل پرتاب کردن یک بمب اتمی در هر ثانیه به مدت ۵۰۰ سال است!
گزینه دیگری که در مقاله Scientific American ذکر شده است، بسیار شبیه به روش پیشنهادی "سهراب راهوار" و شامل گرفتن انرژی از سایر اجرام آسمانی با عبور دادن سیارک ها یا دنباله دارها از کنار زمین است.
"اتان سیگل" اخترفیزیکدان نویسنده این مقاله می گوید: مشکل اصلی برای جابجایی سیاره ما، مقیاس عظیم آن است. جرم کل کمربند سیارکی تنها چهار تا پنج درصد جرم ماه است، در حالیکه جرم خودِ ماه ۰.۰۵ تا ۰.۰۶ درصد جرم زمین است.
وی ادامه داد: استفاده از تمام جرم کمربند سیارکی، زمین را کمتر از ۷۴۸ هزار کیلومتر از خورشید دور می کند که برابر با یک چهارم مسافتی است که ما نیاز داریم برای خنک شدن از خورشید دور شویم. این در شرایطی است که یک اشتباه محاسباتی سبب یک برخورد مهیب خواهد شد که نابودی فوری و انقراض دسته جمعی جهانی را رقم خواهد زد.
وی ادامه داد: استفاده از تمام جرم کمربند سیارکی، زمین را کمتر از ۷۴۸ هزار کیلومتر از خورشید دور می کند که برابر با یک چهارم مسافتی است که ما نیاز داریم برای خنک شدن از خورشید دور شویم. این در شرایطی است که یک اشتباه محاسباتی سبب یک برخورد مهیب خواهد شد که نابودی فوری و انقراض دسته جمعی جهانی را رقم خواهد زد.
تغییر مدار زمین امکان پذیر است؟
علیرغم این احتمالات و خطرات، به نظر می آید که امکان تغییر مدار زمین، فعلا خیلی کم است. اما آیا به صورت کلی این پروژه قابل اجرا است؟
"راهوار" در گفتگو با پایگاه "The Sun" اظهار داشت: ما برای کاهش دمای موثر به چندین سیارک نیاز داریم که از نزدیک زمین بگذرند. بعنوان مثال، برای کاهش دمای زمین اندازه یک درجه سانتیگراد، باید آنرا حدود ۱۵۰ هزار مایل از خورشید دور نماییم. نتیجه این کار، یک تابش خورشیدی ضعیف تر در آسمان و کاهش دمای زمین خواهد بود.
"راهوار" اعتراف می کند که این روند دهها سال طول خواهد کشید.
اما این پیشنهاد تابحال سبب بحث و جدل های فراوانی در بین دانشمندان شده است.
"جاناتان مک داول" دانشمند مرکز اخترفیزیک "هاروارد-اسمیتسونیان" می گوید: این پیشنهاد، خطر برخورد مستقیم یک سنگ فضایی به زمین را در خود دارد. وی می گوید: من در ریاضیاتِ این کار چندان دقیق نشده ام، اما بعضی از موارد، مبهم به نظر می رسند.
وی ادامه داد: حتی اگر نتایج پیشنهادی را درست فرض کنید، آنها به این معنا هستند که برای رفع گرمایش زمین به این روش باید بادبان هایی به وسعت صد کیلومتر مربع را روی هر یک از حدود صد میلیون سیارک مورد نیاز قرار دهید و یک قرن صبر کنید، آن هم در حالیکه خطر قابل توجهی برای برخورد هر یک از این سیارک ها با زمین وجود دارد.
پروفسور "براد گیبسون" اخترفیزیکدان دانشگاه "هال"، این طرح را در شرایط فعلی حدودا غیر ممکن توصیف می کند.
"راهوار" اما می گوید: تمدن های پیشرفته آینده روی زمین اساسا ظرفیت اجرای پروژه ای را که من پیشنهاد کرده ام، خواهند داشت.
منبع: smartcover.ir
مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب