همه چیز درباره کمربند سیارک ها و مزاحمان آن روی زمین!

یکی از هیجان‌انگیزترین مناطق منظومه شمسی، کمربند سیارکی است که بین مریخ و مشتری قرار دارد و دارای منطقه وسیعی از میلیون‌ها جرم کوچک است. اجرام با اشکال و اندازه های مختلف مانند سیارات که بقایای فرآیند شکل گیری منظومه شمسی هستند به دور خورشید می چرخند. این منطقه که مواد اولیه منظومه شمسی در آن یافت می شود، از نظر درک تاریخچه زمین و منشاء مواد آلی از اهمیت ویژه ای برخوردار است.

کشف کمربند سیارکی

ستاره شناس آلمانی قرن هجدهم “یوهان تیتیوس” (یوهان تیتیوس) با اشاره به یک الگوی ریاضی در چینش سیارات، وجود سیاره ای را بین مریخ و مشتری پیش بینی کرد. در دهه 1800، ستاره شناسان تلاش ویژه ای برای یافتن سیاره گمشده انجام دادند و موفق نشدند. اولین جسم در این منطقه توسط ستاره شناس ایتالیایی جوزپه پیاتزی کشف شد و سرس نام داشت. جنایت دوم، پالاس، کمی بیشتر از یک سال بعد پیدا شد.

سیاره کوتوله سرس
مشارکت کنندگان: SO/L.Calçada/NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA/Steve Albers/N. در حال افزایش است

این اجرام برای مدتی به عنوان سیاره شناخته می شدند، اما در اوایل قرن نوزدهم، بیش از 100 مورد پیدا شد و دانشمندان متوجه شدند که این اجرام آنقدر کوچک هستند که نمی توان آنها را سیاره در نظر گرفت. به همین دلیل آنها را سیارک نامیدند و محل «کمربند سیارکی» در منظومه شمسی مشخص شد.

پیدایش و تکامل

در ابتدای شکل گیری منظومه شمسی، قرصی از غبار و گاز به دور ستاره مرکزی می چرخید و سیارات و قمرها از ادغام تحت تأثیر گرانش به وجود آمدند. وضعیت در منطقه بین مریخ و مشتری متفاوت بود و نیروی گرانشی قوی مشتری مانع از تجمع کامل مواد و تشکیل یک سیاره کامل شد.

طراحی گرافیکی کمربند سیارکی
اعتبار: ESA/ATG medialab

در نتیجه، زباله ها، سیارک ها و بسیاری از اجرام کوچکتر در منطقه ای که امروزه به نام کمربند سیارک ها شناخته می شود، باقی ماندند. به گفته ناسا، جرم کل کمربند کمتر از ماه زمین است و برای تشکیل یک سیاره بسیار کوچک است. این سه‌لایه‌ها نیز توسط مشتری اداره می‌شوند، که حتی از اتصال آنها به سایر سیارات در حال افزایش نیز جلوگیری می‌کند.

اما منظومه شمسی ما تنها منظومه ستاره ای با کمربند سیارکی نیست. سایر ستارگان نیز نشانه هایی از کمربند سیارکی را نشان می دهند و این کمربندها ممکن است بسیار رایج باشند. مطالعات روی کوتوله های سفید همچنین نشان می دهد که با پایان یافتن ستارگان خورشید مانند، مواد سنگی بر روی سطح آنها می ریزد. این بدان معنی است که چنین تسمه هایی در اطراف سیستم های در حال مرگ رایج هستند.

ساختار و ترکیب

کمربند سیارکی یک حلقه همگن نیست، اما اجرام آن حاوی ترکیبات مختلفی مانند مواد سنگی، فلزی، کربنی و یخی است. طبقه بندی رایج برای انواع اجرام در کمربند سیارک ها بر اساس نوع طیفی است که ترکیب و تاریخچه گرمایش جسم را نشان می دهد. بیش از 75 درصد از سیارک های شناخته شده از نوع C یا “کربن” هستند. این اجرام بسیار تاریک و تقریبا سیاه هستند و ترکیب آنها بسیار شبیه به شهاب سنگ های کربنی موجود در زمین است که احتمالاً قطعاتی از سیارک های بزرگتر هستند. با وجود فراوانی آنها در کمربند سیارک ها، تنها 40 درصد از سیارک های نزدیک به خورشید از این نوع هستند و زیرگروه هایی مانند B، F و G نیز وجود دارند.

همچنین سیارک‌های S یا «سیلیکاتی» وجود دارند که بر فضای داخلی کمربند مسلط هستند و از سیلیکات‌های آهن و منیزیم و فلز نیکل-آهن ساخته شده‌اند که تقریباً 17 درصد از کل سیارک‌ها را تشکیل می‌دهند. گروه سوم، سیارک‌های M یا «فلزی»، نسبتاً درخشان هستند و عمدتاً از نیکل خالص و آهن تشکیل شده‌اند و در نواحی مرکزی کمربند متمرکز شده‌اند. انواع کمیاب تری مانند A، D، E، P، Q و R نیز وجود دارد.

بزرگترین سیارک ها در کمربند سیارک ها
اعتبار: Wikideas1

کمربند اصلی سیارک ها دو و نیم برابر از زمین دورتر است، تقریباً 300 تا 500 میلیون کیلومتر از خورشید فاصله دارد و میلیون ها سیارک را در خود جای داده است. اکثر آنها نسبتا کوچک هستند و می توانند از اندازه یک تخته سنگ تا چندین هزار متر متغیر باشند. اما برخی از آنها به طور قابل توجهی بزرگتر هستند. بیش از 16 سیارک در این کمربند با قطر بیش از 240 کیلومتر وجود دارد. بزرگ‌ترین سیارک‌های وستا، پالاس و هیجیا 400 کیلومتر یا بیشتر طول دارند. بر اساس برآوردها، بیش از یک میلیون سیارک بزرگتر از یک کیلومتر در کمربند اصلی وجود دارد و میلیون ها سیارک کوچکتر در همه جا پراکنده شده اند که همگی منابع بالقوه شهاب سنگ ها از جمله در آسمان زمین هستند.

سیاره کوتوله سرس نیز در همین منطقه قرار دارد. این جرم معروف کروی، 950 کیلومتر قطر یا تقریباً یک چهارم اندازه ماه است و حدود یک سوم جرم کمربند سیارکی را در خود جای داده است، اما برای اینکه یک سیاره کامل باشد آنقدر کوچک است. با این حال، باید بدانید که کمربند سیارک ها به قدری بزرگ است که احتمال برخورد با یکی از اجرام بسیار کم است و طبق یک برآورد، حدود یک در یک میلیارد است.

موقعیت کمربند سیارکی
اعتبار: حقایق فضایی

اشیاء به هشت زیر گروه تقسیم می شوند. نام هر گروه از سیارک های اصلی مجارستان، فلوراس، فوکیا، کورونیس، آیوس، تمیس، سیبل و هیلداس گرفته شده است. همچنین نواحی نسبتاً خالی در داخل کمربند به نام «شکاف کرک‌وود» وجود دارد که نتیجه کشش گرانشی مشتری است و برخی مناطق را خالی و برخی دیگر را به دلیل تراکم مداری متراکم می‌کند.

نمونه برداری کمربند و وظایف شناسایی

دانش دقیق کمربند سیارک ها هم برای درک تاریخچه زمین و منظومه شمسی و هم برای منابع معدنی موجود در سیارک ها بسیار مهم است. به همین دلیل، دانشمندان تنها به ابزارهای رصدی بسنده نکرده و نمونه برداری از کمربند سیارک ها را پیشرفته کرده اند. از این میان می توان به ماموریت «سپیده دم» ناسا اشاره کرد که به بازدید از دو جرم بزرگ کمربند «سرس» و «وستا» اختصاص دارد و ساختار داخلی، تاریخچه تغییر و ترکیب این اجرام را آشکار می کند.

طراحی گرافیکی کاوشگر Osiris-Rex
اعتبار: ناسا

“OSIRIS-REx” نیز نمونه ای از سیارک “بنو” جمع آوری کرد و به زمین آورد. بر اساس تجزیه و تحلیل اولیه، نمونه‌ها حاوی مواد آلی و ترکیبات مرتبط با آب هستند که سرنخ‌هایی درباره نقش سیارک‌ها در تهیه مواد خام برای حیات روی زمین ارائه می‌دهند. فضاپیمای ژاپنی هایابوسا 2 نیز نمونه هایی از سیارک ریوگو را بازگرداند که به درک ترکیب کربنی و ساختار سطح اجسام کوچک کمک کرد.

برخی از نمونه های سیارک جمع آوری شده توسط کاوشگر هایابوسا 2
اعتبار: JAXA

استخراج سیارک

سیارک ها حاوی مقدار کافی طلا و سایر فلزات گرانبها هستند که برای چندین نسل ثروت دارند. شاید بهترین راه برای استفاده از این، آوردن سنگ های فضایی به زمین باشد. بیشتر فلزاتی که ما در زندگی روزمره خود استفاده می کنیم در اعماق زمین دفن شده اند، به این معنی که در حالی که سیاره جوان ما هنوز مذاب است، تقریباً تمام فلزات سنگین در هسته فرو رفته اند، جایی که دسترسی به آنها بسیار دشوار است. نوارهای قابل دسترسی از فلزات گرانبها به دلیل برخوردهای بعدی سیارک به سطح زمین آمدند.

با این حال، سیارک ها که عناصری مشابه سیارات دارند، برای رسیدن به آنها نیازی به حفاری ندارند. مشکل اصلی این است که آنها بسیار دور هستند و این امر پرتاب و استخراج موشک را بسیار گران می کند.

به زمین نزدیک شوید

به ویژه با فعل و انفعالات گرانشی با مشتری و برخورد بین سیارک ها، برخی از اجرام مدار پایدار کمربند سیارک ها را ترک می کنند و وارد مدارهای کشیده می شوند که حتی ممکن است با مدار زمین تقاطع پیدا کنند. اگر چنین اجرامی وارد فضای نزدیک به زمین شوند، آنها را “سیارک های نزدیک به زمین” می نامند. تعداد این سیارک ها در سال های اخیر افزایش یافته است و رصد و ردیابی آنها یکی از اولویت های سازمان های فضایی از جمله ناسا و آژانس فضایی اروپا است.

مجموعه ای از اجرام نزدیک به زمین
اعتبار: ناسا

بارش شهابی

برخی از سیارک ها، به ویژه آنهایی که در مدار پایین زمین قرار دارند یا مستعد رهاسازی زباله هستند، می توانند هر سال آسمان ما را با شهاب های دیدنی پر کنند. اگرچه بیشتر بارش های شهابی از بقایای انواع دنباله دار سرچشمه می گیرند، اما تعداد کمی از بارش های شناخته شده نیز منشأ سیارکی دارند. بارش شهابی Geminid که به سیارک 3200 فایتون نسبت داده می شود، یکی از درخشان ترین بارش های سالانه است و بر خلاف ماهیت معمول بارش های دنباله دار، از یک جسم سنگی سرچشمه می گیرد. همچنین احتمالاً «کوادرانتیدها» از بقایای یک شی مشابه یا یک دنباله دار منقرض شده سرچشمه می گیرند و یک قله درخشان دارند.

طراحی گرافیکی سیارک فایتون
اعتبار: ناسا

خطر برخورد زمینی و استراتژی های دفاعی

برخورد اجرام بزرگ در کمربند سیارکی با زمین بسیار نادر است، اما نمونه هایی مانند رویداد چلیابینسک در سال 2013 که جسم کوچکی از کمربند سیارک وارد زمین شد، نشان می دهد که مشاهده و پیش بینی مسیر سیارک ها و اجرام نزدیک به زمین ضروری است. به همین دلیل، سازمان‌های فضایی بین‌المللی برنامه‌هایی را برای اکتشاف و ردیابی سیارک‌های نزدیک به زمین و حتی دنبال کردن طراحی روش‌هایی برای انحراف احتمالی اجرام خطرناک ایجاد کرده‌اند.

برخورد کنترل شده با قمر کوچک سیارک دیمورفوس در سال 2022، از جمله توسط فضاپیمای دارت ناسا، نشان می دهد که امکان تغییر مدار سیارک با برخورد کنترل شده وجود دارد. موفقیت ماموریت دارت اولین آزمایش عملی دفاع سیاره ای در تاریخ بشر بود و نشان داد که انسان ها توانایی فنی برای انحراف اجسام کوچک خطرناک برای محافظت از زمین را دارند.

اهمیت علمی

کمربند سیارکی مانند یک موزه زنده از مواد خام منظومه شمسی است. نمونه‌برداری و مشاهدات آتی با تلسکوپ‌های نوری، تلسکوپ‌های رادیویی و مأموریت‌های فضاپیما اطلاعات بیشتری در مورد ترکیب آلی، تاریخچه حرارتی و تکامل دینامیکی این اجرام ارائه می‌دهد. اطلاعاتی که حیاتی هستند و نمی توان آنها را نادیده گرفت، چه در اختر زیست شناسی و چه در آماده سازی برای دفاع سیاره ای.

فاصله کمربند سیارکی از خورشید
اعتبار: ناسا

خلاصه

کمربند سیارکی بین مدار مریخ و مشتری، منطقه ای پویا و باستانی است که اسرار شکل گیری سیارات و تاریخچه مواد تشکیل دهنده حیات را در خود جای داده است. این محدوده منشأ برخی از بارش های شهابی و حتی تهدیدات احتمالی برای زمین است و آن را به یکی از مناطق مرموز و جذاب منظومه شمسی برای اکتشاف تبدیل می کند. کاوش‌ها در حال حاضر به صورت روباتی انجام می‌شوند، اما شاید روزی انسان‌ها مستقیماً از کمربند سیارکی بازدید کنند و حتی بر روی یکی از اجرام آن قدم بگذارند.

عکس روی جلد: طرح گرافیکی کمربند سیارکی
اعتبار: نشنال جئوگرافیک

منابع: NASA Science، Space، Britanica، ESA