قدم عالم الفيزياء الفلكية آفي لوب من جامعة هارفارد، دراسة نظرية حول تأثيرات الانفجار النووي على الجسم بين النجوم 3I/ATLAS. يحتوي الجسم السماوي على تركيز الديوتيريوم أعلى من متوسط المذنبات في نظامنا الكوكبي. يقارن البحث البيانات الفلكية بمفاهيم من فيزياء الجسيمات. ويتضمن الهدف تقييم جدوى استخدام الرؤوس الحربية الذرية كوسيلة للدفاع ضد التهديدات الفضائية.
وقد لفتت وفرة النظائر الثقيلة في المادة التي يقذفها الزائر الكوني انتباه المجتمع العلمي. تشير القياسات إلى مستويات أعلى من السجلات الموجودة على الأجرام السماوية المعروفة. ويثير هذا السيناريو تساؤلات حول المقترحات القديمة لحماية الأرض. يمكن أن يؤدي الانفجار المستهدف إلى حدوث تفاعل اندماجي جامح. ويوصي الخبراء بالحذر عند التخطيط لمهام الاعتراض.
تشير القياسات الفلكية إلى التكوين في بيئة قاسية
أكدت الملاحظات من التلسكوبات عالية الدقة وجود ارتفاع في الديوتيريوم في 3I/ATLAS. تُظهر البيانات المستقاة من تلسكوب جيمس ويب الفضائي ومرصد ALMA نسبة غير عادية من العنصر. يصل المعدل في الماء المنطلق من الجسم إلى 0.95%. يمثل الرقم ذرة واحدة من الديوتيريوم لكل مائة ذرة من الهيدروجين العادي.
يقدم الميثان العضوي المكتشف في سحابة الغاز مستويات أكثر تعبيرًا. وتصل النسبة إلى 3.31%، أي ما يعادل ذرة واحدة من النظير لكل ثلاثين هيدروجين في الجزيء. هذه العلامة تتجاوز المعايير الكونية للبعثات السابقة. ووجد مسبار روزيتا قيمًا أصغر بأربعة عشر مرة على المذنب 67P.
- يتجاوز جزء النظير الموجود في الماء متوسط المذنبات الشمسية النموذجية بثلاثين مرة.
- تظهر نظائر الكربون أيضًا انحرافات كبيرة عن معايير المجرة القريبة.
- تشير الخصائص الكيميائية إلى منشأ في مناطق ذات درجات حرارة أقل من 30 كلفن.
ويقدر الباحثون أن تكوين الزائر حدث منذ حوالي 10 إلى 12 مليار سنة. وجرت العملية في منطقة من مجرة درب التبانة ذات وجود منخفض للعناصر المعدنية. ويعزز المسار الحالي فرضية وجود أصل خارج نظامنا. تشرح البيئة شديدة البرودة الحفاظ على هذه التوقيعات الكيميائية البدائية.
تدعم مناقشات مشروع مانهاتن الحسابات الحالية
تعود العلاقة بين تكوين الأجسام والفيزياء النووية إلى تطوير الأسلحة الذرية. أثناء مشروع مانهاتن، افترض إدوارد تيلر تأثيرات انفجار واسع النطاق. كان السؤال الرئيسي يتعلق بإمكانية إشعال الكرة النارية للنيتروجين في الغلاف الجوي للأرض. وقد حشدت المناقشة العلماء بحثًا عن إجابات.
أجرى هانز بيث حسابات لتقييم خطر حدوث تفاعل ذاتي الاستدامة في الهواء. وأشار الاستنتاج إلى أن فقدان الطاقة بسبب الإشعاع من شأنه أن يعيق العملية. أكد تقرير وقعه تيلر وإميل كونوبينسكي عام 1946 عدم جدوى الاشتعال في الغلاف الجوي. وبعد سنوات، نشر الفريق بحثًا عن احتمالية الاندماج بين نوى الديوتيريوم.
وقد دعمت هذه الدراسات إنشاء القنبلة الهيدروجينية التي تعمل على مرحلتين. يولد الانفجار الانشطاري الأولي الظروف اللازمة لدمج المواد الثانوية. وقد نشأت مخاوف مماثلة في التجارب العسكرية تحت الماء. وقام العلماء بتقييم خطر اشتعال الأكسجين في المحيط، لكن البيانات التجريبية استبعدت هذا الخطر. تستخدم الفيزياء الفلكية هذه المبادئ لفهم كيفية عمل النجوم.
مشاريع محاكاة التأثير تطلق طاقة هائلة
اكتسب تطبيق هذه المفاهيم على الدفاع الكوكبي زخمًا بعد اصطدام المذنب شوميكر-ليفي 9 مع كوكب المشتري في عام 1994. واقترح تيلر جهازًا نوويًا بقوة 1 جيجا طن لحرف الأجرام السماوية في مسار تصادمي. استخدم الاقتراح الطاقة الحركية لكويكب يبلغ طوله كيلومترًا واحدًا كمرجع. بدت هذه الطريقة بمثابة حل قابل للتطبيق لحماية الكوكب.
قام آفي لوب بتطبيق هذه الفرضية على خصائص 3I/ATLAS. يبلغ الحد الأدنى لكتلة الجسم 160 مليون طن. وستكون كمية الديوتيريوم المخزنة كافية لتوليد انفجار ذي أبعاد غير مسبوقة. إذا خضع النظير بأكمله للاندماج، فإن الطاقة ستصل إلى 10 تيراتون من مادة تي إن تي. وتعادل هذه القيمة مائتي ألف ضعف قوة قنبلة القيصر التي تم اختبارها عام 1961.
ويعتمد السيناريو على قدرة التفجير الأولي على إطلاق رد فعل مستدام. في البيئات الكثيفة، يحدث تبديد الطاقة ببطء، مما يؤدي إلى تركيز الحرارة في القلب. وتشير الحسابات الأولية إلى أن درجة الحرارة الداخلية ستصل إلى المستوى اللازم للاندماج قبل التبريد. ستؤدي العملية إلى تفكك الجرم السماوي في جزء من الثانية.
سيحتاج سطح الجسم إلى الوصول إلى ملايين الدرجات حتى يتمكن فقدان الطاقة من التنافس مع توليد الحرارة. وفي ظل هذه الظروف القاسية، يشتعل الديوتيريوم على الفور. ويمثل تحويل الهدف إلى قنبلة نووية حرارية طبيعية خطراً في استراتيجيات التخفيف. سيتجاوز الانفجار الثانوي قوة الجهاز المرسل من الأرض.
تتطلب استراتيجيات حماية الفضاء مراجعة الأساليب
ويوضح التحليل أن استخدام الأسلحة النووية في الفضاء يتطلب معرفة التركيب الكيميائي للهدف. يمكن أن يؤدي التفجير في جسم غني بالنظائر الثقيلة إلى عواقب غير متوقعة. من شأن التفاعل المتسلسل أن يحول مهمة التحويل إلى حدث إطلاق طاقة هائل. تسلط الدراسة الضوء على الحاجة إلى بروتوكولات أمان أكثر صرامة.
يوصي الخبراء بالاستثمار في التقنيات البديلة للحماية من التأثيرات. يجب أن تعطي الطرق الأولوية للطرق التي لا تنطوي على نقل الحرارة الشديدة إلى مواد غير معروفة. يبدو أن استخدام المصادمات الحركية هو خيار أكثر أمانًا وقابلية للتحكم. إن جاذبية الجاذبية الناتجة عن المجسات هي أيضًا من بين المقترحات القابلة للتطبيق لتغيير طرق الاصطدام.
يواصل 3I/ATLAS مساره بعيدًا عن نظامنا الكوكبي. لقد أتاح هذا المرور فرصة ثمينة لجمع البيانات حول المادة الموجودة بين النجوم. تواصل فرق علماء الفلك تحليل المعلومات التي تم التقاطها أثناء الاقتراب. تعمل الشذوذات النظائرية المسجلة كأساس لتحسين نماذج تكوين المجرات.
تمثل القياسات الحالية لقطات لسلوك الكائن. وتعتمد كفاءة الاندماج النهائي على متغيرات معقدة، مثل الكثافة الداخلية ومدة الضغط العالي. قد تكون الكتلة الفعلية للجرم السماوي أكبر من التقديرات الأولية، مما يغير مقياس الطاقة. ويبقى الجدل في المجال النظري، مع عدم وجود خطة عملية للاعتراض المسلح.