الاصطدام الكوني

نشر البروفيسور أكيفا بار نون مقالا في جاليليو قبل حوالي أسبوعين من اصطدام المذنب شوميكر-ليفي 9 مع كوكب المشتري

من: غاليليو – المجلة الإسرائيلية للعلوم والبيئة العدد الخامس، تموز/يوليو – آب/أغسطس 5، بقلم: عكيفا بار نون

ابتداءً من 16 يوليو من هذا العام، ولمدة ستة أيام تقريبًا، ستصطدم 21 كتلة نجمية بحجم جبل بالغلاف الجوي المضغوط لكوكب المشتري - أكبر كوكب في النظام الشمسي. سيكون هذا أعظم تصادم كوني عرفته البشرية على الإطلاق.

إذن، ما الذي يهمنا إذا اصطدم 16 جزءًا من المذنب شوميكر-ليفي (yveL-rekamuohS) بين يومي 22 و21 يوليو من هذا العام بجانب كوكب المشتري، الذي لا يواجهنا؟

أحد الأسباب الوجيهة هو الحدث نفسه: تخيل أن جبلًا يبلغ ارتفاعه كيلومترين يطاردك في السماء، ويتحرك بسرعة كبيرة بحيث يغطي المسافة بأكملها بين القدس وتل أبيب في ثانية واحدة. علاوة على ذلك، تخيل أن هذا الجبل يضرب الأرض بسرعة 60 كيلومترًا في الثانية. إن كمية الطاقة التي سيتم إطلاقها في واحد وعشرين من هذه التأثيرات أكبر بآلاف المرات من جميع الطاقة المخزنة في جميع القنابل الهيدروجينية والنووية التي صنعها الإنسان. في الواقع، حدث سماوي أقوى وأكثر إثارة للإعجاب.

ومن حسن حظنا أن هذا الحدث لن يحدث على الأرض بل على كوكب المشتري - أكبر كوكب في المجموعة الشمسية. ولكن، كما سنرى لاحقاً، فإن مثل هذه الأحداث حدثت على الأرض مرات عديدة، حتى قبل ظهور الإنسان، وربما يكون وجودنا هنا مرتبطاً بها. (نوع من التناقض الضمني هنا) فلنحاول أن نتعلم من هذا الاصطدام شيئا عن تكوين النظام الشمسي بشكل عام والأرض بشكل خاص، وربما أيضا عن العمليات التي أدت إلى تكوين الحياة على الأرض واختفاء الكائنات الحية. أشكال الحياة الأخرى (انظر: أصل الحياة على الأرض، جاليليو 2، 1993، ص 10-17).

شكرا

كيف تشكل النظام الشمسي قبل 4.5 مليار سنة والأرض فيه؟ لماذا من بين الكواكب التسعة في النظام الشمسي الأرض فقط هي التي تملك الحياة؟

تشكلت الشمس في وسط سحابة من الغاز والغبار. وهناك، في وسط السحابة، كانت هناك أعظم كثافة للمادة. بالقرب من الشمس، كانت درجة الحرارة مرتفعة، تحت تأثير إشعاعها، ولا يمكن أن يتبلور إلى حبيبات صغيرة إلا الحديد والسيليكات (المواد التي تتكون منها الصخور). وبعيدًا، عند درجات حرارة منخفضة، تبلور بخار الماء إلى جليد، وتصلبت أيضًا المواد العضوية الثقيلة، الشبيهة بالإسفلت الأسود الذي يغطي الطرق. ومن الجدير بالذكر أن هذه السحابة تحتوي على مياه أكثر بعشر مرات من السيليكات والحديد. هكذا امتلأ النظام الشمسي بحبيبات صغيرة من الحديد والسيليكات، وعلى مسافة أكبر - بكتل من الجليد والمواد العضوية الثقيلة. وبمرور الوقت، التصقت حبيبات الغبار الصغيرة معًا وشكلت أجسامًا يبلغ قطرها المليمترات والسنتيمترات والأمتار والكيلومترات. وحتى الأجسام التي يبلغ قطرها كيلومترات تصطدم وتلتصق ببعضها البعض، فتشكل كرات حجمها مئات أو حتى آلاف الكيلومترات. هذه هي الكواكب والأقمار. وكانت عملية تشكل الكواكب وأقمارها عنيفة للغاية لأن الأجسام الكبيرة كانت تجذب بعضها البعض وتزيد سرعتها بشكل كبير قبل الاصطدام. وفي نهاية العملية، عندما تبلورت الطبقة الخارجية من الجسم، تركته الإصابات الأخيرة ندوبًا عميقة. هذه هي الحفر المرئية على سطح قمرنا، وكوكبي عطارد والمريخ، وكذلك على الأسطح المتندبة لجميع الأقمار المكونة من الجليد - أقمار المشتري وزحل وأورانوس ونبتون.

ومحيت آلاف الحفر التي اندلعت على سطح الأرض بسبب نشاط الماء والرياح، وحركة القارات تحت بعضها البعض. ومع ذلك، بقي على الأرض حوالي 70 حفرة، تكونت في ملايين السنين الأخيرة. واصطدام الأجسام بالكواكب وأقمارها أصبح أكثر ندرة مع مرور الزمن، إذ أنه نتيجة الاصطدامات أصبحت الأجسام المحيطة بالشمس أصغر فأصغر.

عند أطراف النظام الشمسي، حول المنطقة التي تشكل فيها كوكب المشتري، كانت درجة الحرارة منخفضة، وتجمد كل الماء وتحول إلى جليد. وهكذا فإن جميع أقمار المشتري وزحل وأورانوس ونبتون وبلوتو تتكون أساسًا من الجليد الممزوج بحبيبات السيليكات والمواد العضوية. على مسافة كبيرة من هذه المنطقة توجد منطقتان لم تتجمع فيهما كرات الجليد لتشكل كوكبًا أو قمرًا (بسبب انخفاض كثافة المادة كلما ابتعدت عن الشمس) وبقيت كما كانت عندما كان النظام الشمسي شكلت. هذه هي المذنبات. إحدى المناطق هي حزام كويبر، وهو قريب نسبيًا من الشمس، حيث تشكلت المذنبات أثناء تكوين النظام الشمسي. ومنذ ذلك الحين، تدور المذنبات حول الشمس في مدارات مستقرة. ومنهم من يغير مساره من وقت لآخر ويتغلغل في منطقة الكواكب. وهذا على سبيل المثال مذنب هالي الذي زار منطقتنا عام 1986 وسنتحدث عنه بمزيد من التفصيل لاحقًا. والمنطقة الثانية التي تتواجد فيها المذنبات هي سحابة أورت وهي بعيدة عن الشمس وتحيط بالنظام الشمسي كالكرة. وتشكلت هذه السحابة من المذنبات التي تحتوي على نحو مليار جسم، عندما قذفت كرات من الجليد لم تتجمع لتشكل كواكب وأقمارا من منطقة الكواكب الكبيرة (المشتري وزحل وأورانوس ونبتون) إلى أطراف النظام الشمسي . وكان سبب طردهم هو عمل جاذبية هذه الكواكب في اتجاهين: إلى الخارج - بعيدًا عن الكواكب إلى سحابة أورت، وإلى الداخل - نحو الكواكب. هكذا "قصفت" الكواكب الأرضية - هيما والزهرة والأرض والمريخ - بوابل من المذنبات في المراحل الأخيرة من تكوينها. وكما قلنا من قبل، فقد اخترقت أيضًا بعض المذنبات من حزام كويبر واصطدمت بالكواكب الأرضية.

النظام الشمسي

نجم صغير، واحد من مائة مليار نجم في مجرتنا، وهو واحد من مليار مجرة ​​في الكون بأكمله، يقف في مركز النظام الشمسي. هذا النجم هو الشمس . النجم، على عكس الكوكب، يلمع لأنه يشع طاقة نووية، والتي تنشأ عن اندماج نوى الهيدروجين مع نوى الهيليوم.

وتدور تسعة كواكب حول شمسنا، وهي أصغر بكثير من الشمس، وبالتالي فإن درجة الحرارة في مركزها ليست كافية لإشعال الاحتراق النووي. فهي تظهر لنا وكأنها تشرق فقط بسبب ضوء الشمس الذي يضربها ويعود إلينا. يطلق عليهم "كواكب" وليس "كواكب"، لأن الكواكب ليست نجومًا. والكواكب الأرضية الأقرب إلى الشمس حسب بعدها عنها هي: عطارد، والزهرة، والأرض، والمريخ. الكواكب العملاقة البعيدة هي المشتري وزحل وأورانوس ونبتون. وسنذكر أيضًا بلوتو، وهو ليس عملاقًا، ويبدو أنه كان أحد أقمار نبتون لكنه "هرب" منه، وهو الآن يدور حول الشمس بدلًا من أن يدور حول نبتون.

بين المريخ والمشتري يمتد حزام الكويكبات - كتل صخرية تتراوح أحجامها من الأمتار إلى مئات الكيلومترات، لم تتحد لتشكل كوكبا كاملا وبقيت متناثرة في الحزام. وخارج منطقة الكواكب توجد سحابة كبيرة من المذنبات.

وبالإضافة إلى كل ذلك، فإن معظم الكواكب تدور حول أقمارها. وتحيط الأقمار التي تتكون من الصخور بالكواكب الأرضية، وتحيط الأقمار التي تتكون في معظمها من الجليد بالكواكب العملاقة. تشكلت الأقمار في وقت قريب من خلق الكواكب، وهي تدور حولها منذ ذلك الحين. من المحتمل أن يكون قمر الأرض قد تشكل نتيجة اصطدام جسم عملاق بالأرض في نهاية فترة تكوينه. أدى هذا الاصطدام إلى تناثر كمية هائلة من المواد من الكرة، والتي تبلورت وأصبحت قمرنا.

خلق الحياة

ما أهمية تأثير المذنبات على الكواكب الأرضية؟ وكما قلنا فإن الكواكب الأرضية القريبة من الشمس تكونت من حبيبات الحديد والسيليكات وتحتوي على القليل من المواد المتطايرة مثل الماء والنيتروجين والأكسجين ومركبات الكربون والهيدروجين وهي الأساس الكيميائي للحياة. إن تأثير المذنبات التي تتكون بشكل رئيسي من الماء والحديد والسيليكات، والمواد العضوية الثقيلة (المكونة من الكربون والنيتروجين والأكسجين ومركبات الهيدروجين)، أوصل هذه المواد إلى الكواكب الأرضية بما فيها الأرض. وقد تحللت هذه المركبات في الغلاف الجوي للأرض منذ حوالي 4 مليارات سنة بسبب الإشعاع الشمسي والبرق والرعد. وذابت المواد الجديدة التي خلقت منها في المحيطات على سطح الأرض القديمة وتكونت مكونات الحياة: الأحماض الأمينية، ومكونات البروتينات، ومكونات السكريات، ومكونات الأحماض النووية. وهكذا ساهمت المذنبات، التي جلبت هذه المواد المتطايرة إلى الأرض العارية، بدورها الحاسم في خلق الحياة على سطحها.

نواة مذنب هالي كما صورتها مركبة جيوتو الفضائية التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية.

تنبعث الغازات والغبار من سبع حفر نشطة. أما باقي سطح المذنب فهو مظلم وغير نشط بسبب طبقة من الغبار تعزل سطحه عن حرارة إشعاع الشمس.

لماذا خلقت الحياة على الأرض فقط؟ والسبب في ذلك هو بعده عن الشمس بوحدة فلكية واحدة وهي 150 مليون كيلومتر. وفي كوكب هيما القريب جداً من الشمس إلى 0.387 وحدة فلكية، تكون درجة الحرارة مرتفعة لدرجة أن جميع المواد المتطايرة التي كانت فيه تبخرت إلى الفضاء وتركت بلا غلاف جوي. وحتى كوكب الزهرة، الذي تبلغ المسافة بينه وبين الشمس 0.723 وحدة فلكية، لديه أعلى درجة حرارة. ويتبخر كل الماء الموجود فيه، وتتركز مع المواد الطيارة الأخرى في غلافه الجوي. لذلك لا توجد محيطات على كوكب الزهرة، وبما أن التفاعلات الكيميائية تحدث في وسط مائي، فلا يمكن للمواد أن تتفاعل مع بعضها البعض وتخلق الحياة.

وعلى المريخ، الذي يبعد عن الشمس 1.527 وحدة فلكية، تكون درجة الحرارة أقل من ذلك، ويتجمد الماء والمواد المتطايرة الأخرى على سطحه وتحت سطح الأرض. فقط على سطح الأرض، الذي كما ذكرنا، على مسافة وحدة فلكية واحدة من الشمس، يوجد الماء في الحالة السائلة. وفي الماء، ذابت المواد الكيميائية المتكونة في الغلاف الجوي وتفاعلت مع بعضها البعض إلى درجة من التعقيد جعلت من الممكن خلق الحياة. وسنذكر مرة أخرى أن هذه المواد المتطايرة جاءت إلى الأرض عن طريق اصطدام المذنبات في المراحل الأخيرة من تكوينها. أصبح من الواضح الآن سبب كون اصطدام الأجزاء الـ 21 من مذنب شوميكر-ليفي المشتري مثيرًا للاهتمام بالنسبة لنا - فهي في الواقع تستنسخ ما حدث على سطح الأرض القديمة. علاوة على ذلك، يمكننا أن نتعلم من هذا التأثير سواء عن تركيب المذنبات وبنيتها أو عن بنية كوكب المشتري.

المذنبات

بعد أن مرت المركبات الفضائية بالكواكب عطارد والزهرة والمريخ والمشتري وزحل وأورانوس ونبتون، وحتى هبطت على سطحي الزهرة والمريخ، ظلت أصغر الأجسام في النظام الشمسي - الكويكبات والمذنبات - قيد الدراسة الدقيقة. في عام 1986، عندما اقترب مذنب هالي من الأرض، أُرسلت ست مركبات فضائية لمقابلته. واقتربت اثنتان منها - المركبة فيجا السوفيتية وجيوتو التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية - من جسمها لدرجة تصوير نواتها عن قرب وفحص المواد المقذوفة منها إلى الفضاء. واكتشفوا أن قلب هالي يتكون من نصف جليد ونصف غبار من السيليكات والمواد العضوية الشبيهة بالإسفلت، وتحتوي على الكربون والهيدروجين والأكسجين والنيتروجين. يحتوي القلب أيضًا على حوالي 10 بالمائة من الغازات - أول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون والنيتروجين والقليل من الميثان والأمونيا. وجميع هذه المواد هي لبنات بناء لمركبات مثل الأحماض الأمينية والسكريات والأحماض النووية، وقد ساهمت في تكوين الحياة على الأرض.

إنه ريا (aehR)، أحد أقمار زحل، ويتكون معظمه من الجليد. والقمر مشوه في جميع أنحاء وجهه نتيجة اصطدام المذنبات في المراحل الأخيرة من تكوينه. وبقيت هذه الإصابات على وجهه لمدة 4.5 مليار سنة.

وعندما يكون المذنب بعيدا عن الشمس، ويكون في حزام كويبر أو سحابة أورت، تكون درجة حرارة قلبه حوالي 250 درجة مئوية تحت الصفر، قريبة من الصفر المطلق وهو 273 درجة تحت الصفر (انظر: "السباق إلى الصفر المطلق"، في هذا العدد). عند درجات الحرارة هذه، يتم الحفاظ على التركيب والبنية الأولية، التي تشكلت قبل 4.5 مليار سنة في سحابة الغاز والغبار عند حواف النظام الشمسي. وبالتالي فإن المذنبات هي الدليل على تكوين تلك السحابة البدائية. ولمعرفة ذلك، قررت وكالات الفضاء الأمريكية والأوروبية الوصول إلى المذنب مطلع عام 2000، والدوران حوله لمدة عامين تقريبا، فضلا عن إرسال مسبار إلى نواته ودراسته عن كثب.

وعندما يقترب المذنب من الشمس، فإنه يقوم بتسخينها حتى يتبخر الماء المتجمد والغازات المحبوسة بداخله. ويحمل بخار الماء والغازات معه حبيبات الغبار التي كانت محاصرة سابقًا في الجليد، وتتشكل سحابة من الغاز والغبار حول النواة. وبينما يبلغ قطر النواة بضعة كيلومترات (قد يصل قطر المذنبات الكبيرة للغاية إلى 100 كيلومتر)، فإن قطر السحابة - الهالة - يمكن أن يصل إلى مائة ألف كيلومتر. عندما يضرب الإشعاع والرياح الشمسية (تيار من نواة الهيدروجين والهيليوم مع الإلكترونات المنبعثة من الشمس) هذه السحابة الرقيقة، فإنهم يدفعونها للخلف ويشكلون ذيل المذنب الرائع. ويتجه هذا الذيل دائمًا بعيدًا عن الشمس، حتى عدة ملايين من الكيلومترات من النواة. لذلك، فإن جميع ذيول سلسلة مذنبات شوميكر-ليفي تواجه نفس الاتجاه - من الشمس إلى الخارج.

صدق

كوكب المشتري هو أكبر كوكب في النظام الشمسي. حجمها أكبر بـ 1,316 مرة من حجم الأرض، لكن كتلتها أكبر بـ 317.9 مرة فقط من كتلة الأرض، وبالتالي فإن كثافتها أصغر بكثير من كثافة الأرض. ومن هذا يمكن استنتاج أن المشتري يتكون بشكل رئيسي من الغازات، بينما الأرض تتكون من الصخور ونواة حديدية، وقشرة رقيقة جدا من الماء والغازات في الغلاف الجوي.

في الواقع، فإن معظم حجم كوكب المشتري يتكون من غاز الهيدروجين، وحوالي ربعه عبارة عن غاز الهيليوم، والمواد الأخرى - الحديد والصخور والماء ومركبات الكربون والنيتروجين والأكسجين وما إلى ذلك - لا تشكل سوى جزء من الألف منه. هذا هو في الواقع تكوين الشمس. ومن هذا نعلم أن المشتري وقت تكوينه جمع من سحابة الغاز والغبار كل المادة التي كانت في محيطه، كما فعلت الشمس. لم تجمع الأرض والكواكب الأرضية الأخرى سوى الحديد والصخور، وعدد قليل جدًا من المواد المتطايرة، وكميات صفر من الهيدروجين والهيليوم، ولهذا السبب ظلت صغيرة جدًا مقارنة بكوكب المشتري والكواكب العملاقة الأخرى. وكما ذكرنا من قبل، فإن ذلك يرجع إلى أن درجة الحرارة بالقرب من الشمس تكون أعلى بكثير منها في المنطقة البعيدة عنها، حيث تتشكل الكواكب العملاقة.

تم استكشاف كوكب المشتري في السبعينيات بواسطة مركبتين فضائيتين فوييجر تابعتين لوكالة الفضاء الأمريكية ناسا. فمروا به وصوروه وأقماره. ومن قياساتهم وملاحظاتهم من البلد والنماذج النظرية نستنتج أن كوكب المشتري ليس له أرض صلبة. وتزداد كثافة الهيدروجين والهيليوم الموجود فيه كلما اقتربا من مركزه، حتى يصبح الهيدروجين في أعماقه شديد الكثافة ويتصرف كالمعدن. يبدو أن المركز يحتوي على نواة من الحديد والصخور، أثقل إلى حد ما من الأرض بأكملها. الطبقات العليا من الغلاف الجوي لكوكب المشتري هي طبقات سحابية. الطبقة العليا مكونة من سحب الأمونيا البيضاء. ويوجد أسفلها، على ما يبدو، طبقة من سحب كبريتيد الأمونيوم، وتحتها طبقة من السحب المائية. في الملاحظات نرى فقط سحب الأمونيا، أما طبقات السحب الأخرى فهي تقريبية. في عام 70، ستخترق المركبة الفضائية غاليليو الغلاف الجوي لكوكب المشتري وتهبط ببطء بمساعدة المظلة. أثناء هبوطها، ستقوم المركبة الفضائية بفحص تكوين الغلاف الجوي وتنقل النتائج التي تتوصل إليها إلى الأرض.

كوكب المشتري - أكبر كوكب في النظام الشمسي. يتم إنشاء الخطوط المختلفة من خلال حركات الغلاف الجوي للأعلى والأسفل، والتي تكشف عن طبقات مختلفة في الغلاف الجوي. سوف يخبرنا تأثير المذنب شوميكر-ليفي بتكوين الطبقات الداخلية للغلاف الجوي.

ماذا نرى

وبما أننا لا نستطيع من خلال الرصد عن بعد اكتشاف بنية طبقات سحابة المشتري وتكوينها، فإن تأثير المذنب شوميكر-ليفي سيكون بمثابة اختبار للنماذج المختلفة. وفي هذا الاصطدام الضخم، سيتم قذف جزء من الغلاف الجوي على طول مسار اصطدام المذنب إلى الفضاء. بهذه الطريقة سترتفع المواد التي تشكل السحب، وتختلط مع بعضها البعض وسنكون قادرين على رؤيتها. سوف تتبخر أيضًا المواد التي يتكون منها المذنب، ويمكننا أيضًا أن نتساءل عن برطمانها.

ولسوء الحظ، فإن جميع أجزاء المذنب البالغ عددها 21 ستصطدم بجانب كوكب المشتري الذي لن يكون في ذلك الوقت مواجهًا للأرض. أي أننا لن نتمكن من رؤية الاصطدامات نفسها والأعمدة التي يبلغ طولها آلاف الكيلومترات والتي ستنفجر من كوكب المشتري وقت الاصطدام. وبسبب دوران المشتري السريع حول محوره (فهو يكمل دورة كل 9.84 ساعة، مقارنة بـ 24 ساعة للأرض)، سيتم الكشف عن نقطة الاصطدام لأعيننا خلال 13-7 دقيقة. ومع ذلك، وبسبب جاذبية المشتري القوية، خلال هذه الفترة الزمنية، سوف يغوص العمود مرة أخرى في غلافه الجوي، وما سيبقى هو رقعة كبيرة، والتي ستحتوي على جميع المواد التي سيتم إلقاؤها من المشتري وتلك التي ستتبخر من الكوكب. المذنب. ومن هذا أيضًا يمكننا أن نتعلم الكثير عن تكوين الأجواء لكوكب المشتري والمذنب.

والاحتمال الآخر هو أن بعض المواد التي سيتم قذفها ستحتجز في طبقة الستراتوسفير المستقرة لكوكب المشتري (الطبقة العليا من الغلاف الجوي) وستبقى هناك لفترة طويلة، على غرار المواد المختلفة المحاصرة في طبقة الستراتوسفير للأرض وتسبب انخفاض كمية الأوزون عند القطبين. وفي هذه الحالة يمكننا مراقبتهم لفترة طويلة قبل أن ينزلوا مرة أخرى إلى الطبقات السفلية من الغلاف الجوي لكوكب المشتري.

ومن حسن حظنا أن مركبة غاليليو الفضائية، التي كما ذكرنا في طريقها إلى المشتري، ستكون في المكان المناسب وستكون قادرة على تصوير وقياس الأضرار وإرسال نتائجها إلى إسرائيل. المركبات الفضائية الأخرى التي ستتأثر بالارتطام ستكون كليمنتين (إذا تمكنت من تثبيته، بعد أن بدأ بالدوران حول محور ويتمايل بسبب خطأ)، ويوليسيس (sesylU)، وتلسكوب هابل الفضائي، والمركبة الفضائية فوق البنفسجية. سوف يقوم International Explorer أيضًا بمراقبة كوكب المشتري في نطاق الأشعة تحت الحمراء من طائرة تابعة لناسا مرصد كويبر RI) وكذلك من جميع التلسكوبات الكبيرة والمتوسطة على الأرض.

وسيأتي سكوتي، أحد شركاء شوميكر وليفي في اكتشاف المذنب، والذي أكد اكتشافهم الأولي، إلى مرصد وايز بجامعة تل أبيب، الموجود في مرصد رامون، لمراقبة الحدث من إسرائيل. وفي بلادنا سيسود الليل أثناء الاصطدام.

والآن يطرح السؤال، لماذا "يتفكك" المذنب شوميكر-ليفي 21 إلى قطع كبيرة يبلغ قطرها 4-2 كيلومترات، وربما أيضًا إلى العديد من القطع الأصغر. وفي 7 يوليو 1992، مر المذنب، الذي يبلغ قطره حوالي 8 كيلومترات، على مسافة حوالي 40,000 ألف كيلومتر من كوكب المشتري، واستحوذت عليه جاذبيته التي تبلغ 2.64 مرة أكبر من جاذبية الأرض، ومنذ ذلك الحين وهو يدور حول كوكب المشتري في دورة مدتها سنتان. وبما أن السحب يصبح أصغر مع زيادة المسافة، فإن جزء المذنب الأقرب إلى المشتري يتم سحبه بقوة أكبر من جزء المذنب الأبعد عنه.

وبسبب هذا الاختلاف في الجاذبية، تمزقت أجزاء المذنب وشكلت سلسلة من المذنبات الأصغر حجما، يبلغ قطر كل منها 4-2 كيلومترات. وهذا الحدث لا يمكن أن يحدث إلا لأن المذنب يتكون من جليد هش للغاية، وقوى الالتصاق بين جزيئاته ضعيفة للغاية. في الواقع، في القياسات التي أجرتها المركبة الفضائية فيغا وجيوتو على مذنب هالي، وجد أن كثافته منخفضة للغاية - فقط حوالي 0.1 جرام لكل متر مكعب (كثافة الماء 1 جرام لكل متر مكعب). تشير هذه الكثافة المنخفضة إلى هشاشتها وسهولة تحللها.

المذنبات في التاريخ

في عام 1908، ضرب جزء من مذنب منطقة تونغوسكا (aksugnoT) في سيبيريا. وتبخر جليد هذا المذنب أثناء مروره بالغلاف الجوي، وما بقي منه عبارة عن سحابة من الغبار، يتراوح قطر جزيئاتها من المليمترات إلى الأمتار. أحدثت هذه السحابة موجة صدمة ("دوي" بصوتي) في الجو قوية لدرجة أنها انهارت جميع الأشجار في منطقة تأثيرها. تُرى كرة متوهجة في السماء ويُسمع ضجيج هائل. ويتكهن العلماء بأن اصطدام مذنب عملاق قبل حوالي 65 مليون سنة جلب كميات هائلة من الغبار إلى الغلاف الجوي للأرض، مما قلل بشكل كبير من كمية ضوء الشمس التي تصل إلى الأرض. ونتيجة لذلك، انخفضت انفجارية النباتات، التي تحتاج إلى ضوء الشمس لعملية التمثيل الضوئي، بشكل كبير. وربما كان هذا هو السبب وراء اختفاء الديناصورات من على وجه الأرض. ومن المحتمل أن الديناصورات، التي كانت آكلة للنباتات وتحتاج إلى كميات كبيرة من الطعام، انقرضت بسبب نقص الغذاء. وتستند هذه الفرضية إلى أنه في العديد من الأماكن على الأرض، في الطبقة الجيولوجية التي يبلغ عمرها 65 مليون سنة، توجد كمية كبيرة من عنصر الإيريديوم، وهو عنصر شائع في غبار النيزك. لقد أتاح اختفاء الديناصورات ثقافة الثدييات وظهور الإنسان في نهاية المطاف.

وقبل نحو عام، بدا أن مذنبًا آخر - سويفت تاتل - قد يضرب إسرائيل في المستقبل القريب. في هذه الأثناء، أصبح واضحاً من خلال فحص أكثر دقة لمسارها، أنها لحسن الحظ لن تمر إلا بالقرب من البلاد ولن تلحق أي ضرر بها. ولو كان المذنب قد ضرب إسرائيل لكانت حدثت كارثة مشابهة لتلك التي دمرت الديناصورات. واليوم أصبحنا قادرين على إرسال سفن فضائية مجهزة بقنابل هيدروجينية لمثل هذا المذنب، فستعمل على تحويله عن مداره، بل وتسبب اصطدامه بعيدًا عن الأرض.

لذا، فإن بداية الحياة على الأرض، وظهور الإنسان، وربما أيضًا خطر فناءه، ترتبط ارتباطًا وثيقًا بالمذنبات. وإلى جانب الحدث السماوي الجميل، حيث سيضرب جليد بحجم الجبال، بسرعة 60 كيلومترا في الثانية، كوكب المشتري العملاق، فإن المذنبات تشكل حلقة مهمة في ارتباطنا الكوني.

مختبر المذنب في جامعة تل أبيب

في قسم الجيوفيزياء وعلوم الكواكب بجامعة تل أبيب، يعمل مختبر لدراسة المذنبات منذ عام 1980. ويتم في هذا المختبر تصنيع الجليد عند درجات حرارة منخفضة جداً تصل إلى 257 درجة مئوية تحت الصفر. وفي التجارب، يتم اختبار الخصائص الفيزيائية للجليد وقدرته على احتجاز الغازات المختلفة.

وفي التجارب التي أجريناها على جليد مذنب هالي وجدنا أن المذنب قد تشكل في النظام الشمسي في منطقة تسود فيها درجة حرارة حوالي 223 درجة مئوية تحت الصفر - أي بعيدة عن المنطقة التي تشكلت فيها الكواكب . الجليد المتكون في درجات الحرارة المنخفضة هذه هش للغاية وله القليل من القانون الميكانيكي (يحتاج إلى تفسير، أليس كذلك؟). في تجارب إضافية أجريناها، اقترحنا حدوث عواصف رعدية ضخمة في الغلاف الجوي لكوكب المشتري؛ وقد تم اكتشافها بالفعل بواسطة المركبة الفضائية فوييجر. كما بينا أن الغازات النبيلة مثل الأرجون والكريبتون والزينون، ومعها الماء والمواد العضوية، كانت تصل إلى الكواكب الأخرى عن طريق المذنبات. وقد أدى النشاط في هذا المجال إلى مشاركتي في فريق العمل الذي يحدد طبيعة التجارب العلمية التي ستجريها في الفضاء مركبة الفضاء روزيتا التي ستنطلق في بداية القرن القادم.

* عكيفا بار نون أستاذ علوم الكواكب في جامعة تل أبيب. تتناول أبحاثه المذنبات وأغلفة الكواكب وأصل الحياة على الأرض. في السنوات الخمس الماضية كان مديرًا لوكالة الفضاء الإسرائيلية وهو الآن نائب رئيسها للشؤون العلمية.