Πρέπει πραγματικά να μπλέκουμε με τις τροχιές των αστεροειδών;
Τα πράγματα πάνε συνεχώς στην κοσμική νύχτα. Βραχώδη αντικείμενα συγκρούονται σε πλανητικά συστήματα σε όλο τον γαλαξία μας, παρέχοντας στους επιτήδειους αστρονόμους ενδεικτικές υπογραφές θερμά λαμπερής σκόνης από αυτές τις συγκρούσεις. Τα αστρικά υπολείμματα όπως τα αστέρια νετρονίων μπορούν να συντρίψουν μεταξύ τους, εξαπολύοντας εκρήξεις από έντονες ακτίνες γάμμα, ενώ ακόμη και οι μαύρες τρύπες μπορούν να συγκρουστούν και να συνενωθούν σε γεγονότα που χαρακτηρίζονται από τον τεράστιο ήχο του χωροχρόνου καθώς η ενέργεια κυματίζει προς τα έξω σε βαρυτικά κύματα.
Στις 26 Σεπτεμβρίου 2022, ένα άλλο ιδιαίτερα νέο είδος κοσμικής σύγκρουσης κάλεσε για προσοχή στην ησυχία του διαστήματος. Ένα περίπλοκο πακέτο μηχανημάτων και ηλεκτρονικών ειδών έσπασε με μεγάλη ταχύτητα σε έναν αρχαίο αστεροειδή μεγέθους 200 μέτρων, γνωστό από μερικά από τα όντα στον πλανήτη Γη ως Δήμορφος. Με βάρος περίπου 600 κιλά, αυτό το πακέτο ήταν το διαστημόπλοιο Double Asteroid Redirection Test (DART), μια διεθνής αποστολή με επικεφαλής τη NASA για να επιχειρήσει την πρώτη σκόπιμη αλλαγή της τροχιάς ενός ουράνιου σώματος. Συγκεκριμένα, η τροχιά του Δήμορφου που μοιάζει με το φεγγάρι γύρω από έναν μεγαλύτερο αστεροειδή γνωστό ως Δίδυμο, ενώ αυτό το ζεύγος κινείται γύρω από τον ήλιο.
Το κίνητρο αυτής της αποστολής ήταν να εξετάσουμε τις επιλογές μας για εκτροπή ή εκτροπή αστεροειδών που θα μπορούσαν να αποτελέσουν κίνδυνο πρόσκρουσης για τη Γη. Για να γίνει αυτό, το διαστημικό σκάφος DART, που εκτοξεύτηκε στα τέλη του 2021, κινήθηκε κατά μήκος μιας προσεκτικά επιλεγμένης τροχιάς, έτσι ώστε να χτυπήσει τον Δήμορφο «κατά μέτωπο» καθώς περιφερόταν γύρω από το Δίδυμο. Αντί να διακινδυνεύσει να αλλάξει η συνολική τροχιά του ζεύγους αστεροειδών γύρω από τον ήλιο, αυτό απλώς θα άλλαζε τη δυαδική τους διαμόρφωση και θα επέτρεπε την ακριβή μέτρηση των αλλαγών στην κίνηση του Dimorphos.
Η σύγκρουση ήταν θεαματική, εκτοξεύοντας νέφη ερειπίων και σκόνης που μοιάζουν με χορδές που μπορούσαν να δουν οι αστρονόμοι πίσω στη Γη. Η πρόσκρουση φαίνεται επίσης ότι έκανε το τέχνασμα, μειώνοντας την τροχιά του Δήμορφου γύρω από το Δίδυμο κατά ουσιαστικά 32 λεπτά από την προηγούμενη 12ωρη περίοδο.
Έχουμε συντρίψει διαστημόπλοιο σε αντικείμενα στο παρελθόν, συμπεριλαμβανομένων σκόπιμων προσπαθειών, όπως η αποστολή Deep Impact της NASA το 2005, να συντρίψει τον πυρήνα του κομήτη Tempel-1 για να ανασκάψει υλικό χρησιμοποιώντας ένα κρουστικό εκκρεμές βάρους 360 κιλών. Έχουμε επίσης τσακιστεί σε διαφορετικούς αστεροειδείς αναζητώντας δείγματα ή έχουμε πέσει στο φεγγάρι και σε άλλες πλανητικές επιφάνειες. Αλλά κανένα από αυτά τα προηγούμενα γεγονότα δεν αφορούσε ούτε αρκετή ενέργεια για να προκαλέσει σημαντική αλλαγή στην κίνηση ενός ουράνιου αντικειμένου, ούτε τέτοια στοχευμένη ακρίβεια. Το γεγονός βαθιάς πρόσκρουσης, για παράδειγμα, πιστεύεται ότι τροποποίησε την τροχιακή ταχύτητα του κομήτη κατά όχι περισσότερο από 0,0001 χιλιοστά ανά δευτερόλεπτο και ολόκληρη την περίοδο τροχιάς του γύρω από τον ήλιο κατά πολύ λιγότερο από 1 δευτερόλεπτο.
Υπό αυτή την έννοια, η αποστολή DART ήταν μια ανεπιφύλακτη επιτυχία. Τώρα έχουμε μια απόδειξη της αρχής ότι μπορούμε να τροποποιήσουμε σκόπιμα την τροχιά των αντικειμένων που περιφέρονται γύρω από τον ήλιο, ειδικά τα είδη των αντικειμένων που αποτελούν τη μεγαλύτερη απειλή για τον πολιτισμό του είδους μας, αν μας χτυπήσουν. Ο Ευρωπαϊκός Οργανισμός Διαστήματος εκτελούνται τώρα σχέδια για αποστολή μιας αποστολής παρακολούθησης που ονομάζεται Hera για να πραγματοποιήσει λεπτομερή αναγνώριση του συστήματος Δήμορφος-Δίδυμος το 2026 και να ελέγξει περισσότερα από τα επακόλουθα του DART.
Όμως η ιστορία δεν τελειώνει εδώ. Ο Carl Sagan, που έγραψε το 1992 και αργότερα το 1994, μπορεί να ήταν ο πρώτος επιστήμονας που επεσήμανε αυτό που έγινε γνωστό ως «δίλημμα εκτροπής», στο οποίο η τεχνολογία που αναπτύχθηκε για να εμποδίσει αστεροειδείς να χτυπήσουν τη Γη θα μπορούσε επίσης να χρησιμοποιηθεί για να προκαλέσει αστεροειδείς να χτυπήσει τη Γη. Στην πραγματικότητα, με αρκετή ικανότητα, οι αστεροειδείς θα μπορούσαν να στοχεύσουν πολύ συγκεκριμένες τοποθεσίες - από πυκνοκατοικημένες πόλεις έως τις κρίσιμες από τη γεωργία περιοχές των εχθρικών εθνών. Σκέφτηκε ότι εφόσον οι πιθανότητες να χρειαστεί να αναπτύξουμε την τεχνολογία για να εκτρέψουμε έναν φυσικά επικίνδυνο αστεροειδή σε οποιαδήποτε περίοδο 50 ετών είναι περίπου 1 στις 10.000, η πιθανότητα κακής χρήσης είναι σχεδόν σίγουρα μεγαλύτερη. Αυτή η μάλλον ζοφερή εκτίμηση χρωματίστηκε σαφώς από τις βαθιές ανησυχίες του Σάγκαν για τις προοπτικές ενός πυρηνικού πολέμου, όπου η ιδέα του αφανισμού που επιφέρει η τεχνολογία φαίνεται μεγάλη.
Πιο πρόσφατα άλλοι πρότειναν ότι το πραγματικό δίλημμα βρίσκεται στις τεχνικές προκλήσεις της ίδιας της εκτροπής αστεροειδών, όπου μικρά σφάλματα ή απρόβλεπτα αποτελέσματα θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε ανακατεύθυνση μακριά από τα αρχικά σημεία πρόσκρουσης σε νέα που προηγουμένως θεωρούνταν ασφαλή. Με άλλα λόγια, θα μπορούσε να είναι πολύ εύκολο να γίνει ένας αστεροειδής που διασχίζει τη Γη πολύ πιο επικίνδυνος, ακόμη και να πυροδοτήσει σύγκρουση όταν τα έθνη συνειδητοποιήσουν ότι το λάθος κάποιου τα έβαλε στη γραμμή βολής.
Η άνοδος της εκμετάλλευσης του εμπορικού χώρου ενισχύει περαιτέρω αυτά τα προβλήματα. Μια διαστημική οικονομία που βασίζεται στη χρήση φυσικών πόρων σε αντικείμενα όπως οι αστεροειδείς δημιουργεί ευκαιρίες για επικίνδυνα σφάλματα ή απρόβλεπτα αποτελέσματα. Η αναζήτηση του ορυκτού πλούτου των αστεροειδών μπορεί να περιλαμβάνει την τροποποίηση των τροχιών των κατάλληλων σωμάτων για να μειωθεί το κόστος της εκμετάλλευσής τους. Οι πιθανότητες πρόκλησης ενός συμβάντος σύγκρουσης με τη Γη μπορεί να είναι ακόμα πολύ, πολύ χαμηλές, αλλά το όλο νόημα μιας επιτυχημένης διαστημικής οικονομίας είναι η απόλυτη κλίμακα της, που επιτρέπει την εκθετική ανάπτυξη για αιώνες ή και χιλιάδες χρόνια. Κάποια στιγμή κάτι πιθανότατα θα πάει στραβά, και ακόμη κι αν δεν συμβεί, η ταχεία ανάπτυξη αυτής της τεχνολογίας θα μείωνε το εμπόδιο στη σκόπιμη κακή χρήση.
Φυσικά, όσο χαμηλότερο είναι αυτό το φράγμα, τόσο πιο εύκολο γίνεται να ανακατευθύνει έναν ανακατευθυνόμενο αστεροειδή, να προστατεύσει τις επιφάνειες της Γης ή άλλα περιουσιακά στοιχεία. Το πρόβλημα είναι ότι πρέπει να ξέρετε ότι απαιτείται προστατευτική δράση, καθώς είναι άλλο πράγμα να δημιουργείς μια βάση δεδομένων δυνητικά επικίνδυνων κοσμικών αντικειμένων - όπως κάνουμε εδώ και δεκαετίες τώρα - και άλλο πράγμα να παρακολουθείς όλα αυτά τα αντικείμενα για απροσδόκητες αλλαγές στις τροχιές τους. Τα σημερινά μας συστήματα για την αποτύπωση των λεγόμενων Αντικειμένων κοντά στη Γη επικεντρώνονται στην ανακάλυψη νέων επικίνδυνων σωμάτων και όχι στην επιστροφή και στον έλεγχο των περίπου 30.000 που έχουν ήδη καταγραφεί.
Είτε υλοποιηθεί οποιαδήποτε από αυτές τις ανησυχίες είτε όχι, η αποστολή DART δεν πρέπει να υποτιμηθεί ως μια κομβική στιγμή στην ιστορία της ζωής γύρω από τον ήλιο μας. Αντιπροσωπεύει την πρώτη σημαντική, στοχευμένη μηχανική της θεμελιώδους δομής του ηλιακού μας συστήματος εδώ και 4 δισεκατομμύρια χρόνια.
Σε ένα πιο τοπικό επίπεδο, είναι αλήθεια ότι η ζωή έχει ήδη κάνει τροποποιήσεις της πλανητικής δομής της Γης:αλλάζοντας την ατμοσφαιρική, ωκεάνια και χημεία της επιφάνειας καθώς και την εφαρμογή αμέτρητων φυσικών αλλαγών στη διάβρωση των ηπείρων και τον μαιανδρισμό των ποταμών, ακόμη και επηρεάζοντας την σχηματισμός νεφών και μοτίβα βροχοπτώσεων. Ορισμένες από αυτές τις αλλαγές έχουν επηρεάσει πιθανώς την εξέλιξη της περιστροφής των πλανητών, μέσω της πολύπλοκης αλληλεπίδρασης των παλίρροιων στο νερό και τον αέρα που είναι υπεύθυνες για τη σταδιακά αυξανόμενη διάρκεια της ημέρας της Γης. Αλλά αυτά τα τεχνικά επιτεύγματα, μέχρι τώρα, ήταν πολύ περιορισμένα σε μία τοποθεσία. Η προστασία της βιόσφαιρας της Γης από μελλοντικές συγκρούσεις αστεροειδών σημαίνει αναδιαμόρφωση άλλων τμημάτων του ηλιακού μας συστήματος.
Ένα τεχνολογικό είδος που επεξεργάζεται ξανά τον κόσμο γύρω του δεν είναι μια νέα ιδέα για την επιστημονική φαντασία ή για την επιστήμη, χάρη στη διάσημη μελέτη του 1960 του Freeman Dyson για το πώς να συλλάβει όλη την παραγωγή ενέργειας ενός αστεριού χρησιμοποιώντας τεράστιες τεχνητές δομές. Αυτή η ανάλυση βασίζεται ακριβώς στην ίδια υπόθεση της εκθετικής ανάπτυξης που παρακινεί τα σημερινά εμπορικά συμφέροντα στη χρήση διαστημικών πόρων. Σε αυτήν την εικόνα, μόλις κατακτήσετε την κίνηση των αστεροειδών και κλιμακώσετε τη σύλληψη της ηλιακής ενέργειας, η ικανότητά σας να μετακινείτε την ύλη θα αυξηθεί επίσης, και οι πλανήτες είναι σαφώς επόμενοι στο μενού.
Γιατί να μην φέρεις τον Άρη από την κρύα τροχιά του ή να ωθήσεις την Αφροδίτη σε μια πιο εύκρατη απόσταση από τον ήλιο; Ή να αποσπάσετε παγωμένα φεγγάρια όπως η Ευρώπη και ο Γανυμήδης από τις θέσεις τους γύρω από τον Δία και να τα φέρετε πιο κοντά στον ήλιο, επιτρέποντάς τους να ξεπαγώσουν σε καλόπιστους ανοιχτούς ωκεάνιους κόσμους; Οι εποχές των παγετώνων ήταν πάντα λίγο πονοκέφαλος για τη Γη, επομένως θα μπορούσε επίσης να έχει νόημα να παρασύρουμε απαλά τον Δία και τον Κρόνο πιο μακριά για να τροποποιήσουμε την επιρροή τους στους τροχιακούς κύκλους της Γης. Με αυτόν τον τρόπο, ο Ουρανός και ο Ποσειδώνας θα μπορούσαν επίσης να διαμορφωθούν εκ νέου στις τροχιές τους για να παίξουν έναν πιο χρήσιμο ρόλο ως σταθμοί στη ζώνη του Κάιπερ και πέρα από αυτήν.
Το 2017, ο πλανητικός επιστήμονας Sean Raymond παρουσίασε ακόμη και επιλογές στο Nautilus για το πώς ένα πλανητικό σύστημα θα μπορούσε να κατασκευαστεί μέχρι τη μέγιστη χωρητικότητά του για σταθερά σε τροχιά κόσμους με το παιχνιδιάρικο «απόλυτο κατασκευασμένο ηλιακό σύστημα» του, ξεκαθαρίζοντας κάποιες παλαιότερες εργασίες για την τροχιακή σταθερότητα. Μεταξύ των επιλογών είναι διαμορφώσεις όπου θα μπορούσαν να τοποθετηθούν εκπληκτικοί 252 πλανήτες γήινης μάζας σε ένα σύνολο έξι σφιχτών, αλλά σταθερών τροχιών (με πολλούς πλανήτες σε απόσταση γύρω από καθεμία από αυτές τις τροχιές) όλες εντός της κατοικήσιμης ζώνης του ήλιου, όπου είναι εύκρατο Επιφανειακά περιβάλλοντα θα μπορούσαν να υπάρχουν σε αυτούς τους κόσμους.
Εάν είστε διατεθειμένοι να κάνετε κάποια τροχιά με ανάδρομη κίνηση, μπορείτε να ενισχύσετε ακόμη και αυτόν τον αριθμό. Ωστόσο, η εύρεση της απαραίτητης μάζας σιδήρου και βράχου για τη δημιουργία 252 Γης μπορεί να είναι δύσκολη στο ηλιακό μας σύστημα. πιθανότατα έχουμε μόνο αρκετό υλικό για περίπου 20 με 30 αντικείμενα στο μέγεθος της Γης, εάν επαναπροσδιορίσουμε τους πυρήνες των γιγάντιων πλανητών. Ωστόσο, πριν φτάσουμε σε ένα τέτοιο άκρο, είναι πολύ πιθανό να χωρέσουμε έξι κόσμους με γήινη μάζα ο καθένας στη δική του τροχιά εντός της κατοικήσιμης ζώνης του σημερινού ήλιου, κάτι που είναι μια πολύ πιο αξιόπιστη πρόταση. (Αν μπορεί κανείς να αναστείλει λίγο τη δυσπιστία για να θεωρήσει οτιδήποτε από αυτά βάσιμο.)
Φυσικά, αν ποτέ πλησιάσουμε από απόσταση σε αυτό το επίπεδο μηχανικής συστημάτων, θα υπάρξουν νέα διλήμματα. Αυτό το είδος τεχνολογίας δεν θα αποτελούσε απλώς τον τύπο των κινδύνων που οραματίστηκε ο Carl Sagan με την εκτροπή αστεροειδών, αλλά θα έθετε κινδύνους όπου ολόκληροι πλανήτες θα μπορούσαν σκόπιμα ή κατά λάθος να σταλούν σε τροχιές κατάδυσης ή κατά μήκος τροχιών εκτίναξης όπου μόνο το ψυχρό σκοτάδι ο διαστρικός χώρος περιμένει. Τέτοιοι χειρισμοί μπορεί επίσης να δημιουργήσουν εντελώς απρόβλεπτα, αναδυόμενα προβλήματα στο λεπτό χάος της τροχιακής δυναμικής. Ή μέσω της αλληλεπίδρασης μεταξύ της εξελισσόμενης αποτελεσματικότητας της υποδομής ενός διαστημικού πολιτισμού με την πολυπλοκότητα μιας τεχνητής ουράνιας αρχιτεκτονικής που δεν είχε πραγματικά συνεξελιχθεί με τη ζωή. Στην τελευταία περίπτωση, μπορεί να μοιάζει με βιομηχανική ρύπανση ή υπερθέρμανση του πλανήτη, ανατρέποντας τις ίδιες τις συνθήκες που είναι απαραίτητες για την ύπαρξή μας.
Αυτά τα προβλήματα ακούγονται ξεκάθαρα μάλλον τραβηγμένα, αλλά υπάρχει αρκετός λόγος να φανταστούμε ότι η επιτυχία της αποστολής DART ήταν μια στιγμή που οι μελλοντικοί ιστορικοί θα θεωρήσουν καθοριστική. Ήταν μια μικρή σύγκρουση για έναν αστεροειδή, μια γιγάντια προσοχή για την ανθρωπότητα. 
Ο Caleb Scharf είναι διευθυντής αστροβιολογίας στο Πανεπιστήμιο Columbia. Το τελευταίο του βιβλίο είναι The Ascent of Information:Books, Bits, Genes, Machines, and Life’s Unending Algorithm.
Αναφορές
1. Sagan, C. Μεταξύ εχθρών. Bulletin of the Atomic Scientists 48 , 24 (1992).
2. Sagan, C. &Ostro, S. Μεγάλης εμβέλειας συνέπειες των διαπλανητικών συγκρούσεων. Ζητήματα επιστήμης και τεχνολογίας 10 , 67-72 (1994).
3. Drmola, J. &Mareš, M. Revisiting the deflection dilemma. Αστρονομία και Γεωφυσική 56 , 5.15-5.18 (2015).
4. Morrison, D. Επιπτώσεις και εξέλιξη:Προστασία της Γης από αστεροειδείς. Proceedings of the American Philosophical Society 154, 439-450 (2010).
5. Dyson, F.J. Αναζήτηση για τεχνητές αστρικές πηγές υπέρυθρης ακτινοβολίας. Επιστήμη 131 , 1667-1668 (1960).
6. Smith, A.W. &Lissauer, J.J. Τροχιακή ευστάθεια συστημάτων πλανητών σε κοντινή απόσταση, II:διαμορφώσεις με πλανήτες συντόμευσης. Ουράνια Μηχανική και Δυναμική Αστρονομία 107 , 487-500 (2010).
