الشمس

هل تعتقد أن ضوء الشمس لديه القدرة على تغيير مسار الكويكبات والمذنبات؟ لم لا ، فلنأخذ على سبيل المثال كويكب بينو الذي احتل عناوين الصحف الشهر الماضي عندما نجحت مركبة الفضاء OSIRIS-REx التابعة لناسا في جمع عينة من الغبار من سطحه (والتي من المقرر أن تعود إلى الأرض في عام 2023)، عُرف بينو منذ عام 2012 أنه يخضع لتحريك بسيط بسبب ما يسمى بتأثير ياركوفسكي – وهي عبارة عن  دفعة صغيرة لأي جسم صغير في الفضاء كالكويكبات بواسطة ضوء الشمس.

على الرغم من أن تأثير ضوء الشمس على دوران الكويكبات بسيط جدا بالمقارنة مع  قوى الجاذبية التي تعمل على الكويكبات أثناء تحركها عبر النظام الشمسي، إلا أنه – على مدى سنوات عديدة – يتصاعد تأثير هذا الدفع الضئيل الناتج عن أشعة الشمس ، بحيث تواجه الكويكبات وقتًا عصيبًا في التمسك بمداراتها.

وعلى إثر ذلك فإن حركة الكويكبات هذه بمرور الوقت تشكل عامل يعقد الصورة للعلماء الذين يحاولون تقييم المخاطر طويلة المدى للكويكبات في مدارات عبور الأرض.

يحدث تأثير ياركوفسكي – الذي يُطلق عليه أحيانًا تأثير يورب  ، تمامًا كما هو الحال على الأرض ، عندما يتم تسخين جانب الكويكب المواجه للشمس بواسطة ضوء الشمس على كويكب بينو ، على سبيل المثال ، تستغرق دورة واحدة فقط 4 ساعات و 17.8 دقيقة ، لذلك فإن جزء الكويكب الذي يواجه الشمس يتغير باستمرار.

 أثناء دوران بينو ، فإنه يطرد الحرارة باستمرار من جانبه المتغير باستمرار المضاء بنور الشمس. بحيث أنه عندما يسخن سطحه أثناء النهار ويبرد في الليل ، يقوم بإطلاق  إشعاعًا يمكن أن يكون بمثابة نوع من الدفع الصغير.

هذه القوة الصغيرة هي تأثير ياركوفسكي ونتيجة لذلك وجد أن دوران بينو يتسارع بنحو ثانية واحدة في كل قرن. بعبارة أخرى ، أصبحت فترة دوران بينو أقصر بمقدار ثانية واحدة كل 100 عام.

يغير تأثير ياركوفسكي أيضًا مدار الكويكبات التي تدور في اتجاه تقدمي – أي أن الكويكب يدور في نفس الاتجاه الذي يدور حوله – بحيث يحصل الكويكب على دفعة في اتجاه حركته المدارية ومن ثم يتسارع وينتقل إلى مدار أكبر قليلاً.

ويحدث العكس بالنسبة لكويكب يدور في اتجاه رجعي ، أي عكس حركته المدارية،بحيث يتم دفع محوره الذي يدور إلى الوراء بسبب تأثير ياركوفسكي ويتباطأ بشكل ملحوظ ومن ثم يسقط نحو الشمس في مدار أصغر بشكل متزايد.

إن معرفة المدار الدقيق للكويكب أمر ضروري في نجاح عملية استكشاف المركبة الفضائية، هذا هو السبب – بالنسبة للكويكب بينو- في تحقيق الهدف من مهمة أوزيريس ريكس – حيث لاحظ علماء الفلك كل ممر قريب للكويكب وتلقوا إشارات من التلسكوبات الراديوية عن سطح الكويكب.

 من خلال قياس التأخير في إشارة العودة ، تمكن الباحثون من قياس مدى دقة بُعد الكويكب عن الأرض، كشفت الملاحظات المتكررة التي بدأت في عام 1999 (عندما تم اكتشاف الكويكب) وحتى هذا القرن – باستخدام تلسكوبات Arecibo و Goldstone الراديوية – عن تأثير ياركوفسكي الذي يؤثر على كويكب بينو.

بين عامي 1999 و 2012 – عندما تم الإعلان عن قياس تأثير ياركوفسكي لكويكب بينو لأول مرة – انتقل بينو بحوالي 100 ميل (160 كم) من المكان الذي كان من الممكن أن يكون عليه ويرجع هذا التغيير إلى الحرارة المنبعثة من سطح الكويكب.

مثل السلحفاة التي يضرب بها المثل في سباق الأرنب ، فإن الطريقة البطيئة والثابتة هي الطريقة التي يُظهر بها تأثير ياركوفسكي نفسه. إذا خمنت أن قوة الدفع الناتجة عن الإشعاع صغيرة ، فستكون على صواب.

كويكب بينو – كتلته 68 مليون طن ، وعرض ثلث ميل (نصف كيلومتر) – يتم دفعه بقوة تعادل  وزن ثلاثة حبات عنب على الأرض. هذا حوالي نصف أونصة (14 جرامًا) كما قال عضو الفريق ستيفن تشيسلي ، في عام 2012 ،

يتطلب فهم تطور نظامنا الشمسي مراعاة جميع القوى المؤثرة ، مهما كانت صغيرة، إذا كان وزن ثلاث حبات من العنب يمكن أن يدفع كويكبًا بأكمله بعيدًا عن مساره بمقدار 100 ميل على مدى اثني عشر عامًا ، فماذا عن أكثر من 1000 عام؟ أو 100000؟ أم مليار؟

الخلاصة: القليل من القوة من عدم التوازن في ضوء الشمس يمكن أن توجه الكويكبات إلى (أو خارج) مدارات عبور الأرض، وهذا هو ما يعرف بتأثير ياركوفسكي ، دفعة صغيرة للكويكب ، لا ينقلها سوى ضوء الشمس، و بمرور وقت طويل يمكن لهذا التأثير الصغير أن يغير بشكل جذري تخطيط النظام الشمسي.