أسرار المذنب الأخضر.. عروض سماوية ساحرة ومصير أرضي مُهلك

في مارس 2022 استطاع فلكيون من تلسكوب “صامويل أوشين” في ولاية كاليفورنيا الأمريكية رصدَ كرة خضراء باهتة ذات قطر أكبر قليلا من كيلومتر واحد، تنطلق متجهة ناحية الشمس، ومع الأرصاد الأكثر تقدما تبين أن ما وجده هؤلاء الفلكيون هو مذنب جديد، بينت حسابات مداره أنه من المحتمل أن يمر على كوكب الأرض بعد أن يصل إلى أقرب نقطة له من الشمس في يناير/كانون ثاني 2023.

منذ اللحظة الأولى لاكتشافه، اهتم كثيرون من هواة الفلك ومتخصصيه برصد المذنب وتصويره، وذلك بسبب توهجه بلون أخضر بديع، وليست حالة استثنائية أن يتوهج المذنب بهذا اللون، لكنها كذلك ليست شائعة. وعادة ما يحتوي هذا النوع من المذنبات على جزيئات من الكربون ثنائي الذرة، وهو يتكون من زوج من ذرات الكربون التي ترتبط معا، ويصدر الضوء الأخضر عندما تثيره الأشعة فوق البنفسجية القادمة من الشمس.

لكن اللافت للانتباه -إلى جانب لون المذنب الذي يحمل اسم “زد تي إف” (C/2022 E3 “ZTF”)- هو الحسابات التي أجراها الفلكيون من وكالة الفضاء والطيران الأمريكية (ناسا)، فقد بيّنت أن هذا المذنب يقطع دورة كاملة حول الشمس مرة كل حوالي 50 ألف سنة، يعني ذلك أنه كان هنا مارا بالأرض في المرة السابقة أثناء العصر الحجري، في فترة لم يعرف فيها البشر -إن كانوا موجودين- إلا الأحجار لصنع الأدوات الخاصة بهم من سكاكين لقطع الطعام أو أسلحة للقتال، وسيكون هنا في المرة القادمة عند الجيل الألفين من أحفادنا تقريبا.

خريطة مسار المذنب “زد تي إف” في السماء.. فرصة لهواة الفلك لتتبع المذنب وتصويره

يدفع ذلك بنا إلى تساؤل هام: لقد تعلمنا في كتب العلوم بالمراحل الابتدائية أن كوكب نبتون -أبعد كواكب المجموعة الشمسية- يدور حول الشمس مرة كل 165 سنة، فمن أين إذن يأتي جرم سماوي يصنع دورة حول الشمس كل 50 ألف سنة؟

كرات الثلج القذرة.. مذنبات السماء بين الخرافة والعلم

لنفهم الأمر دعونا أولا نبدأ بالتعرف إلى طبيعة تلك الأجرام العجيبة ذات الذيول اللامعة، فقد اعتقد القدماء من بني جنسنا أن ظهورها في السماء كان نذير حدث استثنائي قادم في المستقبل، ربما تولي ملك جديد للحكم أو مجاعة أو ربما حرب ضارية، لكننا الآن نعرف أن المذنبات ليست إلا أجساما جليدية صغيرة يتراوح قطر الواحد منها ما بين بضع مئات من الأمتار إلى 20-30 كيلومترا فقط.

وتتكون المذنبات أساسا من الجليد والغاز والغبار الداكن، حتى أنها كانت تسمى “كرات الثلج القذرة” (لاعتقاد العلماء أنها تتخذ شكل كرات)، إلى جانب كم صغير من الجسيمات الصخرية.

وكلما اقترب المذنب من الشمس تسخن مادته المتجمدة فتتحرر الغازات التي حبسها الجليد، مما يتسبب في ظهور ذنب المذنب بطول قد يصل إلى عشرات الملايين من الكيلومترات. ويندفع الذنب دائما في الاتجاه المضاد للشمس لأن الرياح الشمسية الصادرة من الشمس تدفعه للخلف.

صورة لذيلي المذنب “زد تي إف” كما صورته كاميرات الهواة العرب

ومثل الكواكب والكويكبات وكل الأجرام الأخرى في النظام الشمسي، فإن المذنبات تجري في مدارات حول الشمس. لكنها بخلاف الكواكب تتخذ مدارات متطرفة، فكوكب الأرض مثلا يدور حول الشمس في مدار بيضاوي يقترب من الشمس في بعض الأحيان ويبتعد عنها في أحيان أخرى، لكنه في أقرب نقطة له من الشمس -وتسمى الحضيض (Perihelion)- يكون على مسافة 147.1 مليون كيلومتر من الشمس، أما أبعد نقطة له من الشمس -وتسمى الأوج (Aphelion)- ففيها تكون الأرض على مسافة 152.1 مليون كيلومتر من الشمس، بفارق 5 ملايين كيلومتر.

قارن ذلك مثلا بمذنب أدهش العالم في عام 2020، وهو “نيو-وايز” (NEOWISE)، فحينما كان في أقرب نقطة له من الشمس كانت المسافة بينه وبينها حوالي 250 مليون كيلومتر، لكن في أبعد نقطة له من الشمس فإنه يكون على مسافة تزيد على 100 مليار كيلومتر، نعرف كذلك أن “نيو-وايز” يقطع دورة كاملة حول الشمس كل 5-6 آلاف سنة.

نفس الأمر ينطبق على المذنب الحالي “زد تي إف”، فقد كان في أقرب نقطة له من الشمس على مسافة حوالي 166 مليون كيلومتر، بينما سيصل في أبعد نقطة له منها إلى مسافة 420 مليار كيلومتر تقريبا، قارن ذلك بكوكب نبتون الذي يقف من الشمس مسافة 2.7 مليار كيلومتر فقط.

“سحابة أورت”.. أجرام الثلج التي تطوق المجموعة الشمسية

يصنف كلا المذنبين “زد تي إف” و”نيو-وايز” من المذنبات طويلة الدورة (Long-Period Comets)، وهي فئة من المذنبات تصنع دورة حول الشمس في أكثر من مائتي عام، ويعرف العلماء الآن أنها تأتينا من الغياهب الخلفية للمجموعة الشمسية، أو ما يسمى “سحابة أورت” (Oort Cloud)، وسميت كذلك نسبة إلى “يان أورت”، وهو فلكي ألماني افترض في الخمسينيات من القرن الفائت وجود منطقة تقع في خلفية المجموعة الشمسية هي ما يلقي إلينا بالمذنبات طويلة الدورة.

المذنب “زد تي إف” يرى بقعة غبشاء في السماء بالقرب من بنات نعش الصغرى (الدب الأصغر) والنجم القطبي

وبحسب وكالة ناسا، فإن من المفترض أن هذه السحابة تمتد ما بين 2000 إلى 100 ألف وحدة فلكية من الشمس، والوحدة الفلكية الواحدة تساوي المسافة بين الأرض والشمس، إنها مسافة بعيدة جدا مقارنة مثلا بكوكب نبتون الذي يبتعد فقط 30 وحدة فلكية.

إذن فلمَ ابتعدت تلك الأجرام الثلجية إلى هذا الحد؟ لا نعرف الحقيقة، لكن يعتقد أن سبب تكونها هو حالات الشد والدفع بين الكواكب في مراحل التكون الأولى للمجموعة الشمسية، مما دفع بعض الأجرام الصغيرة نسبيا للخارج.

ويشبه الأمر أن تضع عددا من الكرات البلاستيكية الصغيرة على سطح الماء ثم تقوم بتحريك الماء بيديك، فمع الوقت ستتحرك الكرات مبتعدة عن بعضها. إن عملية تحريك الماء هي عمليات الشد والجذب بين كواكب المجموعة الشمسية قبل عدة مليارات من السنوات، وهي ما تسبب في ابتعاد تلك الأجرام الثلجية إلى الحدود الخارجية للمجموعة الشمسية، فبعضها تمكن من الإفلات من جاذبية الشمس وسافر إلى الفضاء بين النجمي، وبعضها بقي معنا.

ويفترض أن تحتوي “سحابة أورت” على ملايين التريليونات من الأجرام الثلجية، منها ما يقترب من تريليوني جرم تشبه المذنب “زد تي إف”، أي أنها ذات قطر أكبر من كيلومتر واحد، وبعض تلك الأجرام يصنع دورة واحدة حول الشمس كل 30 مليون سنة. لكن أهم ملمح لسحابة أورت هو أنها ليست مفلطحة مثل الفطيرة كباقي الأجرام التي تدور حول الشمس في مستوى واحد، بل هي كروية تغلف المجموعة الشمسية من كل اتجاه!

مكونات النيازك.. سجلات تحفظ تاريخ المجموعة الشمسية

منذ سبعينيات القرن الفائت ووكالات الفضاء تهتم بدراسة المذنبات، وكان ذلك بشكل أساسي يقع من خلال مهام تمر بها وتلتقط صورا أو ربما بعضا من الغبار الخاص بالمذنبات، ثم بعد ذلك تطورت المهام لتصبح اصطداما مباشرا بجسم المذنب، لجمع البيانات في الأثناء القصيرة قبل الاصطدام، ثم إرسالها للأرض. وسبب اهتمام العلماء بالمذنبات هو أنها ببساطة سجلٌّ تاريخي محفوظ لأصول المجموعة الشمسية قبل 4.5 مليارات سنة، لذا ففهم طبيعتها هو بالتبعية فهم لأصولنا في هذا الموضع من الكون.

ففي 2014 حققت وكالة الفضاء الأوروبية نصرا علميا لم يظن أحد أنه ممكن، فقد أسلت مركبة الفضاء “روزيتا” (حجر رشيد) تحمل على متنها مسبار “فيليه” (Philae) الذي هبط بسلاسة على سطح المذنب “بي 67- تشوريوموف-جيراسيمنكو”.

بقع لامعة على سطح المذنب “تشوريوموف-جيراسيمنكو” يفسرها العلماء بأنها جليد ماء

وقبل هبوطه ظن العلماء أن أسطح المذنبات قد تكون ناعمة جدا نتيجة لانخفاض الجاذبية، لذا فقد كانت هناك احتمالية أن تغوص المركبة بعمق في سطح المذنب، لكن التحليل الأوّلي بعد الهبوط بيّن أن سطح المذنب لم يكن “ناعما ورقيقا”، لكنه احتوى على كمية كبيرة من الماء والمواد الحبيبية بعمق 24 سم.

اكتشفت أدوات المركبة “فيليه” التحليلية مزيجا غنيا من المركبات العضوية في تركيب المذنب، مثل الأسيتون والبروبيونالديهيد والأسيتيميد، وهي مركبات لم يكشف عنها من قبل في تركيب المذنبات، إلى جانب مواد معتادة في كل أنواع المذنبات مثل الماء الكثير وثاني أكسيد الكربون والأمونيا وسيانيد الهيدروجين وكبريتيد الهيدروجين، مما يشير إلى أن رائحة سطح المذنب كانت مثل البيض الفاسد.

وبشكل عام، تمثل المذنبات أهمية خاصة للعلماء في نطاق “علم الفلك الأحيائي”. ومن أجل فهم تلك الفكرة نتأمل نتائج تجربة قام بها باحثون في جامعة هاواي في عام 2018، إذ قاموا بوضع مركب الفوسفين مع حبيبات صخرية مجمدة -إلى جانب الماء وثاني أكسيد الكربون- في غرفة ذات ضغط منخفض ودرجة حرارة أقل بعدة مئات من الصفر، ثم عرّضوا هذا المزيج لأشعة عالية الطاقة تشبه الأشعة الكونية التي تنتشر في كافة أنحاء الكون.

وقد جاءت النتيجة لتقول إن الفوسفين تحوّل إلى أحماض فسفورية تشبه تلك التي رُصدت على سطح المذنب الشهير “67P/تشوريوموف-جيراسيمنكو”، ويعتقد أنها أيضا كانت نتيجة لتحولات الفوسفين على سطح المذنب.

المذنب تشوريوموف-جيراسيمنكو الذي هبط على سطحه المسبار “فيليه” سنة 2014 وحملته مركبة الفضاء “روزيتا”

مركبات الفوسفات التي توجد في الحمض النووي عند البشر وكل الكائنات الحية، ليست لها صور كيميائية على الأرض، فمركبات الفوسفات الموجودة على الأرض لا تذوب في الماء، ولا يمكن أن تستخدم لبدء تفاعلات كيميائية تؤدي إلى تكوين الحمض النووي، وقد دفع ذلك بعض الباحثين لتصور أن تلك المركبات يمكن أن تكون قد جاءت من السماء، خاصة أن الفوسفين شائع في الأقراص الكوكبية التي تسبق تكون المجموعات الشمسية.

الواقع أن الفرضية القائلة إن مركبات الفوسفات الموجودة في الكائنات الحية ليست أرضية المصدر؛ تسبق تجارب جامعة هاواي، فقد أشارت دراسة من جامعة جنوب فلوريدا في 2004 إلى أن سبيكة “الشرايبرسايت” التي تحوي الحديد والفوسفور والنيكل وتوجد في الكثير من الصخور النيزكية، هي المصدر الرئيسي للفسفور الموجود في صور الحياة المختلفة، وما النيازك إلا أجزاء سقطت على الأرض من المذنبات والكويكبات.

مياه الأرض.. أمطار هائلة من فترة القصف الشديد

قد تكون المذنبات هي الحل للغز آخر مهم، إذ تحتوي الأرض على الكثير من الماء بشكل يدفع بعض العلماء للتساؤل عن مصدرها.

في الواقع فإن دراسة صدرت في 2019 ونشرت في دورية “أسترونومي آند أستروفيزيكس ليترز”؛ كشفت أن الماء في المذنبات قد يشترك في أصله مع محيطات الأرض. ففي هذه الدراسة لاحظ مرصد “صوفيا” التابع لوكالة ناسا وجود خزان ماء هائل على مذنب “ويرتانين” (Wirtanen) أثناء اقترابه الأقرب إلى الأرض في ديسمبر/ كانون الأول 2018، ويشبه في تركيبه ماء المحيطات الأرضية.

ونعرف أن الماء يتكون من ذرتي هيدروجين وذرة أكسجين. وباستخدام أدوات خاصة استطاع العلماء اكتشاف نوعين من الماء: الماء العادي والماء الثقيل، أما الثقيل فهو يحتوي على جسيم إضافي يسمى النيوترون داخل إحدى ذرات الهيدروجين. وقد قارن العلماء بين كمية الماء الثقيل والماء العادي في المذنب، وكانت لهما نفس النسبة في مياه محيطات الأرض، مما يشير إلى أصل مشترك.

تعتقد النظرية بأن المذنبات كانت الأجرام التي حملت الماء إلى الأرض

وهذه ليست المرة الأولى التي يكتشف فيها العلماء مصدرا سماويا به نفس النوع من الماء الذي على الأرض، فقد أظهرت قياسات مرصد “هيرشل” الفضائي قبل عقد من الزمان أن المذنب “هارتلي” (Hartley) يحتوي على ماء له نفس التوقيع الكيميائي لمياه محيطات الأرض. وتعزز هذه النتائج من فرضية أن المذنبات لعبت دورا رئيسيا في جلب الماء إلى كوكبنا قبل مليارات السنين.

وقد تتساءل عن كيفية حدوث ذلك، لأنك حاليا تعيش على الأرض، وهي تمر بفترة هدوء ولا تتعرض لضربات من المذنبات مثل مذنبنا الحالي “زد تي إف” إلا فيما ندر، لكن خلال ما يعرف بفترة القصف الشديد المتأخر (Late Heavy Bombardment)، وهي فترة زمنية امتدت مما قبل 4.1 إلى 3.8 مليار عام؛ تعرضت الأرض والقمر وبقية الكواكب الصخرية إلى هطول شديد من المذنبات والكويكبات، ولكي ترى أثره يمكن فقط أن تنظر إلى القمر في تلسكوب صغير، وستجد سطحه ممتلئا بالفوّهات الصدمية.

ويمكن أن يكون الماء قد قدم إلى الأرض عبر هذا الطريق الوعر، فحينما يصل المذنب إلى الأرض فإنه يصطدم بها مخلفا سحابة هائلة ومبخرا محتواه من الماء، لكن هذا الماء لا يلبث أن يتكثف ثم يتساقط إلى الأرض في صورة موجات مطر قد تستمر لآلاف أو ملايين السنين.

ليلة نهاية التاريخ.. خطة الإنقاذ من الانقراض القادم

لم تكن كل تلك الصدمات دائما مفيدة، ففي بعض الأحيان تسببت في كوارث هائلة، فمثلا في عام 2021 أشار فريق من جامعة إدنبرة في إسكتلندا إلى أن شظايا مذنب قطره 100 كيلومتر ضربت الأرض قبل 13 ألف سنة، وكانت الضربات قوية لدرجة أنها أشعلت النيران المدمرة في عُشر سطح الأرض تقريبا، وصنعت هذه الحرائق الهائلة كمًّا من الغبار غيّر تركيبة الغلاف الجوي، وأدخل كوكبنا في عصر جليدي صغير أبقاه باردا ألف عام.

ولا شك أن هذا الاصطدام كان خفيف الأثر، إذا ما قورن باصطدام آخر ضرب الأرض، صانعا ما نعرفه الآن باسم فوهة تشيكشولوب في شبه جزيرة يوكاتان في المكسيك، وهي التي كانت موضع ارتطام أحد الكويكبات بالأرض قبل حوالي 66 مليون سنة، مما تسبب في إبادة الديناصورات وانقراض حوالي 75% من صور الحياة على كوكب الأرض، وسمي انقراض العصر الطباشيري الباليوجيني.

دلائل جيولوجية على أن سبب انقراض الديناصورات كان انهمار النيازك على الأرض قبل 66 مليون سنة

وبين هذا وذاك احتمالات أن تتعرض الأرض لارتطامات شبيهة، لكن الاحتمال يظل ضعيفا بشكل يتناسب مع حجم المذنب، فمثلا ستجد أن المذنبات الصغيرة يمكن أن ترتطم بالأرض، محدثةً فوّهات صغيرة في مناطق متفرقة خلال فترات زمنية قصيرة، لكن مذنبا بعرض مدينة ضخمة سيضرب الأرض كل عدة عشرات من الملايين من السنوات، وذلك ما يهدد بانقراضات جماعية، وقد يتسبب يوما ما في نهاية الحياة على الأرض.

لكن من حسن الحظ أننا على الطريق لتجنب هذا المصير، فقد أعلنت وكالة “ناسا” قبل عدة أشهر نجاح مهمتها “دارت” (DART) التي سافرت إلى كويكب “ديمورفوس” (Dimorphos) الواقع على مسافة 11 مليون كيلومتر من الأرض، بقطر بلغ حوالي 170 مترا، حين ألقت “دارت” بنفسها كصاروخ على “ديمورفوس” مستهدفة تغيير مساره، ونجحت في تحقيق هدفها، وكانت هذه هي المرة الأولى التي تغير فيها البشرية عن قصد حركة جسم سماوي.

إن “دارت” هي أول مهمة من نوعها في هذا النطاق، وتعد البداية لخط عمل جديد سيستهدف تطوير قذائف فضائية من هذا النوع، ويمكن يوما ما أن تنقذنا من مذنب هائل شاءت الأقدار أن يلتقي مع مدار الأرض.

وإلى لحظة كتابة هذه الكلمات، فإن العلماء لا يعرفون أي مذنب قريب أو بعيد سيتخذ مسارا كهذا.

 

المصادر

1- Bright green comet a rare ‘messenger from the outer reaches of our solar system,’ astronomers say

https://www.space.com/comet-c2022-e3-ztf-messenger-from-outer-solar-system

2- Comets

https://solarsystem.nasa.gov/asteroids-comets-and-meteors/comets/in-depth/

3- Comet NEOWISE, the best comet of 2020

https://earthsky.org/space/how-to-see-comet-c2020-f3-neowise/

4- Oort Cloud

https://solarsystem.nasa.gov/solar-system/oort-cloud/overview/

5-  Did key building blocks for life come from deep space?

http://manoa.hawaii.edu/news/article.php?aId=9520

6- DID METEORITES BRING LIFE’S PHOSPHORUS TO EARTH?

https://astrobiology.nasa.gov/news/did-meteorites-bring-lifes-phosphorus-to-earth/

7- Comet Provides New Clues to Origins of Earth’s Oceans

https://www.nasa.gov/feature/comet-provides-new-clues-to-origins-of-earth-s-oceans

8- First comet found with ocean-like water: New clues to creation of Earth’s oceans

https://phys.org/news/2011-10-comet-ocean-like.html

9-13,000 Years Ago, a Firestorm Covered 10% of Earth’s Surface, Triggering an Ice Age

https://www.sciencealert.com/a-firestorm-bigger-than-the-one-that-killed-the-dinosaurs-triggered-an-ice-age-13-000-years-ago

10- NASA Confirms DART Mission Impact Changed Asteroid’s Motion in Space

https://www.nasa.gov/press-release/nasa-confirms-dart-mission-impact-changed-asteroid-s-motion-in-space