بیایید مدار زمین را تغییر دهیم

بیایید مدار زمین را تغییر دهیم

بدترین اتفاقی که می‌تواند بیفتد چیست؟

اعتبار: Getty Images

هفته گذشته، در طی جلسه استماع کنگره، لوئی گوهرت نماینده جمهوری‌خواه تگزاس از یک مقام خدمات جنگلداری ایالات متحده سوال کرد که آیا سازمان وی می‌تواند مدار ماه یا زمین را تغییر دهد تا اثرات تغییر اقلیم ناشی از انسان را تغییر دهد. به نظر می‌رسد یک ایده کاملا منطقی است، نه؟ بگذارید این کار را بکنیم.

اول، ما باید آنچه را که داریم – آنچه در معادله ما برای حرکت زمین خواهد بود، حساب کنیم. سیاره ما با فاصله متوسط ​​149.6 میلیون کیلومتری به دور خورشید می‌چرخد ​​و به اندازه کافی نور خورشید را می‌گیرد تا دمای متوسط ​​آن حدود 15 درجه سانتیگراد باشد. با این حال، رقم اخیر افزایش کمی بیش از یک درجه سانتی‌گراد از دمای معمول زمین در طول قرن گذشته است. به طور خلاصه، این جهان کمی گرم است. طبق برآورد اجماع کنونی، اگر کنترل نشود، احتمالاً گرما بسیار شدیدتر خواهد شد و میانگین دمای زمین تا دهه 2060 یک درجه سانتیگراد دیگر افزایش می‌دهد. چنین افزایشی باعث می‌شود بعضی از مناطق کنونی مملو از جمعیت کره خاکی غیرقابل سکونت شود و پایداری تمدن جهانی را همانطور که می‌شناسیم تهدید کند.

بریت شارینگوزن، یک ستاره‌شناس سیاره‌ای در کالج بلویت می‌گوید:

تعادل تابشی، تعادل بین انرژی ورودی از اشعه خورشید و انرژی ساطع شده از زمین، کلیدی برای درک ما از تغییر درجه حرارت سیاره ما است.

صفحه ای از دفتر آزمایشگاه ستاره‌شناس سیاره‌ای، بریت شارینگوزن، یک معادله دست نویس را برای تعیین تعادل تابشی یک سیاره نشان می‌دهد (که با رنگ سبز مشخص شده است) که دمای موثر آن را تنظیم می‌کند. اعتبار: بریت شارینگوزن

در اینجا ، Teq دمای زمین است، T☉ دمای خورشید است، R☉ شعاع خورشید است، X فاصله تا خورشید است و A آلبدو یا انعکاس‌پذیری زمین است. 0 جذب کامل و 1 بازتاب کامل خواهد بود. بین تغییر آب و هوا و آلبدو ارتباط وجود دارد: به عنوان مثال برف و یخ، آلبدو زیادی دارند و تا 90 درصد از نور خورشید را منعکس می‌کنند که آنها را به فضای خارج باز می‌گرداند. گرم شدن باعث ذوب شدن برف و یخ‌ها می‌شود که می‌تواند باعث کاهش آلبدو زمین شود که به نوبه خود، درنهایت منجر به افزایش درجه حرارت متوسط ​​سیاره می‌شود.

برخی از متغیرهای این معادله به طور طبیعی در حال تغییر هستند. ستاره ما خیلی آهسته در حال تورم و درخشان شدن است و با افزایش سن کمی بزرگتر و درخشان می‌شود. اتان سیگل، اخترفیزیکدان نظری و نویسنده علوم، می‌گوید در حالی که 100 میلیون سال طول می‌کشد تا درخشندگی 1 درصد افزایش یابد، اما پیش‌بینی می‌شود تمدن جهانی ساطع کننده گازهای گلخانه‌ای انرژی خورشیدی را که حفظ می‌کند، افزایش دهد.

برای خنک کردن زمین، باید یک متغیر را در سمت راست معادله کاهش دهیم: ما نمی‌توانیم به راحتی دما یا شعاع خورشید را کاهش دهیم – و کاهش قابل توجهی در انتشار گازهای گلخانه‌ای به دام انداختن گرما، تغییر آلبدو سوال وجود دارد. بنابراین بیایید  به سادگی X، فاصله تا خورشید را افزایش دهیم. تنها کاری که ما باید انجام دهیم این است که راهی پیدا کنیم تا تمام 5.972 کیلوگرم جرم کره زمین را از ستاره ما دورتر کنیم. آسان است، درست است؟

با محاسبات اسچارینگاسن، کاهش سه درجه سانتیگراد دما برای مقابله با گرمایش انسانی فعلی و آینده نزدیک، ما را مجبور می‌کند سیاره خود را به فاصله سه میلیون کیلومتر دیگر از خورشید حرکت دهیم. اسچارینگاسن با استفاده از یک محاسبه دیگر دریافت که 5 x 1031 ژول می‌تواند تمام 5,972,000,000,000,000,000,000,000 کیلوگرم جرم زمین را از مدار فعلی خود سه میلیون کیلومتر دورتر کند. این اعداد چالش‌هایی را برای طرح نماینده گوهرت به وجود می‌آورند زیرا تولید جهانی برق سالانه در حدود 1019 ژول یا 0.000000000000002 درصد از آنچه است که برای حرکت در جهان نیاز داریم. این همچنین فرض می‌کند که ما می‌توانیم تمام آن انرژی را با کارایی 100 درصدی روی زمین اعمال کنیم که به لطف قوانین ترمودینامیک، از نظر جسمی غیرممکن است.

شارینگوزن می‌گوید: یک روش دیگر وجود دارد که دانشمندان برای حرکت یک سیارک پیشنهاد داده‌اند که منفجر کردن بمب هسته‌ای در نزدیکی آن است. وی توضیح می‌دهد: “این امر اساساً بخشی از سیارك را بخار خواهد كرد  و بخار مانند دود موشك عمل می‌كند و سیارك را به سمت جلو سوق می‌دهد.”

با مقیاس بزرگتر، در اصل چنین مکانیزمی می‌تواند به اندازه کافی دگرگونی جهت تغییر مسیر یک سیاره را فراهم کند. به گفته گزا گیوك، مدیر نجوم در سیاره آدلر، با این وجود، برای انتقال زمین به فاصله مورد نیاز، یا معادل انداختن بمب اتمی به مدت 500 سال، یك بیلیون برابر انفجار هسته‌ای نیاز است. در شیکاگو استراتژی انفجار مداوم بمبهای هسته‌ای در نزدیکی سطح زمین با هدف بخار كردن قسمتهایی از آن برای عمل به عنوان اگزوز موشك نیز دارای چندین نقص است. برای اهداف ما، مهمترین اثر مخرب این است که انفجارها خود باعث گرم شدن کره زمین می‌شوند و هدف اعلام شده برای معکوس کردن گرم شدن کره زمین را خنثی می‌کنند.

یک گزینه دیگر این است که با استفاده از پروازهای نزدیک به سیارات، انرژی سایر اجرام آسمانی مانند عبور سیارکها یا دنباله‌دارها را کم کنید. این تکنیک بطور منظم و با موفقیت بسیار زیاد، توسط فضاپیماهایی استفاده می‌شود که سرعت آنها را با عبور از نزدیک به یک سیاره افزایش داده تا بخشی از انرژی مداری آن را بدزدند. سیگل می‌گوید: برای جابجایی سیاره ما مسئله این است که جرم كل كمربند سیاركی فقط 4 تا 5 درصد از ماه یا 0.05 تا 0.06 درصد زمین است. او می‌گوید با استفاده از جرم کل کمربند سیارکی در پروازها، زمین کمتر از 748000 کیلومتر یا یک چهارم فاصله موردنیاز ما از خورشید کوچ خواهد کرد و یک برخورد خارج از مسیر با سیاره ما باعث نزدیک شدن بیش از حد و برخورد خواهد شد مانند آنچه  ناشی از برخورد سیارکی است که دایناسورها را در یک انقراض جهانی از بین برد.

خوشبختانه، ما یک سنگ فضایی بسیار عظیمتر در کنار سیاره زمین داریم: ماه خودمان. آیا می‌توانیم گرانشی را که ماه را به زمین متصل می‌کند “قطع” کنیم و در نتیجه سیاره خود را به مدار وسیعتری ببریم؟ سیگل می‌گوید، نه به روشی که امروز قادر به انجام آن هستیم و عواقب آن فاجعه‌بار خواهد بود. علاوه بر کاهش جزر و مد، کره زمین بدون ماه دارای شبهای بسیار تاریکتر، روزهای کوتاهتر و فصول خشن و غیرقابل پیش‌بینی خواهد بود، زیرا دارای یک محور چرخش بی‌ثبات است.

چه می‌شود اگر به جای خلاص شدن از شر ماهواره طبیعی خود، فقط مدار آن را به دور زمین تغییر دهیم؟ متئو سریوتی، دانشمند موشکی در دانشکده مهندسی جیمز وات دانشگاه گلاسگو می‌گوید: افزایش شعاع مدار ماه به میزان 10 درصد می‌تواند روی مسیر خود زمین به دور خورشید تأثیر بگذارد.

سریوتی می‌گوید ما می‌توانیم مواد را از ماه استخراج و تسریع كنیم. با استفاده از لیزر 100 گیگاواتی، یا لیزری با تقریباً قدرت هر توربین بادی در ایالات متحده، برداشتن مقدار کافی مواد از سطح ماه 300 تریلیون سال طول می‌کشد. همیشه گزینه هسته‌ای فوق‌الذکر نیز وجود دارد که می‌تواند برای حرکت دادن ماه به جای زمین استفاده شود. یکی دیگر از انتخاب‌های کمتر خطرناک، استخراج دستی مواد ماه با موشکهای معمولی است.

سریوتی می‌گوید: “اگر ما قادر به ساختن یک فضاپیمای روی ماه و ساختن موشکی معادل فالکون اسپیس ایکس برای برداشتن مواد ماه در اعماق فضا بودیم، به پرتاب 7 x 10¹⁶  نیاز خواهیم داشت.” این 70 هزار تریلیون پرتاب موشک است. برای مقایسه، در تمام دوران فضا، بشر فقط موفق به رسیدن 70780 پرتاب شده است و بیش از نیمی از آنها جو زمین را ترک نکردند.

گیوک می‌گوید، انسان‌ها می‌توانند در استفاده از سیارکها در مسیر پرواز پیچ و تاب ایجاد کنند و در عوض آنها را در مسیر برخورد با ماه قرار دهند. برای ایجاد یک تفاوت اساسی، ما به دنباله‌دارهایی به اندازه کیلومتر نیاز داریم تا برای چند صد سال هر ثانیه به ماه برخورد کنند. با این وجود، یک پرتابه خارج از مسیر می‌تواند باعث انقراض جرم سیاره‌ای شود.

گيوك مي‌گويد: به دليل بزرگ بودن تغييرات لازم براي افزايش مدار زمين، هرگونه مداخله احتمالاً حداقل براي ميليونها سال طول خواهد كشيد كه اين مسئله جامعه‌شناسي غيرمنتظره‌اي را به وجود مي‌آورد، مقیاس های زمانی و در واقع، هیچ تمدنی در تاریخ بشر بیش از چند هزار سال دوام نیافته است.

سیگل می‌گوید، سرانجام، حتی اگر انسان‌ها با استفاده از هر یک از این روش‌ها موفق به تغییر مدار سیاره ما شوند، نمی‌توانند آرام بنشینند. وی می‌گوید: “اگر حتی به نوعی بتوانیم این تغییر عظیم را در مدار زمین ایجاد كنیم، همچنان به افزایش غلظت گازهای گلخانه‌ای در زمین ادامه می‌دهیم.“

ترجمه سارا سیدحاتمی

A Modest Proposal: Let’s Change Earth’s Orbit

What’s the worst that could happen?

• By Maddie Benderon June 18, 2021

https://www.scientificamerican.com/article/a-modest-proposal-lets-change-earths-orbit/