ביום חורף קר, חמימות השמש מתקבלת בברכה. אולם ככל שהאנושות פולטת יותר ויותר גזי חממה, כדור הארץ לוכד יותר ויותר מאנרגיית השמש ומעלה בהתמדה את טמפרטורת כדור הארץ. אסטרטגיה אחת להיפוך מגמה זו היא ליירט חלק מאור השמש לפני שהוא מגיע לכוכב הלכת שלנו. במשך עשרות שנים, מדענים שקלו להשתמש במסכים, חפצים או חלקיקי אבק כדי לחסום מספיק מקרינת השמש – בין 1 ל-2% – כדי למתן את השפעות ההתחממות הגלובלית.
מחקר בראשות אוניברסיטת יוטה חקר את הפוטנציאל של שימוש באבק כדי להגן על אור השמש. הם ניתחו תכונות שונות של חלקיקי אבק, כמויות אבק והמסלולים שיהיו המתאימים ביותר להצללת כדור הארץ. המחברים מצאו ששיגור אבק מכדור הארץ לתחנת ביניים ב"נקודת Lagrange" בין כדור הארץ לשמש (L1) יהיה היעיל ביותר אך ידרוש עלות ומאמץ אסטרונומיים. חלופה היא להשתמש באבק ירח. המחברים טוענים כי שיגור אבק ירח מהירח במקום זאת יכול להיות דרך זולה ויעילה להצל על כדור הארץ.
צוות האסטרונומים יישם טכניקה המשמשת לחקר היווצרות כוכבי לכת סביב כוכבים רחוקים, מוקד המחקר הרגיל שלהם. היווצרות כוכב לכת הוא תהליך מבולגן שמעלה הרבה אבק אסטרונומי שיכול ליצור טבעות סביב הכוכב המארח. הטבעות הללו מיירטות אור מהכוכב המרכזי ומקרינות אותו מחדש באופן שנוכל לזהות אותו על פני כדור הארץ. אחת הדרכים לגלות כוכבים היוצרים כוכבי לכת חדשים היא לחפש את הטבעות המאובקות הללו.
"זה היה הזרע של הרעיון; אם ניקח כמות קטנה של חומר ונשים אותו במסלול מיוחד בין כדור הארץ לשמש ונפרק אותו, נוכל לחסום הרבה אור שמש עם כמות קטנה של מסה, " אמר בן ברומלי, פרופסור לפיזיקה ואסטרונומיה והמחבר הראשי של המחקר.
"מדהים להרהר כיצד אבק הירח – שלקח יותר מארבעה מיליארד שנים ליצור – עשוי לעזור להאט את העלייה בטמפרטורה של כדור הארץ, בעיה שלקח לנו פחות מ-300 שנה לייצר", אמר סקוט קניון, מחבר שותף של המחקר מהמרכז לאסטרופיזיקה | הרווארד וסמית'סוניאן.
המאמר פורסם ביום רביעי, 8 בפברואר 2023, בכתב העת PLOS אקלים.
הטלת צל
היעילות הכוללת של מגן תלויה ביכולתו לקיים מסלול המטיל צל על כדור הארץ. Sameer Khan, סטודנט לתואר ראשון ושותף למחקר, הוביל את החקירה הראשונית שלתוכו מסלולים יכולים להחזיק אבק במיקום מספיק זמן כדי לספק הצללה מספקת. עבודתו של חאן הדגימה את הקושי לשמור אבק במקום בו אתה צריך להיות.
"מכיוון שאנו יודעים את המיקום והמסה של גרמי השמיים העיקריים במערכת השמש שלנו, אנו יכולים פשוט להשתמש בחוקי הכבידה כדי לעקוב אחר מיקומו של מגן שמש מדומה לאורך זמן עבור מספר מסלולים שונים", אמר חאן.
שני תרחישים היו מבטיחים. בתרחיש הראשון, המחברים מיקמו פלטפורמת חלל בנקודת L1 Lagrange, הנקודה הקרובה ביותר בין כדור הארץ לשמש שבה כוחות הכבידה מאוזנים. עצמים בנקודות לגרנז' נוטים להישאר לאורך נתיב בין שני גרמי השמיים, וזו הסיבה שטלסקופ החלל ג'יימס ווב (JWST) ממוקם ב-L2, נקודת לגראנז' בצד הנגדי של כדור הארץ.
בסימולציות ממוחשבות, החוקרים ירו חלקיקי ניסוי לאורך מסלול L1, כולל מיקומם של כדור הארץ, השמש, הירח וכוכבי לכת אחרים במערכת השמש, ועקבו אחר היכן התפזרו החלקיקים. המחברים גילו שכאשר ישוגר במדויק, האבק יעקוב אחר נתיב בין כדור הארץ לשמש, ולמעשה יוצר צל, לפחות לזמן מה. בניגוד ל-JWST במשקל 13,000 פאונד, האבק הועף בקלות מהמסלול על ידי רוחות השמש, הקרינה והכבידה בתוך מערכת השמש. כל פלטפורמת L1 תצטרך ליצור אספקה אינסופית של קבוצות אבק חדשות כדי להתפוצץ למסלול כל כמה ימים לאחר התפוגגות הריסוס הראשוני.
"זה היה די קשה לגרום למגן להישאר ב-L1 מספיק זמן כדי להטיל צל משמעותי. עם זאת, זה לא אמור להפתיע, מכיוון ש-L1 היא נקודת שיווי משקל לא יציבה. אפילו הסטייה הקלה ביותר במסלול של מגן השמש יכולה לגרום זה יסחף במהירות ממקומו, אז ההדמיות שלנו היו צריכות להיות מדויקות ביותר", אמר חאן.
בתרחיש השני, המחברים ירו אבק ירח מפני השטח של הירח לעבר השמש. הם גילו שהתכונות הטבועות של אבק הירח היו בדיוק נכונות לעבוד ביעילות כמגן שמש. ההדמיות בדקו כיצד אבק ירח התפזר לאורך מסלולים שונים עד שמצאו מסלולים מצוינים המכוונים לכיוון L1 ששימש כמגן שמש יעיל. התוצאות הללו הן חדשות מבורכות, כי יש צורך בהרבה פחות אנרגיה כדי לשגר אבק מהירח מאשר מכדור הארץ. זה חשוב מכיוון שכמות האבק במגן סולארי היא גדולה, דומה לתפוקה של פעולת כרייה גדולה כאן על כדור הארץ. יתר על כן, גילוי מסלולי מיגון השמש החדשים פירושה שליחת אבק הירח לפלטפורמה נפרדת ב-L1 עשויה שלא להיות נחוצה.
רק צילום ירח?
המחברים מדגישים כי מחקר זה רק בוחן את ההשפעה הפוטנציאלית של אסטרטגיה זו, במקום להעריך אם תרחישים אלו אפשריים מבחינה לוגיסטית.
"אנחנו לא מומחים בשינויי אקלים, או במדעי הטילים הדרושים כדי להעביר מסה ממקום אחד למקום אחר. אנחנו רק חוקרים סוגים שונים של אבק במגוון מסלולים כדי לראות כמה יעילה הגישה הזו עשויה להיות. לא רוצה לפספס מחליף משחק לבעיה כה קריטית", אמר ברומלי.
לאחד האתגרים הלוגיסטיים הגדולים ביותר – חידוש זרמי אבק כל כמה ימים – יש גם יתרון. בסופו של דבר, קרינת השמש מפזרת את חלקיקי האבק בכל מערכת השמש; מגן השמש הוא זמני וחלקיקי המגן אינם נופלים על כדור הארץ. המחברים מבטיחים שגישתם לא תיצור כוכב לכת קר לצמיתות, בלתי ניתן למגורים, כמו בסיפור המדע הבדיוני, "פורץ שלג".
"האסטרטגיה שלנו יכולה להיות אופציה בטיפול בשינויי האקלים", אמר ברומלי, "אם מה שאנחנו צריכים זה יותר זמן".
קישור לכתבת המקור – 2023-02-08 22:56:58
