NASA’nın Gelişmiş Kavramlar Laboratuvarı tarafından tasavvur edildiği gibi, tozlu bir ay manzarası. Kredi: NASA
Soğuk bir kış gününde güneşin sıcaklığı hoş karşılanır. Yine de insanlık gittikçe daha fazla sera gazı saldıkça, Dünya’nın atmosferi güneş enerjisini giderek daha fazla hapsediyor ve Dünya’nın sıcaklığını istikrarlı bir şekilde artırıyor. Bu eğilimi tersine çevirmek için bir strateji, güneş ışığının bir kısmını gezegenimize ulaşmadan önce engellemektir. Bilim adamları on yıllardır, küresel ısınmanın etkilerini hafifletmek için güneş ışınımını yeterince (%1 ila %2) engellemek için ekranlar, nesneler veya toz parçacıkları kullanmayı düşündüler.
Utah Üniversitesi liderliğindeki bir çalışma güneş ışığını korumak için toz kullanma potansiyelini araştırdı. Toz parçacıklarının farklı özelliklerini, toz miktarlarını ve Dünya’yı gölgelemek için en uygun yörüngeleri analiz ettiler. Yazarlar, Dünya’dan Dünya ile güneş arasındaki “Lagrange Noktası”ndaki (L1) bir ara istasyona toz fırlatmanın en etkili yol olacağını ancak astronomik maliyet ve çaba gerektireceğini buldular. Bir alternatif, ay tozu kullanmaktır. Yazarlar bunun yerine Ay’dan Ay tozu fırlatmanın Dünya’yı gölgelemenin ucuz ve etkili bir yolu olabileceğini öne sürüyorlar.
Dünya ile güneş arasında fırlatılan simüle edilmiş toz akışı. Bu toz bulutu, Dünya’dan bakıldığında güneşin diskini geçerken gösterilir. Ay yüzeyinden fırlatılanlar da dahil olmak üzere bunun gibi akışlar geçici bir güneşlik görevi görebilir. Kredi: Ben Bromley/Utah Üniversitesi
Gökbilimciler ekibi, her zamanki araştırma odak noktaları olan uzak yıldızların etrafındaki gezegen oluşumunu incelemek için kullanılan bir tekniği uyguladılar. Gezegen oluşumu, ev sahibi yıldızın etrafında halkalar oluşturabilen çok sayıda astronomik tozu harekete geçiren karmaşık bir süreçtir. Bu halkalar, merkezi yıldızdan gelen ışığı yakalar ve onu Dünya’da tespit edebileceğimiz bir şekilde yeniden yayar. Yeni gezegenler oluşturan yıldızları keşfetmenin bir yolu, bu tozlu halkaları aramaktır.
“Fikrin tohumu buydu; Fizik profesörü Ben Bromley, az miktarda malzeme alıp onu Dünya ile güneş arasındaki özel bir yörüngeye yerleştirip parçalasaydık, az miktarda kütle ile çok fazla güneş ışığını engelleyebilirdik” dedi. astronomi ve çalışmanın baş yazarı.
Lagrange noktası 1’deki ara istasyondan fırlatılan tozdan bir simülasyon. Dünya üzerindeki gölge, netlik için abartılmıştır. Kredi: Ben Bromley
“Oluşması dört milyar yıldan fazla zaman alan ay tozunun, Dünya’nın sıcaklığındaki artışı yavaşlatmaya nasıl yardımcı olabileceğini düşünmek harika; bu sorun, bizim 300 yıldan daha az zamanımızı aldı. Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian.
Bu makale, yakın zamanda PLOS Climate dergisinde yayınlandı.
Gölge Düşürme
Bir kalkanın genel etkinliği, kalkanın dönen bir yörüngeyi sürdürme yeteneğine bağlıdır. yeryüzünde bir gölge. Lisans öğrencisi ve çalışmanın ortak yazarı Sameer Khan, yörüngelerin yeterli gölgeleme sağlayacak kadar uzun süre toz tutabileceği ilk keşfi yönetti. Khan’ın çalışması, tozu olması gereken yerde tutmanın zorluğunu gösterdi.
“Güneş sistemimizdeki başlıca gök cisimlerinin konumlarını ve kütlelerini bildiğimiz için, yerçekimi yasalarını basitçe birkaç farklı yörünge için zaman içinde simüle edilmiş bir güneş kalkanının konumu,” dedi Khan.
İki senaryo ümit vericiydi. İlk senaryoda yazarlar, yerçekimi kuvvetlerinin dengelendiği, Dünya ile güneş arasındaki en yakın nokta olan L1 Lagrange noktasında bir uzay platformu konumlandırdılar. Lagrange noktalarındaki nesneler, iki gök cismi arasındaki bir yol boyunca kalma eğilimindedir; bu nedenle James Webb Uzay Teleskobu (JWST), Dünya’nın karşı tarafında bir Lagrange noktası olan L2’de bulunur.
Ay yüzeyinden fırlatılan tozun Dünya’dan bakıldığında simülasyonu. Kredi: Ben Bromley
Araştırmacılar, bilgisayar simülasyonlarında Dünya, güneş, ay ve diğer güneş sistemi gezegenlerinin konumu dahil olmak üzere L1 yörüngesi boyunca test parçacıkları gönderdiler ve parçacıkların nerede olduğunu izlediler. dağınık. Yazarlar, tam olarak fırlatıldığında, tozun Dünya ile güneş arasında bir yol izleyeceğini ve en azından bir süre etkili bir şekilde gölge yaratacağını buldular. 13.000 kiloluk JWST’den farklı olarak, toz, güneş sistemi içindeki güneş rüzgarları, radyasyon ve yerçekimi tarafından kolayca rotasından çıkarıldı. Herhangi bir L1 platformunun, ilk serpinti dağıldıktan sonra birkaç günde bir yörüngeye fırlayacak sonsuz sayıda yeni toz grubu kaynağı oluşturması gerekirdi.
“Kalkanın, uygulanabilmesi için L1’de yeterince uzun süre kalmasını sağlamak oldukça zordu. anlamlı bir gölge L1 kararsız bir denge noktası olduğu için bu şaşırtıcı gelmemeli. Khan, “Güneş kalkanının yörüngesindeki en ufak bir sapma bile onun hızla yerinden çıkmasına neden olabilir, bu nedenle simülasyonlarımızın son derece hassas olması gerekiyordu” dedi.
İkinci senaryoda, yazarlar, yüzeyden ay tozu fırlattılar. ayın güneşe doğru. Ay tozunun doğal özelliklerinin bir güneş kalkanı olarak etkili bir şekilde çalışmak için doğru olduğunu buldular. Simülasyonlar, etkili bir güneş kalkanı görevi gören L1’e yönelik mükemmel yörüngeler bulana kadar Ay tozunun çeşitli rotalar boyunca nasıl dağıldığını test etti. Bu sonuçlar sevindirici haberler çünkü Ay’dan toz fırlatmak için Dünya’dan çok daha az enerji gerekiyor. Bu önemlidir, çünkü bir güneş kalkanındaki toz miktarı, Dünya’daki büyük bir maden işletmesinin çıktısıyla karşılaştırılabilecek kadar fazladır. Ayrıca, yeni güneşten koruma yörüngelerinin keşfi, ay tozunun L1’de ayrı bir platforma gönderilmesinin gerekli olmayabileceği anlamına gelir.
Sadece bir ay görüntüsü mü?
Yazarlar, bu çalışmanın yalnızca bu senaryoların lojistik açıdan uygulanabilir olup olmadığını değerlendirmek yerine bu stratejinin potansiyel etkisini araştırıyor.
“Biz iklim değişikliği veya kütleyi bir yerden başka bir yere taşımak için gereken roket bilimi konusunda uzman değiliz. Bu yaklaşımın ne kadar etkili olabileceğini görmek için çeşitli yörüngelerdeki farklı toz türlerini araştırıyoruz. Bromley, “Böylesine kritik bir sorun için ezber bozan bir şeyi kaçırmak istemiyoruz” dedi.
En büyük lojistik zorluklardan biri olan toz akışlarını birkaç günde bir yenilemek de bir avantaja sahip. Sonunda, güneş radyasyonu toz parçacıklarını güneş sistemi boyunca dağıtır; güneş kalkanı geçicidir ve kalkan parçacıkları Dünya’ya düşmez. Yazarlar, yaklaşımlarının “Snowpiercer” adlı bilim kurgu öyküsündeki gibi sürekli soğuk, yaşanmaz bir gezegen yaratmayacağını garanti ediyorlar.
“Stratejimiz, iklim değişikliğini ele almada bir seçenek olabilir,” dedi Bromley, ” daha fazla zamana ihtiyacımız varsa.”
Referans: “Dust as a solar shield” yazan Benjamin C. Bromley, Sameer H. Khan ve Scott J. Kenyon, 8 Şubat 2023, PLOS İklim.
DOI: 10.1371/journal.pclm.0000133