आकर्षक स्टारडस्ट: धूमकेतु और क्षुद्रग्रहों की व्यापक खोज

कैचिंग स्टारडस्ट, नताली स्टार्क की एक नई किताब, धूमकेतु और क्षुद्रग्रहों के साथ हमारे संबंधों की पड़ताल करती है।

(छवि: © ब्लूम्सबरी सिग्मा)

नेटली स्टार्क 10 से अधिक वर्षों से अंतरिक्ष विज्ञान अनुसंधान में सक्रिय रूप से शामिल है। वह नासा स्टारडस्ट और जैक्सा हायाबुसा जैसे सैंपल-रिटर्न स्पेस मिशनों में शामिल रही हैं, और उन्हें ईएसए रोजेटा धूमकेतु मिशन के लिए इंस्ट्रूमेंट टीमों में से एक पर सह-अन्वेषक बनने के लिए आमंत्रित किया गया था।

उनकी नई पुस्तक, "कैचिंग स्टारडस्ट," यह जांच करती है कि हम धूमकेतु और क्षुद्रग्रहों के बारे में क्या खोज रहे हैं - हम उनके बारे में कैसे सीखते हैं और धूल, बर्फीली चट्टानों को सौर मंडल की उत्पत्ति के बारे में साझा करना है। स्टार्क के साथ एक क्यू एंड ए के बारे में उसकी नई किताब यहां पढ़ें।

नीचे "कैचिंग स्टारडस्ट" के अध्याय 3 का एक अंश है। [धूमकेतु का सबसे अच्छा करीबी मुकाबला]

धूमकेतु और पृथ्वी पर क्षुद्रग्रह

पिछले 50 वर्षों के दौरान, अंतरिक्ष यंत्रीकरण अधिक से अधिक उन्नत हो गया है क्योंकि मानव ने हमारे सौर मंडल में छवि, माप और नमूने के लिए विभिन्न वस्तुओं की एक विविध संख्या का पीछा किया है। मनुष्य ने अपनी सतह पर घूमने, ड्रिलिंग करने और नमूनों को इकट्ठा करने के लिए वैज्ञानिक उपकरणों के अपने कार्गो पर विश्लेषण करने के लिए मंगल ग्रह पर पूरी तरह से काम कर रहे रोवर को सफलतापूर्वक रखा है। एक परिष्कृत वैज्ञानिक प्रयोगशाला को अपनी चट्टानों, आयनों और गैसों के विश्लेषण करने के लिए एक तेज धूमकेतु के साथ पकड़ने और भूमि पर एक दशक लंबी यात्रा पर अंतरिक्ष में भेजा गया है। और यह अंतरिक्ष अन्वेषण के हाल ही के कुछ और प्रकाश डाला गया नाम है। हालांकि, इन अग्रिमों और अद्भुत उपलब्धियों के बावजूद, पृथ्वी पर सबसे अच्छा और सबसे आसानी से नियंत्रित वैज्ञानिक उपकरण मौजूद हैं। समस्या यह है कि इन पृथ्वी उपकरणों को बहुत आसानी से अंतरिक्ष में नहीं भेजा जा सकता है - वे रॉकेट पर सवार होने के लिए बहुत भारी और संवेदनशील हैं और सटीक और सटीकता के साथ प्रदर्शन करने के लिए उन्हें निकट-परिपूर्ण परिस्थितियों की आवश्यकता होती है। तापमान और दबाव में पर्याप्त चरम सीमा के साथ अंतरिक्ष का वातावरण एक अनुकूल स्थान नहीं है, जो स्थिति नाजुक और कभी-कभी, स्वभाव प्रयोगशाला उपकरणों के अनुकूल नहीं है।

परिणाम यह है कि अंतरिक्ष में उन्नत प्रयोगशाला उपकरणों को लॉन्च करने के प्रयास के विपरीत, सावधानीपूर्वक, विचार और सटीक विश्लेषण के लिए अंतरिक्ष रॉक के नमूनों को वापस पृथ्वी पर लाने के कई फायदे हैं। हालाँकि, प्रमुख समस्या यह है कि अंतरिक्ष में चट्टानों को इकट्ठा करना और उन्हें सुरक्षित रूप से वापस पृथ्वी पर लाना कोई आसान काम नहीं है। वास्तव में, अंतरिक्ष से नमूना वापसी केवल कुछ ही बार हासिल की गई है: चंद्रमा से अपोलो और लूना मिशन के साथ 1970 के दशक में, क्षुद्रग्रह इटोकावा से हायाबुसा मिशन के साथ और धूमकेतु मिशन के साथ धूमकेतु 81P / Wild2 से। हालाँकि मून रॉक के सैकड़ों किलोग्राम पृथ्वी पर वापस आ गए हैं, हायाबुसा और स्टारडस्ट मिशनों ने केवल रॉक नमूना के मिनट मात्रा में वापसी की - धूल के आकार के टुकड़े सटीक होने के लिए। फिर भी, छोटे नमूने निश्चित रूप से नमूनों की तुलना में बेहतर हैं, क्योंकि छोटी चट्टानें भी अपनी संरचनाओं में बहुत अधिक जानकारी रख सकती हैं - रहस्य जो वैज्ञानिक पृथ्वी पर अपने अत्यधिक विशिष्ट वैज्ञानिक उपकरणों के साथ अनलॉक कर सकते हैं। [कैसे एक क्षुद्रग्रह को पकड़ने के लिए: नासा मिशन समझाया (इन्फोग्राफिक)]

विशेष रूप से, स्टारडस्ट मिशन ने धूमकेतुओं की रचना के हमारे ज्ञान को आगे बढ़ाने में बहुत कुछ हासिल किया। धूमकेतु के धूल के नमूने जो पृथ्वी पर लौट आए हैं, वे वैज्ञानिकों को उनके सीमित द्रव्यमान के बावजूद आने वाले कई दशकों तक व्यस्त रखेंगे। हम इस मिशन के बारे में और अधिक जानकारी प्राप्त करेंगे, और इसे एकत्र किए गए अनमोल नमूने, अध्याय 7 में। सौभाग्य से, अंतरिक्ष से चट्टानों को इकट्ठा करने की भविष्य की योजनाएं हैं, कुछ मिशन पहले से ही अपने रास्ते पर हैं और दूसरों को धन की प्रतीक्षा है। इन मिशनों में क्षुद्रग्रहों, चंद्रमा और मंगल की यात्राएं शामिल हैं, और जबकि वे सभी बिना किसी गारंटी के जोखिम भरे प्रयास कर सकते हैं कि वे अपने लक्ष्यों को प्राप्त करेंगे, यह जानना अच्छा है कि पृथ्वी-आधारित विश्लेषण के लिए अंतरिक्ष से नमूनों की वापसी की उम्मीद है भविष्य में।

पृथ्वी पर अंतरिक्ष चट्टानों का आगमन

सौभाग्य से, यह पता चला है कि अंतरिक्ष चट्टानों के नमूने प्राप्त करने का एक और तरीका है और इसमें पृथ्वी के सुरक्षित क्षेत्रों को छोड़ना भी शामिल नहीं है। इसका कारण यह है कि अंतरिक्ष चट्टानें स्वाभाविक रूप से हर समय उल्कापिंड के रूप में पृथ्वी पर गिरती हैं। वास्तव में, प्रत्येक वर्ष कुछ 40,000 से 80,000 टन अंतरिक्ष चट्टानें हमारे ग्रह पर गिरती हैं। इन मुक्त अंतरिक्ष नमूनों की तुलना कॉस्मिक किंडर एग्स से की जा सकती है - वे आकाशीय पुरस्कारों से भरे होते हैं, हमारे सौर मंडल के बारे में जानकारी। उल्कापिंड में क्षुद्रग्रह, धूमकेतु और अन्य ग्रहों के नमूने शामिल हो सकते हैं, जिनमें से अधिकांश को अभी तक अंतरिक्ष यान द्वारा नमूना नहीं लिया गया है।

प्रत्येक वर्ष पृथ्वी पर आने वाले हजारों टन स्पेस रॉक में से अधिकांश काफी छोटे आकार के होते हैं, जिनमें से अधिकतर धूल के आकार के होते हैं, जिनमें से हम अध्याय 4 में अधिक सीखेंगे, लेकिन कुछ व्यक्तिगत चट्टानें काफी बड़ी हो सकती हैं। पृथ्वी पर आने वाले कुछ सबसे बड़े पथरीले उल्कापिंडों का वजन 60 टन तक है, जो लगभग पांच डबल डेकर बसों के समान है। उल्कापिंड अंतरिक्ष में कहीं से भी उत्पन्न हो सकते हैं, लेकिन यह क्षुद्रग्रहों से चट्टानें हैं जो पृथ्वी पर सबसे अधिक कंकड़ के आकार के टुकड़ों के रूप में पाए जाते हैं, हालांकि धूमकेतु और ग्रहों के टुकड़े भी दिखाई दे सकते हैं। अंतरिक्ष में अपने बड़े माता-पिता के क्षुद्रग्रह से टूटने के बाद, अक्सर अन्य अंतरिक्ष वस्तुओं के साथ टकराव के दौरान, क्षुद्रग्रहों के टुकड़े पृथ्वी की ओर बढ़ते हुए समाप्त हो सकते हैं, जिससे उनकी सतहों से पूरी तरह से या छोटे टुकड़ों के टूटने का कारण बन सकता है। अंतरिक्ष में, एक बार जब क्षुद्रग्रहों के इन छोटे नमूनों को उनकी मूल चट्टान से अलग कर दिया जाता है, तो उन्हें मेटेरॉइड कहा जाता है और वे सैकड़ों, हजारों, शायद लाखों वर्ष भी बिता सकते हैं, जब तक कि अंतरिक्ष से होकर चाँद, ग्रह या सूर्य से टकराते नहीं हैं। जैसे ही चट्टान दूसरे ग्रह के वायुमंडल में प्रवेश करती है, यह एक उल्का बन जाती है और यदि और जब ये टुकड़े पृथ्वी की सतह, या किसी अन्य ग्रह या चंद्रमा की सतह पर पहुँचते हैं, तो वे उल्कापिंड बन जाते हैं। आने वाली अंतरिक्ष रॉक के उल्कापिंड में बदलने के बारे में कुछ भी जादुई नहीं है, यह बस एक नाम है जो रॉक को प्राप्त होता है जब यह शरीर की सतह पर स्थिर हो जाता है। [उल्का तूफान: 'शूटिंग स्टार्स' वर्क (इन्फोग्राफिक्स) के सुपरसॉर्स्ड डिस्प्ले

यदि ये सभी अंतरिक्ष चट्टानें स्वाभाविक रूप से पृथ्वी पर मुफ्त में पहुंचती हैं, तो आप आश्चर्यचकित हो सकते हैं कि वैज्ञानिक आखिर में नमूना लेने के लिए अंतरिक्ष जाने की परेशानी से परेशान क्यों हैं। इस तथ्य के बावजूद कि पृथ्वी पर गिरने वाली चट्टानें मानव जीवन की तुलना में सौर प्रणाली की वस्तुओं की व्यापक रेंज का नमूना ले सकती हैं, जो कई जीवनकालों में देखी जा सकती हैं, ये नमूने उन लोगों के प्रति पक्षपाती हैं जो वायुमंडलीय प्रवेश के कठोर प्रभावों से बच सकते हैं। चरम तापमान और चट्टान, या किसी भी वस्तु से पृथ्वी पर वायुमंडलीय प्रवेश के दौरान किसी भी वस्तु के अनुभव के दबाव में बदलाव के कारण यह समस्या उत्पन्न होती है, जो कई मामलों में एक चट्टान को पूरी तरह से अलग करने के लिए पर्याप्त रूप से भिन्न होती हैं।

वायुमंडलीय प्रविष्टि के दौरान तापमान में परिवर्तन वस्तु के उच्च आवक वेग के प्रत्यक्ष परिणाम के रूप में होता है, जो लगभग 10 किमी / एस से 70 किमी / एस (25,000 मिलियन मील प्रति घंटे से 150,000 किमी प्रति घंटे) के आसपास हो सकता है। इन हाइपरसोनिक वेगों पर यात्रा करते समय आने वाली स्पेस रॉक के लिए समस्या यह है कि वायुमंडल जल्दी से अपने रास्ते से बाहर नहीं जा सकता है। इस तरह का एक प्रभाव अंतरिक्ष के माध्यम से यात्रा के रूप में अनुपस्थित है, बस इसलिए कि अंतरिक्ष एक वैक्यूम है इसलिए एक दूसरे में दस्तक देने के लिए बहुत कम अणु मौजूद हैं। वायुमंडल के माध्यम से यात्रा करने वाली एक चट्टान का सामना करने वाले अणुओं पर एक बुफे और संपीड़ित प्रभाव पड़ता है, जिससे वे अपने घटक परमाणुओं में ढेर और अलग हो जाते हैं। इन परमाणुओं के आयनीकरण से गरमागरम प्लाज्मा के कफ़न का उत्पादन होता है, जिसे अत्यधिक उच्च तापमान - 20,000 डिग्री सेल्सियस (36,032 (F) तक गर्म किया जाता है - और अंतरिक्ष की चट्टान को ढँक देता है, जिससे यह सुपर-हीट हो जाता है। परिणाम यह है कि चट्टान वातावरण में जलती और चमकती दिखाई देती है; हम उसके आकार के आधार पर एक आग का गोला या शूटिंग स्टार कह सकते हैं।

इस प्रक्रिया के प्रभाव आने वाली चट्टान के लिए एक उल्लेखनीय शारीरिक परिवर्तन लाते हैं, जो वास्तव में हमारे लिए यह पहचानना आसान बनाता है कि यह पृथ्वी की सतह पर उल्कापिंड कब बन जाता है। यही है, एक संलयन क्रस्ट का गठन, जो चट्टान के रूप में विकसित होता है, निचले वायुमंडल में प्रवेश करता है और हवा के साथ घर्षण द्वारा धीमा और गर्म होता है। चट्टान का बाहरी हिस्सा पिघलना शुरू हो जाता है और तरल और गैस का मिश्रण, जो रूपों को उल्कापिंड के पीछे से बह जाता है, गर्मी के साथ ले जाता है। जबकि यह प्रक्रिया निरंतर है और इसका मतलब है कि गर्मी चट्टान में प्रवेश नहीं कर सकती है (इस प्रकार गर्मी ढाल की तरह काम कर रही है), जब तापमान अंत में गिर जाता है, पिघला हुआ 'हीट शील्ड' संलयन बनाने के लिए चट्टान की सतह पर अंतिम शेष तरल ठंडा के रूप में जम जाता है। पपड़ी। परिणामी अंधेरा, अक्सर चमकदार, उल्कापिंड पर छिल जाना एक विशिष्ट विशेषता है जिसका उपयोग अक्सर उन्हें पहचानने और स्थलीय चट्टानों से अलग बताने में मदद करने के लिए किया जा सकता है। संलयन क्रस्ट का गठन गर्मी के सबसे बुरे प्रभावों से उल्कापिंड के आंतरिक भागों की रक्षा करता है, जिससे माता-पिता क्षुद्रग्रह, धूमकेतु या ग्रह की रचना को संरक्षित किया जाता है जिससे यह उत्पन्न हुआ था। हालाँकि, यद्यपि उल्कापिंड उनके माता-पिता के समान हैं, वे एक सटीक मेल नहीं हैं। फ्यूजन क्रस्ट बनाने की प्रक्रिया में, रॉक अपने कुछ अधिक वाष्पशील घटकों को खो देता है क्योंकि वे चट्टान की बाहरी परतों में अनुभव किए गए तापमान में अत्यधिक परिवर्तन से उब जाते हैं। एक 'सही' नमूना प्राप्त करने का एकमात्र तरीका एक अंतरिक्ष वस्तु से सीधे एक इकट्ठा करना और इसे एक अंतरिक्ष यान में वापस करना होगा। हालांकि, चूंकि उल्कापिंड अंतरिक्ष से मुक्त नमूने हैं, और निश्चित रूप से अंतरिक्ष मिशन द्वारा लौटाए गए नमूनों की तुलना में अधिक भरपूर हैं, वे वैज्ञानिकों को यह पता लगाने के लिए एक महान अवसर प्रदान करते हैं कि क्षुद्रग्रह, धूमकेतु और यहां तक ​​कि अन्य ग्रह क्या वास्तव में बने हैं। वे पृथ्वी पर इस कारण से भारी अध्ययन कर रहे हैं। [6 कॉमेट पैन-स्टारआरएस के बारे में मजेदार तथ्य]

एक फ्यूजन क्रस्ट के गठन के बावजूद, वायुमंडलीय प्रवेश के प्रभाव बल्कि कठोर और विनाशकारी हो सकते हैं। कम संक्षारक, या कम कुचलने के साथ उन चट्टानों, शक्ति को अनुभव से बचने की संभावना कम होती है; यदि कोई वस्तु वायुमंडल के माध्यम से मंदी से बच जाती है, तो उसकी संपीड़ित शक्ति अधिकतम वायुगतिकीय दबाव से अधिक होनी चाहिए जो इसे अनुभव करती है। वायुगतिकीय दबाव वायुमंडल के स्थानीय घनत्व के सीधे आनुपातिक है, जो इस बात पर निर्भर करता है कि कौन सी वस्तु किसी वस्तु का सामना करती है। इसलिए, उदाहरण के लिए, मंगल के पास पृथ्वी की तुलना में एक पतला वातावरण है जो आने वाली वस्तुओं को धीमा करने के लिए कार्य नहीं करता है और बताता है कि अंतरिक्ष इंजीनियरों को लाल ग्रह की सतह पर अंतरिक्ष यान को उतारने के बारे में बहुत सावधानी से क्यों सोचना पड़ता है, क्योंकि उनका मंदीकरण सिस्टम नहीं कर सकता है पृथ्वी पर पूर्व परीक्षण किया जाए।

एक चट्टान की संपीड़ित ताकत को इसकी संरचना द्वारा नियंत्रित किया जाता है: रॉक खनिज, धातु, कार्बोनेस सामग्री, अस्थिर चरण, ताकना अंतरिक्ष की मात्रा और इसके घटक सामग्री को एक साथ कैसे पैक किया जाता है। उदाहरण के लिए, हार्डी स्पेस चट्टानें, जैसे कि लोहे से समृद्ध क्षुद्रग्रह, तापमान और दबाव में चरम परिवर्तन से बचे रहते हैं क्योंकि वे पृथ्वी के वायुमंडल के माध्यम से बड़ी गति से चलते हैं। स्टोनी उल्कापिंड भी काफी मजबूत होते हैं, भले ही उनमें बहुत कम या कोई लोहा न हो। यद्यपि लोहा मजबूत होता है, चट्टान के सख्त टुकड़े को बनाने के लिए रॉक खनिज स्वयं बहुत अच्छी तरह से बंधे हो सकते हैं। जिन उल्कापिंडों से वायुमंडलीय प्रवेश बरकरार रहने की संभावना कम होती है, उनमें वे अधिक मात्रा में वाष्पशील, छिद्रयुक्त स्थान, कार्बोनेसस चरण और तथाकथित हाइड्रेटेड खनिज होते हैं - जो पानी को अपनी वृद्धि संरचना में समायोजित कर लेते हैं। इस तरह के चरण कार्बोरेशस चोंड्रेइट्स और धूमकेतु के रूप में जाने वाले उल्कापिंडों में अधिक मात्रा में होते हैं। इसलिए, ये वस्तुएं हीटिंग के प्रभावों के प्रति अधिक संवेदनशील हैं और वे वायुगतिकीय बलों का सामना नहीं कर सकती हैं जो वे अनुभव करते हैं जैसे वे पृथ्वी के वायुमंडल से गुजरते हैं। कुछ मामलों में, वे कुछ मिश्रित गंदगी के साथ भरी हुई बर्फ के शिथिल समेकित मुट्ठी से ज्यादा कुछ नहीं हैं। यहां तक ​​कि अगर आप ऐसी सामग्री के मिश्रण से बने स्नोबॉल फेंकते हैं, तो आप इसे हवा में विघटित होने की उम्मीद कर सकते हैं। यह दर्शाता है कि क्यों धूमकेतु का एक बड़ा नमूना आमतौर पर वायुमंडलीय प्रविष्टि के कठोर दबाव और हीटिंग प्रभाव को पिघलने, विस्फोट या बहुत छोटे टुकड़ों में तोड़ने के बिना जीवित रहने की संभावना नहीं माना जाता है। जैसे, पृथ्वी पर उल्कापिंडों के बड़े संग्रह के बावजूद, वैज्ञानिक अभी भी निश्चित नहीं हैं कि उन्होंने विशेष रूप से धूमकेतु से बड़े उल्कापिंड पाए हैं क्योंकि बेहद नाजुक संरचनाएं उनके पास होने की उम्मीद है। इस सब का नतीजा यह है कि कुछ अंतरिक्ष चट्टानों का पृथ्वी पर उल्कापिंड के रूप में अत्यधिक प्रतिनिधित्व किया जाता है क्योंकि उनकी रचनाएं वायुमंडलीय प्रवेश के प्रभावों को बेहतर ढंग से झेलती हैं।

कैचिंग स्टारडस्ट से लिए गए अंश: नेटली स्टार्की द्वारा धूमकेतु, क्षुद्रग्रह और सौर मंडल का जन्म। कॉपीराइट © नताली स्टार्क 2018। ब्लूम्सबरी सिग्मा द्वारा प्रकाशित, ब्लूम्सबरी प्रकाशन की एक छाप। अनुमति के साथ पुनर्मुद्रित।