الكويكب الذي أعادت DART رصف سطحه

حين اصطدمت مركبة DART التابعة لناسا بديمورفوس في 26 سبتمبر 2022، غيّرت مدار هذا الكويكب الصغير حول شريكه الأكبر، ديديموس. وراقبت التلسكوبات والمسبار الصغير LICIACube عمودًا من الحطام يتطاير. ويشير الزخم المنقول وشكل ذلك العمود إلى أن ديمورفوس كومة ركام (rubble pile): كومة مفككة من الصخور الجلمودية والحصى، بالكاد تتماسك.

غير أن بنى داخلية مختلفة يمكن أن تتوافق مع هذه الأرصاد. فتساءل فريق من بلجيكا ورومانيا عن المكان الذي ذهب إليه الحطام بعد ذلك، وعمّا يعنيه ذلك لمهمة هيرا (Hera) التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية، التي تصل إلى الكويكبين أواخر عام 2026 لإتمام تجربة DART.

ثمانية ملايين جسيم وكرة وزنها 580 كيلوغرامًا

استخدم الباحثون شيفرة هيدروديناميكا الجسيمات الملساء (SPH)، التي تقسّم الجسم إلى ملايين الجسيمات الصغيرة التي تحمل كتلة ويدفع بعضها بعضًا، نحو 8 ملايين في كل تشغيل.

• مُثّلت DART بـكرة من الألومنيوم وزنها 580 كيلوغرامًا تصطدم بسرعة 6.14 كم/ث، على امتداد مسارها المُعاد بناؤه.
• مُثّل ديمورفوس بمجسّم إهليلجي أبعاده نحو 177 × 151 × 116 مترًا: صخور جلمودية حادة الزوايا يتراوح عرضها بين 2.2 و18 مترًا، مرصوصة في حصى يشكّل الفراغ 45% منه.
• أضافت نسخة ثانية صخرة جلمودية عرضها 64 مترًا في المركز. ويزن الجسمان 3.53 و3.79 مليار كيلوغرام.
• أُدرجت جاذبية ديديموس، على بعد 1.2 كم، ودوران الكويكبين. وغطّى كل تشغيل ست ساعات، أي نحو نصف مدار ديمورفوس حول ديديموس.

ثلاثة عشر بالمئة صعودًا، واثنا عشر بالمئة عودةً

• أطلق الاصطدام نحو 13% من كتلة ديمورفوس، معظمها بسرعة بضعة سنتيمترات في الثانية.
• عاد نحو 12% من كتلة الكويكب ليسقط عليه. أما نحو 1% فأسَره ديديموس أو بقي مرتبطًا بالكويكبين؛ ولم يفلت من النظام إلا نحو 0.2%.
• سقط نحو 80% من المادة العائدة في غضون 30 دقيقة.

بدلًا من فوهة على شكل وعاء، خلّف الاصطدام منخفضًا مسطّح القاع. وغطّى الحطام العائد السطح بأكمله، لكن على نحو غير متساوٍ: بعمق أكثر من 8 أمتار حول حافة المنخفض، ولا يتجاوز بضع عشرات من السنتيمترات قرب النقطة المقابلة (antipode)، أي النقطة المقابلة لموقع الاصطدام. ففي جاذبية بهذا الضعف، تَحني جاذبيةُ ديديموس ودورانُ الكويكبين مساراتِ الحطام البطيء؛ ومن دون هذه التأثيرات، كانت المحاكاة السابقة تعطي غطاءً متساويًا.

اخترقت الصخور الجلمودية الكبيرة الحطامَ المتساقط، وبقيت مكشوفة وحمت الأرض خلفها. ولم تكد الصخرة المركزية تغيّر النمط العام: فبعيدًا عن الحافة وعن الصخور الجلمودية، يقل الفرق في السُّمك بين طبقتي الحطام في النموذجين عمومًا عن متر واحد.

يسارًا: مقاطع عرضية للكويكبين المحاكيين قبل الاصطدام وبعده (الصف السفلي: مع صخرة جلمودية مركزية). يمينًا: غطاء الحطام في النموذج المتجانس من أربعة جوانب (الأصفر: حطام متساقط؛ الأزرق: أقل من 20 سم). — الشكل 1، Raducan وآخرون (2026)، arXiv:2610.35718.

جاذبية بنتوءات جديدة

قبل الاصطدام، كان شكل الكويكب يحدد نمط الجاذبية على سطحه. وبعده، لا تكاد الصورة العامة تتحرك، لكن تظهر تغيّرات محلية تبلغ نحو 0.004 مليمتر في الثانية المربعة (تُقاس الجاذبية بالسرعة التي يكتسبها جسم مُفلَت في كل ثانية)، أي قرابة 10% من الجاذبية المحلية قبل الاصطدام. وتأتي النتوءات الجديدة أساسًا من الصخور الجلمودية بحجم المتر: فهي تُقذف أبطأ من الحصى، فتميل إلى البقاء على الكويكب، كما أن الاصطدام يحفر أيضًا صخورًا مدفونة ويُخرجها.

وماذا عن الصخرة الخفية ذات الأمتار الأربعة والستين؟ إنها تجعل الجاذبية أقوى في كل مكان، لمجرد أن الجسم أثقل، لكنها لا تترك أي نمط كاشف، إلا في موضع واحد. فداخل المنخفض، قرّب الحفرُ السطحَ منها بنحو 20 مترًا. ومقارنةً بجسم له الشكل نفسه وكثافة متجانسة (شذوذ بوغير، Bouguer anomaly)، تكون الجاذبية هناك أعلى بنحو 10% — وهي نسبة 10% مختلفة عن تلك المذكورة أعلاه، التي كانت تقارن الكويكب قبل الاصطدام وبعده — وهي إشارة غائبة عن النموذج المتجانس.

جاذبية السطح المحاكاة قبل الاصطدام (في الأعلى) وبعده بست ساعات (في الوسط)، والتغيّر (في الأسفل)، من دون صخرة جلمودية مركزية (يسارًا) ومعها (يمينًا)؛ ويشير الصليب إلى موقع الاصطدام. — الشكل 3، Raducan وآخرون (2026)، arXiv:2610.35718.

ما ستواجهه أجهزة هيرا

ستقيس هيرا شكل الكويكبين وكتلتهما. وسيستكشف قمرها الصناعي المكعب (CubeSat) الصغير، جوفنتاس (Juventas)، ديمورفوس برادار منخفض التردد، JuRa، وبعد الهبوط، سيقيس الجاذبية المحلية بمقياس الجاذبية GRASS. وستسجّل الكاميرا HyperScout-H السطح في نطاقات ضيقة من الضوء بين 0.65 و0.95 ميكرومتر.

• الألوان. لا يسبر الضوء المنعكس إلا الميكرومترات القليلة العليا (أجزاء من ألف من المليمتر) من السطح، وحتى أرقّ الرواسب المتوقعة أسمك من ذلك: ففي ألوان HyperScout-H، قد يبدو معظم ديمورفوس وكأن سطحه تجدّد للتو، فيُظهر حطام DART لا السطح الذي كان موجودًا قبله. ومن المرجح أن يبقى السطح القديم قرب النقطة المقابلة وبجوار الصخور الجلمودية الحامية.
• الجاذبية. التغيّرات المتوقعة أكبر بنحو مئة مرة مما يستطيع GRASS رصده. ويمكن للصخور الجلمودية القريبة والحطام غير المتساوي أن يغيّرا قوة الجذب الذي يقيسه واتجاهه معًا.
• العمق. أسهل ما يكون استشعار الداخل العميق من داخل المنخفض. لكن نقطة واحدة قد لا تمثّل الكويكب كله، والجاذبية وحدها لا تستطيع الفصل بين الصخور القريبة من السطح والصخور العميقة: وعلى الرادار، الذي ينظر إلى الداخل، أن يسد هذه الثغرة.

ست ساعات وحالتان قصويان

هاتان نسختان قصويان من ديمورفوس، لا النسخة الحقيقية؛ وكلتاهما أثقل من تقدير حديث مستمد من حركته، يبلغ نحو 2.7 مليار كيلوغرام. وتفترض السماكات أن الحصى المتساقط أقل كثافة بنسبة 20% مما كان عليه؛ وإذا كان أكثر انتفاشًا، فالطبقات أسمك مما ورد. وحين تتوقف المحاكاة عند ست ساعات، تكون آخر 6% من الحطام لا تزال تدور حول الكويكبين، على مسارات قد يستغرق انتهاؤها من أيام إلى أسابيع.