مقياس باليرمو

مقياس باليرمو، أو مقياس باليرمو التقني لمخاطر الاصطدام، هو مقياس لوغاريتمي يستخدمه علماء الفلك لتقييم المخاطر المحتملة لاصطدام جسم قريب من الأرض . يجمع هذا المقياس نوعين من البيانات - احتمالية الاصطدام والطاقة الحركية المقدرة - في قيمة واحدة تُسمى "قيمة الخطر". تشير القيمة 0 إلى أن الخطر يُعادل الخطر الأساسي (المُعرَّف بأنه متوسط ​​المخاطر التي تُشكلها الأجسام من نفس الحجم أو أكبر على مر السنين حتى تاريخ الاصطدام المحتمل). ^{[ 1 ]} أما القيمة +2 فتشير إلى أن الخطر أكبر بمئة ضعف من خطر حدث عشوائي في الخلفية. تعكس قيم المقياس الأقل من -2 أحداثًا ليس لها عواقب محتملة، بينما تشير قيم مقياس باليرمو بين -2 و0 إلى حالات تستدعي مراقبة دقيقة. يوجد مقياس مشابه ولكنه أقل تعقيدًا، وهو مقياس تورينو ، الذي يُستخدم في تبسيط الوصف في وسائل الإعلام غير العلمية.

اعتبارًا من 2 أبريل 2026  لا يوجد أي كويكب لديه تصنيف تراكمي للتأثيرات أعلى من 0، وكويكبان فقط - (29075) 1950 DA و 101955 Bennu - لديهما تصنيفات بين -2 و 0. تاريخيًا، كان لدى ثلاثة كويكبات تصنيفات أعلى من 0 ونصف دستة أخرى أعلى من -1، ولكن تم تخفيض تصنيف معظمها منذ ذلك الحين.

صُمم مقياس باليرمو لعلماء الفلك لمقارنة مخاطر الاصطدام على المستوى التقني، وليس لعامة الناس. ^{[ 2 ]} وقد اعتُمد في اجتماع الفريق العامل المعني بالأجسام القريبة من الأرض التابع للجنة الفرعية العلمية والتقنية التابعة للجنة الأمم المتحدة المعنية بالاستخدامات السلمية للفضاء الخارجي، والذي عُقد في باليرمو ، إيطاليا، في الفترة من 11 إلى 16 يونيو 2001. ^{[ 3 ]}

يقارن المقياس احتمالية التأثير المحتمل المكتشف بمتوسط ​​المخاطر التي تشكلها الأجسام ذات الحجم نفسه أو أكبر على مر السنين حتى تاريخ التأثير المحتمل. يُعرف متوسط ​​المخاطر هذا الناتج عن التأثيرات العشوائية باسم المخاطر الأساسية. قيمة مقياس باليرمو،${\displaystyle P}$، ويتم تعريفها بالمعادلة التالية:

${\displaystyle P\equiv \log _{10}{\frac {p_{i}}{f_{B}T}}}$

أين

• ${\displaystyle p_{i}}$احتمالية التأثير
• ${\displaystyle T}$هي الفترة الزمنية حتى حدوث التأثير المحتمل الذي يتم أخذه في الاعتبار
• ${\displaystyle f_{B}}$تردد التأثير الخلفي

يتم تعريف تردد التأثير الخلفي لهذا الغرض على النحو التالي:

${\displaystyle f_{B}=0.03\,E^{-{\frac {4}{5}}}{\text{ yr}}^{-1}\;}$

حيث عتبة الطاقة${\displaystyle E}$يُقاس بالميغاطن ، و yr هي وحدة قياس${\displaystyle T}$مقسومة على سنة واحدة.

على سبيل المثال، تشير هذه الصيغة إلى أن القيمة المتوقعة للوقت من الآن وحتى الاصطدام التالي الذي تزيد قوته عن ميغا طن واحد هي 33 عامًا، وأنه عند حدوثه، هناك احتمال بنسبة 50% أن تتجاوز قوته 2.4 ميغا طن. هذه الصيغة صالحة فقط ضمن نطاق معين من${\displaystyle E}$.

ومع ذلك، وجدت ورقة بحثية أخرى ^{[ 4 ]} نُشرت في عام 2002 - وهو نفس العام الذي نُشرت فيه الورقة البحثية التي يستند إليها مقياس باليرمو - قانونًا للقوة بثوابت مختلفة:

${\displaystyle f_{B}=0.00737E^{-0.9}\;}$

تعطي هذه الصيغة معدلات أقل بكثير لقيمة معينة${\displaystyle E}$على سبيل المثال، يُحدد معدل حدوث النيازك التي تبلغ قوتها 10 ميغا طن أو أكثر (مثل انفجار تونغوسكا ) بواقع مرة واحدة كل ألف عام، بدلاً من مرة واحدة كل 210 أعوام (أو احتمال 38% لحدوثها مرة واحدة على الأقل في القرن) كما في معادلة باليرمو. مع ذلك، يُشير الباحثون إلى هامش خطأ كبير (مرة واحدة كل 400 إلى 1800 عام للنيازك التي تبلغ قوتها 10 ميغا طن)، ويعود ذلك جزئياً إلى عدم اليقين في تحديد طاقات الاصطدامات الجوية التي استخدموها في حساباتهم.

مخطط مخاطر الخلفية في باليرمو

الطاقة (طن متري)	احتمال
	مرة واحدة في هذا العدد من السنوات	مرة واحدة على الأقل في واحدة...
		عقد	قرن	الألفية	ملايين السنين
0.1	5.28	87.73%	>99.99%	>99.99%	>99.99%
1	33.3	26.26%	95.24%	>99.99%	>99.99%
10	210	4.65%	37.91%	99.15%	>99.99%
100	1327	0.75%	7.26%	52.94%	>99.99%
1000	8373	0.12%	1.19%	11.26%	>99.99%
10000	52,830	0.019%	0.19%	1.88%	>99.99%
100,000	333,333	0.003%	0.03%	0.3%	95.02%
مليون	2,103,191	0.00048%	0.0048%	0.048%	37.84%
10,000,000	13,270,239	0.000075%	0.00075%	0.0075%	7.26%
100,000,000	83,729,548	0.000012%	0.00012%	0.0012%	1.19%
1,000,000,000	528,297,731	0.0000019%	0.000019%	0.00019%	0.19%
${\displaystyle E}$	${\displaystyle {\frac {1}{f_{B}}}={\frac {100}{3}}E^{0.8}}$	${\displaystyle 1-\left(1-f_{B}\right)^{10}}$	${\displaystyle 1-\left(1-f_{B}\right)^{100}}$	${\displaystyle 1-\left(1-f_{B}\right)^{1,000}}$	${\displaystyle 1-\left(1-f_{B}\right)^{1,000,000}}$

بالنسبة للكويكبات ذات التعدد (${\displaystyle n}$) التأثيرات المحتملة، والتقييم التراكمي لمقياس باليرمو،${\displaystyle P_{cum}}$، هو التصنيف الذي يمكن حسابه بمجموع نسب احتمالية التأثيرات المحتملة الفردية (يتم حساب كل منها باستخدام${\displaystyle p_{i}}$الاحتمال و أ${\displaystyle T_{i}}$الوقت حتى حدوث التأثير المحتمل)، والذي يمكن التعبير عنه أيضًا كلوغاريتم مجموع 10 مرفوعًا إلى 10.${\displaystyle P_{i}}$تصنيف مقياس باليرمو للتأثيرات المحتملة الفردية: ^{[ 1 ]}

${\displaystyle P_{cum}=\log _{10}\sum _{i=1}^{n}{\frac {p_{i}}{f_{B}T_{i}}}=log_{10}{\left(\sum _{i=1}^{n}10^{P_{i}}\right)}}$

أعلى: مثال على تقلص وتغير موضع منطقة عدم اليقين 3 سيجما بالنسبة للأرض في المستوى B. أسفل: التطور النظري (باللون الأزرق والأحمر المتقطع) والرصدي (علامات × ومثلثات) لاحتمالية الاصطدام كدالة لعدم اليقين في مسافة الاقتراب القريب لحالتي الالتفاف والاصطدام، استنادًا إلى تمرين للدفاع الكوكبي باستخدام رصدات حقيقية مُعدّلة للكوكب 99942 أبوفيس.

بالنسبة لوكالة ناسا ، يقوم مركز دراسات الأجسام القريبة من الأرض (CNEOS) ، التابع لمختبر الدفع النفاث ( JPL)، بحساب مخاطر الاصطدام وتحديد تصنيفاتها في جدول مخاطر سينتري الخاص به ، ^{[ 5 ]} بينما توفر وحدة أخرى تابعة لمختبر الدفع النفاث، وهي وحدة ديناميكيات النظام الشمسي (SSD)، بيانات المدارات والاقترابات القريبة. ^{[ 6 ]} أما بالنسبة لوكالة الفضاء الأوروبية (ESA )، فيقدم مركز تنسيق الأجسام القريبة من الأرض (NEOCC) خدمات مماثلة، حيث يحتفظ بقائمة المخاطر الخاصة به ^{[ 7 ]} وقائمة الاقترابات القريبة. ^{[ 8 ]}

يستند تقييم المخاطر إلى أحدث حسابات المدار، بناءً على جميع الملاحظات الموثوقة المعروفة. ويتم تحديد أقرب نقاط الاقتراب من الأرض على طول المدار المحسوب. ونظرًا لعدم دقة القياسات والنماذج، فإن حساب المدار ينطوي على هامش خطأ، يمكن تحديده كميًا بناءً على مسافة الاقتراب. وبافتراض توزيع احتمالي غاوسي ثنائي الأبعاد في المستوى العمودي على مدار الكويكب (المستوى B)، يمكن وصف هامش الخطأ بالانحراف المعياري (سيجما) لنقطة الاقتراب في الاتجاهين الموازي لمدار الكويكب والعمودي عليه، حيث يكون الانحراف المعياري في الاتجاه الموازي لمدار الكويكب أكبر بكثير عادةً. ويعني هامش الخطأ الواحد (سيجما واحد)، المستخدم من قبل مركز عمليات رصد الأرض التابع لوكالة الفضاء الأوروبية (ESA NEOCC) ^{[ 9 ]} ، أن نقطة الاقتراب تقع ضمن هذه الحدود باحتمالية 68.3%، بينما يتوافق هامش الخطأ الثلاثي (سيجما ثلاثة)، المستخدم من قبل مختبر الدفع النفاث التابع لوكالة ناسا (NASA JPL SSD)، مع احتمالية 99.7%. ويُحسب احتمال الاصطدام بتكامل التوزيع الاحتمالي على المقطع العرضي للأرض في المستوى B.

عندما يُدرج اقتراب كويكب مكتشف حديثًا ضمن قائمة المخاطر ذات المخاطر الكبيرة، فمن الطبيعي أن يزداد مستوى الخطر في البداية، بغض النظر عما إذا كان الاصطدام المحتمل سيُستبعد أو يُؤكد لاحقًا من خلال عمليات رصد إضافية. ^{[ 10 ]} بعد الاكتشاف، ستكون الأرض قريبة من مركز توزيع الاحتمالية، أي أن هامش عدم اليقين (3 سيجما) سيكون أكبر بكثير من مسافة الاقتراب الاسمية. مع عمليات الرصد الإضافية، سيقل عدم اليقين، وبالتالي ستتقلص منطقة عدم اليقين (3 سيجما)، مما يعني أن الأرض ستغطي في البداية جزءًا متزايدًا من توزيع الاحتمالية، وبالتالي سيزداد مستوى الخطر، ويرتفع تصنيفه. إذا تجاوز المدار الحقيقي للكويكب الأرض، فمع عمليات الرصد الإضافية، ستتقاطع الأرض فقط مع ذيل توزيع الاحتمالية (ستتقلص منطقة عدم اليقين (3 سيجما) لاستبعاد الأرض)، وسيقل خطر الاصطدام إلى الصفر. أما في حالة اصطدام الكويكب بالأرض، فإن توزيع الاحتمالية سينكمش باتجاه نقطة تقاطعه (ستتقلص منطقة 3 سيجما إلى نقطة تقاطع الأرض في المستوى B) وسيرتفع الخطر إلى 100%. ^{[ 11 ]}

في عام 2002، حصل الكويكب القريب من الأرض (89959) 2002 NT 7 على تصنيف إيجابي قدره 0.18 على مقياس باليرمو، ^{[ 12 ]} مما يشير إلى تهديد أعلى من مستوى الخلفية. تم تخفيض هذه القيمة لاحقًا بعد إجراء المزيد من القياسات. لم يعد يُعتبر الكويكب 2002 NT ₇ يشكل أي خطر، وتم حذفه من جدول مخاطر سينتري في 1 أغسطس 2002. ^{[ 13 ]}

في سبتمبر 2002، كان أعلى تصنيف لباليرمو هو تصنيف الكويكب (29075) 1950 DA ، بقيمة 0.17 لاحتمالية اصطدامه في عام 2880. ^{[ 14 ]} وبحلول مارس 2022، انخفض التصنيف إلى -2.0. ^{[ 15 ] [ 16 ]} وفي مايو 2024، أظهرت دراسةٌ شملت رصدًا من مرصد غايا الفضائي الفلكي زيادةً في خطر الاصطدام، وبالتالي، رُفع التصنيف إلى ما فوق -1 مرةً أخرى. ^{[ 17 ]}

لفترة وجيزة في أواخر ديسمبر 2004، وخلال فترة رصد بلغت 190 يومًا، سجّل الكويكب 99942 أبوفيس (المعروف آنذاك بتسميته المؤقتة 2004 MN ₄ ) أعلى قيمة لمقياس باليرمو، حيث بلغت 1.10 لاحتمالية الاصطدام في عام 2029. ^{[ 18 ]} تشير هذه القيمة إلى أن احتمالية الاصطدام بهذا الجسم كانت أعلى بنحو 12.6 مرة ^{[ 19 ]} من احتمالية وقوع حدث عشوائي في الخلفية: 1 من 37 ^{[ 20 ]} بدلًا من 1 من 472. ومع إجراء المزيد من عمليات الرصد، تم استبعاد خطر الاصطدام تمامًا خلال الاقترابات اللاحقة ^{[ 21 ]} ، وتم حذف أبوفيس من جدول مخاطر سينتري في فبراير 2021. ^{[ 13 ]}

• تجنب اصطدام الكويكبات
• التنبؤ بتأثير الكويكبات
• كرة نارية تلامس الأرض
• حدث مؤثر
• قائمة الكويكبات التي تقترب من الأرض
• قائمة الكويكبات التي تعبر مدار الأرض
• علم الفلك في المجال الزمني

• المرجع الأساسي لمقياس باليرمو هو "تحديد المخاطر التي تشكلها التأثيرات المحتملة على الأرض" بقلم تشيسلي وآخرون، إيكاروس 159، 423-432 (2002).

• مقياس مخاطر التأثير التقني في باليرمو لنظام المراقبة سينتري، من إعداد مركز دراسات الأجسام القريبة من الأرض (CNEOS) التابع لمختبر الدفع النفاث (JPL) التابع لوكالة ناسا.