ناسا اخیرا جزئیات مربوط به انفجار ذرات باردار در مگنتوسفر زمین را منتشر کرده است.
گاهی اوقات رگه‌های مغناطیسی موجود در قفس حفاظتی مغناطیسی زمین دچار تغییر حالت می‌شوند و در نتیجه‌ی آن، ذرات باردار موجود در مگنتوسفر با یک انفجار به اتمسفر پرتاب می‌شوند.
ماهواره‌های چهارگانه‌ی ناسا با نام سنجش چندنقطه‌ای مگنتوسفر (به اختصار MMS) اخیرا موفق شدند یکی از این انفجارها را با وضوح بالا در قسمت سایه‌ی زمین، آن قسمتی که پشت به خورشید است، ثبت کنند. این کار می‌تواند اطلاعات حیاتی لازم در مورد پدیده‌ای را که باعث وزش بادهای فضایی در منظومه‌ی شمسی می‌شود، فراهم کند.
پژوهشگران پیش از این در اکتبر سال ۲۰۱۵ جزئیات مربوط به انفجار ذرات باردار در قسمتی از مگنتوسفر زمین را که پشت به خورشید بود، با موفقیت ثبت کرده بودند. اما اکنون پژوهشگران ناسا موفق شده‌اند این پدیده را در قسمت کشیده‌ی حباب مغناطیسی بزرگ هرمی‌شکلی که زمین ما را احاطه کرده است، مشاهده کنند. این دستاورد باعث آشکار شدن زوایای جدیدی از این پدیده‌ی شگفت‌انگیز شده است؛ برای مثال دانشمندان اکنون می‌دانند که در اثر انفجار ذرات باردار در مگنتوسفر زمین، آن قسمتی که پشت به خورشید است، فواره‌های منظمی از الکترون‌های پرانرژی با سرعت ۱۵ هزار کیلومتر در ثانیه به بیرون پرتاب می‌شوند.
با توجه به تهدیداتی که انفجارهای مغناطیسی متوجه زندگی موجودات روی سطح زمین می‌کنند، ما باید تا جایی که می‌توانیم اطلاعات خود را از این فوران‌های مغناطیسی شگفت‌انگیز بیشتر کنیم. روی توربرت، معاون سرپرستی ماموریت MMS می‌گوید: «این یک اتفاق قابل‌توجه بود».
خورشید همواره بارانی از الکترون‌ها و پروتون‌های پرسرعت را به فضا روانه می‌کند؛ اما زمین با یک چتر مغناطیسی از خود در برابر این تشعشعات محافظت می‌کند. این چتر مغناطیسی ذرات باردار پرسرعت رسیده به زمین را جذب کرده و به داخل کانال‌های جریانی که در داخل خود دارد هدایت می‌کند؛ ذرات باردار موجود در بادهای فضایی در این کانال‌ها دور زمین می‌چرخند و در نهایت دوباره به فضای بیرون پرتاب می‌شوند. در این حین، چتر مغناطیسی زمین در اثر دریافت انرژی دچار پیچ‌خوردگی شده و به‌نوعی موج‌دار می‌شود. اما تمام ذرات باردار در کانال‌های مغناطیسی خود باقی نمی‌مانند. ما می‌توانیم آثار برخورد این ذرات باردار سرگردان با اتمسفر زمین را به‌صورت شفق قطبی در نزدیکی قطب‌های زمین مشاهده کنیم.
وجود چتر حفاظتی مغناطیسی زمین برای ادمه‌ی حیات در زمین لازم است، چرا که این ذرات پرسرعت و پرانرژی برای زندگی موجود در سطح زمین مناسب نیستند؛ درواقع اگر میزان ذرات باردار پرانرژی که به زمین می‌رسند از یک حد مشخص فراتر روند، به سلامتی انسان‌ها آسیب می‌رساند و همین‌طور به سیستم‌های الکتریکی ظریف و شبکه‌های توزیع برق خسارت وارد می‌کنند.
گاهی اوقات کانال‌های پیچ‌خورده‌ی میدان مغناطیسی زمین طی پدیده‌ای که با نام بازاتصالی مغناطیسی شناخته می‌شود، پیکربندی خود را تغییر می‌دهند و با این کار طی انفجارهای کوتاه‌مدت ذرات پرانرژی به بیرون پرتاب می‌کنند.
اطلاع داشتن از وجود چنین پدیده‌ای یک موضوع است، اما مسئله‌ی مهم‌تر مشاهده‌ی این پدیده با وضوح بالا است که می‌تواند به ما در درک چگونگی وقوع این پدیده نه‌تنها در سیاره‌ی خودمان، بلکه در سیارات و ستاره‌های سراسر کیهان کمک شایانی کند.
این انفجارها درواقع مسئول فوران الکترون‌ها و پروتون‌ها در فضا هستند، فوران‌هایی که اگر از دور به آن‌ها نگاه کنیم مانند چشمک زدن ستاره‌ها در آسمان شب به نظر می‌رسند؛ اما درواقع باعث ایجاد بادهای پرانرژی از ذرات باردار در سراسر منظومه‌ی شمسی می‌شوند.
این موضوع نه‌تنها در مورد خورشید منظومه‌ی شمسی صادق است، بلکه در کهکشان‌ها راه‌شیری و دیگر کهکشان‌ها میز انواع مختلف انفجارهای مغناطیسی مشاهده شده است. توربرت در این مورد می‌گوید:
این موضوع بسیار مهم است چون هرچه دانش ما از این بازاتصالی مغناطیسی بیشتر شود، بهتر می‌توانیم خودمان را در مقابل پدیده‌های مخربی که ممکن است از این بازاتصالی‌ها نه تنها در زمین خودمان بلکه در اجرام فضایی دیگر نواحی کیهان ناشی می‌شود، آماده کنیم.
آرایش هرمی‌شکل ماهواره‌های MMS در یک حلقه‌ی بزرگ و عریض به دور زمین می‌چرخند؛ به‌گونه‌ای که ارتفاع آن‌ها از سطح زمین به‌طور میانگین در حدود ۱۵۳ هزار کیلومتر است. ارتفاع بالای ماهواره‌های MMS، بیشتر به‌دلیل شکل ناهمگون مگنتوسفر زمین است. درواقع مگنتوسفر زمین در ارتفاع بالا تحت تاثیر میدان مغناطیسی خورشید و جریان‌های پرانرژی رسیده از آن دچار اعواج شده است، به‌گونه‌ای که قسمت پشت به خورشید آن دارای حالتی کشیده است؛ درست مانند یک ستاره‌ی دنباله‌دار.
در سه سال ابتدایی شروع ماموریت، ماهواره‌های MMS مشغول پایش و جمع‌آوری اطلاعات در مورد مگنتوسفر زمین، آن قسمتی که رو به خورشید است، بودند. در این قسمت از مگنتوسفر زمین، وقتی ذرات به میدان مغناطیسی زمین برخورد می‌کنند، باعث ایجاد نواحی و رگه‌های مغناطیسی با چگالی مختلف می‌شوند؛ در نتیجه خطوط بازاتصالی مگنتوسفر شکلی ناهموار به خود می‌گیرند.
اما قسمت دنباله‌مانند مگنتوسفر داستان متفاوتی دارد. جریان ذرات در این قسمت با تقارن بیشتری ایجاد می‌شوند. همین تفاوت پیکربندی می‌تواند به ما در درک بیشتر جوانب مختلف پدیده‌ی بازاتصالی مغناطیسی کمک کند. تابورت در این مورد می‌گوید:
ما پیش از این می‌دانستیم که این پدیده در دو تیپ روی می‌دهد: نامتقارن و متقارن، اما این اولین بار است که ما نوع متقارن این پدیده را مشاهده و ثبت کردیم.
به‌نظر می‌رسد تیپ متقارن این پدیده، یک نسخه‌ی آرام‌تر از پدیده‌ی پر از هرج‌و‌مرجی است که در مگنتوسفر رو به خورشید اتفاق می‌افتد. توربرت ادامه می‌دهد:
این‌طور به‌نظر می‌رسد که وقوع بازاتصالی در قسمت سایه‌ی زمین بسیار موثرتر است. آشفتگی‌های روی‌داده در این قسمت از مگنتوسفر، آن اندازه قوی نیستند که باعث برهم زدن ترکیب منحصر به‌فرد توزیع الکترون‌ها بر اساس سرعت آن‌ها در کانال‌های الکترومغناطیس ایجادشده و نواحی رهایش انرژی شوند.
اکنون که ما بیش از گذشته به تکنولوژی‌های الکترونیکی، چه در سطح زمین چه در فضای بالای آن وابسته هستیم، لازم است دانش خود را درمورد نحوه‌ی شناسایی ذرات پرانرژی ساطع‌شده از خورشید و چگونگی رفتار زمین در برخورد با این ذرات بیشتر کنیم. این پژوهش در ژورنال Science منتشر شده است.
ارسال مطلب به ایمیل دوستاتون:
