نجح صاروخ تابع لوكالة الفضاء الأميركية (ناسا) تم إطلاقه من منطقة قريبة من القطب الشمالي في اكتشاف ما تم طرحه للمرة الأولى منذ أكثر من 60 عاما: وهو مجال كهربائي ثنائي القطب يغلف الكوكب.
وبحسب بيان صادر عن وكالة الفضاء الأميركية، فقد ثبت وجود الحقل من خلال القياسات التي أجرتها مهمة إندورانس، وهي صاروخ أُطلق لقياس الجهد الكهربائي العالمي للكوكب. وكان من المتوقع أن يكون للجهد الكهربائي تأثير ضعيف للغاية على الجسيمات المشحونة في الغلاف الجوي، مما يجعل من الصعب اكتشافه. ومع ذلك، قد تكون الخاصية أيضًا سببًا في بقاء الحياة كما نعرفها على الأرض عندما لم نرصدها في أي مكان آخر.
انطلقت المركبة إندورانس من ني أليسوند في سفالبارد بالنرويج في مايو 2022، بعد تأخيرها بسبب “الرياح العاتية وظروف الضباب الأبيض”، كما قال أحد أعضاء الفريق. كانت بداية مناسبة للمهمة، نظرًا لأن اسمها يحمل اسم السفينة المنكوبة للسير إرنست شاكلتون التي غرقت في عام 1914 بعد أن علقت في جليد القارة القطبية الجنوبية. حطام السفينة تَحمُّل تم اكتشافه في عام 2022 في قاع بحر ويديل.
قالت سوزي إيمبر، عالمة فيزياء الفضاء في جامعة ليستر والمؤلفة المشاركة في الدراسة، في بيان لوكالة ناسا: “سفالبارد هو ميدان الصواريخ الوحيد في العالم حيث يمكنك الطيران عبر الرياح القطبية وإجراء القياسات التي نحتاجها”.
وصلت المركبة الفضائية إندورانس إلى ارتفاع 477 ميلاً (768 كيلومترًا) في رحلتها التي استغرقت 20 دقيقة قبل أن تهبط في بحر جرينلاند. والآن، أكد فريق مهمة إندورانس وجود مجال كهربائي، وقد تم الإبلاغ عن خصائصه في ورقة بحثية نُشرت في مجلة Nature. طبيعة أمس.
قام الصاروخ بقياس تغير في الجهد الكهربائي بمقدار 0.55 فولت فقط أثناء رحلته، مما يشير إلى أن المجال الكهربائي الضعيف قد يكون مسؤولاً عن الرياح القطبية، وهي تدفق للجسيمات من الغلاف الجوي للأرض إلى الفضاء.
قال جلين كولينسون، الباحث الرئيسي في مهمة إندورانس والمؤلف الرئيسي للورقة البحثية، في نفس البيان الصحفي: “نصف فولت لا يكاد يكون شيئًا – فهو بقوة بطارية ساعة فقط. لكن هذا هو المقدار المناسب لتفسير الرياح القطبية”.
إن المجال الكهربائي ثنائي القطبية ـ ليس لأن الرياح توجد عند القطبين، بل لأن الجذب بين الإلكترونات والأيونات يجري في كلا الاتجاهين. فالأيونات الأكثر ضخامة تجذب الإلكترونات إلى الأسفل باتجاه سطح الأرض، في حين تجذب الإلكترونات الأيونات إلى الأعلى أثناء تمايلها في اتجاه الفضاء.
“نستنتج أن (سيطرة المجال على الغلاف الأيوني) تزداد توفير الأكسجين البارد+ الأيونات إلى الغلاف المغناطيسي بنسبة تزيد عن 3800٪، والتي يمكن لآليات مثل تفاعلات الموجات والجسيمات أن تعمل على تسخينها وتسريعها بشكل أكبر “وكتب الفريق في الورقة البحثية: “”للهروب من السرعة، فالمجال الكهروستاتيكي للأرض قوي بما يكفي في حد ذاته لدفع الرياح القطبية وربما يكون هو أصل البرد+ عدد الأيونات الذي – التي “تهيمن هذه المجالات الكهربائية على جزء كبير من الغلاف المغناطيسي للأرض”. بعبارة أخرى، يعد هذا المجال الكهربائي المؤكد حديثًا محركًا رئيسيًا في دفع الأيونات خارج الغلاف الجوي للأرض إلى الفضاء، مما يشكل تكوين الغلاف المغناطيسي للأرض.
إن اكتشاف المجال الكهربائي قد يساعد في تفسير تطور الكواكب أيضًا؛ حيث كانت عوالم مثل الزهرة والمريخ – التي كانت غير صالحة للسكن الآن – تشبه الأرض مرة أخرى. ويُعتقد أن الغلاف الجوي الحار الضار لكوكب الزهرة هو نتيجة لتأثير غازات الاحتباس الحراري الجامحة. كانت أرض المريخ القاحلة تحتوي ذات يوم على بحيرات من الماء السائل على سطحها. وربما كان المجال الكهربائي الضئيل للغاية على الأرض قد شكل تطور الغلاف الجوي للكوكب، مما جعل عالمنا صالحًا للعيش بينما أصبح جيراننا قاسيين.