على بعد آلاف الأميال فوق الأرض ، قواعد طقس الفضاء. يبدو مكانًا فارغًا وحيدا - مكان حيث تم العثور على لغز يسمى "البلازما الباردة" بكثرة وقد يكون له آثار على علاقتنا بالشمس. في حين ظل الباحثون السويديون مختبئين تقريبًا ، ابتكروا طريقة جديدة لقياس هذه الأيونات الباردة المشحونة. مع وجود أدلة على وجود أكثر مما كان يعتقد مرة واحدة ، قد تعطينا هذه النتائج الجديدة أدلة على ما يحدث حول الكواكب الأخرى وسواتلها الطبيعية.
قال ماتس أندريه ، أستاذ فيزياء الفضاء في المعهد السويدي لفيزياء الفضاء في أوبسالا ، السويد ، وقائد فريق البحث الذي تم قبول النتائج التي توصلوا إليها: "كلما بحثت عن أيونات منخفضة الطاقة ، كلما وجدت المزيد". نشر في رسائل البحوث الجيوفيزيائية ، مجلة الاتحاد الجيوفيزيائي الأمريكي. "لم نكن نعرف كم كان هناك. إنها أكثر مما اعتقدت. "
من أين تنشأ هذه اللغز؟ تبدأ الأيونات منخفضة الطاقة في الجزء العلوي من غلافنا الجوي المسمى الأيونوسفير. هنا يمكن للطاقة الشمسية أن تجرد الإلكترونات من الجزيئات ، تاركة ذرات مثل الأكسجين والهيدروجين بشحنة موجبة. ومع ذلك ، فإن العثور على هذه الأيونات جسديًا كان مشكلة. بينما كان الباحثون يعرفون أنهم موجودون على ارتفاعات حوالي 100 كيلومتر (60 ميل) ، قام أندريه وزميله كريس كولي بتعيين مواقعهم أعلى - بين 20000 و 100000 كيلومتر (12400 إلى 60.000 ميل). عند الحافة ، تتراوح كمية الأيونات الباردة بين 50 إلى 70٪ ... تشكل معظم مساحة الفضاء.
ومع ذلك ، هذا ليس المكان الوحيد الذي تم فيه العثور على بلازما باردة. وفقًا لبيانات وحسابات الأقمار الصناعية البحثية ، تحتوي بعض المناطق على ارتفاعات عالية على أيونات منخفضة الطاقة بشكل مستمر. وبقدر ما يبدو ، فقد اكتشفهم الفريق أيضًا على ارتفاعات 100000 كيلومتر! وفقًا لأندريه ، فإن اكتشاف الكثير من الأيونات الباردة نسبيًا في هذه المناطق أمر مثير للدهشة لأن هناك الكثير من الطاقة التي تصل إلى ارتفاعات الأرض من الرياح الشمسية - وهي بلازما ساخنة أكثر سخونة بمقدار 1000 مرة مما يعتبره أندريه باردًا. ما مدى البرودة؟ "الأيونات منخفضة الطاقة لديها طاقة تتوافق مع حوالي 500000 درجة مئوية (حوالي مليون درجة فهرنهايت) بكثافات غازية نموذجية موجودة على الأرض. ولكن لأن كثافة الأيونات في الفضاء منخفضة للغاية ، يمكن للأقمار الصناعية والمركبات الفضائية أن تدور في المدار دون أن تشتعل فيها النيران ".
كان تحديد هذه الأيونات منخفضة الطاقة وقياس كمية المواد التي تغادر الغلاف الجوي مهمة صعبة المنال. ورشة أندريه هي قمر صناعي وواحدة من أربع مركبات فضائية تابعة لوكالة الفضاء الأوروبية CLUSTER. يضم كاشفًا تم إنشاؤه من سلك رفيع يقيس المجال الإلكتروني بينهما أثناء دوران القمر الصناعي. ومع ذلك ، عندما تم جمع البيانات ، وجد الباحثون زوجًا من الألغاز - الحقول الكهربائية القوية في المناطق غير المتوقعة من الفضاء والحقول الكهربائية التي لم تتذبذب بشكل متساوٍ.
قال أندريه: "بالنسبة للعالم ، بدا الأمر قبيحًا جدًا". “حاولنا معرفة ما هو الخطأ في الصك. ثم أدركنا أنه لا يوجد خطأ في الآلة ". ما وجدوه فتح أعينهم. كانت البلازما الباردة تغير ترتيب المجالات الكهربائية المحيطة بالقمر الصناعي. هذا جعلهم يدركون أنه يمكنهم استخدام قياساتهم الميدانية للتحقق من وجود البلازما الباردة. قال توماس مور ، كبير علماء المشاريع في بعثة Magnetospheric Multiscale التابعة لوكالة ناسا في مركز جودارد لرحلات الفضاء في جرينبيلت بولاية ماريلاند: "إنها طريقة ذكية لتحويل قيود جهاز الكشف القائم على المركبات الفضائية إلى أصول". لم يشارك في البحث الجديد.
من خلال هذه التقنيات الجديدة ، يمكن للعلم قياس ورسم غلاف البلازما الباردة على الأرض - ومعرفة المزيد حول كيفية تغير البلازما الساخنة والباردة أثناء الظروف الجوية القاسية. يشير هذا البحث إلى فهم أفضل للأجواء غير الخاصة بنا أيضًا. تظهر القياسات الجديدة حاليًا أن كيلوجرامًا (رطلين) من البلازما الباردة يهرب من الغلاف الجوي للأرض كل ثانية ، من خلال وجود شخصية صلبة كأساس لمعدل الخسارة ، قد يتمكن العلماء من وضع نموذج لما أصبح من الغلاف الجوي للمريخ - أو شرح الجو حول الكواكب والأقمار الأخرى. يمكن أن يساعد أيضًا في التنبؤ الدقيق بطقس الفضاء - حتى إذا لم يؤثر بشكل مباشر على البيئة نفسها. إنه لاعب رئيسي ، حتى لو لم يتسبب في الضرر نفسه. وأشار أندريه: "قد ترغب في معرفة مكان منطقة الضغط المنخفض ، للتنبؤ بعاصفة".
قال مور ، من وكالة ناسا ، إن تحديث التنبؤ بالطقس الفضائي إلى حيث يكون مشابهًا للتنبؤ بالطقس العادي ، "لم يكن ممكنًا عن بُعد حتى إذا كنت تفتقد معظم بلازماك". الآن ، مع طريقة قياس البلازما الباردة ، فإن هدف التنبؤات عالية الجودة يقترب خطوة واحدة. وقال مور عن الأيونات منخفضة الطاقة "إنها أشياء لم نتمكن من رؤيتها ولم نتمكن من اكتشافها ، ثم فجأة يمكننا قياسها". "يمكنك الآن دراستها ومعرفة ما إذا كانت تتوافق مع النظريات".
مصدر القصة الأصلي: البيان الصحفي للاتحاد الجيوفيزيائي الأمريكي. لمزيد من القراءة: أيونات منخفضة الطاقة: مجموعة جسيمات النظام الشمسي المخفية سابقًا.
