ناسا ناهنجاری بزرگ در حال گسترش در میدان مغناطیسی زمین را ردیابی می‌کند
ناهنجاری اقیانوس جنوب‌آتلانتیک. (ناسا گودراد/یوتیوب)
سال‌ها ناسا ناهنجاری عجیبی را در میدان مغناطیسی زمین زیر نظر داشته است: یک ناحیهٔ وسیع با شدت مغناطیسی کمتر در آسمان‌ها که بین آمریکای جنوبی و جنوب‌غربی آفریقا کشیده شده است.
این پدیدهٔ گسترده و در حال توسعه که به نام ناهنجاری اقیانوس جنوب‌آتلانتیک شناخته می‌شود، برای دهه‌ها دانشمندان را مجذوب و نگران کرده است؛ و شاید هیچ‌کس بیشتر از پژوهشگران ناسا نگران این مورد نیست.
ماهواره‌ها و وسایل فضایی این سازمان به‌ویژه در برابر میدان مغناطیسی ضعیفی که در این ناهنجاری وجود دارد و در نتیجه در معرض ذرات باردار خورشید قرار می‌گیرند، آسیب‌پذیر هستند.
ناسا این پدیده را به‌مانند یک «فرورفتگی» در میدان مغناطیسی زمین یا یک «چاله» در فضا توصیف می‌کند؛ بر پایهٔ آخرین داده‌ها، ناهنجاری اقیانوس جنوب‌آتلانتیک (SAA) از سال ۲۰۱۴ به‌حدی که حدود نیم‌سایز قارهٔ اروپا را اشغال کرده و در عین حال شدت مغناطیسی‌اش در حال کاهش است.
به‌طور کلی این ناهنجاری بر زندگی روی زمین تأثیری ندارد، اما همین‌طور برای فضاپیماهای مداری (از جمله ایستگاه فضایی بین‌المللی) صادق نیست؛ این وسایل هنگامی که در مدار نزدیک به سطح زمین می‌چرخند، به‌صورت مستقیم از میان این ناهنجاری عبور می‌کنند.
برای مرور خلاصه، ویدئوی زیر را ببینید:
در طول این مواجهات، ضعف میدان مغناطیسی داخل ناهنجاری باعث می‌شود که سامانه‌های فنی سوار بر ماهواره‌ها در صورت برخورد با پروتون‌های پرانرژی خورشید، دچار کوتاه‌مداری و نقص شوند.
این برخوردهای تصادفی معمولاً تنها خطاهای سطحی ایجاد می‌کنند، اما خطر از دست رفتن داده‌های مهم یا حتی آسیب دائمی به قطعات کلیدی را نیز به‌همراه دارند؛ تهدیدی که اپراتورهای ماهواره را ملزم می‌سازد تا پیش از ورود به منطقهٔ ناهنجاری، سامانه‌های فضایی را به‌طور منظم خاموش کنند.
کاهش این خطرات در فضا یکی از دلایلی است که ناسا ناهنجاری SAA را ردیابی می‌کند؛ دلیل دیگری این است که معمای این ناهنجاری فرصتی بزرگ برای بررسی یک پدیدهٔ پیچیده و دشوار برای درک فراهم می‌کند و منابع گسترده و گروه‌های تحقیقاتی ناسا به‌طور منحصر به‌فردی برای مطالعهٔ این پدیده مجهز هستند.
«میدان مغناطیسی در واقع ترکیبی از میادین تولیدشده توسط منابع جریانی متعدد است»، فیزیک‌دان زمین‌شناس تری ساباکا از مرکز پروازی گودراد ناسا در سال ۲۰۲۰ توضیح داد.
منبع اصلی این میدان، به‌ظاهر اقیانوسی در حال چرخش از آهن مذاب در هستهٔ بیرونی زمین است که هزاران کیلومتر زیر سطح قرار دارد. حرکت این جرم جریان‌های الکتریکی تولید می‌کند که میدان مغناطیسی زمین را ایجاد می‌سازند؛ اما به‌نظر می‌رسد این تولید به‌طور یکنواخت صورت نمی‌گیرد.
مخزنی عظیم از سنگ‌های چگال به نام «پروینس بزرگ سرعت برشی پایین آفریقا» که تقریباً ۲٬۹۰۰ کیلومتر (۱٬۸۰۰ مایل) زیر قارهٔ آفریقا قرار دارد، گمان می‌شود تولید میدان را مختل کند و باعث ضعف چشمگیر آن شود؛ این امر همچنین توسط انحراف محور مغناطیسی سیاره تقویت می‌شود.
«SAA مشاهده‌شده می‌تواند به‌عنوان پیامد ضعف تسلط میدان دوقطبی در این ناحیه تفسیر شود»، ویژیا کُوانگ، فیزیک‌دان زمین‌شناس و ریاضیدان مرکز گودراد ناسا در سال ۲۰۲۰ بیان کرد.
«به‌طور خاص، میدانی محلی با قطبیت معکوس در منطقهٔ SAA به‌طور قوی رشد می‌کند و به همین دلیل شدت میدان بسیار ضعیف می‌شود؛ به‌قدری که کمتر از نواحی اطراف است.»
در حالی که دانشمندان هنوز بسیاری از جنبه‌های ناهنجاری و پیامدهای آن را به‌طور کامل درک نکرده‌اند، بینش‌های جدید به‌طور مداوم نور بیشتری بر این پدیدهٔ عجیب می‌تابانند.
به عنوان مثال، مطالعه‌ای که توسط فیزیک‌دان هلیوفیزیک ناسا، اشلی گریلی، در سال ۲۰۱۶ رهبری شد، نشان داد که SAA به آرامی در اطراف خود می‌چرخد؛ این موضوع توسط ردیابی‌های بعدی از CubeSatها در پژوهشی که در سال ۲۰۲۱ منتشر شد، تأیید شد.
اما این پدیده فقط در حال حرکت نیست؛ به طور شگفت‌آورتر، به‌نظر می‌رسد که در حال تقسیم شدن است؛ پژوهشگرانی در سال ۲۰۲۰ کشف کردند که SAA به دو سلول متمایز تقسیم می‌شود که هر یک مرکز جداگانه‌ای از حداقل شدت مغناطیسی در داخل ناهنجاری بزرگتر را نشان می‌دهند.
چگونگی تأثیر این امر بر آیندهٔ SAA هنوز ناشناخته است، اما شواهدی وجود دارد که نشان می‌دهد این ناهنجاری تازه‌وظهری نیست.
مطالعه‌ای که در ژوئیه ۲۰۲۰ منتشر شد، نشان داد این پدیده نه یک رویداد نادر اخیر است، بلکه یک رویداد مغناطیسی مکرر است که ممکن است از حدود ۱۱ میلیون سال پیش بر روی زمین تأثیر داشته باشد.
اگر این‌طور باشد، ممکن است نشان دهد ناهنجاری اقیانوس جنوب‌آتلانتیک محرک یا پیش‌نمایش معکوس شدن کل میدان مغناطیسی سیاره نیست؛ هرچند چنین معکوسی واقعا رخ می‌دهد، اما هر بار بین صدها هزار سال طول می‌کشد.
مطالعه‌ای که در سال ۲۰۲۴ منتشر شد، نشان داد SAA همچنین تأثیری بر شفق‌های مشاهده‌شده بر روی زمین دارد.
و در همین ماه، مأموریت Swarm سازمان ESA — شامل سه ماهواره که با هم برای نقشه‌برداری از میدان ژئومغناطیسی کار می‌کنند — پیچیدگی‌های جدیدی را آشکار ساخت.
«این تغییر به شکل متفاوتی به سمت آفریقا رخ می‌دهد در حالی که در نزدیکی آمریکای جنوبی متفاوت است»، می‌گوید کریس فینلی، فیزیک‌دان زمین‌شناس دانشگاه فنی دانمارک. «چیزی ویژه در این ناحیه در حال وقوع است که باعث می‌شود میدان به شیوه‌ای شدیدتر ضعیف شود.»
به طور واضح، سؤالات بزرگی باقی مانده‌اند، اما با وجود تمام تحولات این ناهنجاری مغناطیسی گسترده، خوشایند است که بدانیم قدرتمندترین سازمان فضایی جهان با دقت بر آن نظارت می‌کند.
«اگرچه SAA به آرامی حرکت می‌کند، اما در حال تجربهٔ تغییراتی در ساختار خود است؛ بنابراین مهم است که با ادامه مأموریت‌ها، آن را رصد کنیم»، ساباکا گفت.
«چرا که این امر به ما کمک می‌کند تا مدل‌ها و پیش‌بینی‌ها را بسازیم.»
نسخهٔ پیشین این مقاله در آگوست ۲۰۲۰ منتشر شد.