ناسا در حال رصد یک ناهماهنگی عظیم که در میدان مغناطیسی زمین در حال گسترش است
سالهاست که ناسا ناهماهنگی عجیبی را در میدان مغناطیسی زمین رصد میکند: ناحیهای بزرگ با شدت مغناطیسی کمتر در آسمانها که بین آمریکای جنوبی و جنوب‑غربی آفریقا گسترده شده است.
این پدیدهٔ وسیع و در حال رشد که به نام ناهماهنگی جنوبآتلانتیک شناخته میشود، دهههاست که دانشمندان را به خود جلب و نگران کرده است؛ و بهنظر میرسد پژوهشگران ناسا بیش از همه به آن علاقهمندند.
ماهوارهها و فضاپیماهای این آژانس فضایی بهویژه در برابر میدان مغناطیسی ضعیف داخل ناهماهنگی آسیبپذیرند و در معرض ذرات باردار خورشید قرار میگیرند.
مرتبط: قارههای غوطهور در نزدیکی هستهٔ زمین میتوانند تعادل میدان مغناطیسیمان را بر هم بزنند
ناسا این ناهماهنگی را به یک «فروریز» در میدان مغناطیسی زمین یا به نوعی «چالهٔ جادهای در فضا» تشبیه میکند؛ بنابر آخرین دادهها، ناهماهنگی جنوبآتلانتیک (SAA) از سال ۲۰۱۴ حدود نیمی از مساحت قارهٔ اروپا را اشغال کرده است و در عین حال شدت مغناطیسیاش در حال ضعف است.
معمولاً این پدیده بر زندگی بر روی زمین تأثیری ندارد، اما برای فضاپیماهای مداری (از جمله ایستگاه فضایی بینالمللی) نمیتوان همین را گفت؛ زیرا این وسایل بهطور مستقیم از طریق ناهماهنگی عبور میکنند هنگامی که در مدار نزدیک به سطح زمین میچرخند.
برای یک خلاصه، ویدئوی زیر را مشاهده کنید:
در این مواجهات، کاهش شدت میدان مغناطیسی داخل ناهماهنگی به این معناست که سیستمهای تکنولوژیکی موجود بر روی ماهوارهها میتوانند در صورت برخورد با پروتونهای پرانرژی ساطعشده از خورشید، کوتاهمدار شوند و دچار نقص شوند.
این برخوردهای تصادفی معمولاً فقط باعث نقصهای جزئی میشوند، اما خطر از دست رفتن قابلقابلیت دادهها یا حتی آسیب دائم به مؤلفههای کلیدی را به همراه دارند؛ تهدیدی که باعث میشود اپراتورهای ماهوارهها بهصورت روتین سیستمهای فضاپیما را پیش از وارد شدن به ناحیهٔ ناهماهنگی خاموش کنند.
کاهش این خطرات در فضا یکی از دلایلی است که ناسا در حال رصد SAA است؛ و دلیلی دیگر این است که راز ناهماهنگی فرصتی بزرگ برای بررسی پدیدهای پیچیده و دشوار برای درک فراهم میکند، و منابع گسترده و گروههای پژوهشی ناسا بهطور منحصر بهفردی برای مطالعه این رویداد مجهز هستند.
«میدان مغناطیسی در واقع ترکیبی از میادین ناشی از منابع جریانمتعدد است»، ژئوفیزیکدان تری ساباکا از مرکز پروازی گودارد ناسا در سال ۲۰۲۰ توضیح داد.
منبع اصلی این میدان، اقیانوسی خروشان از آهن مذاب داخل هستهٔ بیرونی زمین است که هزاران کیلومتری زیر سطح قرار دارد. حرکت این جرم جریانهای الکتریکی تولید میکند که میدان مغناطیسی زمین را میسازند، اما بهنظر میرسد بهصورت یکنواخت توزیع نشدهاند.
منطقهٔ سنگی عظیم و چگال به نام «قلمرو بزرگ سرعت برشی کم آفریقا»، که حدود ۲۹۰۰ کیلومتر زیر سطح قارهٔ آفریقا قرار دارد، بهنظر میرسد تولید میدان مغناطیسی را مختل کند و منجر به ضعف چشمگیری شود – که توسط کج شدن محور مغناطیسی سیاره نیز تقویت میشود.
«SAA مشاهدهشده میتواند بهعنوان پیامدی از کاهش برتری میدان دو قطبی در این منطقه تعبیر شود»، ژئوفیزیکدان و ریاضیدان گودارد ناسا، ویجیا کوانگ، در سال ۲۰۲۰ گفت.
«بهطور دقیقتر، میدانی موضعی با قطبیت معکوس بهطور قوی در ناحیهٔ SAA رشد میکند و در نتیجه شدت میدان بسیار ضعیف میشود، حتی ضعیفتر از مناطق اطراف.»
در حالی که بسیاری از جنبههای ناهماهنگی و پیامدهای آن هنوز برای دانشمندان کاملاً مشخص نیست، بینشهای جدید بهطور مستمر این پدیدهٔ عجیبی را روشن میکنند.
بهعنوان مثال، مطالعهای که توسط هلیفیزیکدان ناسا، اشلی گریلی، در سال ۲۰۱۶ رهبری شد، نشان داد که SAA بهطور آهسته در اطراف خود میچرخد؛ این امر پس از رصدهای بعدی توسط CubeSats در پژوهشی که در سال ۲۰۲۱ منتشر شد، تأیید شد.
با این حال، فقط در حال حرکت نیست؛ به طرز شگفتانگیزی، بهنظر میرسد این پدیده در حال تقسیم شدن است؛ پژوهشگرانی در سال ۲۰۲۰ کشف کردند که SAA بهنظر میرسد به دو سلول متمایز تقسیم میشود که هر کدام نشانگر یک مرکز جداگانه از کمینهٔ شدت مغناطیسی درون ناحیهٔ بزرگتر هستند.
اینکه این چه معنایی برای آیندهٔ SAA دارد، هنوز نامعلوم است، اما شواهدی وجود دارد که نشان میدهد این ناهماهنگی تازهپدید نیست.
مطالعهای که در ژوئیهٔ ۲۰۲۰ منتشر شد، نشان داد که این پدیده نه یک رویداد عجیب و جدید است، بلکه یک رویداد مغناطیسی دورهای است که ممکن است از ۱۱ میلیون سال پیش زمین را تحت تأثیر قرار داده باشد.
اگر اینچنین باشد، میتواند نشان دهد که ناهماهنگی جنوبآتلانتیک نه یک محرک یا پیشنمونهای برای وارونگی کامل میدان مغناطیسی سیاره است؛ چنین پدیدهای در واقع اتفاق میافتد، هرچند هر بار چند صد هزار سال طول میکشد.
مرتبط: صدای وارونگی میدان مغناطیسی زمین، ترسناکی ناآرامکننده است
مطالعهای که در سال ۲۰۲۴ منتشر شد، نشان داد که SAA همچنین بر شفقهای قابلمشاهده بر روی زمین تأثیر دارد.
همچنین، ماه گذشته، مأموریت Swarm سازمان ESA — سهتنهٔ ماهوارهای که برای نقشهبرداری از میدان ژئومغناطیس همکاری میکردند — پیچیدگیهای جدیدی را فاش کرد.
«در حال تغییر بهطرز متفاوتی در سمت آفریقا نسبت به نزدیکی آمریکای جنوبی است»، میگوید ژئوفیزیکدان کریس فینلی از دانشگاه فنی دانمارک. «چیزی خاص در این منطقه در حال رخ دادن است که باعث میشود میدان بهشدت ضعیفتر شود.»
بدیهی است که سوالات عظیمی در انتظار پاسخ هستند، اما با توجه به تمام پدیدههای عجیب این ناهماهنگی مغناطیسی، خوش است بدانیم که قدرتمندترین آژانس فضایی جهان با دقت در حال نظارت است.
«اگرچه SAA بهصورت کند حرکت میکند، اما در حال تغییرات ساختاری است؛ بنابراین مهم است که با ادامه مأموریتها بهدقت آن را رصد کنیم»، ساباکا گفت.
«چون این همان چیزی است که به ما کمک میکند تا مدلها و پیشبینیها را بسازیم.»
نسخهٔ اولیهٔ این مقاله در آگوست ۲۰۲۰ منتشر شد.