مشاهدات یک موشک زیرمداری ناسا به گروهی از دانشمندان بین‌المللی امکان داده است تا برای اولین بار میدان الکتریکی جهانی اطراف زمین را اندازه‌گیری کنند، به گفته دانشمندان، این میدان الکتریکی آمبی‌پولار به‌اندازه گرانش و مغناطیس برای زمین حیاتی است، این کشف بر اساس داده‌های مأموریت Endurance ناسا انجام شده است، که منطقه‌ای در جو فوقانی را بررسی کرد که با فرار هوای زمین به فضا مرتبط است.
میدان الکتریکی آمبی‌پولار زمین
بیش از نیم قرن پیش، دانشمندان پیشنهاد کرده بودند که این میدان جهانی در نحوه خروج ذرات از جو زمین از طریق قطب‌های شمال و جنوب نقش دارد، اندازه‌گیری این پدیده، که به نام میدان الکتریکی آمبی‌پولار شناخته می‌شود، به درک نیروهای پشت “باد قطبی” کمک می‌کند، گلین کالینسون محقق ارشد مأموریت Endurance در مرکز پرواز فضایی گادرد ناسا و نویسنده اصلی مقاله‌ای است که اخیراً در مجله Nature منتشر شده است.
رمز و راز خروج قطبی
در اواخر دهه ۱۹۶۰، فضاپیماهایی که بر فراز قطب‌های زمین پرواز می‌کردند، جریان مداومی از هوا را مشاهده کردند که از سیاره ما خارج می‌شد. دانشمندان این پدیده را “باد قطبی” نامیدند اما متعجب بودند که چگونه ذرات سرد می‌توانند بدون گرمایش آشکار با سرعت مافوق صوت حرکت کنند، محققان مشکوک بودند که نیرویی ناشناخته در این فرایند نقش دارد “چیزی باید این ذرات را از جو بیرون می‌کشید” کالینسون، محقق ناسا، گفت.
درحالی‌که بسیاری تصور می‌کردند که خورشید در این خروج نقش دارد، استمرار باد قطبی نشان می‌داد که دلیل دیگری نیز وجود دارد، دانشمندان فرض کردند که یک میدان الکتریکی ضعیف ممکن است عامل این پدیده باشد، اما ابزارهای قبلی قادر به شناسایی آن نبودند. مأموریت Endurance ناسا برای حل این معما طراحی شد.
چگونه میدان الکتریکی زمین کشف شد؟
تیم تحقیقاتی برای این مأموریت اسوالبارد، مجمع‌الجزایری در نروژ، را به‌عنوان محل پرتاب انتخاب کرد “اسوالبارد تنها محدوده پرتاب موشک در جهان است که می‌توان در آن مستقیماً از میان باد قطبی عبور کرد و اندازه‌گیری‌های موردنیاز را انجام داد” سوزی ایمبر، فیزیکدان فضایی از دانشگاه لستر، این منطقه به دانشمندان اجازه داد تا مسیرهای کلیدی خروج ذرات پرانرژی را از لایه‌های محافظتی زمین بررسی کنند.
در ۱۱ مه ۲۰۲۲، موشک Endurance تا ارتفاع ۷۶۸ کیلومتری اوج گرفت و ۱۹ دقیقه بعد در دریای گرینلند فرود آمد در طول مسیر، تنها ۰.۵۵ ولت اختلاف پتانسیل الکتریکی ثبت شد “تقریباً به‌اندازه یک باتری ساعت” کالینسون. اما همین مقدار ناچیز برای توضیح باد قطبی کافی بود.
میدان الکتریکی، باد مافوق صوت و فرار جو
داده‌های مأموریت نشان داد که هیدروژن، عنصر اصلی این خروج، تحت تأثیر این میدان، ۱۰.۶ برابر قوی‌تر از جاذبه زمین کشیده می‌شود “این نیرو برای غلبه بر جاذبه و حتی شتاب دادن ذرات به سرعت مافوق صوت کافی است” الکس گلوشر، دانشمند پروژه در ناسا، همچنین یون‌های اکسیژن نیز تحت این میدان سبک‌تر شده و راحت‌تر به فضا می‌گریزند.
افزایش ۲۷۱ درصدی چگالی یونوسفر در ارتفاعات بالاتر نشان داد که این میدان الکتریکی مقدار قابل‌توجهی از جو را به‌تدریج به فضا می‌راند“مانند یک نوار نقاله که جو زمین را به فضا می‌برد” کالینسون.
چرا این کشف مهم است؟
فرار جو پدیده‌ای است که در هر سیاره‌ای که انرژی کافی داشته باشد رخ می‌دهد، درحالی‌که مدت‌ها تصور می‌شد تابش خورشیدی عامل اصلی این فرایند است، میدان الکتریکی آمبی‌پولار حالا به‌عنوان عامل کلیدی دیگری مطرح شده است، این کشف به دانشمندان کمک می‌کند تا چگونگی تکامل جو زمین را در طول میلیون‌ها سال درک کنند و بفهمند چگونه این خروج تدریجی ممکن است بر ترکیب اکسیژن و هیدروژن تأثیر گذاشته باشد.
علاوه بر زمین، این یافته میتواند سرنخ‌هایی درباره جو مریخ و زهره ارائه دهد، جایی که میدان‌های الکتریکی ضعیف ممکن است در تغییرات جو آن‌ها نقش داشته باشند“هر سیاره‌ای که جو داشته باشد، باید یک میدان الکتریکی آمبی‌پولار هم داشته باشد. حالا که آن را اندازه‌گیری کرده‌ایم، می‌توانیم ببینیم که چگونه بر زمین و سایر سیارات تأثیر گذاشته است”
لینک منبع: earth
بیشتر بدانیم: فضایپیمای ناسا آب ماه را نقشه‌برداری می‌کند
نظرات کاربران