اكتشاف "غير متوقع" على حافة الغلاف المغناطيسي للأرض!

يعيش كوكبنا "مغلّفا" في فقاعة مغناطيسية تسمى الغلاف المغناطيسي، نتجت من أعماق باطن الأرض، لتوفير الحماية اللازمة من تيار مستمر من الرياح الشمسية.
ومع هبوب الرياح الشمسية، افترض العلماء أن حواف هذه الفقاعة ستتموج في سلسلة من موجات الطاقة في البلازما، الناتجة عن التفاعل بين الرياح الشمسية والغلاف المغناطيسي، على طول الاتجاه الذي تهب فيه الرياح. لكنهم اكتشفوا الآن مفاجأة: بعض الأمواج المتولدة لا تزال قائمة.
ويقوم عالم فيزياء الفضاء مارتن آرتشر، من إمبريال كوليدج بلندن، باستكشاف حدود الغلاف المغناطيسي للأرض لعدة سنوات.
ويقول: "إن فهم حدود أي نظام هو مشكلة رئيسية. هكذا تدخل الأشياء: الطاقة، والزخم، والمادة".
وفي الآونة الأخيرة، اكتشف آرتشر وزملاؤه أن حدود الغلاف المغناطيسي، المسماة بالإيقاف المغناطيسي، تتصرف مثل غشاء الأسطوانة: اضربها بنبضة من الرياح الشمسية، وتنتشر الموجات، التي تسمى الموجات المغناطيسية، على طول الفترة المغناطيسية باتجاه القطبين، وتنعكس مرة أخرى نحو المصدر.
والآن، باستخدام بيانات من تاريخ أحداث ناسا والتفاعلات الكبيرة خلال مهمة العواصف الفرعية (THEMIS)، اكتشف فريق من الباحثين بقيادة آرتشر أن هذه الموجات المغناطيسية لا ترتد فحسب، بل يمكنها أيضا التحرك عكس اتجاه الرياح الشمسية.
إذن، ماذا يحدث عندما تواجه هذه الموجات الريح المعاكسة؟. وفقا للنمذجة التي أجراها الباحثون، يمكن أن تصل القوتان إلى طريق مسدود، حيث يؤدي دفع الرياح الشمسية إلى إلغاء دفع الموجة. ويُطبّق الكثير من الطاقة، لكن لا شيء يذهب إلى أي مكان.
ويقول آرتشر: "إنه مشابه لما يحدث إذا حاولت صعود سلم متحرك لأسفل. سيبدو الأمر وكأنك لا تتحرك على الإطلاق، على الرغم من أنك تبذل الكثير من الجهد".
ونظرا لأن هذه الموجات الواقفة تدوم لفترة أطول في الغلاف المغناطيسي للأرض، فقد يكون لها تأثير أكبر على تسارع الجسيمات، والذي بدوره يؤثر على الأرض. ونحن نعلم أن موجات البلازما لها تأثير متسارع على الإلكترونات، والتي يمكنها "تصفح" موجات البلازما كما يستخدم المتزلج على الماء موجات الماء لتسريعها.
وتعد الجسيمات التي تتسارع على طول المجال المغناطيسي باتجاه القطبين، المسؤولة عن الشفق القطبي الرائع الذي يضيء سماءنا (بالإضافة إلى مشاكل الاتصالات في الأيونوسفير).
كما يمكن أن تتأثر أحزمة إشعاع الأرض المحصورة بالغلاف المغناطيسي. وستكون هناك حاجة إلى مزيد من البحث لفهم تأثير هذه الموجات الواقفة على تسارع الجسيمات.
وفي الوقت نفسه، قام الباحثون أيضا بترجمة الموجات الواقفة إلى صوت. وفعل آرتشر وزملاؤه هذا من قبل، حيث قاموا بترجمة صوت الاستجابات الشبيهة بالأسطوانة المغناطيسية للرياح الشمسية. إنه ليس مجرد شيء رائع لتختبره؛ يمكن أن تساعد ترجمة البيانات الفضائية إلى وسيط مختلف، العلماء في الكشف عن المعلومات التي ربما تكون فاتتنا.
ونُشر البحث في مجلة Nature Communications.