مجال كهربائي يحيط بالأرض كالجاذبية

منذ اكتشاف إسحاق نيوتن لموضوع الجاذبية، يحاول العلماء فهم ألغاز القوى التي تشكل كوكبنا.
وفي حين أن جاذبية الأرض والمجال المغناطيسي يجب أن يكونا مألوفين إلى حد ما، يقول العلماء الآن إنهم عثروا على مجال ثالث “أساسي بنفس القدر”، حيث وجد باحثو ناسا أول دليل على وجود مجال كهربائي دقيق وغير قابل للكشف تقريباً يحيط بالكوكب.
ويمكن أن يكون هذا “المجال الكهربائي القطبي” مسؤولاً عن الرياح الغامضة للجسيمات الأسرع من الصوت التي تنطلق باستمرار من أقطاب الأرض.
وعلاوة على ذلك، يدعي الباحثون أن الاكتشاف يمكن أن يساعد حتى في تفسير سبب تشكل الحياة هنا على الأرض وليس في أي مكان آخر.
في الستينيات، عندما بدأت المركبة الفضائية الأولى في الدوران حول الأرض، بدأت وكالات الفضاء في ملاحظة ظواهر غريبة فوق القطبين.
فعندما تمر سفن الفضاء في السماء، تتلقاها بقوة رياح مفاجئة أسرع من الصوت من الجسيمات المشحونة التي تنفجر من الغلاف الجوي، وفي حين أن العلماء عرفوا منذ أكثر من 50 عاماً بأن هذه “الرياح القطبية” موجودة، ولكن لم يتمكن أحد حتى الآن من شرح أسبابها.
يتم تسخين بعض الجسيمات بواسطة ضوء الشمس غير المصفى والهروب مثل البخار من وعاء مغلي، ولكن البعض الآخر كان أكثر غموضاً، حيث وجد العلماء أيضاً تدفقاً مستمراً لأيونات الهيدروجين التي كانت باردة تماماً – على الرغم من رحلتها بسرعة تفوق سرعة الصوت.
ومن جانبه، يقول المؤلف الرئيسي د.جلين كولينسون، من مركز لرحلات الفضاء تابع لناسا:” كان لابد من إخراج هذه الجسيمات من الغلاف الجوي”.
افترض الباحثون أنه يمكن سحب الجسيمات من الغلاف الجوي بشحنة كهربائية على مستوى الكوكب في مكان ما على ارتفاع 150 ميلاً (250 كم) فوق السطح.
وعلى هذا الارتفاع، تبدأ الذرات في غلافنا الجوي في الانقسام إلى إلكترونات سالبة الشحنة وأيونات موجبة الشحنة.
ونظراً لأن الأيونات أثقل بـ 1836 من الإلكترونات، فيجب أن تنسحب نحو الأرض تحت تأثير الجاذبية، ولكن نظراً لأن لها شحنات متعاكسة، فإن الإلكترونات والأيونات مربوطة معاً بمجال كهربائي يسحب في كلا الاتجاهين، وتسحب الإلكترونات أيوناتها لأعلى مقابل قوة الجاذبية وترفعها من الغلاف الجوي، ومع ذلك، حتى وقت قريب جداً، لم تكن تقنية قياس هذا المجال موجودة ببساطة.
وبدءاً من عام 2016، بدأ الباحثون في تطوير صاروخ قادر على قياس ما اعتقدوا أنه فرق جهد صغير جداً عبر مئات الأميال، وبلغ هذا ذروته في مهمة التحمل التابعة لناسا، والتي انطلقت من جزيرة سفالبارد النرويجية النائية- على بعد بضع مئات من الأميال جنوب القطب الشمالي.
احتاج الباحثون إلى القيام بالرحلة إلى هذه الجزيرة البعيدة لأنها المكان الوحيد في العالم الذي يمكن فيه اكتشاف المجال الكهربائي القطبي.
وحول القطبين، ينتج المجال المغناطيسي للأرض “خطوط المجال المفتوح” التي تطلق للخارج في الفضاء بدلاً من تشكيل حلقات مغلقة.
وقالت المؤلفة المشاركة البروفيسور سوزان إمبر، عالمة فيزياء الفضاء بجامعة ليستر بالمملكة المتحدة:” يتم إنشاء المجال بواسطة الإلكترونات، التي تحتوي على بعض الضغط الحراري الذي يسمح لها بالارتفاع إلى ارتفاعات أعلى على خطوط المجال المفتوح.
ويتم ربط الإلكترونات بالمجال المغناطيسي، لذلك لا يمكن اكتشاف ذلك إلا فوق القطبين لأن خطوط العرض المغناطيسية العالية هي المكان الذي تنتقل فيه خطوط المجال من السطح إلى الفضاء، وقد أصبح هذا أكثر صعوبة بسبب حقيقة أن هذه الخطوط الميدانية لا تبقى في نفس المكان بل تتحرك باستمرار.
وتقول البروفيسور إيمبر:” إنها كارثة بعض الشيء إذا فهمت هذا الخطأ وأطلقت صاروخك في اللحظة الخطأ – تحصل على لقطة واحدة فقط في التجربة”.
وعلى الرغم من الخطوط الميدانية المتغيرة والعواصف الثلجية البيضاء، تمكن الفريق من إطلاق صاروخهم في رحلة شبه مدارية في 11 أيار 2022، وطار التحمل، الذي سمي على اسم رحلات إرنست شاكلتون القطبية، إلى ارتفاع 477.23 ميلاً (768.03 كم)، وانخفض بعد 19 دقيقة في بحر غرينلاند، كما عبر 322 ميلاً (518 كم) من الارتفاع الذي جمعت شركة التحمل البيانات عبره، ووجد قدرة شحن كهربائية تبلغ 0.55 فولت فقط. يقول الدكتور كولينسون: «نصف فولت لا شيء تقريبًا – إنه قوي مثل بطارية الساعة، ولكن هذا هو الكمية المناسبة لشرح الرياح القطبية».

على الرغم من أن هذه القوة صغيرة جدًا، إلا أن الباحثين يعتقدون أنها مسؤولة عن زيادة ارتفاع الغلاف المتأين، وهو طبقة من الغلاف الجوي، بنسبة 271 في المئة.
ويوضح الدكتور كولينسون: ” إنه مثل هذا الحزام الناقل، يرفع الغلاف الجوي إلى الفضاء”.

ونظراً لأنه تم اكتشاف هذا المجال للتو، لا يزال الباحثون غير متأكدين من التأثير الذي قد يكون له على تطور الأرض، لكن العواقب قد تكون هائلة.
وبشكل حاسم، هناك بعض الاقتراحات بأنه قد يكون جزءًا من سبب استمرار امتلاك الأرض للماء بينما جفت كواكب مثل كوكب الزهرة والمريخ.
في عام 2016، وجدت مهمة فينوس إكسبرس التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية أن الغلاف المتأين للزهرة يولد قدرة 10 فولت حول الكوكب بأكمله، ونظراً لأن أشعة الشمس الشديدة تنقسم أيونات الأكسجين الموجبة الشحنة من الهيدروجين الموجود في الماء، فقد تكون هذه الشحنة قد امتصتها في الفضاء مثل مكنسة كهربائية بحجم الكوكب، وبمرور الوقت، ربما أفرغت هذه العملية كل مياه الزهرة في الفضاء وتركتها كأرض قاحلة نراها الآن.
ونظراً لأن المجال الكهربائي القطبي للأرض أضعف بكثير، فقد يكون هذا جزءاً من مجموعة العوامل التي تحدد ما إذا كان الكوكب صالحاً للسكن على المدى الطويل.
ويختم، وبوره، الدكتور كولينسون:” يجب أن يكون لأي كوكب به غلاف جوي حقل مزدوج القطبية، والآن بعد أن قمنا بقياسه أخيراً، يمكننا البدء في تعلم كيفية تشكيل كوكبنا وكذلك الآخرين بمرور الوقت”.

سيرياهوم نيوز 2_الثورة