يعاني المجال المغناطيسي للأرض من نقطة ضعف ويزداد حجمه مما يعرض رواد الفضاء والأقمار الصناعية للخطر

نقطة ضعف في حماية الأرض المجال المغنطيسي ينمو حجمه بشكل أكبر ويعرض الأقمار الصناعية ورواد الفضاء الذين يدورون حولها لمزيد من الإشعاع الشمسي، وفقًا لأكثر من عقد من القياسات التي أجرتها ثلاثة مراصد مدارية.

الملاحظات من قبل وكالة الفضاء الأوروبية‘s سرب وجدت ثلاثة أقمار صناعية أن المجال المغناطيسي للأرض ضعيف بالفعل فوق جنوب المحيط الأطلسي – وهي منطقة تعرف باسم شذوذ جنوب المحيط الأطلسي (SAA) – يزداد سوءًا وقد نما بمساحة نصف مساحة أوروبا القارية منذ عام 2014. وفي الوقت نفسه، تقلصت منطقة فوق كندا حيث يكون الحقل قويًا بشكل خاص، في حين نمت منطقة حقل قوية أخرى في سيبيريا، كما تظهر القياسات.

وأوضح أن “منطقة المجال المغناطيسي الضعيف في جنوب المحيط الأطلسي استمرت في الزيادة في الحجم على مدى السنوات الـ 11 الماضية منذ إطلاق كوكبة الأقمار الصناعية Swarm”. كريس فينلي، باحث في المغناطيسية الأرضية في جامعة Danmarks Tekniske. “على الرغم من أن نموه كان متوقعا بناء على الملاحظات المبكرة، فمن المهم تأكيد أن هذا التغيير في المجال المغناطيسي للأرض مستمر.” فينلي هو المؤلف الرئيسي لكتاب أ دراسة جديدة نشرت في المجلة فيزياء الأرض والكواكب الداخلية الذي يحلل البيانات من الأقمار الصناعية Swarm.

المجال الجيومغناطيسي

وتم إطلاق الأقمار الصناعية الثلاثة في عام 2014 لرصد الإشارات المغناطيسية بدقة جوهر الأرض وعباءةوكذلك من الغلاف الأيوني والغلاف المغناطيسي. يُعتقد أن المجال المغناطيسي للأرض (من الناحية الفنية، “المجال المغناطيسي الأرضي”) يتولد عن نواة دوارة من الحديد المنصهر، على عمق 2900 كيلومتر تقريبًا، أو 1800 ميل، تحت أقدامنا. لكن قوة المجال تتغير باستمرار، وما زال العلماء يتعلمون عن آلياته الدقيقة.

ال المجال المغنطيسي الأرضي يحمي الحياة على سطح الأرض من الجزيئات المشحونة الضارة الموجودة في الإشعاع الشمسي. يمكننا أن نرى آثار تفاعل الجسيمات المشحونة من الشمس مع المجال المغناطيسي الأرضي في الغلاف الجوي العلوي أثناء الشفق القطبي مثل الأضواء الشمالية.

ولأنه يمتد إلى الفضاء، فإن المجال المغناطيسي الأرضي يحمي أيضًا المركبات الفضائية التي تدور حولها، بما في ذلك معظم الأقمار الصناعية والأقمار الصناعية محطة الفضاء الدولية (محطة الفضاء الدولية). ومع ذلك، يحذر مؤلفو الدراسة من أن المركبات الفضائية – ورواد الفضاء – التي تدخل النقطة الضعيفة في جنوب المحيط الأطلسي خلال مداراتها حول كوكبنا يمكن أن تتعرض الآن لمزيد من الإشعاع.

بالنسبة لأجهزة المركبات الفضائية، يمكن أن يسبب هذا الإشعاع المزيد من الأعطال أو الأضرار أو حتى انقطاع التيار الكهربائي. وقال فينلي: “النتيجة الرئيسية هي بالنسبة للبنية التحتية للأقمار الصناعية ذات المدار الأرضي المنخفض”. “تواجه هذه الأقمار الصناعية معدلات أعلى من الجسيمات المشحونة عندما تمر عبر منطقة المجال الضعيفة، مما قد يسبب مشاكل للإلكترونيات.”

خطر على رواد الفضاء

سيواجه الأشخاص الموجودون في المدار أيضًا مخاطر أعلى من الإشعاع، بما في ذلك احتمال أكبر لتلف الحمض النووي والإصابة بالسرطان خلال حياتهم. وقال فينلي: “سيختبر رواد الفضاء أيضًا هذه الجسيمات المشحونة، لكن أوقاتهم في المدار أقصر من عمر معظم الأقمار الصناعية ذات المدار الأرضي المنخفض”. (في المتوسط، يقضي رواد الفضاء في محطة الفضاء الدولية حوالي 6 أشهر في مدار أرضي منخفض، لكن الأقمار الصناعية تقضي عادةً أكثر من 5 سنوات هناك – أي حوالي 10 أضعاف المدة).

المجال المغناطيسي الأرضي ضعيف نسبيًا مقارنة بالأشكال الأكثر شيوعًا من المغناطيسية: شدته يتراوح من حوالي 22.000 إلى 67.000 نانو تسلا. بالمقارنة، مغناطيس ثلاجة نموذجي لديه شدة حوالي 10 مليون نانو تسلا.

في منطقة SAA، تكون كثافة المجال المغناطيسي الأرضي أقل من 26000 نانو تسلا. وفقًا للدراسة، زادت مساحة المنطقة بنسبة 1% تقريبًا من مساحة سطح الأرض منذ عام 2014. وتبلغ أضعف نقطة في منطقة SAA الآن 22094 نانو تسلا، أي بانخفاض قدره 336 نانو تسلا منذ عام 2014.

وفي منطقة المجال المغناطيسي الأرضي القوي فوق شمال كندا، تبلغ الكثافة أكبر من 57000 نانو تسلا. ووجدت الدراسة أن المنطقة تقلصت بنسبة 0.65% من مساحة سطح الأرض، في حين انخفضت أقوى نقطة لها إلى 58.031 نانو تسلا، بانخفاض قدره 801 نانو تسلا منذ عام 2014. في المقابل، نمت منطقة حقل قوية في سيبيريا في الحجم، حيث زادت مساحتها بنسبة 0.42% من مساحة سطح الأرض، مع زيادة الحد الأقصى لكثافة المجال بمقدار 260 نانو تسلا منذ عام 2014 إلى 61,619 نانو تسلا اليوم.

وقال فينلي إن هذه التغييرات في نصف الكرة الشمالي كانت غير متوقعة. وقال “إنه مرتبط بأنماط تداول المعدن السائل في القلب، لكننا لسنا متأكدين من السبب الدقيق”.

ومع ذلك، لم تجد الدراسة أي علامة على انعكاس وشيك للمجال المغناطيسي. المجال المغناطيسي للأرض لديه عكس بالفعل مئات المراتوقال فينلي: “لكننا نعلم من السجلات المغناطيسية القديمة أن المجال المغناطيسي للأرض قد ضعف عدة مرات في الماضي، مما أظهر مناطق ضعيفة مثل شذوذ جنوب المحيط الأطلسي، دون عكس ذلك”. “نحن على الأرجح نشهد تقلبات زمنية في هذا المجال من عقد إلى قرن.”

مركبة فضائية “متصلبة”.

وقال فينلي إن الخطر المتزايد من الإشعاع الشمسي على الأقمار الصناعية ورواد الفضاء الذين يمرون فوق منطقة SAA يمكن تخفيفه من خلال ضمان “تقوية” المركبات الفضائية لتحمله: “بما أن الضعف يتزايد، فإن الأقمار الصناعية ستواجه مثل هذه التأثيرات على مساحة أكبر، (لذلك) يجب أن يؤخذ هذا في الاعتبار عند تصميم المهام المستقبلية”.

جيوفيزيائي اتركه وشأنه من جامعة نانت في فرنسا، والذي لم يشارك في الدراسة الأخيرة ولكن من شارك فيها درس الشعيبةوأشار إلى أن العديد من العلماء اقترحوا أسبابًا محتملة للتغيرات الملحوظة في المجال المغنطيسي الأرضي، لكن الآليات الفعلية لا تزال مجهولة. وقال: “بشكل عام، أظهر (المؤلفون) بشكل مقنع أن القياسات المغناطيسية الأرضية المستمرة عالية الجودة ضرورية لتوفير رؤى حيوية للديناميكيات في أعماق الأرض”. إيوس في رسالة بريد إلكتروني.

تم نشر هذه المقالة في الأصل على Eos.org. اقرأ المادة الأصلية.