علماء يكتشفون لأول مرة حقلًا كهربائيًا ثنائي القطب غير مرئي حول الأرض، وفقًا لدراسة جديدة

لأول مرة، نجح العلماء في اكتشاف وقياس مجال كهربائي غير مرئي يحيط بالأرض. تم طرح هذا المجال، المعروف بالحقل ثنائي القطب، لأول مرة منذ أكثر من 60 عامًا ويمثل اكتشافه تقدمًا كبيرًا في فهمنا لديناميكيات الغلاف الجوي للأرض. حقق جلين كولينسون، عالم الفلك في مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لوكالة ناسا، وفريقه هذا الاختراق، مما فتح آفاقًا جديدة لدراسة كيفية تأثير مثل هذه المجالات على الغلاف الجوي للكواكب وربما تشكيل الأجرام السماوية الأخرى.

فهم المجال ثنائي القطب

وقد افترض العلماء أن المجال ثنائي القطبية يوجد على ارتفاع حوالي 250 كيلومترًا (155 ميلًا) فوق سطح الأرض، داخل الغلاف الأيوني – وهي منطقة من الغلاف الجوي تتأين بواسطة الأشعة الشمسية والأشعة فوق البنفسجية. وينشأ هذا المجال بسبب التفاعل بين الإلكترونات المشحونة سلبًا والأيونات المشحونة إيجابيًا. وعندما تؤين الأشعة فوق البنفسجية ذرات الغلاف الجوي، فإنها تخلق مزيجًا من الإلكترونات الحرة والأيونات. ويعمل المجال ثنائي القطبية على موازنة هذه الجسيمات، حيث تحاول الإلكترونات الهروب إلى الفضاء وتسحب الأيونات نحو الأرض، مما يخلق قوة استقرار.

كيف تم اكتشاف الحقل

تم رصد المجال بواسطة صاروخ إندورانس الذي تم إطلاقه في مايو 2022. صعد الصاروخ إلى ارتفاع 768.03 كيلومترًا (477.23 ميلًا) قبل أن يعود إلى الأرض ببيانات قيمة. هدفت المهمة إلى قياس التغيرات الخافتة في الجهد الكهربائي المرتبطة بالحقل الثنائي القطب. وعلى الرغم من ضعف قوة المجال، لم يتم اكتشاف سوى تغيير قدره 0.55 فولت، وهو ما يضاهي شحنة بطارية ساعة. كان هذا القياس الدقيق كافياً لتأكيد وجود المجال الثنائي القطب وتأثيراته على الرياح القطبية.

أهمية الاكتشاف

يلعب المجال ثنائي القطب دورًا حاسمًا في تنظيم كثافة الغلاف الجوي وتكوينه. فهو يساعد في التحكم في الارتفاع الذي تهرب عنده الأيونات إلى الفضاء، مما يؤثر على البنية الجوية الكلية. ويوفر اكتشاف هذا المجال نظرة ثاقبة حول كيفية الحفاظ على حياد الشحنة في الغلاف الجوي للأرض وكيفية نقل الجسيمات بعيدًا عن الكوكب. كما يؤثر على الرياح القطبية – تدفق الجسيمات من الغلاف الجوي للأرض الذي يُلاحظ عند القطبين.

التداعيات على البحوث المستقبلية

في حين أن النتائج الفورية واعدة، هذا الاكتشاف إن هذه ليست سوى البداية. ولا تزال التأثيرات الأوسع للمجال ثنائي القطب قيد الاستكشاف. ويحرص الباحثون على فهم المدة التي ظل فيها هذا المجال موجودًا، وكيف يؤثر على تطور الغلاف الجوي، وتأثيره المحتمل على الحياة على الأرض. ويؤكد جلين كولينسون أن قياس هذا المجال يسمح للعلماء بطرح أسئلة جديدة حول العمليات الجوية للأرض وعلم الكواكب على نطاق أوسع.

بفضل هذا الاكتشاف، أصبح العلماء قادرين الآن على التعمق أكثر في الآليات الأساسية التي تحكم الغلاف الجوي للأرض وتطبيق هذه الرؤى على كواكب أخرى ذات غلاف جوي. ويمثل اكتشاف المجال ثنائي القطب خطوة مهمة في علم الكواكب، مما يمهد الطريق لاستكشاف وفهم القوى التي تشكل عالمنا في المستقبل.