تتعرض الأرض لقصف مستمر بواسطة جسيمات مشحونة عالية الطاقة تسمى الأشعة الكونية. عادة ما نكون محميين من هذا الوابل بواسطة الفقاعة المغناطيسية للأرض، الغلاف المغناطيسي. ولكن ماذا يحدث عندما يضعف هذا الدرع؟
الأشعة الكونية هي في المقام الأول نواة هيدروجين انطلقت إلى الفضاء بسبب أحداث سماوية قوية مثل موت المستعرات الأعظم للنجوم الضخمة. عادةً ما يتم اعتراض هذه الجسيمات النشطة بشكل لا يصدق بواسطة الغلاف المغناطيسي، والذي يحمينا أيضًا من الإشعاع الشمسي القاسي الصادر عن الشمس.
ومع ذلك، فإن الغلاف المغناطيسي ليس كيانًا متجانسًا وغير متغير. لا يقتصر الأمر على أن الشمال المغناطيسي “يتمايل” قليلاً بعيدًا عن “الشمال الحقيقي” الجغرافي، ولكن الغلاف المغناطيسي بأكمله “ينقلب” أحيانًا. يؤدي هذا إلى تحول القطب الشمالي للمجال إلى الجنوب والعكس صحيح، مع تضاؤل شدة المجال في هذه العملية.
بالإضافة إلى ذلك، هناك فترات قصيرة أخرى “يختفي” خلالها القطبان المغناطيسيان للغلاف المغناطيسي، ليحل محلهما عدد كبير من الأقطاب المغناطيسية. خلال هذه الفترات، التي تسمى “رحلات المجال المغناطيسي”، تضعف أيضًا قوة الأقطاب المغناطيسية، مما يعني أن كوكبنا أقل حماية من الأشعة الكونية في هذه الأوقات.
متعلق ب: من أين تأتي الأشعة الكونية؟
والسؤال هو: هل ترتبط فترات انخفاض كثافة الغلاف المغناطيسي أيضًا بالاضطرابات الكبرى في المحيط الحيوي للأرض، وهي المنطقة الكاملة لكوكبنا التي توجد عليها الحياة، بدءًا من قمم الجبال إلى أعمق خنادق المحيطات؟
وقالت سانجا بانوفسكا، العالمة في GFZ بوتسدام في ألمانيا، في بيان: “إن فهم هذه الأحداث المتطرفة مهم لحدوثها في المستقبل، والتنبؤات المناخية الفضائية، وتقييم التأثيرات على البيئة وعلى نظام الأرض”.
لتحديد الفترات التي شهدت فيها الأرض قصفًا أقوى من المعتاد للأشعة الكونية، يمكن للعلماء قياس وفرة النظائر المختلفة. هذه هي أشكال مختلفة من العنصر الذي يحتوي على أعداد مختلفة من النيوترونات في نواته الذرية.
عندما تضرب الأشعة الكونية جسيمات في الغلاف الجوي للأرض، فإنها تخلق زخات من النظائر تسمى “النويدات المشعة الكونية” التي تهطل على سطح كوكبنا. وتتراكم هذه العناصر مع مرور الوقت في الرواسب، والتي يمكن للعلماء دراستها بعد انتشالها من قاع البحر وفي العينات الجليدية المستخرجة من مناطق مثل القارة القطبية الجنوبية وغرينلاند.
أحد الأمثلة المدروسة جيدًا لرحلة المجال المغناطيسي هي رحلة لاشامب، والتي حدثت منذ حوالي 41000 عام. كانت بانوفسكا تدرس العلاقة بين شدة الغلاف المغناطيسي للأرض وتركيز النويدات المشعة الكونية مثل البريليوم -10 خلال هذا الحدث.
ووجدت أن متوسط معدل إنتاج البريليوم-10 تضاعف مقارنة بالمعدل الذي يتم به توليد هذا النويدة المشعة الكونية عن طريق قصف الأشعة الكونية اليوم. يشير هذا إلى كثافة منخفضة جدًا للغلاف المغناطيسي أثناء رحلة لاشامب، مما يؤدي إلى وصول المزيد من الأشعة الكونية إلى الغلاف الجوي للأرض وإنشاء زخات من الجسيمات الثانوية.
قصص ذات الصلة:
– “زخات الهواء” يمكن أن تساعد في الكشف عن المصدر الغامض للأشعة الكونية
– تؤدي الانفجارات النجمية إلى تعزيز الأشعة الكونية في الفضاء السحيق إلى سرعة قريبة من سرعة الضوء
– قد تنشأ الأشعة الكونية عالية الطاقة داخل مجرة درب التبانة
استخدمت بانوفسكا هذه القياسات لإعادة بناء الغلاف المغناطيسي للأرض، ووجدت أنه انكمش خلال هذا الحدث عندما انخفضت قوته. وتأمل أن تساعدها عملية إعادة البناء هذه وزملاؤها العلماء في الحصول على مزيد من المعلومات من النويدات المشعة الكونية وقصف الأشعة الكونية.
قدمت بانوفسكا نتائج الأشعة الكونية في الجمعية العامة للاتحاد الأوروبي لعلوم الأرض (EGU) 2024 يوم الجمعة (19 أبريل).