عندما تقوم بالشراء من خلال الروابط الموجودة في مقالاتنا، قد تحصل شركة Future وشركاؤها المشتركون على عمولة.
يمكن لضربات البرق عبر الأرض أن تجعل “الإلكترونات القاتلة” شديدة الحرارة تمطر حول كوكبنا، وفقًا لبحث جديد أجراه علماء في جامعة كولورادو بولدر. ونتيجة لهذه النتيجة، يقترح الفريق أن الطقس الفضائي والأرض يمكن أن يتحدا للعب “الكرة والدبابيس الكونية”.
تم هذا الاكتشاف عن طريق الصدفة تقريبًا بينما كان الفريق يدرس بيانات الأقمار الصناعية التي أظهرت أنه يمكن إزاحة الإلكترونات “الساخنة” عالية الطاقة وعالية السرعة من حزام الإشعاع الداخلي – وهي منطقة من الجسيمات المشحونة الملتفة حول كوكبنا والتي يتم تثبيتها في مكانها بواسطة الفقاعة المغناطيسية الواقية للأرض، والمعروفة باسم الغلاف المغناطيسي.
يمكن أن يساعد هذا البحث العلماء على حماية الأقمار الصناعية والأدوات الأخرى الموجودة في المدار من التلف، ويساعد في حماية رواد الفضاء من الإشعاعات القاتلة المحتملة في البعثات الفضائية المستقبلية. ويشير أيضًا إلى أن الطقس الفضائي وطقس الأرض متشابكان أكثر مما كان يُعتقد سابقًا.
“هذه الجسيمات هي تلك المخيفة أو ما يسميه البعض “الإلكترونات القاتلة”. وقال ماكس فاينلاند، قائد الفريق والباحث في جامعة كولورادو بولدر، في بيان: “يمكنها اختراق المعادن الموجودة على الأقمار الصناعية، وضرب لوحات الدوائر الكهربائية، ويمكن أن تكون مسرطنة إذا أصابت شخصًا في الفضاء”.
متعلق ب: سيقوم رواد فضاء Polaris Dawn من SpaceX برحلة جريئة إلى حزام Van Allen الإشعاعي للأرض
شحن الإلكترونات القاتلة!
يلتف حول الأرض حزامان من الجسيمات عالية الطاقة المحاصرة، والتي يتم تثبيتها في مكانها بواسطة الغلاف المغناطيسي. تُعرف هذه باسم أحزمة فان ألين الإشعاعية.
تتسابق الإلكترونات القاتلة عبر هذه الأحزمة بسرعة تقارب سرعة الضوء، وتحمل معها قدرًا كبيرًا من الطاقة. لا تستطيع هذه الجسيمات فقط اختراق درع الأقمار الصناعية، ولكنها يمكن أن تسبب أيضًا ضربات صاعقة مجهرية يمكن أن تلحق الضرر – أو حتى تدمر – المكونات الحيوية والحساسة للمركبة الفضائية.
يُعتقد أن المنطقة الداخلية للأحزمة تبدأ على ارتفاع حوالي 600 ميل (966 كيلومترًا) فوق الأرض، بينما يُعتقد أن الطبقة الخارجية تبدأ على ارتفاع حوالي 12000 ميل (19312 كيلومترًا) فوق سطح كوكبنا.
تعمل أحزمة فان ألين كحاجز فضفاض بين الغلاف الجوي للأرض وبيئتها الفضائية. كما أنها ديناميكية وقادرة على الحركة والتغيير. لقد عرف العلماء منذ بعض الوقت أن الجسيمات المشحونة يمكن أن تسقط من حزام الإشعاع الخارجي باتجاه الأرض. كما تم اكتشاف جسيمات منخفضة الطاقة أو “باردة” تتساقط من حزام الإشعاع الداخلي الأكثر استقرارًا.
وهذا هو التلميح الأول إلى أن الجسيمات المشحونة ذات الطاقة العالية يمكنها أيضًا “المطر” من الحزام الداخلي، والذي كان يعتبر أكثر استقرارًا. إنها أيضًا أول إشارة إلى أن هذا “المطر الإلكتروني” يمكن أن ينجم عن البرق.
وقالت عضوة الفريق لورين بلوم من مختبر فيزياء الغلاف الجوي والفضاء (LASP) في جامعة كاليفورنيا بولدر في البيان: “إن الطقس الفضائي مدفوع حقًا من الأعلى والأسفل”. “عادة، يُعتقد أن الحزام الداخلي ممل نوعًا ما. فهو مستقر. وهو موجود دائمًا.”
ويفترض الفريق أنه عندما يومض البرق في السماء فوق الأرض، يتم إطلاق موجات الراديو نحو الفضاء. إذا ضربت هذه الموجات الراديوية إلكترونات في أحزمة الإشعاع حول كوكبنا، فإنها يمكن أن تهز الإلكترونات السائبة، مما يسبب “ترسيب الإلكترون الناجم عن البرق” أو “المطر الإلكتروني”.
أثناء تحليل البيانات من القمر الصناعي لمستكشف الجسيمات الشمسية والشاذة والمغنطيسية (SAMPEX) التابع لناسا والذي تم إيقاف تشغيله الآن، رأى فينلاند “تكتلات” من الإلكترونات عالية الطاقة تتحرك عبر حزام الإشعاع الداخلي للأرض. أخذ هذه الملاحظات إلى بلوم، الذي قال له: “هذا ليس المكان الذي من المفترض أن تكون فيه هذه الأشياء”.
الكرة والدبابيس الكونية
ومن خلال التحقيق في هذا الأمر بشكل أكبر، حدد الثنائي 45 موجة من الإلكترونات عالية الطاقة في أحزمة الإشعاع الداخلية التي حدثت في العقد بين عامي 1996 و2006. ثم قارن فينلاند هذه البيانات بسجلات ضربات البرق فوق أمريكا الشمالية. ما ظهر هو وجود علاقة بين ضربات البرق وذروة الإلكترونات، والتي حدثت بعد حوالي ثانية من ضرب البرق للأرض.
يعتقد الفريق أنه عندما يضرب البرق، يبدأ لعبة الكرة والدبابيس المحمومة التي تشمل الأرض بأكملها. تموج موجات الراديو المثارة نحو الأعلى في الفضاء، وتضرب الإلكترونات في حزام الإشعاع الداخلي.
يعمل هذا كميزة “إضافة كرة” في لعبة الكرة والدبابيس التصويرية هذه، حيث تقوم بإسقاط الإلكترونات التي ترتد بعد ذلك بشكل عشوائي بين نصفي الكرة الشمالي والجنوبي للأرض. تستمر هذه المرحلة من العملية 0.2 ثانية فقط. بعض الإلكترونات التي تتنقل بشكل محموم بين نصفي الكرة الشمالي والجنوبي لكوكبنا تسقط بعد ذلك في غلافنا الجوي.
وقال بلوم: “لديك فقاعة كبيرة من الإلكترونات التي ترتد ثم تعود وترتد مرة أخرى”. “سترى هذه الإشارة الأولية، وسوف تتلاشى.”
قصص ذات صلة:
– “الاختناقات المرورية” حول أورانوس يمكن أن تحل لغز أحزمة الإشعاع الضعيفة
– تم تأكيد الشفق بالأشعة تحت الحمراء على أورانوس للمرة الأولى
– رصد تلسكوب جيمس ويب الفضائي تيارًا نفاثًا على كوكب المشتري أقوى من إعصار من الفئة الخامسة
لا يعرف بلوم وفاينلاند وزملاؤه حاليًا عدد المرات التي تحدث فيها نوبات “أمطار الإلكترون القاتلة”. إحدى النظريات هي أنها أكثر شيوعًا خلال الفترات التي تكون فيها الشمس نشطة بشكل خاص وتطلق المزيد من الإلكترونات عالية الطاقة على الأرض ليستحوذ عليها الغلاف المغناطيسي وتجديد أحزمة فان ألين.
نُشر بحث الفريق في 8 أكتوبر في مجلة Nature Communications.