إحدى السمات المميزة للأرض هو مجالها المغناطيسي. إنه يشكل درعًا واقيًا ضد الجزيئات عالية الطاقة المنبعثة من شمس وبالتالي يمكن القول إنها وفرت للحياة مكانًا أكثر أمانًا لتنمو في المجموعة المعقدة من الكائنات الحية التي نراها اليوم.
أكثر المؤشرات المذهلة المجال المغناطيسي للأرض نكون الشفق، ستائر متراقصة من الضوء الملون التي تظهر بالقرب من القطبين الشمالي والجنوبي خلال أوقات النشاط الشمسي العالي. علامة أخرى على ذلك أرض المجال المغناطيسي هو أن البوصلة تشير إلى الشمال أينما كنت على هذا الكوكب.
ولكن كيف يمكننا معرفة ما إذا كانت الكواكب أو الأجسام الأخرى في النظام الشمسي لها مجالات مغناطيسية؟ وهل من الممكن معرفة إذا كانت بعيدة الكواكب الخارجية لها مجالات مغناطيسية؟
متعلق ب: لماذا تنقلب الأقطاب المغناطيسية للأرض؟
ونحن نعلم أن عمالقة الغاز في النظام الشمسي (كوكب المشتري و زحل) وعمالقة الجليد (أورانوس و نبتون) لها مجالات مغناطيسية قوية. ومع ذلك، فالأمر أكثر تعقيدًا بعض الشيء بالنسبة إلى الكواكب الأرضية والأقمار، وفقًا لجوزيف جي أورورك، عالم الكواكب في جامعة ولاية أريزونا.
أرض، الزئبق وقمر المشتري جانيميد جميعها لديها مجالات مغناطيسية مولدة داخليًا اليوم. المريخ و قمر الارض وقال أورورك إن الصخور القشرية القديمة تحافظ على بقايا المغنطة من المجالات المغناطيسية التي كانت موجودة في وقت مبكر من تاريخها.
أما بالنسبة للجار الآخر للأرض، “لم يتم اكتشاف أي مغناطيسية جوهرية عنده كوكب الزهرةوأضاف: “لكننا لم نسلم أدوات قريبة بما يكفي من السطح للبحث عن القشرة الممغنطة”.
لكي يتواجد مجال مغناطيسي على كوكب أو قمر، يجب أن تكون هناك كمية كبيرة من السائل الموصل في حركة داخل ذلك الجسم. يمكن أن يفقد الجسم مجاله المغناطيسي إذا توقفت تلك المواد عن الحركة، أو إذا لم يكن هناك ما يكفي من الفرق في درجة الحرارة بين تسخين المواد وتبريدها لدفع الحمل الحراري للسوائل داخل الكوكب أو القمر، وفي هذه الحالة تكون السوائل قال أورورك: “سيتحرك ببطء شديد”.
في حالة افتقار كوكب الزهرة الواضح للغلاف المغناطيسي، هناك أربعة احتمالات، وفقًا لأورورك.
الفكرة المقبولة عمومًا هي أن كوكب الزهرة يمتلك نواة تشبه الأرض وتبرد ببطء شديد. ونظرًا لافتقار كوكب الزهرة إلى الصفائح التكتونية، فمن الممكن أن يبرد باطنه بشكل أبطأ من باطن الأرض.
ومع ذلك، هناك احتمال بديل وهو أن الجزء الداخلي من كوكب الزهرة صلب تمامًا. وهذا يتطلب أن يكون قلب الكوكب أكثر برودة بكثير من قلب الأرض، وهو ما يعتقد أورورك أنه غير مرجح. ستحاول مهمة انبعاث كوكب الزهرة وعلوم الراديو وInSAR والطبوغرافيا والتحليل الطيفي التابعة لوكالة ناسا لعام 2031 ومهمة EnVision التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية معرفة ما إذا كان قلب كوكب الزهرة سائلًا جزئيًا على الأقل.
وبدلاً من ذلك، قد يفتقر كوكب الزهرة إلى نواة داخلية. يساعد اللب الداخلي للأرض في توليد المجال المغناطيسي لكوكبنا. أثناء تبلوره، فإنه يطرد الشوائب (العناصر الأخف من الحديد)، مما يخلق طفوًا كيميائيًا يدفع حركات السوائل. ربما لم يكن كوكب الزهرة قد قام بتكوين نواة داخلية بعد، لذا فهو يفتقد مصدر الطاقة الإضافي هذا.
وقال أورورك إن الاحتمال الرابع هو أن قلب كوكب الزهرة قد يكون طبقيًا كيميائيًا. ربما يكون التأثير الذي أدى إلى تشكيل القمر قد أثار قلب الأرض القديمة، مما سمح لها بتوليد مجال مغناطيسي عندما بدأت في التبريد. ومع ذلك، لا يوجد لدى كوكب الزهرة أقمار، مما قد يعني أنه لم يختلط أي شيء على قلبه.
أفضل طريقة لتحديد ما إذا كانت الأجسام الموجودة في النظام الشمسي تحتوي على مجالات مغناطيسية هي إرسال مركبة فضائية إلى الجسم لقياس شدة المجال المغناطيسي باستخدام مقياس المغناطيسية. ومع ذلك، تمكن العلماء من الكشف عن بعد المجال المغناطيسي لكوكب المشتري في الخمسينيات عن طريق التقاط الانبعاثات الراديوية من الشفق القطبي للكوكب.
وقال أورورك إن المجالات المغناطيسية هي إحدى أفضل الطرق للتعرف على الأجزاء الداخلية للكواكب. إن وجود مجال مغناطيسي قوي يخبر العلماء أن الكوكب يحتوي على خزان كبير من السوائل الموصلة للكهرباء والتي يمكن أن تتحرك.
وأوضح أوروك: “الدينامو هو العملية التي يتم من خلالها تحويل طاقة حركة السوائل إلى مجال مغناطيسي”. “في الكواكب الأرضية، يمكن أن تستضيف النوى المعدنية الدينامو، كما هو الحال في الأرض اليوم. ومع ذلك، فإن السيليكات السائلة (الصخور المنصهرة، في الأساس) تكون أيضًا موصلة للكهرباء عند الضغوط ودرجات الحرارة القصوى. يصبح الهيدروجين معدنيًا في أعماق الأجزاء الداخلية من عمالقة الغاز مثل كوكب المشتري وزحل. ، والتي تمكن مجالاتها المغناطيسية القوية.”
هل تمتلك أي كواكب خارجية مجالات مغناطيسية؟
عندما يتعلق الأمر بالكواكب الخارجية – الكواكب خارج النظام الشمسي – لم يكتشف علماء الكواكب بشكل لا لبس فيه وجود مجال مغناطيسي حتى الآن. ومع ذلك، يعتقد أورورك أننا لسنا بعيدين جدًا. اكتشف علماء الفلك الشفق القطبي، الذي ينشأ من المجالات المغناطيسية، في النجوم الصغيرة المعروفة باسم الأقزام البنية والأقزام M منخفضة الكتلة.
وقال أورورك: “أعتقد أن الجيل القادم من الأجهزة سيكون قادرًا على اكتشاف المجالات المغناطيسية من الكواكب الخارجية الشبيهة بالمشتري”. “إن اكتشافات المجالات المغناطيسية من الكواكب الشبيهة بالأرض تقع في أفق أبعد، ولكن نأمل أن يتم تحقيق ذلك في العقود العديدة القادمة. بشكل عام، يمكننا اكتشاف المجالات المغناطيسية للكواكب الخارجية بشكل مباشر (على سبيل المثال، من خلال مراقبة الشفق القطبي أو أحزمة الإشعاع) أو بشكل غير مباشر (على سبيل المثال). وذلك من خلال مراقبة تفاعلات المجالات المغناطيسية الكوكبية مع نجومها الأم).”
يناقش علماء الكواكب حاليًا ما إذا كانت المجالات المغناطيسية تحمي الأجواء الكوكبية بشكل عام. من ناحية، يمكن للمجالات المغناطيسية أن تحمي الغلاف الجوي من الرياح النجمية، خاصة بالقرب من خط الاستواء المغناطيسي. على الجانب الآخر، يمكن للمجالات المغناطيسية توجيه الجسيمات المشحونة إلى المناطق القطبية، كما أوضح أورورك أن عددًا من الآليات التي تساهم في الهروب من الغلاف الجوي لا تتأثر بشدة بالمجالات المغناطيسية.
قصص ذات الصلة:
— الصخور القديمة تحمل دليلاً على المجال المغناطيسي للأرض. هذا هو السبب في أن هذا محير
– لماذا تنقلب الأقطاب المغناطيسية للأرض؟
– يمكن أن يؤثر الحطام الناتج عن حرق الأقمار الصناعية على المجال المغناطيسي للأرض
وقال أورورك: “لقد حافظت الأرض على مجال مغناطيسي وسطح صالح للسكن لمليارات السنين”. “لقد فقد المريخ معظم مياهه في الفضاء تقريبًا عندما مات مجاله المغناطيسي. ويفتقر كوكب الزهرة، عالم الجحيم، إلى مجال مغناطيسي. في نظامنا الشمسي، ترتبط المغناطيسية بالقابلية للسكن. ومع ذلك، فإن الارتباط ليس علاقة سببية.”
نظرًا لأننا حصلنا على حجم عينة أكبر من الكواكب الخارجية من خلال عمليات الرصد باستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائيسيبدأ علماء الكواكب في الكشف عن العلاقة بين المجالات المغناطيسية وصلاحية الكواكب للسكن. قد يكون الشفق القطبي أحد المؤشرات الأولى التي يجب أن ننظر إليها عن كثب بحثًا عن علامات الحياة.