یک نیروی نامرئی که دور زمین پیچیده شده است و دانشمندان مدتها به دنبال آن بودند، پس از بیش از نیم قرن از نخستین فرضیهای که درباره آن مطرح شد، اکنون توسط ناسا شناسایی شده است.
این میدان که «باد قطبی» (Polar Wind) نامیده شده است، توضیح میدهد که چگونه جو زمین به سرعت و به آسانی در بالای قطبهای شمال و جنوب از بین میرود و ممکن است نقشی در شکلگیری لایهی نازک بالایی جو زمین داشته باشد. به گفتهی دانشمندان این میدان به اندازهی گرانش و میدان مغناطیسی برای سیاره ما حیاتی است.
«گلین کالینسون» (Glyn Collinson) پژوهشگر اصلی مأموریت «ایندیورنس» (Endurance) در مرکز پروازهای فضایی گادرد ناسا در مریلند، در ویدیویی از ناسا گفت: «این میدان برای درک نحوهی کار سیارهی ما بسیار اساسی است. از آغاز، در کنار گرانش و مغناطیس وجود داشته و با وجود اینکه ضعیف است، بسیار اهمیت دارد. این میدان با گرانش مقابله میکند و در واقع آسمان را بالا نگه میدارد.»
وجود این میدان برای اولین بار بیش از ۶۰ سال پیش در فرضیهای مطرح شد. در دههی ۱۹۶۰، چندین فضاپیما که بر فراز قطبهای زمین پرواز میکردند، جریان ذراتی را که از جو زمین با سرعت فراصوت به فضا فرار میکردند، شناسایی کردند. دانشمندان میدانستند که نور خورشید باعث میشود ذرات جو به فضا نشت کنند، اما ذراتی که توسط این فضاپیماها شناسایی شدند، هیچ نشانهای از گرمایش نداشتند.
کالینسون در بیانیهی ناسا اشاره کرد: «باید چیزی این ذرات را از جو خارج میکرد.» اما کشف وجود میدانی که این ذرات را بیرون میکشید، که نامرئی و بسیار ضعیف است و تغییرات آن تنها در صدها کیلومتر قابل حس است، در آن زمان فراتر از محدودیتهای فنآوری بود.
در سال ۲۰۱۶، کالینسون و همکارانش شروع به توسعهی حسگرهایی برای پرتاب به وسیلهی مأموریت موشکی ایندیورنس کردند و در ماه می ۲۰۲۲، یکی از موشکهای زیرمداری مجهز به هشت ابزار تخصصی از پایگاه راکتی «سوالبارد» (Svalbard) نروژ، در چند صد کیلومتر قطب شمال پرتاب شد. چنین مکانی به موشکها یک نقطه دید مناسب برای مطالعهی این پدیدهی منحصربهفرد جوی داد.
«سوزی ایمبر» (Suzie Imber) یکی از نویسندگان مطالعه و فیزیکدان فضایی در دانشگاه لستر انگلستان در بیانیهای گفت: «سوالبارد تنها پایگاه راکتی در جهان است که شما میتوانید از طریق باد قطبی پرواز کنید و اندازهگیریهایی را که نیاز داشتیم، انجام دهید.»
در طول پرواز ۲۰ دقیقهای، ایندیورنس به ارتفاع حدود ۷۶۸ کیلومتری رسید و دادههایی را از یک بخش ۵۲۸ کیلومتری از جو جمعآوری کرد. این مأموریت تغییر ناچیز ۰.۵۵ ولت را ثبت کرد که که به گفتهی کالینسون «تقریبا هیچ و تنها به اندازهی قدرت یک باتری ساعت است اما دقیقا همان مقداری است که باد قطبی را توضیح میدهد.»
دانشمندان تخمین میزنند که این میدان در حدود ۲۵۰ کیلومتری از سطح زمین آغاز میشود، جایی که اتمهای موجود در جو به الکترونهایی با بار منفی و یونهای با بار مثبت که بیش از ۱۸۰۰ برابر سنگینتر از الکترونها هستند، جدا میشوند. با توجه به بارهای الکتریکی مخالف آنها، یک میدان الکتریکی برای «مهار کردن آنها» تشکیل میشود که با نیروی گرانش (جاذبه) مقابله میکند و اجازه میدهد تا برخی از ذرات به فضا فرار کنند.
دانشمندان دریافتند که یونهای هیدروژن که در باد قطبی فراوان هستند، یک نیروی خارجی از میدان حس میکنند که ۱۰.۶ برابر قویتر از گرانش است. به گفتهی «الکس گلوکر» (Alex Glocer) یکی از نویسندگان مقاله و پژوهشگر مأموریت ایندیورنس در گادرد ناسا «این بیش از حد کافی است تا با گرانش مقابله کند. در واقع، این مقدار برای پرتاب آنها به فضا با سرعت فراصوت، کافی است».
یونهای اکسیژن، که سنگینتر از همتایان هیدروژنی خود هستند، نیز مشخص شد که از باد قطبی یک افزایش سرعت دریافت میکنند. کالینسون گفت: «این مانند یک نوار نقاله است که جو را به فضا بالا میبرد.»
با توجه به اینکه باد قطبی توسط جریانهای پویای عمیق درون زمین به وجود میآید، دانشمندان انتظار دارند که در دیگر سیارات از جمله زهره و مریخ نیز حضور داشته باشد. مطالعه دقیقتر این پدیده میتواند سرنخهایی درباره تأثیر آن بر تکامل جو زمین و اثرات آن در اقیانوسهایمان ارائه دهد.
طبق اشارهی کالینسون، این میدان بخشی اساسی از شیوهی کار سیارهی زمین است و حالا که سرانجام آن را اندازهگیری کردهایم، میتوانیم شروع به پرسیدن برخی از این پرسشهای بزرگ و هیجانانگیز کنیم.
گفتنی است این نتایج در مقالهای که روز چهارشنبه ۲۸ آگوست (۷ شهریور) در نشریهی «نیچر» (Nature) منتشر شده است.
دنبالهدار مادر اژدهایان به زودی به درخشانترین حالت خود میرسد
بدون نظر! اولین نفر باشید