خلال خمسينيات القرن الماضي وقبل بدء "سباق الفضاء" العظيم ، كان العلماء مثل كريستيان بيركيلاند ، وكارل ستورمر ، ونيكولاس كريستوفيلوس يولون اهتمامًا شديدًا بنظرية - نظرية تتضمن جزيئات محصورة ومشبعة في حلقة حول الأرض. وأكدت بعثات إكسبلورر الثلاثة الأولى تحت إشراف الدكتور جيمس فان ألين هذه الكعكة البلازمية التي ثبتت في المجال المغناطيسي لكوكبنا. مدفوعًا ربما بالرياح الشمسية ، أو الأشعة الكونية ، كانت معرفة وجودها هي كوابيس للجمهور النظامي. في حين أن "الإشعاع" يمكن أن يؤثر على الأجسام التي تمر عبره ، إلا أنه لا يصل إلى الأرض ، وسرعان ما تسبب هذا الإدراك في موت المخاوف. ومع ذلك ، لا يزال هناك العديد من الأسئلة التي لم تتم الإجابة عليها حول أحزمة Van Allen Radiation Belts التي تخفي العلم الحديث.
لقد تعلمنا على مر السنين أن مناطق الإشعاع هذه تتكون من إلكترونات وجسيمات مشحونة بقوة. لقد وثقنا حقيقة أنه يمكنهم التقلص والانتفاخ وفقًا لكمية الطاقة الشمسية التي يتلقونها ، ولكن ما لم يتمكن الباحثون من تحديده هو بالضبط ما يسبب هذه الاستجابات. تأتي الجسيمات وتذهب الجسيمات - ولكن لا توجد إجابة قوية بدون دليل. كان السؤال ذو الصلة هو تحديد ما إذا كانت الجسيمات تهرب إلى الفضاء بين الكواكب عندما تنكمش الأحزمة - أم أنها تسقط على الأرض؟ حتى الآن ، كان هذا لغزًا ، لكن دراسة جديدة تستخدم العديد من المركبات الفضائية في نفس الوقت كانت لتتبع الجسيمات واتباع المسار لأعلى.
يقول درو تورنر ، عالِم في جامعة كاليفورنيا ، لوس أنجلوس ، والمؤلف الأول على ورقة حول هذه النتائج التي تظهر على الإنترنت في مجلة Nature Physics في شهر يناير: "لفترة طويلة ، كان يُعتقد أن الجسيمات ستترسب إلى أسفل من الأحزمة". 29 ، 2012. ولكن في الآونة الأخيرة ، افترض الباحثون أن الجسيمات ربما يمكن أن تنتشر إلى الخارج. نتائجنا لهذا الحدث واضحة: لم نشهد أي زيادة في هطول الأمطار ".
من أكتوبر إلى ديسمبر 2003 ، تضخمت أحزمة الإشعاع وتقلصت استجابة للعواصف المغنطيسية الأرضية عندما دخلت الجسيمات الأحزمة وهربت منها. الائتمان: NASA / Goddard Scientific Visualization Studio
هذه ليست مجرد إجابة بسيطة على سؤال بسيط. يمكن أن يلعب فهم حركة الجسيمات دورًا حاسمًا في حماية أنظمة الأقمار الصناعية الخاصة بنا أثناء مرورها عبر أحزمة Van Allen Belts - وتمديدات الإشعاع بعيدة المدى. كما نعلم ، تنتج الشمس كميات وفيرة من الجسيمات المشحونة في الرياح النجمية - وفي بعض الأحيان - يمكن أن تنفجر في اتجاهنا أثناء عمليات طرد الكتلة الإكليلية (CMEs) أو جبهات الصدمة الناتجة عن الرياح الشمسية السريعة التي تتجاوز الرياح البطيئة التي تسمى مناطق التفاعل المشترك المتناوب -CIRs). عندما يوجهون طريقنا ، فإنهم يعطلون الغلاف المغناطيسي للأرض في حدث يعرف باسم العاصفة المغناطيسية الأرضية. خلال "العاصفة" ، من المعروف أن جزيئات الحزام الإشعاعي تنقص وتفريغ الحزام في غضون ساعات ... استنفاد يمكن أن يستمر لعدة أيام. بينما تم توثيق هذا ، نحن ببساطة لا نعرف السبب ، ناهيك عن سبب ترك الجسيمات!
من أجل الحصول على قبضة أكثر ثباتًا لما يحدث ، يتطلب العديد من المركبات الفضائية قياس التغييرات في نقاط متعددة في نفس الوقت. يسمح هذا للعلماء بتحديد ما إذا كان الإجراء الذي يحدث في مكان ما يؤثر على آخر في مكان آخر. بينما نتطلع إلى نتائج مهمة مسبار العاصفة حزام الإشعاع (RBSP) ، فإنه ليس من المقرر إطلاقها حتى أغسطس 2012. في غضون ذلك ، قام الباحثون بدمج بيانات من مركبتين فضائيتين منفصلتين على نطاق واسع للحصول على تحديد مبكر لما يحدث خلال حدث خسارة.
يقول فاسيليس أنجيلوبولوس ، عالِم الفضاء بجامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس ، والباحث الرئيسي لـ THEMIS وكاتب مشارك على الورقة: "نحن ندخل عصرًا تعد فيه المركبات الفضائية المتعددة مفتاحًا". "إن القدرة على توحيد أسطول من الموارد المتاحة في دراسة واحدة أصبحت أكثر ضرورة لتحويل الزاوية في فهمنا لبيئة الأرض."
إذن ، من أين أتت معلومات الدعم المبكرة هذه؟ لحسن الحظ ، تمكن الفريق من ملاحظة عاصفة مغناطيسية جغرافية صغيرة وقعت في 6 يناير 2011. من خلال إشراك ثلاث ناسا ثيمس (تاريخ الأحداث والتفاعلات الكبيرة خلال العواصف الفرعية) ، وهما GOES (ساتل بيئة تشغيلية ثابتة) ، تديرها الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA) ، وستة POES (الأقمار الصناعية البيئية التشغيلية القطبية) ، تديرها NOAA بالاشتراك مع المنظمة الأوروبية لاستغلال سواتل الأرصاد الجوية (EUMETSAT) ، وتمكنوا من التقاط الإلكترونات التي تقترب من سرعة الضوء عند خروجهم من الحزام لأكثر من ست ساعات. تُعد المركبة الفضائية THEMIS و GOES التي تدور حول الأرض الاستوائية جزءًا من الفريق. تمر المركبة الفضائية POES عبر أحزمة الإشعاع عدة مرات في اليوم حيث تبحر على ارتفاع منخفض وبالقرب من القطبين. من خلال الجمع بين البيانات ، تمكن العلماء من أخذ العديد من نقاط المراقبة وأثبتوا - بدون شك - أن الجسيمات تركت الحزام عن طريق الفضاء ولم تعد إلى الأرض.
يقول تورنر: "كانت هذه عاصفة بسيطة للغاية". "إنها ليست حالة متطرفة ، لذلك نعتقد أنها على الأرجح نموذجية جدًا لما يحدث بشكل عام والنتائج المستمرة من الدراسات الإحصائية المتزامنة تدعم ذلك."
خلال هذا الوقت ، لاحظت المركبة الفضائية أيضًا منطقة منخفضة الكثافة من أحزمة Van Allen التي ظهرت على طول المحيط وسافرت إلى الداخل. يبدو أن هذا مؤشر على أن الجسيمات كانت مرتبطة بالخارج. إذا كان هذا حدثًا طبيعيًا ، فمن المنطقي أن نوع "الموجة" يجب أن يساعد الحركة ، مما يسمح للجسيمات بالوصول إلى حدود الهروب الخارجية. يقول ديفيد سيبيك من مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لوكالة ناسا في غرينبيلت ، ماريلاند ، وهو عالم مهمة ناسا في RBSP وعالم المشروع في THEMIS ، إن اكتشاف ما يُطلق بالضبط آلية الهروب هذه سيكون أحد وظائف RBSP.
يقول سيبيك: "إن هذا النوع من الأبحاث هو مفتاح لفهم الأحداث الخطرة في أحزمة الإشعاع الخاصة بالأرض ، والتنبؤ بها في النهاية". "إنه مثال شامل رائع لما يمكن أن نتوقع رؤيته طوال مهمة RBSP القادمة."
مصدر القصة الأصلية: نشرة أخبار وكالة ناسا.
