درع الأرض من الإشعاع ليس محكمًا كما ظننا، حسب المسبار الياباني أراسي

لعقد كامل، تخيّل العلماء جدارًا غير مرئي داخل أحزمة الإشعاع المحيطة بالأرض. والآن رصد القمر الصناعي الياباني «أراسي» هذا الجدار وهو يُخترق.

ففي العاصفة الشمسية العنيفة في مايو 2024، ارتفع عدد الإلكترونات عالية الطاقة جدًا في تلك المنطقة بأكثر من 5000 ضعف. وهذه مشكلة كبيرة للتصور القديم.

ماذا حدث؟

في مايو 2024، قذفت سلسلة من الثورات على الشمس مليارات الأطنان من البلازما الممغنطة نحونا. وكانت النتيجة عاصفة من الفئة G5، وهي أعلى مستوى على مقياس NOAA (الوكالة الأمريكية للطقس والمحيطات). وبلغت سرعة الرياح الشمسية 1200 كيلومتر في الثانية.

حلّل فريق بقيادة فيزيائي الفضاء يوشيزومي ميوشي من جامعة ناغويا بيانات «أراسي». ووجدت دراستهم، المنشورة في مجلة Geophysical Research Letters، أن الإلكترونات ذات الطاقة التي تقارب ثلاثة ميغا إلكترون فولت ارتفعت بأكثر من 5000 ضعف.

وجاءت الزيادة على مراحل. نمت الإلكترونات الأقل طاقة أولًا. وبعد نحو اثنتي عشرة ساعة ظهرت الأعلى طاقة، وبعد نحو يوم آخر ارتفعت كذلك تلك التي تتجاوز ثلاثة ميغا إلكترون فولت.

لماذا يهم الأمر؟

حزاما فان آلن منطقتان من الجسيمات المحتجزة بفعل المجال المغناطيسي للأرض. الداخلي يتكوّن في معظمه من البروتونات، أما الخارجي ففيه الكثير من الإلكترونات النشطة.

وحسب قراءة الفريق، سحبت العاصفة البلازما الباردة الكثيفة من الغلاف البلازمي، وهو منطقة حول الأرض تُخمد عادةً بعض الموجات. وهذا سمح لما يسمى موجات الكورس بنقل الطاقة إلى الإلكترونات وتسريعها إلى ما يقارب سرعة الضوء. وبلغ توزيع الجسيمات ذروته قرب الحدود، ما يشير إلى تسارع في المكان نفسه لا انتقال من مناطق أبعد.

لماذا نهتم؟ لأن هذه الجسيمات قادرة على اختراق دروع الأقمار الصناعية وإتلاف الإلكترونيات الحساسة. كما ترفع مخاطر الإشعاع على روّاد الفضاء الذين يعبرون تلك المناطق.

ذكّرني: ما الفكرة القديمة؟

في عام 2014، اكتشفت مسبارات فان آلن التابعة لناسا حدًّا داخليًا حادًا، على بعد نحو ثلاثة أنصاف أقطار أرضية من مركز الكوكب، نادرًا ما عبرته أكثر الإلكترونات طاقة. وشبّهه الفيزيائي دانيال بيكر بجدار زجاجي.

وكان أحد التفسيرات أن موجات معينة تدفع الإلكترونات نحو الغلاف الجوي، بينما كان انجرافها إلى الداخل أبطأ من أن يتجاوزه.

وما التالي؟

سجّل «أراسي» تراجعًا تدريجيًا في الإلكترونات فائقة النسبية حتى أكتوبر 2024، حين غيّرت عاصفة أخرى الظروف مجددًا. وتتناول الدراسة حدثًا واحدًا شديدًا. أما هل تستطيع العواصف الأضعف إحداث التسارع نفسه فسؤال ما زال مفتوحًا.