خطر الإلكترونات فائقة الطاقة يتسلل إلى حماية الأرض
كشف بحث جديد عن وصول إلكترونات فائقة الطاقة إلى منطقة حول الأرض كانت تُعتبر محمية من هذه الجسيمات، مما يطرح خطر إشعاعي على المركبات الفضائية والحمولات الحساسة ويستدعي تعزيز الحماية في مواجهة عواصف شمسية قوية وورلد برس عربي.
-قد تصل الإلكترونات فائقة الطاقة إلى منطقة حول الأرض ظلّ العلماء يعدّونها محمية منها، وهذا ما تقترحه دراسة جديدة عن العاصفة الشمسية التي ضربت الأرض في مايو 2024. ويحذّر الباحثون من أن النتيجة تشير إلى خطر إشعاعي موضعي، وأن المنطقة المتأثرة قد تحتاج إلى حماية إضافية للمركبات الفضائية وللحمولات الإلكترونية والبيولوجية الحسّاسة.
نشر الدراسة في مجلة Geophysical Research Letters الباحث Yoshizumi Miyoshi من جامعة ناغويا مع زملائه. وتعتمد على بيانات القمر الصناعي الياباني Arase، أي على قياسات من المدار لا على تجارب في المختبر.
ماذا حدث خلال عاصفة مايو 2024؟
وصلت الشفق القطبي الناتج عن العاصفة جنوباً حتى فلوريدا والمكسيك. وبلغت هبّات الرياح الشمسية 1,200 كيلومتر في الثانية، فضغطت المجال المغناطيسي للأرض وأحدثت أشدّ اضطراب جيومغناطيسي منذ «عاصفة الهالوين» عام 2003.
وعند ذروة العاصفة رصد Arase إلكترونات فائقة النسبية (ultra-relativistic) بمستويات تفوق الخلفية المعتادة بنحو 5,000 مرة. ولم تكن تلك أول مرة تُسجَّل فيها طفرات إشعاعية أثناء العواصف الشمسية، فقد رصدتها مركبات سابقة، لكنها لم تستطع تحديد ما يجري فعلاً.
لماذا كان الحاجز يُعدّ منيعاً؟
تهيمن على بيئة الإشعاع قرب الأرض أحزمة فان ألن، التي اكتشفتها المركبة Explorer 1 في بدايات عصر الفضاء. وهي خط الدفاع الأول للأرض ضد الإلكترونات عالية الطاقة والأيونات القادمة من الشمس. ويتكوّن الحزام الداخلي أساساً من البروتونات، أما الخارجي فيحوي إلكترونات عالية الطاقة.
وفي عام 2014 وجدت مهمة Van Allen Probe التابعة لوكالة NASA أن «الإلكترونات القاتلة» فائقة النسبية بدت وكأنها تصطدم بحدّ فاصل على ارتفاع نحو 11,500 كيلومتر فوق الأرض. وبدأ Arase، المعروف أيضاً باسم مهمة ERG، التحليق عبر الغلاف المغناطيسي للأرض عام 2017. وقبل مايو 2024 كان القمر يرصد طوال فترة عمله أن هذه الإلكترونات تُحجَب عند ذلك الحدّ.
كيف تسارعت الإلكترونات داخل المنطقة المحمية؟
يقول الباحثون إن بيانات «كثافة الفضاء الطوري» التي جمعها Arase أظهرت ذروة عند الحاجز السابق نفسه. وهذا المقياس يتتبّع توزيع الجسيمات بحسب طاقتها وحركتها، ووجود ذروة عنده يدلّ على تسارع محلي للإلكترونات، لا على وصولها من الخارج.
وبحسب الدراسة اجتمعت عدة عوامل:
دفعت العاصفة الغلاف البلازمي (plasmasphere) نحو الأرض، فتكوّن فراغ حيث يوجد هذا الغلاف عادةً. والغلاف البلازمي سحابة من الغاز المشحون تغطي الحزام الداخلي.
تسببت «عاصفة أيونوسفيرية سالبة» في استنزاف كبير لكثافة البلازما المحلية. والغازات المشحونة تُخمد الموجات الكهرومغناطيسية عالية التردد بامتصاص طاقتها، فخفّ هذا الكبح.
في هذا الوسط المستنزف نقلت «موجات الكورَس» (chorus waves) الطاقة بكفاءة إلى إلكترونات منخفضة الطاقة. وهي موجات كهرومغناطيسية منخفضة التردد تولّدها جسيمات أقل طاقة أثناء العواصف المغناطيسية، وتبدو كالصفير إذا حُوّلت إلى صوت.
وارتفعت طاقة الإلكترونات من مستويات دون مليون إلكترون فولت إلى نطاقات تبلغ عدة ملايين (MeV). وانتشر الإشعاع عالي الطاقة المتولّد حديثاً باتجاه الأرض وبعيداً عنها.
كم استمر الأثر، وماذا يعني للمركبات؟
لم يكن الأثر عابراً، فقد استمر أشهراً وظلّ مرئياً لـ Arase حتى أكتوبر 2024. وفي ذلك الشهر، أي بعد خمسة أشهر من عاصفة مايو، ضربت الأرض عاصفة شمسية أخرى غيّرت وضع المجال المغناطيسي، وانتهى عندها الأثر الذي رصده القمر.
وتحذّر الدراسة من أن انحسار الغلاف البلازمي للأرض قد يخلق مخاطر إشعاعية موضعية. ويرى الباحثون أن المنطقة المتأثرة قد تتطلب مزيداً من التدريع للحمولات الإلكترونية والبيولوجية الحسّاسة. ويصف النص المرافق للدراسة ما جرى في مايو 2024 بأنه إنذار بنوع جديد من مخاطر طقس الفضاء.
ويبقى السؤال المفتوح: هل تتكرر هذه الآلية في عواصف أخرى، وإلى أي مدى؟ فالدراسة تستند إلى حدث واحد رصده قمر واحد. وللاطلاع على التفاصيل يمكن الرجوع إلى إعلان جامعة ناغويا وإلى الورقة البحثية عن تسارع الإلكترونات.
أخبار ذات صلة
النيزك القديم يكشف عن ماضٍ دافئ وغني بالمياه على المريخ
انفجار أشعة جاما لم يكن خافتاً، بل أساء العلماء فهمه
كوكب المشتري وزحل وأورانوس ونبتون قد يفنيان بعضهما بعد موت الشمس
