إليك ما يحدث عندما تختفي “رياح” الشمس بالقرب من الأرض والمريخ

ردا على التباطؤ المفاجئ في الرياح الشمسية، العلماء و دراسة حديثة نشرت في مجلة البحوث الجيوفيزيائية: فيزياء الفضاء.

يقول مؤلفو الدراسة إن الاضطرابات في الغلاف المغناطيسي للمريخ الناجمة عن التغيرات في الرياح الشمسية يمكن أن تساعد في رسم صورة أكثر اكتمالا لكيفية فقدان الكوكب للمياه منذ مليارات السنين. على الأرض، يقول العلماء أنهم يفهمون يعد تباطؤ الرياح الشمسية أمرًا مهمًا لأنه يمكن أن يسبب تداخلاً مع الأقمار الصناعية والاتصالات.

تأثير الرياح الشمسية على المريخ

منذ حوالي 4 مليارات سنة، قيل أن المحيطات والأنهار والبحيرات غطت المريخ. مع مرور الوقت، اختفى الماء السائل من السطح. ويهتم العلماء بدراسة الاختلافات في الرياح الشمسية حول المريخ لأنها يمكن أن تضع سيناريوهات مختلفة أدت إلى فقدان المياه.

وحتى الآن يعرف العلماء كيف تؤثر الرياح الشمسية القوية على الغلاف الجوي للمريخ. منذ مليارات السنين، جرد تيار متواصل من الجسيمات الشمسية والأشعة فوق البنفسجية مجالها المغناطيسي. ربما سمح المجال المغناطيسي الضعيف لمزيد من الأيونات من الكوكب – بما في ذلك الماء – بالهروب إلى الفضاء.

وقالت شانون كاري، المؤلفة المشاركة وعالمة فيزياء الكواكب بجامعة كاليفورنيا في بيركلي، في مؤتمر صحفي: «لكي يكون الماء في حالة سائلة مستقرة، يجب أن يكون لديك ضغط جوي كافٍ». ومع تآكل الغلاف الجوي للمريخ، “ارتفع الضغط الجوي، ومن ثم بدأ الماء يتبخر ويضيع في الفضاء.“

منذ ما يقرب من 10 سنوات، نظر مسبار تطور الغلاف الجوي والتبخر المريخي (MAVEN) التابع لوكالة ناسا إلى المريخ وأبلغ عن كيفية تآكل الجزيئات الشمسية للغلاف الجوي للمريخ والمياه السائلة التي لم تعد موجودة. لقد تعلم العلماء تم فقدان معظم الأيونات في الفضاء وأثناء فترات الرياح الشمسية الشديدة.

لكن لم يكن لديهم ملاحظات حول متى كانت الرياح الشمسية غائبة حول المريخ، حتى الآن.

في 26 ديسمبر/كانون الأول، لاحظت المركبة الفضائية مافن شيئا غير عادي. وكما هو موضح في الدراسة الجديدة، انخفضت كثافة الرياح الشمسية حول المريخ بمقدار 100 مرة. تضاعف الارتفاع فوق الغلاف المغناطيسي للمريخ ثلاث مرات بآلاف الكيلومترات دون ضغط الرياح الشمسية.

وقال المؤلف الرئيسي وعالم الفيزياء الفلكية جاسبر هاليجاس من جامعة أيوا، إن الاصطدام بين رياحين شمسيتين مختلفتين أدى إلى إبطاء الاتصال. تعمل الرياح الشمسية السريعة مثل مجرفة الثلج، حيث تدفع الرياح الشمسية الأضعف والأبطأ وتنظف المساحة خلفها.

وعاد جو المريخ إلى طبيعته في اليوم التالي. وقال هاليجاس إن أحداثًا أخرى للرياح الشمسية منخفضة الكثافة حدثت حول المريخ منذ ذلك الحين، لكن هذه هي الأطول والأكثر دراماتيكية.

ولكن كيف تؤثر هذه الأحداث نفسها على كوكبنا الحي؟

في طريقها إلى المريخ في ديسمبر 2022، يضرب فراغ من الرياح الشمسية الأرض.

وقال هاليجاس إن مهمة أخرى لناسا لاحظت توسع الغلاف المغناطيسي للأرض مع ضعف الرياح الشمسية حول كوكبنا. موجات الصدمة حول الأرض، أ ويل مصدوموقال إنه على الرغم من أن العدد لم يتم تضمينه في الدراسة الجديدة، فمن المرجح أن يتضاعف.

لكن هذا ليس الاختفاء الأول أو الأكثر دراماتيكية للرياح الشمسية حول الأرض. في عام 1999أدى الركود الآخر إلى زيادة صدمة القوس حول الأرض بمقدار خمسة أضعاف.

في الواقع، فريق من الباحثين مُكتَشَف دار ما يقرب من 12 حدثًا للرياح الشمسية منخفضة الكثافة حول الأرض في الفترة من 1995 إلى 2017، ولكن ربما لم يتم اكتشاف الكثير منها. عالم الفلك الراديوي جاناردان بادمانابهان، الذي ساعد في دراسة الأحداث الماضية، ديسمبر/كانون الأول. وقال أننا سنحقق في حادثة 22 أيضًا.

وقال بادمانابهان، أحد كبار العلماء في الأكاديمية الوطنية الهندية للعلوم، إنه خلال هذه الأحداث، “كانت الأرض بأكملها مغمورة في هذه الفقاعة الضخمة منخفضة الكثافة، وهي فقاعة بطيئة الحركة”.

غالبًا ما يندهش العلماء عندما تكون الرياح الشمسية تجاه الأرض أقوى من المعتاد. يمكن أن تصطدم جزيئات الطاقة الشمسية بدرعنا المغناطيسي الواقي وتتسبب في مجموعة متنوعة من التأثيرات، بدءًا من الأضواء الشمالية إلى انقطاع التيار الكهربائي إلى انقطاع عمليات الأقمار الصناعية.

وقال ريان ديوي، عالم فيزياء الفضاء بجامعة ميشيغان، والذي لم يشارك في الدراسة، إن الأرض يمكن أن تتعرض لتأثيرات مماثلة من الرياح الشمسية منخفضة الكثافة.

خلال حدث الرياح الشمسية منخفضة الكثافة، يتوسع كل شيء في الغلاف المغناطيسي للأرض، بما في ذلك أحزمة الإشعاع، التي تتكون من مليارات الجزيئات عالية الطاقة وتساعد على حماية الأرض من الطاقة الضارة. إذا تحركت أحزمة الإشعاع هذه فوق الاتصالات أو الأقمار الصناعية لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، على سبيل المثال، فقد يشكل تسرب الجسيمات خطورة على المركبات الفضائية.

وقالت أليسون جاينز، عالمة فيزياء الفضاء والبلازما بجامعة أيوا، والتي لم تشارك في الدراسة: “إنها تؤثر على انتشار الموجات الراديوية في الغلاف الجوي للأرض، وبالتالي تعطل الاتصالات”.

يمكن أن تتسبب الرياح الشمسية المنخفضة أيضًا في حدوث زخات قطبية كثيفة بشكل غير عادي – وهو نوع من الشفق القطبي – الذي تم ملاحظته مايو 1999قال جاينز. أنها تسمح لأشعة الشمس بالمرور من خلالها تنتقل الجسيمات مباشرة إلى المنطقة القطبية للأرض. كما لو أن الطريق السريع المسدود أصبح فجأة واضحًا.

ولكن هناك جانب سلبي للمسار الواضح لمشغلي الأقمار الصناعية. هطول الجسيمات، اعتمادا عليها وقال ديوي إن الحجم يمكن أن يسخن الغلاف الجوي العلوي. يمكن أن تتسبب هذه الحرارة في تمدد الغلاف الجوي للخارج وسحب الأقمار الصناعية.

وقال بادمانابهان إن انخفاض العبور سيمهد الطريق لخطر شمسي أكبر تجاه الأرض. إذا حدث انفجار كبير على الشمس، يُعرف باسم الانبعاث الكتلي الإكليلي، فقد يؤدي إلى تعطيل أنظمة الراديو والسكك الحديدية والأنظمة الكهربائية للأرض، بالإضافة إلى اتصالات الأقمار الصناعية.

وقال بادمانابهان إنه إذا حدث مثل هذا الانبعاث الكتلي الإكليلي باتجاه الأرض أثناء كسوف الرياح الشمسية، “فلا يمكنك تخيل الدمار الذي قد يسببه”.