اكتشاف نوع جديد تمامًا من الموجات المغناطيسية التي تجتاح لب الأرض الخارجي

في حين أن الانفجارات البركانية والزلازل هي تذكير فوري بأن باطن الأرض ليس سلميًا ، فهناك أيضًا عمليات ديناميكية أخرى مراوغة تحدث في أعماق أقدامنا. باستخدام معلومات من مهمة القمر الصناعي Swarm التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية ، اكتشف العلماء نوعًا جديدًا تمامًا من الموجات المغناطيسية التي تجتاح الجزء الخارجي من اللب الخارجي للأرض كل سبع سنوات. هذا الاكتشاف الرائع ، الذي تم تقديمه اليوم في ندوة Living Planet التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية ، يفتح نافذة جديدة على عالم لن نتمكن أبدًا من رؤيته.

المجال المغناطيسي للأرض يشبه الفقاعة الضخمة التي تحمينا من هجمة الإشعاع الكوني والجسيمات المشحونة التي تحملها الرياح القوية التي تفلت من جاذبية الشمس وتنتقل عبر النظام الشمسي. بدون مجالنا المغناطيسي ، لا يمكن أن توجد الحياة كما نعرفها.

كوكبة سرب. الائتمان: ESA / ATG Medialab

إن فهم كيف وأين يتم إنشاء مجالنا المغناطيسي بالضبط ، ولماذا يتقلب باستمرار ، وكيف يتفاعل مع الرياح الشمسية ، وفي الحقيقة لماذا يضعف حاليًا ، ليس فقط من الاهتمام الأكاديمي ولكن أيضًا مفيد للمجتمع. مثلا، يمكن أن تدمر العواصف الشمسية شبكات الاتصالات وأنظمة الملاحة والأقمار الصناعية ، لذلك بينما لا يمكننا فعل أي شيء بشأن التغييرات في المجال المغناطيسي ، فإن فهم هذه القوة غير المرئية يساعدنا على الاستعداد.

يتم إنشاء معظم الحقل بواسطة محيط شديد الحرارة ودوامي من الحديد السائل الذي يشكل اللب الخارجي للأرض على بعد 3000 كيلومتر (1900 ميل) تحت أقدامنا. يتصرف مثل الموصل الدوار لدينامو الدراجة ، فإنه يولد تيارات كهربائية ومجال كهرومغناطيسي دائم التغير.

تقوم مهمة Swarm التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية ، والتي تضم ثلاثة أقمار صناعية متطابقة ، بقياس هذه الإشارات المغناطيسية من قلب الأرض ، بالإضافة إلى إشارات أخرى من قشرة الأرض والمحيطات والغلاف الأيوني والغلاف المغناطيسي.

منذ إطلاق ثلاثي سواتل Swarm في عام 2013 ، قام العلماء بتحليل بياناتهم لفهم العديد من العمليات الطبيعية للأرض بشكل أفضل ، من مناخ الفضاء إلى جسدية وديناميكية من قلب الأرض العاصف.

https://www.youtube.com/watch؟v=7CBgbkktdIo
باستخدام معلومات من مهمة القمر الصناعي Swarm التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية ، اكتشف العلماء نوعًا جديدًا تمامًا من الموجات المغناطيسية التي تجتاح الجزء الخارجي من اللب الخارجي للأرض كل سبع سنوات. يفتح هذا الاكتشاف الرائع نافذة جديدة على عالم لن نتمكن أبدًا من رؤيته. تتذبذب هذه الموجة الغامضة كل سبع سنوات وتنتقل غربًا لمسافة تصل إلى 1500 كيلومتر (900 ميل) في السنة. الائتمان: ESA / رؤى الكوكب

قياس مجالنا المغناطيسي من الفضاء هي الطريقة الحقيقية الوحيدة للتحقيق في عمق قلب الأرض. يوفر علم الزلازل والفيزياء المعدنية معلومات حول الخصائص المادية لللب ، لكنهما لا يُلقيان الضوء على حركة توليد الدينامو لللب الخارجي السائل.

ولكن الآن ، باستخدام بيانات من مهمة Swarm ، اكتشف العلماء سرًا خفيًا.

مقال نشر في المجلة وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم، يصف كيف اكتشف فريق من العلماء نوعًا جديدًا من الموجات المغناطيسية التي تجتاح “سطح” اللب الخارجي للأرض ، أي حيث يلتقي اللب بالغطاء. تتذبذب هذه الموجة الغامضة كل سبع سنوات وتنتقل غربًا لمسافة تصل إلى 1500 كيلومتر (900 ميل) في السنة.

قال نيكولاس جيليت ، من جامعة غرونوبل ألب والمؤلف الرئيسي للورقة: “لطالما افترض الجيوفيزيائيون وجود مثل هذه الموجات ، لكن كان يُعتقد أنها تحدث على نطاقات زمنية أطول بكثير مما أظهر بحثنا.

“اقترحت قياسات المجال المغناطيسي من الأدوات القائمة على سطح الأرض أن هناك نوعًا من حركة الموجة ، لكننا احتجنا إلى التغطية العالمية التي توفرها القياسات من الفضاء لكشف ما يحدث بالفعل.

“قمنا بدمج قياسات الأقمار الصناعية من Swarm ، بالإضافة إلى قياسات مهمة البطل الألمانية السابقة والبعثة الدنماركية أورستد ، مع نموذج كمبيوتر للجيودينامو لشرح ما أنتجته البيانات الأرضية – وهذا أدى إلى اكتشافنا.”

بسبب دوران الأرض ، تصطف هذه الموجات في أعمدة على طول محور الدوران. تكون تغيرات الحركة والمجال المغناطيسي المرتبطة بهذه الموجات أقوى بالقرب من المنطقة الاستوائية من القلب.

بينما يُظهر البحث موجات مغناطيسية-كوريوليس قريبة من فترة سبع سنوات ، فإن مسألة وجود مثل هذه الموجات تتأرجح في فترات مختلفة لا تزال قائمة.

وأضاف الدكتور جيليت: “من المحتمل أن تحدث الموجات المغناطيسية بسبب اضطرابات عميقة داخل لب الأرض المائع ، ويرجع ذلك على الأرجح إلى أعمدة الطفو. يتم تحديد كل موجة من خلال مدتها ومقياس الطول النموذجي ، وتعتمد الفترة على خصائص القوى المعنية. بالنسبة للموجات المغناطيسية-كوريوليس ، فإن الفترة تشير إلى قوة المجال المغناطيسي داخل القلب.

“يشير بحثنا إلى احتمال وجود موجات أخرى من هذا النوع ، ربما بفترات أطول – لكن اكتشافها يعتمد على مزيد من البحث.”

قال إلياس داراس ، عالم بعثة Swarm التابع لوكالة الفضاء الأوروبية ESA: “إن هذا البحث الحالي سيحسن بالتأكيد النموذج العلمي للحقل المغناطيسي في اللب الخارجي للأرض. قد يعطينا أيضًا نظرة ثاقبة جديدة حول التوصيل الكهربائي لأدنى جزء من الوشاح وأيضًا في التاريخ الحراري للأرض.

المرجع: “البيانات المغناطيسية للأقمار الصناعية تكشف عن موجات بين السنوات في قلب الأرض” بقلم نيكولاس جيليت وفيليكس جيريك ودومينيك جولت وتوبياس شفايجر وجوليان أوبرت وماثيو إستاس ، 21 مارس 2022 ، وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم.
DOI: 10.1073 / pnas.2115258119

وبدعم من برنامج العلوم من أجل المجتمع التابع لوكالة الفضاء الأوروبية ، تم تقديم هذا البحث في ندوة كوكب الأحياء التابع لوكالة الفضاء الأوروبية والتي عقدت هذا الأسبوع في بون ، ألمانيا. يسمع الحاضرون عن أحدث الاكتشافات العلمية حول كوكبنا وكيف أن مراقبة الأرض من الفضاء تدعم البحث البيئي والعمل لمعالجة أزمة المناخ. كما يسمعون عن تقنيات الفضاء الجديدة والفرص الجديدة الناشئة في قطاع مراقبة الأرض سريع التطور. يتم بث بعض الجلسات على الهواء مباشرة ، انظر قنوات ESA Web TV.