سالهاست که ناسا ناهنجاری عجیبی در میدان مغناطیسی زمین را زیر نظر دارد: ناحیهای وسیع با شدت مغناطیسی کمتر در فضا، که بین آمریکای جنوبی و جنوب‑غرب آفریقا کشیده شده است.
این پدیده گسترده و در حال توسعه که به نام ناهنجاری جنوبآتلانتیک شناخته میشود، برای دههها دانشمندان را مسحور و نگران کرده است و احتمالاً پژوهشگران ناسا بیشترین دغدغه را داشتهاند.
ماهوارهها و فضاپیماهای این آژانس فضایی بهویژه در برابر میدان مغناطیسی ضعیف داخل ناهنجاری آسیبپذیرند و در معرض ذرات باردار خورشیدی قرار میگیرند.
ناسا این ناهنجاری را بهمثابه یک «فرورفتگی» در میدان مغناطیسی زمین یا نوعی «چاله» در فضا توصیف کرده است؛ بر اساس جدیدترین دادهها، ناهنجاری جنوبآتلانتیک (SAA) از سال ۲۰۱۴ تقریباً به نصف مساحت قارهٔ اروپا گسترش یافته است، در حالی که شدت مغناطیسی آن در حال کاهش است.
بهطور کلی این ناهنجاری بر زندگی در سطح زمین تأثیری ندارد، اما اینگونه برای فضاپیماهای مداری (از جمله ایستگاه فضایی بینالمللی) صادق نیست؛ این وسایل مستقیماً هنگام حلقهزدن دور سیاره در مدار پایینزمین از طریق ناهنجاری عبور میکنند.
ویدئوی زیر را برای خلاصهای ملاحظه کنید:
در این مواجههها، ضعف شدت میدان مغناطیسی داخل ناهنجاری باعث میشود سامانههای فناوریمحور موجود در ماهوارهها در صورت برخورد با پروتونهای پرانرژی ساطعشده از خورشید، دچار اتصال کوتاه یا نقص شوند.
این برخوردهای تصادفی معمولاً فقط خطاهای جزئی ایجاد میکنند، اما خطر از دست رفتن چشمگیر دادهها یا حتی آسیب دائم به قطعات کلیدی را بههمراه دارند؛ تهدیدی که اپراتورهای ماهواره را ملزم میکند پیش از عبور فضاپیماها از ناحیه ناهنجاری، سامانههای آنها را بهطور منظم خاموش کنند.
کاهش این خطرات در فضا یکی از دلایل ردیابی ناهنجاری توسط ناسا است؛ دلیل دیگر این است که رمز و راز این ناهنجاری فرصت بزرگی برای بررسی پدیدهای پیچیده و دشوار درکپذیر فراهم میکند و منابع گسترده و گروههای پژوهشی ناسا بهطور منحصربهفردی برای مطالعه این رویداد مجهز هستند.
«میدان مغناطیسی در واقع ترکیبی از میدانهای ناشی از منابع جریان فراوان است»، جغرافیفیزیکدان تری ساباکا از مرکز پرواز فضایی گودارد ناسا در سال ۲۰۲۰ توضیح داد.
منبع اصلی این میدان در نظر گرفته میشود که یک اقیانوس چرخان از آهن مذاب در هستهٔ بیرونی زمین، هزاران کیلومتر زیر سطح، باشد. حرکت این جرم جریانهای الکتریکی را ایجاد میکند که میدان مغناطیسی زمین را میسازند؛ اما بهنظر میرسد این تولید بهصورت یکنواخت رخ نمیدهد.
یک مخزن عظیم از سنگهای چگال به نام «بخش بزرگ سرعت برش کم آفریقایی» که حدود ۲۹۰۰ کیلومتر (۱۸۰۰ مایل) زیر قارهٔ آفریقا واقع شده است، تصور میشود که تولید میدان را مختل کرده و منجر به تضعیف دراماتیک آن میشود؛ این اثر ترکیب با انحراف محور مغناطیسی سیاره تقویت میشود.
«مشاهدهٔ ناهنجاری SAA میتواند بهعنوان حاصل کاهش سلطهٔ میدان دوقطبی در این منطقه تفسیر شود»، جغرافیفیزیکدان و ریاضیدان ناسا گودارد، ویجیا کوانگ در سال ۲۰۲۰ گفت.
«بهطور دقیقتر، میدان موضعی با قطبیت معکوس بهطور قوی در منطقهٔ SAA گسترش مییابد و در نتیجه شدت میدان بسیار ضعیف میشود، حتی کمتر از مناطق اطراف آن.»
اگرچه هنوز دانشمندان بسیاری از جوانب ناهنجاری و پیامدهای آن را بهطور کامل درک نکردهاند، بینشهای جدید بهطور مستمر نور بر این پدیدهٔ عجیب میتابانند.
بهعنوان مثال، پژوهشی که توسط هلیوفیزیکدان ناسا اشلی گریلی در سال ۲۰۱۶ رهبری شد، نشان داد که SAA بهتدریج در حال جابجایی است؛ این موضوع توسط ردیابیهای بعدی CubeSatها در پژوهشی منتشرشده در سال ۲۰۲۱ تأیید شد.
اما نه تنها در حال حرکت است، بلکه شگفتانگیزتر، بهنظر میرسد این پدیده در حال تقسیم شدن است؛ پژوهشگران در سال ۲۰۲۰ کشف کردند که SAA به دو سلول متمایز تقسیم میشود که هرکدام نمایانگر مرکز جداگانهای از حداقل شدت مغناطیسی درون ناهنجاری بزرگتر هستند.
اینکه این اتفاق برای آیندهٔ SAA چه معنایی دارد هنوز نامشخص است، اما شواهدی وجود دارد که نشان میدهد ناهنجاری جدید نیست.
پژوهشی که در ژوئیهٔ ۲۰۲۰ منتشر شد، نشان داد که این پدیده نه یک رویداد نادر و اخیر است، بلکه یک رویداد مغناطیسی دورهای است که ممکن است از ۱۱ میلیون سال پیش بر زمین تأثیر گذاشته باشد.
اگر اینگونه باشد، میتواند نشان دهد که ناهنجاری جنوبآتلانتیک محرک یا پیشزمینهٔ وارونگی کامل میدان مغناطیسی سیاره نیست؛ این پدیده هرچند زمانپذیر است، اما بهصورت دورهای هر چند صدها هزار سال یکبار رخ میدهد.
تحقیقی که در سال ۲۰۲۴ منتشر شد، نشان داد که SAA همچنین بر شفقهای قابلمشاهده بر روی زمین تأثیر دارد.
و همین ماه گذشته، مأموریت Swarm سازمان ESA – سهماهواره که برای نقشهبرداری از میدان ژئومغناطیسی با هم کار میکنند – پیچیدگیهای جدیدی را آشکار کرد.
«در سمت آفریقا تغییرات متفاوتی نشان میدهد نسبت به نزدیکی به آمریکای جنوبی»، جغرافیفیزیکدان کریس فینلی از دانشگاه فنی دانمارک میگوید. «چیزی خاص در این منطقه رخ میدهد که باعث تضعیف شدیدتر میدان میشود.»
بدیهی است که پرسشهای فراوانی باقی ماندهاند، اما با وجود تمام فعالیتهای مرتبط با این ناهنجاری مغناطیسی عظیم، دانستن اینکه قدرتمندترین آژانس فضایی جهان بهدقت آن را رصد میکند، دلگرمکننده است.
«اگرچه SAA حرکت آهستهای دارد، اما در حال تجربه تغییراتی در شکلگیری خود است، بنابراین ادامهٔ مشاهدات از طریق مأموریتهای مستمر نیز اهمیت دارد»، ساباکا گفت.
«چون این همان چیزی است که به ما کمک میکند مدلها و پیشبینیها را بسازیم.»
نسخهٔ قبلی این مقاله در آگوست ۲۰۲۰ منتشر شد.