نقاب مغناطیسی جنوبآتلانتیک. (ناسا گودارد/یوتیوب)
برای سالها، ناسا ناهنجاری عجیبی در میدان مغناطیسی زمین زیر نظر داشته است: ناحیهای بزرگ با شدت مغناطیسی کمتر در آسمانها که بین آمریکای جنوبی و جنوبغرب آفریقا کشیده شده است.
این پدیدهٔ وسیع و در حال توسعه که به نام نقاب مغناطیسی جنوبآتلانتیک شناخته میشود، برای دههها دانشمندان را مجذوب و نگران کرده است؛ بهویژه پژوهشگران ناسا.
ماهوارهها و سفینههای این آژانس فضایی بهویژه در برابر میدان مغناطیسی ضعیف داخل این ناهنجاری آسیبپذیرند و در معرض ذرات باردار خورشید قرار میگیرند.
ناسا این ناهنجاری را به «نقشبردگی» در میدان مغناطیسی زمین یا به نوعی «چاله گودال در فضا» تشبیه کرده است؛ بر اساس جدیدترین دادهها، نقاب مغناطیسی جنوبآتلانتیک (SAA) از سال ۲۰۱۴ حدود نصف مساحت قارهٔ اروپا گسترش یافته و در عین حال شدت مغناطیسیاش در حال کاهش است.
بهطور کلی این پدیده تأثیری بر زندگی روی زمین ندارد، اما برای فضاپیماهای مداری (از جمله ایستگاه بینالمللی فضایی) که در حین دور زدن زمین در مدار کمارتفاع مستقیماً از این ناهنجاری میگذرند، چنین نیست.
ویدئوی زیر را برای یک خلاصه ببینید:
در این مواجهات، کاهش شدت میدان مغناطیسی داخل ناهنجاری به این معنی است که سیستمهای فناوری موجود بر روی ماهوارهها در صورت برخورد با پروتونهای پرانرژی ساطعشده از خورشید، ممکن است دچار کوتاهمدار و نقص شوند.
این برخوردهای تصادفی معمولاً تنها خطاهای جزئی ایجاد میکنند، اما خطر از دست دادن دادههای مهم یا حتی آسیب دائمی به قطعات کلیدی را نیز به همراه دارند؛ تهدیدی که اپراتورهای ماهواره را وادار میکند پیش از ورود سفینهها به ناحیهٔ ناهنجاری، سامانههای آنها را بهطور منظم خاموش کنند.
کاهش خطرات در فضا یکی از دلایل ردیابی SAA توسط ناسا است؛ دلیل دیگر این است که راز این ناهنجاری فرصتی بزرگ برای بررسی پدیدهای پیچیده و دشوار برای درک فراهم میکند و منابع گسترده و گروههای پژوهشی ناسا بهطور منحصربهفردی برای مطالعه این پدیده مناسباند.
«میدان مغناطیسی در واقع ترکیبی از میادین ناشی از منابع جریان متعدد است»، ژئوفیزیکدان تری ساباکا از مرکز پروازی فضایی گودارد ناسا در سال ۲۰۲۰ توضیح داد.
منبع اصلی این میدان، اقیانوسی چرخان از آهن مذاب درون هستهٔ بیرونی زمین است که هزاران کیلومتر زیر سطح زمین قرار دارد. حرکت این جرم جریانهای الکتریکی تولید میکند که میدان مغناطیسی زمین را میسازند؛ اما بهنظر میرسد این تولید یکنواخت نیست.
منطقهٔ بزرگ سرعت برش کم آفریقا، مخزنی عظیم از سنگهای چگال، که حدود ۲۹۰۰ کیلومتری (۱۸۰۰ مایل) زیر قارهٔ آفریقا قرار دارد، احتمالاً تولید میدان را مختل میکند و منجر به ضعف چشمگیر میشود؛ این ضعف با خمیدگی محور مغناطیسی سیاره نیز تقویت میشود.
«نقطه ضعف مغناطیسی مشهود (SAA) میتواند بهعنوان پیامد تضعیف تسلط میدان دوقطبی در این منطقه تفسیر شود»، ژئوفیزیکدان و ریاضیدان ناسا گودارد، ویجیائه کوانگ، در سال ۲۰۲۰ بیان کرد.
«بهطور دقیقتر، یک میدان موضعی با قطبیت معکوس بهقوت در منطقهٔ SAA رشد میکند و بدینسان شدت میدان بسیار ضعیف میشود، حتی ضعیفتر از مناطق اطراف.»
در حالیکه دانشمندان هنوز بسیاری از جنبههای ناهنجاری و پیامدهای آن را بهطور کامل درک نکردهاند، بینشهای جدید بهطور مستمر نور بیشتری بر این پدیدهٔ عجیب میافشانند.
بهعنوان مثال، مطالعهای به رهبری هلیوفیزیکدان ناسا، اشلی گریلی، در سال ۲۰۱۶ نشان داد که SAA بهصورت آهسته در حال جابجایی است؛ این موضوع توسط ردگیریهای پسین توسط CubeSatها در پژوهشی که در سال ۲۰۲۱ منتشر شد، تأیید شد.
اما این پدیده تنها در حال حرکت نیست. بهطور 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 یک مرکز جداگانهٔ کمینهٔ شدت مغناطیسی درون ناهنجاری بزرگتر هستند.
اینکه این موضوع برای آیندهٔ SAA چه معنایی دارد هنوز نامشخص است، اما شواهدی وجود دارد که نشان میدهد ناهنجاری تازگی ندارد.
مطالعهای که در ژوئیهٔ ۲۰۲۰ منتشر شد نشان داد که این پدیده یک رویداد عجیب اخیر نیست، بلکه یک پدیدهٔ مغناطیسی متکرر است که ممکن است از حدود ۱۱ میلیون سال پیش زمین را تحت تأثیر قرار داده باشد.
اگر چنین باشد، ممکن است نشان دهد که ناهنجاری جنوبآتلانتیک محرک یا پیشزمینهای برای وارونگی کل میدان مغناطیسی سیاره نیست؛ این پدیده که در واقع هر صدها هزار سال یکبار رخ میدهد.
مطالعهای که در سال ۲۰۲۴ منتشر شد نشان داد که SAA همچنین بر شفقهای مشاهدهشده بر روی زمین تأثیر دارد.
و همین ماه گذشته، مأموریت Swarm سازمان ESA – مجموعهای شامل سه ماهواره که برای نقشهبرداری از میدان ژئومغناطیسی با هم کار میکنند – پیچیدگیهای جدیدی را آشکار کرد.
«در نزدیکی آفریقا نسبت به نزدیک به آمریکای جنوبی تغییرات متفاوتی دارد»، ژئوفیزیکدان کریس فینلی از دانشگاه فنی دانمارک میگوید. «چیزی خاص در این منطقه رخ میدهد که باعث میشود میدان بهصورت شدیدتری ضعیف شود.»
بدیهی است سؤالهای بزرگی باقی ماندهاند، اما با توجه به تمامی فعالسازیهای این ناهنجاری عظیم مغناطیسی، خوش است که بدانیم قدرتمندترین آژانس فضایی جهان بهدقت آن را زیر نظر دارد.
«اگرچه SAA بهصورت آهسته حرکت میکند، اما در حال عبور از برخی تغییرات مورفولوژیکی است؛ بنابراین ادامهٔ مشاهدات با مأموریتهای پیوسته مهم است»، تری ساباکا اظهار کرد.
«چون این همان چیزی است که به ما در ساخت مدلها و پیشبینیها کمک میکند.»
نسخهٔ اولیهٔ این مقاله در آگوست ۲۰۲۰ منتشر شد.