تم اكتشاف نوع جديد تمامًا من الموجات المغناطيسية التي تجتاح قلب الأرض الخارجي

في حين أن الانفجارات البركانية والزلازل بمثابة تذكير فوري بأن باطن الأرض ليس سلميًا ، هناك 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 لا يمكننا رؤيته أبدًا.

المجال المغناطيسي للأرض يشبه الفقاعة الضخمة التي تحمينا من هجمة الإشعاع الكوني والجسيمات المشحونة التي تحملها الرياح القوية التي تفلت من جاذبية الشمس وتدفقها 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 الواقع ، لماذا يضعف حاليًا ، ليس فقط ذا أهمية أكاديمية ولكن أيضًا مفيد للمجتمع. فمثلا، 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 من خلال محيط من الحديد السائل شديد الحرارة ودوامي والذي يشكل اللب الخارجي للأرض على بعد 3000 كيلومتر (1900 ميل) تحت أقدامنا. يعمل مثل موصل الغزل في دينامو الدراجة ، فإنه يولد تيارات كهربائية والمجال الكهرومغناطيسي المتغير باستمرار.

تقوم مهمة Swarm التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية ، والتي تتألف من ثلاثة أقمار صناعية متطابقة ، بقياس هذه الإشارات المغناطيسية التي تنبع من قلب الأرض ، بالإضافة إلى الإشارات الأخرى التي تأتي من القشرة والمحيطات والغلاف الأيوني والغلاف المغناطيسي.

منذ إطلاق ثلاثة أقمار Swarm الصناعية في عام 2013 ، كان العلماء يحللون بياناتهم لاكتساب نظرة ثاقبة جديدة على العديد من العمليات الطبيعية للأرض ، من مناخ الفضاء الى الفيزياء والديناميات 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 لا يمكننا رؤيته أبدًا. تتذبذب هذه الموجة الغامضة كل سبع سنوات وتنتشر غربًا بسرعة تصل إلى 1500 كيلومتر (900 ميل) في السنة. الائتمان: ESA / رؤى الكوكب

قياس مجالنا المغناطيسي من الفضاء هي الطريقة الحقيقية الوحيدة للتحقيق في أعماق نواة الأرض. يوفر علم الزلازل والفيزياء المعدنية معلومات حول الخصائص المادية لللب ، لكنهما لا يلقيان أي ضوء على حركة توليد الدينامو لللب الخارجي السائل.

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

ورقة منشورة في المجلة وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم، يصف كيف اكتشف فريق من العلماء نوعًا جديدًا من الموجات المغناطيسية التي تكتسح “ سطح ” اللب الخارجي للأرض – حيث يلتقي اللب مع الوشاح. تتذبذب هذه الموجة الغامضة كل سبع سنوات وتنتشر غربًا بسرعة تصل إلى 1500 كيلومتر (900 ميل) في السنة.

قال نيكولاس جيليت ، من جامعة غرونوبل آلب الجامعية والمؤلف الرئيسي للورقة: “لطالما وضع الجيوفيزيائيون نظريات حول وجود مثل هذه الموجات ، لكن كان يُعتقد أنها تحدث على مدى فترات زمنية أطول بكثير مما أظهره بحثنا.

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

“قمنا بدمج قياسات الأقمار الصناعية من Swarm ، وأيضًا من مهمة Champ الألمانية السابقة ومهمة Danish Ørsted ، مع نموذج كمبيوتر للجيودينامو لشرح ما تسببت فيه 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 يعرض البحث موجات مغناطيسية كوريوليس بالقرب من فترة سبع سنوات ، فإن مسألة وجود مثل هذه الموجات التي من شأنها أن تتأرجح في فترات مختلفة ، مع ذلك ، لا تزال قائمة.

وأضاف الدكتور جيليت: “من المحتمل أن تحدث الموجات المغناطيسية بسبب اضطرابات عميقة داخل لب الأرض المائع ، وربما تتعلق بأعمدة الطفو. يتم تحديد كل موجة من خلال مدتها ومقياس الطول النموذجي ، وتعتمد الفترة على خصائص القوى المؤثرة. بالنسبة للموجات المغناطيسية-كوريوليس ، تدل الفترة على شدة المجال المغناطيسي داخل القلب.

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

وأشار إلياس داراس ، عالم بعثة Swarm التابع لوكالة الفضاء الأوروبية ESA ، إلى أن “هذا البحث الحالي سيحسن بالتأكيد النموذج العلمي للحقل المغناطيسي داخل اللب الخارجي للأرض. قد يعطينا أيضًا نظرة ثاقبة جديدة حول التوصيل الكهربائي للجزء السفلي من الوشاح وكذلك للتاريخ 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 أوبير 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 التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية والتي تعقد هذا الأسبوع في بون ، ألمانيا. يسمع الحاضرون عن أحدث النتائج العلمية على كوكبنا وكيف أن مراقبة الأرض من الفضاء تدعم البحث البيئي والعمل على مكافحة أزمة المناخ. إنهم يسمعون أيضًا عن تقنيات الفضاء الجديدة وعن الفرص الجديدة الناشئة في قطاع مراقبة الأرض سريع التغير. يتم بث الجلسات المحددة ، انظر قنوات تلفزيون ويب ESA.