في اكتشاف علمي غير مسبوق، نجح فريق دولي من العلماء في قياس الحقل الكهربائي على مستوى الكوكب باستخدام ملاحظات صاروخ دون مداري تابع لوكالة ناسا هذا الحقل، الذي يعتقد العلماء أنه أساسي للأرض مثل حقولها الجاذبية والمغناطيسية، يفتح بابًا لفهم أعمق لآلية عمل الغلاف الجوي لكوكبنا، ودوره في التأثير على العمليات الجوية والفضائية.
الحقل الكهربائي ثنائي القطب: فرضيات قديمة وتأكيدات جديدة
لطالما افترض العلماء منذ أكثر من 60 عامًا أن الحقل الكهربائي ثنائي القطب هو المسؤول عن كيفية هروب الغلاف الجوي للأرض فوق القطبين الشمالي والجنوبي ومن خلال القياسات التي أجرتها مهمة إندورانس التابعة لوكالة ناسا، تم التأكيد لأول مرة على وجود هذا الحقل الكهربائي وقياس قوته.
الرياح القطبية: اكتشاف غامض
منذ أواخر الستينيات، رصدت المركبات الفضائية تيارًا من الجسيمات يتدفق من الغلاف الجوي للأرض نحو الفضاء، وهو ما أطلق عليه العلماء اسم “الرياح القطبية” وعلى الرغم من أن مثل هذا التدفق كان متوقعًا نتيجة لتأثير الشمس، إلا أن الرياح القطبية التي تم رصدها كانت أكثر تعقيدًا من المتوقع وكانت العديد من الجسيمات في هذا التدفق باردة، رغم أنها كانت تتحرك بسرعات تتجاوز سرعة الصوت.
قياس الحقل الكهربائي من خلال مهمة إندورانس
في عام 2016، بدأ جلين كولينسون وفريقه في تطوير أداة قادرة على قياس الحقل الكهربائي ثنائي القطب للأرض. كانت هذه الأدوات بحاجة إلى صاروخ يطير فوق القطب الشمالي، حيث يمكن جمع البيانات بشكل دقيق. وقد تم إطلاق المهمة في 11 مايو 2022 من سواحل النرويج، حيث كان صاروخ إندورانس قادرًا على الوصول إلى ارتفاع 768.03 كيلومترًا فوق سطح الأرض، وهو الارتفاع الذي تم فيه جمع القياسات.
على الرغم من أن التغير في الجهد الكهربائي الذي تم قياسه كان طفيفًا، فقط 0.55 فولت، إلا أن هذا كان كافيًا لتفسير ظاهرة الرياح القطبية. وعلى الرغم من أن نصف فولت يبدو غير مؤثر، إلا أن هذا المجال الكهربائي كان كافيًا لتحريك الجسيمات بقوة أكبر من الجاذبية، مما مكنها من الهروب إلى الفضاء بسرعة تفوق سرعة الصوت.
تأثير الحقل الكهربائي على الجسيمات
وجد الباحثون أن هذا الحقل الكهربائي يساعد على رفع الجسيمات في الرياح القطبية، مثل أيونات الهيدروجين، ليتم دفعها إلى الفضاء وفقًا لأليكس جلوسر، عالم مشروع إندورانس، كان الحقل الكهربائي قويًا بما يكفي لتحريك الجسيمات بسرعة تفوق سرعة الصوت كما تبين أن هذا الحقل يؤثر أيضًا على الجسيمات الثقيلة، مثل أيونات الأوكسجين، مما يزيد من “ارتفاع المقياس” للغلاف الأيوني بنسبة 271٪، ما يعني أن الغلاف الأيوني يظل أكثر كثافة إلى ارتفاعات أعلى.