ناسا با مأموریت‌های موشکی جدید، اسرار الکتریکی شفق قطبی را رمزگشایی می‌کند

ناسا با پرتاب موفقیت‌آمیز دو مأموریت موشکی پیشگامانه، گام‌های بلندی در رمزگشایی از پیچیدگی‌های الکتریکی پدیده شگفت‌انگیز شفق قطبی برداشته است. این تحقیقات نه تنها به درک عمیق‌تر یکی از زیباترین نمایش‌های طبیعت کمک می‌کند، بلکه بینش‌های حیاتی در مورد آب و هوای فضا و تأثیر آن بر فناوری‌های زمینی فراهم می‌آورد.

مأموریت‌های موشکی ناسا برای کاوش شفق قطبی

یکی از این مأموریت‌ها، «پژوهشگر علمی شفق‌های سیاه و پراکنده»، در تاریخ ۹ فوریه پرتاب شد و با موفقیت به ارتفاعی حدود ۳۶۰ کیلومتری از سطح زمین دست یافت. ماریا سامارا، محقق اصلی این پروژه، تأیید کرد که تمامی ابزارهای علمی طبق برنامه‌ریزی عمل کرده و داده‌های باکیفیتی را برای تحلیل‌های بعدی جمع‌آوری کرده‌اند. این مأموریت بر روی پدیده‌های غیرمعمول و تاریک در شفق‌ها، موسوم به شفق‌های سیاه، تمرکز دارد که گمان می‌رود نشان‌دهنده معکوس شدن ناگهانی جریان‌های الکتریکی باشند.

مأموریت دو موشکی GNEISS نیز در تاریخ ۱۰ فوریه و با دو پرتاب متوالی در کمتر از یک دقیقه انجام شد. این موشک‌ها به ارتفاع تقریبی ۳۱۹ کیلومتری رسیدند و کریستینا لینچ، محقق اصلی GNEISS، از عملکرد موفقیت‌آمیز ایستگاه‌های زمینی و زیرمحموله‌ها ابراز رضایت کامل کرد.

شفق قطبی: یک مدار الکتریکی کامل

شفق قطبی که آسمان شب را با نورهای خیره‌کننده خود روشن می‌کند، نتیجه ورود الکترون‌ها از فضا به اتمسفر فوقانی زمین است. این ذرات باردار، گازهای اتمسفری را برانگیخته و باعث درخشش آن‌ها می‌شوند. با این حال، الکتریسیته در مدارهای بسته حرکت می‌کند و این فرآیند در همان جایی که درخشش ظاهر می‌شود، به پایان نمی‌رسد. الکترون‌هایی که به اتمسفر سرازیر می‌شوند، باید برای تکمیل مدار خود به فضا بازگردند. جریان برگشتی، که پراکنده‌تر و پیچیده‌تر است، تحت تأثیر عوامل متعددی از جمله برخوردها، بادها، تغییرات فشار و میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی قرار دارد.

GNEISS: نقشه‌برداری سه‌بعدی از جریان الکتریکی شفق قطبی

برای درک کامل عملکرد شفق‌های قطبی، دانشمندان نیاز به مشاهده چگونگی بسته شدن این مدار الکتریکی توسط جریان بازگشتی دارند. این امر مستلزم نقشه‌برداری از مسیرهای متعدد الکتریسیته در آسمان است که چالشی بزرگ محسوب می‌شود. مأموریت GNEISS که توسط کریستینا لینچ طراحی شده، با استفاده از دو موشک و شبکه‌ای هماهنگ از گیرنده‌های زمینی، تصویری سه‌بعدی از محیط الکتریکی شفق قطبی ارائه می‌دهد.

دو موشک به صورت همزمان به داخل یک شفق پرتاب شدند که هر کدام در مسیر کمی متفاوت حرکت می‌کردند. هر موشک پس از ورود، چهار زیرمحموله را برای اندازه‌گیری در نقاط مختلف منطقه درخشان رها کرد. با پرواز موشک‌ها، سیگنال‌های رادیویی را از طریق پلاسمای اطراف به گیرنده‌های زمینی منتقل می‌کردند. پلاسما این سیگنال‌ها را تغییر می‌داد، شبیه به نحوه تغییر اشعه ایکس توسط بافت‌های بدن در اسکن سی‌تی پزشکی. با تجزیه و تحلیل این تغییرات، دانشمندان می‌توانند چگالی پلاسما را تعیین کرده و مناطقی که جریان‌های الکتریکی قادر به عبور از آن‌ها هستند را شناسایی کنند.

اهمیت نقشه‌برداری جریان شفق‌های قطبی در آب و هوای فضا

درک این جریان‌های الکتریکی تنها یک پازل فیزیکی نیست، بلکه برای شناخت چگونگی توزیع انرژی از فضا در اتمسفر فوقانی زمین حیاتی است. جریان‌های شفق قطبی با پخش شدن، اتمسفر را گرم می‌کنند، بادها را به حرکت درمی‌آورند و تلاطم‌هایی ایجاد می‌کنند که می‌تواند بر ماهواره‌های در حال حرکت در آن منطقه تأثیر منفی بگذارد. این تحقیقات به پیش‌بینی و کاهش اثرات نامطلوب آب و هوای فضا بر زیرساخت‌های فضایی کمک شایانی خواهد کرد.

در حالی که محققان مدت‌هاست برای مطالعه شفق‌ها به ابزارهای زمینی متکی بوده‌اند، مأموریت ماهواره‌ای EZIE ناسا که در مارس ۲۰۲۵ پرتاب خواهد شد، جریان‌های الکتریکی شفق قطبی را از مدار اندازه‌گیری می‌کند. با ترکیب مشاهدات ماهواره‌ای، تصاویر زمینی و اندازه‌گیری‌های مستقیم از موشک‌های کاوشگر، دانشمندان قادر خواهند بود این سیستم پیچیده را از زوایای مختلف و به طور همزمان بررسی کنند و به درک جامع‌تری دست یابند.

بررسی شفق‌های سیاه و معکوس شدن جریان‌ها

مأموریت «پژوهشگر علمی شفق‌های سیاه و پراکنده» به طور خاص بر روی مناطق تاریک و غیرمعمول در داخل شفق‌ها، که به عنوان شفق‌های سیاه شناخته می‌شوند، تمرکز دارد. این نقاط خالی ممکن است نشان‌دهنده مناطقی باشند که جریان‌های الکتریکی به طور ناگهانی جهت خود را معکوس می‌کنند.

این پرتاب موفق، دومین تلاش برای این مأموریت بود که پس از تعویق در سال ۲۰۲۵ به دلیل شرایط آب و هوایی و علمی، به انجام رسید. با داده‌های جدید، محققان اکنون ابزارهای لازم برای بررسی چگونگی جای‌گیری این مناطق تاریک مرموز در مدار کلی شفق قطبی را در اختیار دارند و امیدوارند به زودی به اسرار آن‌ها پی ببرند.