ناسا پس از ۶۰ سال سرانجام میدان الکتریکی قطبی زمین را اندازه‌گیری کرد

ناسا برای اولین‌بار میدانی الکتریکی را در اطراف زمین شناسایی کرده است. این پدیده که با عنوان «میدان الکتریکی دوقطبی» شناخته می‌شود، بیش از ۶۰ سال پس از مطرح‌شدن برای اولین‌بار، به‌وسیله‌ی موشک زیرمداری اندورنس ناسا شناسایی شد. تصور می‌شود که این میدان به اندازه‌ی همتایان مغناطیسی و گرانشی‌اش، برای سیاره‌ی ما بنیادی باشد.

دانشمندان امیدوارند که با مطالعه‌ی میدان الکتریکی زمین، به درک بهتری از چگونگی تکامل جو سیاره‌مان و نحوه‌ی رفتار آن درحال‌حاضر دست یابند. پژوهشگران یافته‌هایشان را ۲۸ اوت در نشریه نیچر منتشر کردند.

گلین کالینسون، نویسنده اصلی مطالعه و پژوهشگر ارشد ماموریت اندورنس در مرکز پرواز فضایی گادرد ناسا، در بیانیه‌ای گفت: «هر سیاره‌ای که جو دارد، باید میدان دوقطبی داشته باشد.» اکنون که درنهایت این میدان را اندازه‌گیری کرده‌ایم، می‌توانیم یاد بگیریم که چگونه سیاره‌ی ما و دیگر جهان‌ها را درطول زمان شکل داده است.»

در لایه‌ای از جو زمین که به یونوسفر معروف است و در فاصله‌ی ۵۰ کیلومتری تا تقریبا هزار کیلومتری برفراز سطح سیاره قرار دارد، تابش فرابنفش خورشید، اتم‌ها را بمباران و با بیرون‌کشیدن الکترون‌ها، آن‌ها را به یون تبدیل می‌کند. از نظر تئوری، این فرآیند باید میدان الکتریکی خفیفی را در اطراف زمین و همچنین سایر سیاره‌های مشابه با آن، به‌وجود بیاورد.

نشانه‌هایی از وجود میدان الکتریکی برای اولین‌بار در سال ۱۹۶۸ به‌وسیله‌ی فضاپیماهایی که برفراز قطب شمال و جنوب سیاره پرواز می‌کردند، شناسایی شد. این کشف در قالب «باد قطبی» یا جریانی از ذراتی به‌دست آمد که از جو زمین به فضا جاری بودند.

دانشمندان انتظار دارند که بخشی از جو زمین، به‌ویژه پس از گرم‌شدن دراثر تابش نور خورشید، به درون فضا بگریزد. اما باد قطبی پدیده‌ای به‌کلی اسرارآمیزتر بود؛ زیرا ذرات موجود در آن سرد بودند؛ بدین معنا که با وجود گرم‌نشدن، همچنان به نوعی با سرعت‌هایی چنان بالا حرکت می‌کردند که دیوار صوتی را می‌شکستند.

کالینسون گفت: «چیزی باید درحال بیرون‌کشیدن آن ذرات از درون جو باشد.» بااین‌حال، تشخیص میدان الکتریکی احتمالی در اطراف زمین دشوار بود؛ زیرا این میدان بسیار ضعیف است و نوسانات تشخیص‌پذیر آن فقط در فواصل صدها کیلومتر رخ می‌دهد.

پژوهشگران برای بررسی منشاء باد قطبی، موشک اندورنس را از محدوده‌ی موشکی سوالبارد در نزدیکی قطب شمال پرتاب کردند و آن را به ارتفاع تقریبا ۷۶۸ کیلومتر از سطح زمین، یعنی بالاتر از ایستگاه فضایی بین‌المللی و تلسکوپ فضایی هابل فرستادند. موشک ۱۹ دقیقه بعد از برخاست، در دریای گرینلند فرود آبی انجام داد.

اندورنس در محدوده‌ی جمع‌آوری اطلاعات در ارتفاع تقریبا ۵۱۸ کیلومتری، تغییر ولتاژی بسیار جزئی در حد ۰/۵۵ ولت (کمتر از قدرت اغلب باتری‌های جیبی) را تشخیص داد. بااین‌حال همین اختلاف ولتاژ، یون‌های هیدروژن، فراوان‌ترین ذرات موجود در بادهای خورشیدی را با نیروی معادل بیش از ۱۰ برابر قدرت گرانش، به درون فضا می‌راند.

الکس گلوسر، دانشمند پروژه اندورنس در ناسا، در بیانیه‌ای گفت قدرت میدان الکتریکی برای مقابله با گرانش بیش از اندازه کافی است. درواقع، برای پرتاب ذرات جوی به سمت بالا با سرعت مافوق‌صوت کفایت می‌کند.

اکنون که میدان الکتریکی زمین شناسایی شده است، دانشمندان می‌گویند مطالعه‌ی آن باید کمک کند تا دریابیم که چگونه جو زمین را درطول عمر سیاره‌مان تغییر داده است. آن‌ها همچنین انتظار دارند که میدان‌های الکتریکی مشابهی را در جو سیاره‌هایی مانند زهره و مریخ پیدا کنند.