هل تعلم أن الأرض تفقد مئات الأطنان من الغلاف الجوي للفضاء كل يوم؟

Send

عرف العلماء لبعض الوقت أن الغلاف الجوي للأرض يفقد مئات الأطنان من الأكسجين كل يوم. يفهمون كيف يحدث فقدان الأكسجين هذا على الجانب الليلي من الأرض ، لكنهم غير متأكدين من كيفية حدوثه على الجانب النهاري. إنهم يعرفون شيئًا واحدًا ؛ تحدث أثناء الشفق.

وفقًا لبيان صحفي صادر عن مرصد الأرض التابع لوكالة ناسا ، لا يوجد حدثان لتدفق الأكسجين متشابهين تمامًا ، مما يجعل فهمهما تحديًا. يسمون الأحداث "نوافير الغاز" التي تهرب من الأرض أثناء النشاط الشفقي ، ولدى مرصد الأرض مهمة مخصصة لفهمها.

تعتبر المهمة جزءًا من برنامج مرصد الأرض التابع لوكالة ناسا والذي يسمى VISIONS-2 (تصور تدفق الأيونات الخارج عن طريق استشعار ذرة محايدة 2) ، ويتطلب ظروفًا معينة. تم تعيينه في ني أليسوند ، سفالبارد ، النرويج لسبب وجيه. إنها أكبر مستوطنة مدنية على مدار العام في العالم. لديها مرفأ خال من الجليد على مدار السنة ، ومنشأة إطلاق صاروخية حديثة. لا توجد أيضًا شمس في ليلة الشتاء هنا للتدخل في دراسة الشفق.

ولكن هناك شيء آخر يجعل هذا الإعداد المثالي لمهمة VISIONS-2. يمر ني أليسوند كل صباح تحت نقطة ضعف في فقاعة الأرض المغناطيسية. تشبه نقطة الضعف قمعًا يوجه الرياح الشمسية العنيفة إلى الغلاف الجوي العلوي. يتسبب ذلك في عرض الشفق ، ويغلي غازات الغلاف الجوي في فراغ الفضاء في نافورة الشفق.

في الآونة الأخيرة ، أطلق الباحثون مع VISIONS-2 صاروخين صوتيين للتحقيق في فقدان الأكسجين أثناء الشفق. الصواريخ الصوتية هي صواريخ صغيرة مستهدفة يمكن إطلاقها بسرعة. في هذه الحالة ، تم تحميل الصاروخين بكاميرات وأدوات أخرى ، وتم إعدادهما للإطلاق.

يجب أن يكون فريق الإطلاق صبورًا جدًا. ولكن بالطبع ، لديهم التكنولوجيا إلى جانبهم. لا يتعين عليهم الانتظار حتى يروا الشفق القطبي ، ولديهم إشعار متقدم بوجود الشفق بفضل القمر الصناعي DSCOVR (مرصد مناخ الفضاء العميق).

DSCOVR هو مرصد الرياح الشمسية NOAA. وهي تقع عند نقطة LaGrange بين الأرض والشمس وتخبر فريق VISIONS-2 عندما تكون الرياح الشمسية قوية بما فيه الكفاية وموجهة بالطريقة الصحيحة لتسبب الشفق. في أحسن الأحوال ، يتلقى الفريق تحذيرًا لمدة ساعة تقريبًا.

حتى مع التحذير المتقدم ، فإن الفريق حذر. إذا تبين أن الرياح الشمسية ضعيفة للغاية ، فستكون قد أهدرت الإطلاق. إذا كانت ظروف الرياح الأرضية في الغلاف الجوي للأرض قوية جدًا ، فهذه أيضًا مشكلة. الصواريخ غير موجهة ، لذلك يجب توجيهها قبل إطلاقها لحساب الرياح. لحسن الحظ ، يمتلك الفريق أداة أخرى تحت تصرفه ، يتم إطلاق بالونات الطقس كل 30 دقيقة ، حسب الحاجة ، لاختبار الرياح.

"كانت لدينا تجربة مدهشة في بناء هذه الحمولات المعقدة والقادرة للغاية ..." - دوغ رولاند ، الباحث الرئيسي في مركز غودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا.

تم إطلاق الصواريخ في نيليسوند ، سفالبارد (النرويج) ، وانتظر الباحثون الشفق قبل إطلاق الزوج. في 7 ديسمبر 2018 ، أطلق الباحثون الصاروخين خلال هالة. الصورة أدناه هي تعرض طويل للصواريخ ، والتي تلتقط كلا الإطلاقين على الرغم من حدوثهما بفارق دقيقتين.

استخدمت المهمة زوجًا من الصواريخ حتى يتمكنوا من استخدام مزيج من الأدوات المختلفة في كل منها. بعض الأدوات تتطلب منصة غزل والبعض الآخر لا يحتاج. كما سمح إطلاق صاروخين بينهما بضع دقائق بينهما بأدوات مماثلة لأخذ قراءات بمرور الوقت. تظهر الصورة أعلاه المرحلة الأولى من اشتعال وإحراق الصاروخين ، حيث تم إرسالهما في مهمتهما لدراسة فقدان الأكسجين في الغلاف الجوي للأرض.

قال دوج رولاند ، الباحث الرئيسي للمهمة وفيزيائي الفضاء في مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا: "لقد كانت لدينا تجربة مدهشة في بناء هذه الحمولات المعقدة والقادرة للغاية ، ودمجها واختبارها في والوبس ، ثم نقلها إلى الميدان". "كان الإطلاق لحظة عاطفية للغاية ، حتى أكثر من ذلك عندما رأينا أن جميع الأدوات كانت تعمل بشكل جيد وظروف العلوم كانت جيدة."

بعد الإطلاق ، هناك عشر دقائق للصاروخ ليقوم بعمله في النافورة الجوية. تعمل كاميرات التصوير الذري المحايدة على بناء صورة للنافورة من الداخل والخارج. توثق الكاميرا الشفقية الشفق نفسه ودرجة حرارته وكثافته وارتفاعه. إذا سارت الأمور على ما يرام ، فسيتم مكافأة فريق البحث بـ "جدار العلم".

يبدو أن إطلاق 7 ديسمبر كان ناجحًا. تظهر نظرة أولية على البيانات أن الأدوات تعمل بشكل صحيح وأعادت البيانات المقصودة. قال رولاند "أعتقد أننا رأينا" النافورة الجوية ". لا تزال البيانات بحاجة إلى تحليل وتوسيع نطاقها ، "ولكن قد يكون لدينا دليل عليها من وجهات نظر متعددة."

من الواضح أن الأرض كوكب ديناميكي حي نشط. هناك الكثير يحدث هنا. تم تصميم مشروع VISIONS-2 ليس فقط لمساعدتنا على فهم كوكبنا بشكل أفضل ، ولكن أيضًا الكواكب الأخرى. أي الكواكب صالحة للسكن؟ لماذا البعض مقفر جدا؟ كيف خسرها كوكب مثل المريخ ، الذي كان له غلاف جوي ذات مرة؟

لن يختفي الغلاف الجوي للأرض في أي وقت قريب. ليس حتى تصبح الشمس عملاقة حمراء في حوالي 5 مليار سنة ، على أي حال. في تلك النقطة البعيدة من الزمن ، ستغلي الشمس المتوسعة الغلاف الجوي بعيدًا مثل أي شيء. ثم انتهينا.

كمية الأكسجين (والهيدروجين) المفقودة من الغلاف الجوي للأرض خلال هذه الشفق ضئيلة. قد تبدو عدة مئات من الأطنان كل يوم ، لكنها ليست كذلك. على أي حال ، يساعد التمثيل الضوئي على استعادة الأكسجين. لا يزال جزءًا هامًا من اللغز لفهم كيفية عمل الأشياء ، وما هي التفاصيل في العلاقة بين الأرض ونجمها.