موجات الراديو تضخيم أحزمة الكواكب

اكتشاف على كوكب المشتري يجلب رؤى جديدة لفان ألين حزام الأرض

فان جميع الأحزمة في جميع أنحاء الأرض © ناسا
قراءة بصوت عال

الأرض ، وكذلك الكواكب الأخرى مثل كوكب المشتري ، محاطة بحزام من الجزيئات عالية الطاقة وعالية السرعة. من أين يأتي هذا التسارع ، أعطت بيانات من جوبيتر مسبار كوكيليو تلميحًا مهمًا الآن. من الواضح أن الموجات الراديوية منخفضة التردد تلعب دورًا مهمًا في المجال المغناطيسي الكوكبي - في كوكب المشتري وعلى الأرض.

الأرض محاطة بحزام من الجسيمات النشطة للغاية تسمى حزام Van Allen Ray. وهو يتألف من جزيئات تأتي من الرياح الشمسية والإشعاع الكوني وتم التقاطها بواسطة المجال المغناطيسي للأرض. تبدأ المنطقة الداخلية لهذه الحلقة العملاقة بحوالي 6000 كيلومتر ، وتبلغ المساحة الخارجية ما بين 15000 و 25000 كيلومتر. بالنسبة للأقمار الصناعية المدارية أو المركبات الفضائية الأخرى ، يشكل الحزام خطراً محتملاً ثابتاً حيث يمكن أن تزداد كثافة الجسيمات بشكل كبير خلال بضع دقائق. أضرار جسيمة للإلكترونيات هي النتيجة.

ما هي العوامل - بالإضافة إلى العواصف الشمسية - التي تلعب دوراً في هذه الزيادات المفاجئة وكيف يمكن التنبؤ بهذه العواصف الجسيمية على أفضل وجه ، وقد اكتشفها العلماء لسنوات. افترض الباحثون في جامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس وجامعة أيوا والمسح البريطاني للقارة القطبية الجنوبية منذ فترة طويلة أن الموجات الراديوية منخفضة التردد يمكن أن تساعد في تسريع الجسيمات المشحونة في حزام فان ألين.

تسارع الجسيمات أيضا في كوكب المشتري

باستخدام البيانات التي جمعها مسبار الفضاء غاليليو على كوكب المشتري ، نجح الباحثون الآن في إثبات نظريتهم في حالة مماثلة. تم نشر نتائجهم الآن في مجلة "فيزياء الطبيعة". يمتلك كوكب المشتري العملاق للغاز الأرض على حزام الشعاع. تشير البيانات إلى أن هناك نوعًا خاصًا من الموجات الراديوية ذات التردد المنخفض للغاية قوي بما يكفي لتسريع الإلكترونات في المجال المغناطيسي لكوكب المشتري إلى سرعات عالية جدًا.

"لقد عرفنا من قبل أن الموجات الراديوية ذات التردد المنخفض للغاية يمكنها تسريع الإلكترونات في المجال المغناطيسي للأرض" ، كما يشرح ريتشارد هورن من هيئة المسح البريطاني للقطب الجنوبي (BAS). "لكننا أظهرنا الآن أن نفس النظرية تعمل تمامًا على كوكب المشتري ، على الرغم من أن المجال المغنطيسي أقوى بمقدار 20 ألف مرة من مجال الأرض ويختلف تركيب الغلاف الجوي بشكل كبير. كان هذا هو الاختبار النهائي لنظريتنا "

موجات الراديو تدفع الإلكترونات

وقال هورن "في كوكب المشتري ، تعمل الأمواج بالطاقة من براكين القمر Io ، إلى جانب الدوران السريع للكوكب مرة واحدة كل عشر ساعات". يتم تأين الغازات البركانية ويتم إلقاؤها من الكوكب بواسطة قوى الطرد المركزي. يتم استبدال هذه المادة بتدفق من الجزيئات الناتجة عن موجات الراديو. هذه بدورها تسريع الإلكترونات

بمجرد تسريع الإلكترونات ، يتم نقلها بالقرب من الكوكب وتصدر إشعاعات السنكروترون المكثفة في الفضاء. وقال الباحث: "توفر نظريتنا الخطوة المفقودة لشرح هذا الإشعاع المرتفع جدًا المنبثق من كوكب المشتري".

دحض النظرية القديمة

لكن هذا الاكتشاف له عواقب أكثر ، لأنه يزيل نظرية قديمة. يقول هورن: "لأكثر من 30 عامًا ، كان يعتقد أن الإلكترونات تتسارع نتيجة نقلها إلى كوكب المشتري". "لكن الآن نظهر أن تسارع عمود الدوران الرنان يقدم مساهمة مهمة."

في هذا النوع من التسارع ، تتحرك الإلكترونات في مسار حلزوني حول الكوكب. تتذبذب بنفس معدل موجات الراديو في المجال المغناطيسي - حوالي 3000 مرة في الثانية ، أي ما يعادل ثلاثة كيلو هرتز. يمكن اكتشاف هذه الموجات في المجال المغناطيسي للأرض وكذلك من خلال الدراسة الحالية على كوكب المشتري.

(مسح القطب الجنوبي البريطاني ، 10.03.2008 - NPO)