آزمایش ناسا فیزیک پنهان شفق‌های قطبی را آشکار کرد +فیلم

محققان در یک پیشرفت چشمگیر، به درک جدیدی از شفق‌های قطبی که آسمان شب را روشن می‌کنند، دست یافته‌اند. با استفاده از آزمایش KiNET-X ناسا، پژوهشگران شرایط شفقی را شبیه‌سازی کردند و با تزریق باریوم به یونوسفر، ابر‌های پلاسما و امواج آلفوئن ایجاد کردند.

به گزارش خبرنگار علمی برنا، این امواج انرژی را به الکترون‌ها منتقل کرده و شرایط مشابه شفق‌های قطبی زمین را شبیه‌سازی کردند. اگرچه شفق قابل مشاهده‌ای تولید نشد، اما این آزمایش داده‌های حیاتی در مورد شتاب الکترون‌ها و پویایی پلاسما ارائه داد که سرنخ‌هایی از فرایند‌های ایجاد این پدیده‌های خیره‌کننده فراهم می‌کند.

افشای اسرار شفق‌های رقصان

به گفته ساینس دیلی، یافته‌های جدید از آزمایش سال ۲۰۲۱ که به رهبری یک دانشمند از دانشگاه آلاسکا فیر بنکس انجام شد، بینش‌های جدیدی در مورد فرآیند‌های ذره‌ای پشت شفق‌های قطبی که به سرعت در آسمان حرکت می‌کنند، ارائه می‌دهد. آزمایش KiNET-X، که از مرکز پرتاب والوپس ناسا در ویرجینیا در ۱۶ مه ۲۰۲۱ به فضا ارسال شد، در آخرین دقایق پنجره پرتاب ۹ روزه خود انجام شد.

پیتر دلامر از دانشگاه آلاسکا فیر بنکس که نتایج این آزمایش را تجزیه و تحلیل کرده است، یافته‌های خود را در مجله Physics of Plasmas منتشر کرد. دلامر توضیح داد: «این نور‌های خیره‌کننده بسیار پیچیده هستند و اتفاقات زیادی در آنها و در محیط فضایی زمین می‌افتد که منجر به آن چیزی می‌شود که ما در شفق قطبی مشاهده می‌کنیم.»

علم موشکی در عمل: باریوم و یونوسفر

یکی از بزرگترین موشک‌های آزمایشی ناسا به یونوسفر پرتاب شد و دو محفظه باریوم ترمیت را رها کرد. این محفظه‌ها در ارتفاع‌های ۲۴۹ مایلی و ۱۸۶ مایلی (۹۰ ثانیه بعد) منفجر شدند، نزدیک به برمودا. ابر‌های حاصل از این انفجار‌ها در زمین و توسط یک هواپیمای تحقیقاتی ناسا تحت نظارت قرار گرفتند.

به گزارش ناسا، هدف این آزمایش شبیه‌سازی شرایطی به مقیاس کوچک بود که در آن انرژی کم باد خورشیدی به انرژی بالا تبدیل می‌شود و شفق‌های قطبی در حال حرکت سریع و درخشان را ایجاد می‌کند. از طریق KiNET-X، دلامر و همکارانش به درک بهتری از چگونگی شتاب گرفتن الکترون‌ها نزدیک‌تر شده‌اند.

ایجاد امواج آلفوئن: اختلالات پلاسما

این آزمایش با هدف ایجاد امواج آلفوئن انجام شد، نوعی موج که در پلاسما‌های مغناطیسی مانند جو بیرونی خورشید، مغناطیس‌کره زمین و دیگر نقاط سیستم خورشیدی وجود دارد. پلاسما‌ها که ماده‌ای عمدتاً از ذرات باردار تشکیل شده‌اند، همچنین می‌توانند در آزمایشگاه‌ها و تجربیات مشابه KiNET-X ایجاد شوند.

امواج آلفوئن زمانی ایجاد می‌شوند که اختلالات در پلاسما باعث تأثیر بر میدان مغناطیسی شوند. این اختلالات می‌تواند به روش‌های مختلفی ایجاد شود، از جمله تزریق ناگهانی ذرات از خورشید یا تعامل دو پلاسما با چگالی‌های متفاوت.

KiNET-X با تزریق باریوم به جو بالای زمین، اختلالاتی در پلاسما ایجاد کرد که منجر به تولید موج آلفوئن شد. نور خورشید باریوم را به پلاسما یونیزه تبدیل کرد و ابر‌های پلاسما با یکدیگر تعامل کردند و موج آلفوئن ایجاد شد.

اشعه‌های شفقی و «نقطه داده طلایی»

این انتقال به صورت یک پرتو کوچک از الکترون‌های باریوم شتاب‌گرفته که به سمت زمین در امتداد خط میدان مغناطیسی حرکت می‌کردند، ظاهر شد. این پرتو فقط در داده‌های خط میدان مغناطیسی آزمایش قابل مشاهده بود. دلامر این داده‌ها را «نقطه داده طلایی» آزمایش می‌نامد.

تحلیل این پرتو که تنها به صورت پیکسل‌های سبز، آبی و زرد متغیر در تصاویر داده‌های دلامر قابل مشاهده است، می‌تواند به دانشمندان کمک کند تا فرآیند‌هایی را که ذرات را برای ایجاد شفق‌های قطبی رقصان به حرکت درمی‌آورد، بهتر درک کنند.

پازل شفق قطبی: کنار هم قرار دادن داده‌ها

دلامر می‌گوید: «سوالی که پیش می‌آید این است که چطور می‌توانیم تمام داده‌ها و شبیه‌سازی‌های عددی را برای کنار هم قرار دادن تصویر کلی استفاده کنیم.»

نتایج تا کنون نشان می‌دهند که این پروژه موفق بوده است و حتی امکان استخراج اطلاعات بیشتری از آزمایش‌های پیشین فراهم می‌آید. 

این آزمایش در تاریخ ۱۹ نوامبر ۲۰۲۴ در مجله Physics of Plasmas منتشر شده است.

انتهای پیام/