“أول مركبة فضائية تلامس الشمس” تحل لغزا قديما عن الرياح الشمسية السريعة

طار ” باركر سولار بروب” (PSP) التابع لناسا بالقرب من الشمس لاكتشاف البنية الدقيقة للرياح الشمسية بالقرب من مكان تولدها على سطح نجمنا – “الثقوب الإكليلية” في الغلاف الجوي للشمس.

وقد يكون العلماء الآن قادرين على التنبؤ بشكل أفضل بالعواصف الشمسية التي يمكن أن تشحن الشفق فوق كوكبنا، ولكن يمكنها أيضا تعطيل الاتصالات والبنية التحتية للطاقة وتشكل تهديدا للأقمار الصناعية والمركبات الفضائية وحتى رواد الفضاء.

وأفادت دراسة جديدة أن مسبار باركر الشمسي (أول مركبة فضائية “تلامس” الشمس) قام بتتبع الرياح الشمسية – تيار من الجسيمات المشحونة التي تتدفق باستمرار من الشمس – عائدة إلى مكان نشأتها. وسمح هذا للعلماء برؤية خصائص الرياح الشمسية التي ضاعت أثناء خروجها من الغلاف الجوي الخارجي للشمس، أو الهالة، وقبل أن تصل إلى الأرض كتيار منتظم نسبيا.

ورأى مسبار ناسا الشمسي أن تيارات الجسيمات عالية الطاقة التي تشكل الرياح الشمسية تتطابق مع ما يسمى “تدفقات الحبيبات الفائقة” داخل الثقوب الإكليلية. وأشار هذا الاكتشاف إلى أن هذه المناطق هي مصدر الرياح الشمسية “السريعة”، والتي تُرى فوق أقطاب الشمس ويمكن أن تصل سرعتها إلى 1.7 مليون ميل في الساعة (2.7 مليون كيلومتر في الساعة)، أي نحو 1000 مرة أسرع من السرعة القصوى من مقاتلة نفاثة.

والثقوب الإكليلية، أو كما تعرف أيضا باسم الثقوب التاجية هي المناطق التي تكون فيها أشعة الشمس أكثر برودة، وبالتالي أكثر قتامه، ولها بلازما أقل كثافة من المتوسط بسبب انخفاض مستويات الطاقة والغاز.

ويُعتقد أن الثقوب الإكليلية تتشكل في المناطق التي تظهر فيها خطوط المجال المغناطيسي من سطح الشمس ولكنها لا ترتد هناك مرة أخرى. ويتسبب هذا في انتشار خطوط المجال المغناطيسي المفتوحة لملء الفراغ حول الشمس.

وخلال الفترات الهادئة من دورة نشاط نجمنا التي تبلغ 11 عاما، توجد الثقوب الإكليلية عادة في أقطاب الشمس. وهذا يعني أن الرياح الشمسية التي تخرج من الثقوب الإكليلية لا تتجه عادة نحو الأرض. ولكن عندما تصبح الشمس أكثر نشاطا و”ينقلب” مجالها المغناطيسي، فإن تبديل الأقطاب، يجعل الثقوب الإكليلية تصبح أكثر انتشارا، ويمكن توجيه هذه التيارات القوية من الجسيمات المشحونة إلى كوكبنا.

وقال أعضاء فريق الدراسة إن هذه المعرفة وهذه النتائج الجديدة يمكن أن تساعد في التنبؤ بالعواصف الشمسية المدمرة المحتملة.

وشرح جيمس دريك، رئيس الفريق المشارك وأستاذ جامعة ميريلاند كوليدج بارك في بيان: “تحمل الرياح الكثير من المعلومات من الشمس إلى الأرض، لذا فإن فهم الآلية الكامنة وراء رياح الشمس مهم لأسباب عملية على الأرض. وسيؤثر ذلك على قدرتنا على فهم كيفية إطلاق الشمس للطاقة ودفع العواصف المغناطيسية الأرضية، والتي تشكل تهديدا لشبكات اتصالاتنا”.

وأشار أعضاء الفريق إلى أن الثقوب الإكليلية تعمل مثل رأس الدش، حيث تقوم برش نفاثات من الجسيمات المشحونة من “النقاط المضيئة” المتباعدة بشكل متساو حيث تمتد الحقول المغناطيسية من سطح الشمس.

ويؤدي هذا إلى ظهور مسارات يمكن أن يبلغ عرضها نحو 29 ألف كم، وتُرى على الأرض على أنها “نفاثات” لامعة داخل الثقوب الإكليلية.

وتشير الدراسة الجديدة إلى أن الرياح الشمسية تنتج عن عملية إعادة الاتصال المغناطيسي، أي عندما تمر المجالات المغناطيسية ذات الاتجاهات المتعاكسة من خلال هذه المسارات، وتتحرك داخل وخارج سطح الشمس. وهذه العملية، التي تسمى إعادة الاتصال المغناطيسي، هي المسؤولة عن طرد الجسيمات المشحونة التي نراها على شكل رياح شمسية.

وحدد العلماء ذلك لأن سرعة بعض الجسيمات المرصودة تصل إلى 10 مرات أكبر من متوسط الرياح الشمسية – وهو أمر ممكن فقط مع ظاهرة قوية مثل إعادة الاتصال المغناطيسي.

تمكن الفريق الذي يقف وراء الدراسة الجديدة من تحديد ليس فقط مصدر الرياح الشمسية ، ولكن أيضا المحرك الذي ينتج الطاقة على سطح الشمس.

لن تكون البلازما بمفردها قادرة على الهروب من الشمس، لأنها لا تملك طاقة كافية لمواجهة قوة جاذبية النجم. ومع ذلك، إذا تم تسريعها بدرجة كافية، من خلال عملية إعادة الاتصال المغناطيسي، فهذا يكفي لدفع الريح للخارج بحيث تكون قادرة على الهروب من سطح الشمس.

نشر الفريق نتائج الدراسة مفصلة في ورقة بحثية في 7 يونيو في مجلة Nature.

المصدر: سبيس