اقیانوس های مغناطیسی و زمین الکتریکی!

[آیدا.ف]

سپر میدان مغناطیسی، ما را از تابش کیهانی و ذرات بارداری که از خورشید منتشر می شود و زمین را بمباران می کنند، محافظت می کند. بدون این سپر، جوی که ما اکنون می شناسیم وجود نداشت و پیدایش حیات تقریباً غیرممکن بود. دانشمندان نیاز به یادگیری بیشتری درباره سپر محافظتی سیاره ما برای درک بسیاری از فرآیندهای طبیعی –از فرایندهایی که در عمق درون زمین رخ می دهد تا آب و هوایی که در فضا توسط فعالیت خورشیدی ایجاد می شود- دارند. این اطلاعات می توانند درک بهتری از اینکه چرا میدان مغناطیسی زمین در حال ضعیف شدن است فراهم آورند.

گرچه ما می دانیم که میدان مغناطیسی از بخش های مختلف زمین نشات می گیرد و هر منبع، نیروهای متفاوتی از مغناطیس را تولید می کند، اما چگونگی دقیق ِ تولید این میدان و ماهیت این تغییرات به طور کامل شناخته شده نیست. به همین دلیل، در سال ۲۰۱۳، آژانس فضایی اروپا ماهواره سه گانه ی Swarm را به فضا فرستاد. در حال حاضر، این ماموریت، اطلاعات جدیدی بر روی چگونگی تغییر میدان مغناطیسی بدست آورده است، آخرین نتایج این ماموریت، بر روی منبع دست نیافتنی مغناطیس تمرکز کرده است: جز و مدهای اقیانوسی.

آب شور اقیانوس از طریق میدان مغناطیسی جریان الکتریکی تولید می کند و این جریان، به نوبه خود، سبب پاسخ مغناطیسی در ناحیه عمیق زیر پوسته زمین –گوشته- می شود. از آنجا که این پدیده، بخش بسیار کوچکی از میدان سراسری است، این موضوع، همیشه چالشی برای اندازه گیری این میدان از فضا بوده است.


منابع مختلفی که به منظور اندازه گیری میدان مغناطیسی زمین توسط ماهواره Swarm مشارکت دارند. جریان های جفت شدگی یا جریان های میدان تراز وسط (FAC) در طول خطوط میدان مغناطیسی بین مگنتوسفر(مغناط کره) و لیتوسفر جریان دارند.

سال گذشته، دانشمندان موسسه تکنولوژی فدرال سوئیس در زوریخ(ETH) نشان دادند که اگر امکان این اندازه گیری از فضا فراهم شود -پیش از این هرگز انجام نشده بود-، باید درباره ماهیت درون زمین نیز حرفی برای گفتن داشته باشد. اگرچه، تاکنون، این موضوع به صورت تئوری باقی مانده است. به لطف اندازه گیری های دقیق ماهواره های Swarm همراه با اندازه گیری های انجام شده توسط ماهواره Champ–ماموریتی که در سال ۲۰۱۰، پس از بیش از ده سال اندازه گیری گرانش و میدان های مغناطیسی زمین به پایان رسید- دانشمندان نه تنها قادر به فهم میدان مغناطیسی تولید شده توسط جز و مدهای اقیانوسی شدند، بلکه به طور قابل توجهی، آنها از این داده های جدید برای تصویر کردن ماهیت الکتریکی ۲۵۰ کیلومتر از گوشته بالایی زمین در زیر بستر اقیانوس، استفاده کردند.

الکساندر گریور، از موسسه ETH گفت: « ماهواره های Swarm و Champ به ما امکان تمایز قائل شدن بین لیتوسفر اقیانوسی صلب و جامد و آستنوسفر خمیری شکل زیرین را می دهند.» لیتوسفر(سنگ کره)، بخش بیرونی جامد و سخت زمین است که شامل پوسته و گوشته بالایی است، در حالی که آستنوسفر(سست کره) درست در زیر لیتوسفر قرار دارد و داغ تر و سست تر از لیتوسفر است.

او ادامه داد: «به طور موثری، صدایی ژئو-الکتریک از فضا به گوش می رسد، این نتیجه، برای نخستین بار است که در اکتشافات فضایی به دست آمده است. همچنین این نتایج جدید برای درک تکتونیک صفحه ای مهم هستند، این تئوری استدلال می کند که لیتوسفر زمین از صفحات جامد و سختی تشکیل شده است که بر روی آستنوسفر داغتر و نرم تر سُر می خورند و به این ترتیب حرکت صفحات را امکان پذیر می کنند.»


نمایی هنری از ماهواره های Swarm بر فراز زمین.

راجر هاگمنس، دانشمند ماموریت Swarm آژانس فضایی اروپا، گفت: «شگفت آور است که تیم محققان تنها در عرض دو سال، قادر به استفاده از اندازه گیری های ارزشمند ماهواره Swarm برای تعیین اثر جزر و مد مغناطیسی از اقیانوس و دیدن چگونگی تغییرات رسانایی در لیتوسفر و گوشته بالایی شده اند. کار آنها نشان می دهد که حدود ۳۵۰ کیلومتر در زیر سطح، مواد به درجه ای رسیده اند که جریان های الکتریکی مرتبط با ترکیب را هدایت می کنند.»

رون فلوبرگاگن، مدیر ماموریت Swarm آژانس فضایی اروپا می گوید: «علاوه بر این، تجزیه و تحلیل های این تیم، وابستگی نزدیک وضعیت تکتونیکی صفحات اقیانوسی را نشان می دهد. نتایج جدید نشان می دهد که در آینده، ما می توانیم یک دید سه بعدی از جریان رسانایی در زیر اقیانوس تهیه کنیم. ما روش های بسیار کمی برای کاوش عمیق در درون ساختار سیاره مان داریم، ولی ماموریت Swarm سهم بسیار ارزشمندی برای فهم درون زمین ایفا کرده است و به دانشمان از چگونگی عملکرد زمین به عنوان یک سیستم کلی افزوده است.»