فلك

المريخ والأرض يتعرضان لعواصف شمسية شديدة!

في الأسابيع الأخيرة، كانت شمسنا تتصرف بعنف، وتطلق كميات هائلة من الإشعاع والجسيمات النشطة في الفضاء. لم تؤثر هذه العواصف الشمسية على كوكب واحد، بل على كوكبين في نظامنا الشمسي: الأرض والمريخ. بينما نشهد عرضًا مذهلًا للشفق القطبي على كوكبنا، تعرض الكوكب الأحمر، المريخ، لوابل من الإشعاعات. ومع وصول نشاط الشمس إلى مرحلته الأكثر كثافة، يعمل العلماء على فهم تأثيرات هذه العواصف الشمسية على كلا الكوكبين، وما يعنيه ذلك بالنسبة للاستكشاف البشري المستقبلي للمريخ.

محتويات المقال :

الانبعاثات الكتلية الإكليلية

لفهم الشمس، دعونا نعود خطوة إلى الوراء وننظر إلى ديناميكيات الشمس الداخلية. قلب الشمس عبارة عن فرن من الحرارة والطاقة الشديدين، حيث تصل درجات الحرارة إلى 15 مليون درجة مئوية. هذه الطاقة الحرارية هي التي تحرك المجال المغناطيسي للشمس، والذي بدوره يخلق ضغوطًا لا تصدق تتراكم داخل قلب الشمس.

عندما تصبح هذه الضغوط كبيرة جدًا، ينقطع المجال المغناطيسي للشمس. ويطلق كمية هائلة من الطاقة على شكل انبعاثات كتلية إكليلية (coronal mass ejections). تتكون هذه الانبعاثات من البلازما، وهو غاز ساخن متأين يتكون من إلكترونات وبروتونات، بالإضافة إلى مجموعة متشابكة من المجالات المغناطيسية. الانفجار الناتج قوي جدًا لدرجة أنه يمكن أن يطلق قدرًا من الطاقة يعادل مليارات القنابل النووية.

أثناء اندفاع الانبعاث الإكليلي عبر الفضاء، يتم دفعه بواسطة المجالات المغناطيسية الشديدة للشمس، والتي يمكنها تسريع الجسيمات إلى سرعات مذهلة، غالبًا ما تتجاوز 1000 كيلومتر في الثانية. إنه مثل قطار شحن كوني، ينطلق عبر النظام الشمسي، مخلفًا الدمار في أعقابه. بالنسبة لكواكب مثل الأرض والمريخ، يمكن أن يكون لهذا الانبعاث الإكليلي عواقب متنوعة الأثر، بدءًا من عروض الشفق القطبي المذهلة إلى تعطيل أنظمة الاتصالات وحتى تشكيل تهديد للمستكشفين البشريين.

الدرع المغناطيسي الضعيف للمريخ

تخيل المريخ كهدف هش لا يمكنه الدفاع عن نفسه، يجلس في المسار المباشر لجزيئات الإشعاع الشمسي. الغلاف الجوي للكوكب الأحمر رقيق، ومجاله المغناطيسي ضعيف، مما يوفر حماية قليلة ضد وابل الإشعاع الشمسي. وهذا يعني أنه عندما تضرب عاصفة شمسية المريخ، فإن سطحه وغلافه الجوي يكونان عرضة لتأثيرات الإشعاع.

كانت المركبة الفضائية مافن (MAVEN) ترصد تأثيرات العواصف الشمسية على المريخ، واكتشفت في 20 مايو أكبر حدث لجسيمات الطاقة الشمسية شهدته على الإطلاق. نتج هذا التدفق الهائل من الجسيمات عن انفجار هائل على الجانب البعيد من الشمس، مما أدى إلى إطلاق كمية هائلة من الطاقة والجسيمات إلى الفضاء. وبما أن المريخ كان في خط النار المباشر، فقد تعرض الغلاف الجوي للكوكب الأحمر لموجة تلو الأخرى من الجسيمات عالية الطاقة.

غمرت البيانات أدوات المركبة الفضائية عندما اصطدمت الجزيئات بالغلاف الجوي للمريخ، مما أتاح للعلماء فرصة فريدة لفهم بيئة الإشعاع على المريخ وتأثيرها المحتمل على المستكشفين البشريين في المستقبل. وتكشف البيانات عن صورة مختلفة تمامًا عما نراه على الأرض. حيث يتعرض الغلاف الجوي للمريخ للجزيئات الشمسية، يتكون الشفق القطبي، لكن هذه ليست العروض الملونة التي اعتدنا عليها على الأرض. وبدلاً من ذلك، فهي فوق بنفسجية، وغير مرئية للعين البشرية.

تعد البيئة الإشعاعية على الكوكب الأحمر أكثر قسوة بكثير من تلك الموجودة على الأرض، وأي مهمة بشرية ستحتاج إلى أن تكون مجهزة بدرع مناسب للحماية من الآثار الضارة للإشعاع الشمسي. وتعد البيانات التي جمعتها مركبة مافن والمركبات الفضائية الأخرى ضرورية لفهم بيئة الإشعاع هذه وتصميم استراتيجيات للتخفيف من تأثيرها.

الشفق القطبي المريخي

تخيل عرضًا ضوئيًا لا يقتصر على القطبين فحسب، بل يغلف الكوكب بأكمله بالأشعة فوق البنفسجية. هذا ما يحدث على المريخ خلال العواصف الشمسية الشديدة. تتفاعل الجزيئات الشمسية مع الغلاف الجوي للمريخ، مما ينتج عنه مشهد للأشعة فوق البنفسجية غير مرئي بالنسبة لنا.

لحسن الحظ، لدينا مافن، والتي يمكنها اكتشاف تقلبات الأشعة فوق البنفسجية في الغلاف الجوي للمريخ. ومع اصطدام موجة تلو أخرى من الجسيمات الشمسية بالكوكب، تلتقط المركبة عرض الأشعة فوق البنفسجية، مما يمنحنا لمحة عن هذا العالم غير المرئي.

ولكن لماذا يختلف الشفق المريخي كثيرًا عن الشفق الموجود على الأرض؟ تكمن الإجابة في البيئة المغناطيسية الضعيفة للمريخ. وبدون مجال مغناطيسي قوي لتسريع الجسيمات الشمسية إلى القطبين، فإن نشاط الشفق القطبي على المريخ يغمره كليًا، ولا يكون محصورًا في خطوط العرض كما هو الحال على الأرض.

مفتاح فهم البيئة الإشعاعية

لقد أتاحت لنا العواصف الشمسية الأخيرة فرصة فريدة لدراسة البيئة الإشعاعية على المريخ. بعد أن سجل كاشف تقييم الإشعاع في كيوريوسيتي (Curiosity) زيادة إشعاعية تصل إلى 8100 ميكروغراي، أصبح بإمكان العلماء الآن فهم المخاطر التي قد يواجهها المستكشفون البشريون في المستقبل بشكل أفضل. وتعادل هذه الزيادة 30 صورة أشعة سينية على الصدر دفعة واحدة، والتي، على الرغم من أنها ليست مميتة، إلا أنها ستشكل مخاطر صحية على رواد الفضاء.

ومع دخولنا المرحلة الأكثر نشاطًا من الدورة الشمسية، من المتوقع حدوث المزيد من العواصف الشمسية، ويستعد العلماء لمزيد من موجات الإشعاع على المريخ. ومن خلال فهم البيئة الإشعاعية على المريخ، يمكننا الاستعداد لمواجهة التحديات التي تنتظرنا واتخاذ خطوة مهمة نحو جعل الاستكشاف البشري للكوكب الأحمر حقيقة واقعة.