جذاب ترین ها

راهکار عجیب دانشمندان برای محافظت از زمین در برابر طوفان‌های خورشیدی

ايسنا

بروزرسانی 1405/03/20 - 13:20

راهکار عجیب دانشمندان برای محافظت از زمین در برابر طوفان‌های خورشیدی

ایسنا/ دانشمندان پیشنهاد می‌کنند که مواد شیمیایی خاصی را به میدان مغناطیسی زمین اسپری کنیم تا ما را در برابر طوفان‌های خورشیدی قدرتمند محافظت کند.

وقتی طوفان‌های شدید خورشیدی به سمت زمین هجوم می‌آورند، اولین خط دفاعی سیاره ما، مگنتوسفر(مغناطیس‌سپهر) آن است؛ یک حباب مغناطیسی عظیم که فشار ذرات باردار خطرناک خورشید را منحرف می‌کند.

از نظر تاریخی، بشر فقط سعی کرده است طوفان‌ها را پیش‌بینی کند و برای مواجهه با آن آماده شود. با این حال، اکنون تیمی به رهبری برایان والش(Brian Walsh) از دانشگاه بوستون، روشی جسورانه برای تقویت فعال این دفاع طبیعی با استفاده از ناوگانی از فضاپیماها که برای کند کردن تأثیر آب و هوای فضا قبل از برخورد طراحی شده‌اند، پیشنهاد داده است.

این طرح که «StormWall» به معنای «دیوار طوفان» نام دارد، از شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای استفاده می‌کند تا نشان دهد که تقویت مگنتوسفر می‌تواند شدت یک طوفان ژئومغناطیسی بزرگ را بیش از نصف کاهش دهد.

محققان می‌گویند این سیستم در صورت تحقق می‌تواند از ماهواره‌های آسیب‌پذیر، شبکه‌های ارتباطی جهانی، سیستم‌های GPS و شبکه‌های الکتریکی در برابر اختلالات بالقوه فاجعه‌بار محافظت کند.

والش در بیانیه‌ای گفت: مردم همیشه فکر می‌کردند که فضا عظیم است، خورشید عظیم است، ما فقط باید اینجا بنشینیم و هر چه به ما می‌دهد را بپذیریم، اما چیزی که ما دریافتیمT این است که می‌توانیم بر آن تأثیر بگذاریم.

سپر طبیعی زمین در طول فوران‌های خورشیدی بسیار قدرتمند می‌تواند از طریق فرآیندی به نام «اتصال مجدد مغناطیسی» شکسته شود. هنگامی که میدان‌های مغناطیسی حمل شده توسط باد خورشیدی کاملاً با میدان مغناطیسی زمین همسو می‌شوند، به طور موقت به هم متصل می‌شوند. این امر یک مسیر آسمانی را باز می‌کند و به مقادیر زیادی انرژی خورشیدی اجازه می‌دهد تا به فضای نزدیک زمین سرازیر شود و طوفان‌های ژئومغناطیسی را ایجاد کند.

مفهوم StormWall برای قطع این فرآیند طراحی شده است. این سیستم، ۶ فضاپیما را در مدار ژئوسینکرون مستقر می‌کند. هر ماهواره ذخایری از «ماده با بار جرمی» از جمله موادی مانند باریم، لیتیوم، سدیم یا کلسیم را حمل می‌کند که می‌توانند به صورت جامد یا مایع با خیال راحت ذخیره شوند و به وقت مقرر تبخیر شوند.

اگر یک طوفان خورشیدی خطرناک در حال آمدن به سمت زمین تشخیص داده شود، کنترل‌کنندگان ماموریت به ناوگان دستور می‌دهند تا مواد را آزاد کنند. نور خورشید به سرعت ذرات تبخیر شده را یونیزه می‌کند و آنها را به ابری از پلاسمای باردار الکتریکی تبدیل می‌کند.

این پلاسمای مصنوعی به سمت لبه‌ رو به خورشید مگنتوسفر رانده می‌شود و به طور مؤثر مرز بین زمین و باد خورشیدی ورودی را ضخیم‌تر می‌کند.

محققان دریافتند که افزودن جرم به این مرز بحرانی می‌تواند کارایی اتصال مجدد مغناطیسی را متوقف کند و آب و هوای خشن فضا را مجبور به بازگشت به اطراف و عبور از سیاره ما کند.

والش گفت: این مثل این است که مردم یک روستا شاهد طغیان رودخانه باشند. شاید بتوانند زمان وقوع آن را پیش‌بینی کنند، اما احتمالاً بهتر است که بتوانند یک دیوار در مقابل آن بسازند. این چیزی است که ما اینجا پیشنهاد می‌کنیم.

محققان برای آزمایش عملی بودن این مفهوم، طوفان ژئومغناطیسی تاریخی مه ۲۰۲۴ را که اغلب «طوفان روز مادر» نامیده می‌شود، شبیه‌سازی کردند. یک مدل، این رویداد را در شرایط عادی بازسازی کرد، در حالی که مدل دوم طوفان را با سپر پلاسمایی فعال StormWall شبیه‌سازی کرد.

نتایج نشان داد که اگرچه StormWall طوفان ژئومغناطیسی را به طور کامل از بین نمی‌برد، اما می‌تواند شدت آن را بیش از ۵۰ درصد کاهش دهد.

در این مقاله آمده است که با مختل کردن جریان انرژی در مرز مگنتوسفر، پلاسمای مصنوعی اساساً آب و هوای فضا را مجبور به جهش در اطراف و عبور از سیاره ما می‌کند.

والش افزود: وقتی فیزیک واقعاً جدی را به آن اعمال می‌کنید، کار می‌کند. مقدار جرمی که نیاز داریم، ظرفیت‌های پرتاب و غیره همه در توانایی‌های ماست.

طبق این بیانیه، برای تأمین پوشش کافی، ناوگان باید در مجموع محموله‌ای معادل حدود دوازده کامیون نفتی را حمل کند. این کار ارزان نخواهد بود و هزینه‌ها با این واقعیت که پس از شلیک محموله و یونیزه شدن نوری، سیستم از کار می‌افتد و دیگر قابل شارژ نیست، بیشتر می‌شود و آن را به یک راه حل یک‌بار مصرف تبدیل می‌کند.

با این حال، از آنجایی که شرکت‌های خصوصی میلیاردها دلار را به زیرساخت‌های مداری تزریق می‌کنند و به فکر راه‌اندازی مراکز داده فضایی هستند، والش و تیمش استدلال می‌کنند که محاسبات مالی می‌تواند به زودی به نفع چنین دفاع پیشگیرانه‌ای تغییر کند.

این مطالعه همچنین اذعان می‌کند که اصلاح یک سیستم به هم پیوسته نیاز به ارزیابی دقیق عواقب ناخواسته دارد. این گزارش می‌افزاید که خطر آلودگی طولانی‌مدت با استفاده از رویکرد StormWall کم است، زیرا پلاسمای مصنوعی «نسبتاً سریع» از سیستم خارج می‌شود و در عرض تقریباً ۶ ساعت توسط باد خورشیدی جارو می‌شود و دوباره وارد جو زمین نمی‌شود.

محققان می‌گویند از آنجا که مگنتوسفر کل کره زمین را پوشانده است، StormWall به عنوان یک سپر جمعی برای کل سیاره عمل خواهد کرد.

والش در پایان گفت: اگر آن را بسازید و اگر مستقر شود، به همه مردم روی کره زمین کمک خواهد کرد. شما نمی‌توانید آن را به گونه‌ای بسازید که فقط به یک کشور، یک گروه از ماهواره‌ها کمک کند.