اشترِك في نشرتنا الإخبارية
فقّاعات "البلازما البركانيّة" تضع الاتّصالات العالميّة في خطر!
21-05-2023 | 20:00
المصدر: "النهار"
حذرت دراسة علمية، نُشرت في دورية "ساينتفك ريبورتس"، من أن الانفجارات البركانية قد تؤدي إلى تعطيل الاتصالات القائمة على الأقمار الصناعية.
ووفقاً للدراسة، قد تؤدّي الانفجارات البركانية لإنتاج "فقاعات بلازما" في طبقة الأيونوسفير الجوية ما يؤدّي إلى حدوث اضطراب كبير في الإشارات الراديوية بعيدة المدى.
طبقة الأيونوسفير والمنطقة "F"
الأيونوسفير هي منطقة من الغلاف الجوي العلوي للأرض تمتد من حوالي 60 كيلومتراً إلى عدة مئات من الكيلومترات فوق سطح الأرض. وفي تلك الطبقة تكون شدّة الإشعاع الشمسي عالية بما يكفي لتجريد الإلكترونات من الجزيئات المتعادلة كهربائياً، ما يؤدي إلى تكوين بلازما، وهي حالة شبيهة بالغاز تتكوّن من أيونات موجبة الشحنة وإلكترونات حرة.
وتسمّى المنطقة ذات أعلى تركيز للجسيمات المتأينة بالمنطقة "F"، وتمتد من ارتفاع 150 إلى 800 كيلومتر فوق سطح الأرض. وتلعب المنطقة "F" دوراً مهماً في الاتّصالات الراديوية بعيدة المدى، حيث تعكس وتكسر الموجات الراديوية التي تستخدمها أنظمة تتبع الأقمار الاصطناعية ونظام تحديد المواقع العالمي إلى سطح الأرض. ويمكن أن تتعطل عمليات النقل المهمة هذه بسبب أيّ اضطرابات في تلك المنطقة.
وخلال النهار يتأين الأيونوسفير بأشعة الشمس فوق البنفسجية، ما يخلق تدرّجاً كثيفاً للإلكترونات ذات الكثافة الأعلى بالقرب من خطّ الاستواء.
ولكنّ الاضطرابات التي قد تحدث أثناء تلك العملية، مثل حركة البلازما والمجالات الكهربائية والرياح يمكن أن تتسبب في تكوين عدم انتظام موضعي لكثافة البلازما في بعض مناطق الغلاف الجوي.
ويمكن أن تنمو تلك المناطق وتتطوّر ما يخلق بنية تشبه الفقاعة تسمّى فقاعة البلازما الاستوائية. ويمكن لتلك الفقاعة تأخير موجات الراديو وتقليل أداء النظام العالمي لتحديد المواقع "GPS".
ولأنّ تدرجات كثافة الالكترونات هذه يمكن أن تتأثر بالأحوال الجوية، افترض العلماء سابقاً أنها تتكوّن جراء الكوارث مثل النشاط البركاني.
ثوران بركان "تونجا" فرصة لدراسة الفرضية
وفي هذا السياق، قام فريق ياباني من معهد أبحاث البيئة الفضائية والأرض بجامعة ناجويا بدراسة تلك الفرضية بعد ثوران بركان "تونجا" في كانون الثاني من العام الماضي.
ووجد الباحثون بنية غير منتظمة لكثافة الإلكترون تسببت باضطراب كبير في المنطقة "F" المسؤولة عن نقل الاتصالات. وحدث ذلك الاضطراب بعد وصول موجات الضغط الناتجة عن الانفجار البركاني.
وبمجرد وصول الهباء الجوي البركاني إلى طبقة الأيونوسفير، يمكن أن تكون له تأثيرات متعددة، فالهباء البركاني يتفاعل مع الأيونات والجسيمات المحايدة في طبقة الأيونوسفير، ما يؤدي إلى تغيرات في تركيزات الأيونات والكيمياء. ويمكن لهذه التفاعلات المساهمة في تكوين أو تعديل فقاعة البلازما.
كما يمكن أن يؤثر وجود الهباء البركاني على قدرة توصيل الغلاف المتأين وكثافة الإلكترونات، ما قد يؤثر على انتشار الموجات الراديوية ويغيّر سلوك عدم انتظام البلازما. ويمكن أيضاً أن يمتصّ الهباء أو ينثر الإشعاع الشمسي الوارد، ما يؤدي إلى تسخين أو تبريد موضعي للغلاف الجوي.
وقام الباحثون باكتشاف لأول مرة، عندما أظهروا أن التقلبات الأيونوسفيرية تبدأ قبل بضع دقائق إلى بضع ساعات من موجات الضغط الجوي المشاركة في توليد فقاعات البلازما.
وأكدوا أيضاً أن فقاعات البلازما المتكونة بسبب الانفجار البركاني وصلت إلى الفضاء حتى خارج طبقة الأيونوسفير، ما يؤكد ضرورة الانتباه للعلاقة بين الأيونوسفير والغلاف الجوي عند حدوث ظاهرة طبيعية مثل بركان تونجا.
وأخيراً، فإن هذه الدراسة ستساعد في فهم خلل البثّ عبر الأقمار الاصطناعية وفشل الاتصالات المرتبط بالاضطرابات الأيونية التي تسببها الكوارث.
