کشف مغناطیسی پُرتلاطم در نزدیکی زمین
فضاپیمای «MMS» ناسا، فعالیت مغناطیسی را در محیطی در نزدیکی مدار زمین کشف کرده است. زمین با ذرات بارداری به نام «پلاسما» احاطه شده است که بیشتر از ذرات پُرانرژی توسط مگنتوسفر منحرف می‌شوند؛ مگنتوسفر میدان مغناطیسی محافظتی است که سیاره‌ی زمین را احاطه کرده است. وقتی خطوط میدان مغناطیسیِ زمین، این انرژی را جذب می‌کنند، کشش پیدا کرده و در نهایت به هم می‌چسبند و انفجار قدرتمندی از ذرات را در اطراف زمین ایجاد می‌کنند؛ این کار به ترتیب، ماهواره‌ها، فضاپیماها و فضانوردان در فضا را به خطر می‌اندازد.
این روند که «اتصال مجدد مغناطیسی» نامیده می‌شود، به طور رایج در مگنتوسفر زمین و اصولاً تحت شرایط آرام دیده می‌شود. هرچند، داده‌های جدیدِ به‌دست آمده از MMS ناسا برای اولین نشان داده که این فرآیند در محیط به شدت پُرتلاطم در نزدیکی زمین نیز رخ می‌دهد که «مگنتوس‌هِد» نامیده می‌شود.
«تای فان»، نویسنده‌ی ارشد این مطالعه و استاد دانشگاه برکلی کالیفرنیا، گفت: «در جهانِ پلاسما، دو پدیده‌ی مهم وجود دارد؛ اتصال مجدد مغناطیسی و تلاطم. این کشف پلی بین این دو فرآیند است.» به گفته‌ی مقامات رسمی ناسا در اطلاعیه‌ای ویدیویی، مگنتوس‌هِد مرز بین مگنتوسفر و باد خورشیدی است که از پلاسمای پُرتلاطم تشکیل شده و یکی از پرهرج و مرج‌ترین مناطق در نزدیکی مدار زمین است. درواقع، بخاطر تلاطم در این محیط، قبل از این مطالعه، محققان مطمئن نبودند که اتصال مجدد مغناطیسی حتی در مگنتوس‌هِد رخ دهد.
ماهواره‌ی MMS ناسا که در سال ۲۰۱۵ راه‌اندازی شد شامل گروهی از چهار ماهواره‌ی یکسان است که در نزدیکی زمین در یک شکل هرم‌مانند گردش می‌کنند. این ماهواره‌ها به گونه‌ای طراحی شده‌اند که نمای دقیق‌تری از اتصال مجدد مغناطیسی را نسبت به فضاپیمای قبلی داشته باشند. براساس مطالعه‌ای که در ۹ می ۲۰۱۸ در مجله‌ی Nature منتشر شد، مشاهدات سه‌بُعدی جدید توسط MMS نشان می‌دهد که اتصال مجدد مغناطیسی در مگنتوس‌هِد رفتار متفاوتی دارد.
مقامات رسمی ناسا در این ویدیو گفتند: «در مقایسه با اتصال مجدد استاندارد که در بیش از ده‌ها هزار کیلومتر رخ می‌دهد، این اتصال مجد مغناطیسی فقط دو مایل درون پلاسمای پُرتلاطم وسعت دارد. از این رو، واکنش‌های کوچکتر ذرات را ۴۰ برابر سریع‌تر از اتصال مجدد استاندارد که در مگنتوسفر مشاهده شده، تسریع می‌کنند.» مقامات ناسا افزودند: «هرچه بیشتر در مورد چگونگی تسریع این ذرات بدانیم، بهتر می‌توانیم از فضاپیما و فضانوردانمان در اعماق منظومه‌ی شمسی محافظت کنیم.»
هرچند، ابزار MMS عملاً نمی‌توانند اتصال مجدد پُرتلاطم را ضبط کنند، زیرا ذرات با سرعت خیلی زیادی در طول خطوط میدان باریک حرکت می‌کنند و تنها می‌توانند عرض ۳ کیلومتر را اندازه‌گیری کنند. در عوض، محققان با استفاده از یکی از ابزار MMS به نام «بررسی سریع پلاسما» روش جدیدی را برای جمع‌آوری نقاط داده‌ی اضافی از مگنتوس‌هِد طراحی کردند که درک بهتری را از چگونگی انتشار انرژی در میدان‌های مغناطیسی پُرتلاطم، فراهم کرد.
«جاناتان ایستوود»، یکی از نویسندگان این مطالعه و مدرس کالج امپریال لندن، گفت: «باید جت‌های الکترون که به طور مخالف هدایت شده‌اند را نیز اندازه‌گیری کرد و چهار فضاپیمای MMS خوش‌شانس بودند که توانستند در گوشه‌ی محل اتصال مجدد نفوذ کرده و هر دو جت را شناسایی کنند.»
