رصد مباشر للإلكترونات في الشفق القطبي للمرة الأولى في التاريخ

تمكن فريق علمي دولي ولأول مرة في التاريخ من رصد مباشر لوابل من الإلكترونات المنهمرة في القطب الشمالي من كوكب الأرض ضمن ما يعرف بظاهرة الشفق القطبي أو الأورورا Aurora وتسمى أيضا الأضواء الشمالية، والتي تتكون نتيجة التفاعل بين الجسيمات المغناطيسية القادمة مع الرياح الشمسية وبين الحقل المغناطيسي لكوكب الأرض. أشارت هذه البحوث التي نشرت في العدد الأخير من مجلة Nature بأن الإلكترونات كانت معروفة نDazzling-Displays-of-Aurora-Borealis-Dance-Across-the-Night-Sky4ظريا من عقود لكن لم يكن أحد يراها قبل ذلك، حيث أن الألوان الرائعة التي يظهر بها الشفق القطبي مثل الأخضر والأحمر الأرجواني الممزوجة مع بعضها البعض تعطي شكلا رائعا ومن أجمل مظاهر الطبيعة فسبحان الخالق عز وجل، ومن بين هذه الألوان الجميلة الزاهية تظهر أيضا نبضات شفقيه pulsating auroral وهي من العلامات الشائعة في الفجر إلا أنه حتى الأن لم يكن أحد من العلماء يعرف طبيعة هذا النبض والأسباب الحقيقية لحدوثه.

مع وصول قمر صناعي جديد وأجهزة قياس حديثة، عرف الباحثون الآن أن عدم تفسير هذه الظاهرة الغريبة سببها الصعوبة في الكشف عن التفاعل بين الإلكترونات وموجات البلازما، ويحدث هذا التفاعل في الغلاف المغناطيسي للأرض، وهي المنطقة المحيطة بالأرض التي عادة ما يحكم فيها سلوك الجزيئات الكهربائية المجال المغناطيسي للكوكب. يقول ساتوشي كاساهارا Satoshi Kasahara الأستاذ المساعد في قسم علوم الأرض والكواكب في كلية الدراسات العليا للعلوم بجامعة طوكيو والمؤلف الرئيسي للورقة العلمية: تنشأ العواصف الشفقية عن إعادة الترتيب في الغلاف المغنطيسي الأرضي الذي يطلق طاقة الرياح الشمسية المخزنة، وتتميز بلمعان شفقي من الغسق حتى منتصف الليل، تليها حركات عنيفة من أقواس شفقيه متميزة تتفكك في النهاية، وتظهر على شكل بقع شاذة نابضة في ساعات الفجر. وإعادة الترتيب في الحقل المغناطيسي غالبا ما يدفع نوع معين من موجات البلازما تسمى موجات كوراس chorus waves إلى وابل من الإلكترونات في الغلاف الجوي العلوي، وهذه العملية تؤدي إلى استقرار النظام، ويعطي مقابله ضوء ملون مع سقوط الإلكترونات. ومع ذلك، تساءل العلماء إذا كانت موجات كوراس قوية بما فيه الكفاية لإثارة الإلكترونات إلى حد نشوء الشفق. يضيف كاساهارا: لقد لاحظنا لأول مرة وبشكل مباشر تشتت الإلكترونات بأمواج كوراس تولد هطول الجسيمات في الغلاف الجوي للأرض، لقد كان تدفقا للإلكترون المتسارع أو المعجل مكثفا بما فيه الكفاية لتوليد الشفق النابض.

لم يتمكن العلماء من رؤية هذا الدليل المباشر على تشتت الإلكترونات قبل تصميم أجهزة استشعار الإلكترون النموذجية لكي تستطيع التمييز بين الإلكترونات المتعجلة بالنسبة للإلكترونات الأخرى، فقد صمم كاساهارا وفريقه جهاز استشعار إلكتروني مخصص لرصد التفاعلات الدقيقة للإلكترونات الشفقية التي تحركها موجات الكوراس.