يعد البرق، المعروف بجماله وروعته، ظاهرة طبيعية مدهشة ذات تأثيرات تمتد إلى ما وراء الغلاف الجوي للأرض، ووفقًا لدراسة جديدة نشرها موقع sciencealert، يمكن للبرق أن يساهم في إطلاق إلكترونات عالية الطاقة من الغلاف الجوي للأرض نحو الفضاء، وهذه الإلكترونات القاتلة تشكل تهديدًا كبيرًا للمعدات الفضائية ولرواد الفضاء.
وتشير هذه الدراسة إلى ضرورة إعادة تقييم تأثير البرق على الفضاء المحيط بنا، فهمنا لهذه الظاهرة سيساعد في تطوير أنظمة حماية أفضل لمعداتنا ورواد الفضاء، بينما يُعتبر البرق مشهدًا طبيعيًا رائعًا على الأرض، فإن تأثيره يمتد إلى الفضاء ليشكل تحديًا جديدًا للعلوم والتكنولوجيا.
الإلكترونات القاتلة وتأثيرها:
1. ما هي الإلكترونات القاتلة؟
هي جزيئات ذات طاقة عالية تتحرك بسرعات قريبة من سرعة الضوء، ولديها القدرة على اختراق المعادن، مما يجعلها خطرة على الأقمار الصناعية والمعدات الفضائية، وتشكل تهديدًا لصحة الإنسان، حيث يمكن أن تسبب أضرارًا بيولوجية خطيرة لرواد الفضاء.
2. مصدر الإلكترونات القاتلة
تُحبس هذه الإلكترونات في أحزمة فان آلن الإشعاعية، وهي مناطق من الجسيمات المشحونة الناتجة عن المجال المغناطيسي للأرض، وتمتد أحزمة فان آلن إلى ارتفاعات مختلفة:
- الحزام الداخلي: من 640 إلى 9600 كيلومتر.
• الحزام الخارجي: من 13,500 إلى 58,000 كيلومتر.
• هذه الأحزمة تحمي الأرض من الجزيئات المشحونة القادمة من الرياح الشمسية، ولكنها في الوقت ذاته تمثل مصدرًا محتملاً للإلكترونات القاتلة.
البرق ودوره في إطلاق الإلكترونات:
ينتج البرق موجات كهرومغناطيسية تُعرف بالأمواج الصافرة، التي تتفاعل مع البلازما غير المستقرة في الغلاف الجوي، هذه التفاعلات تؤدي إلى تصادم الإلكترونات منخفضة الطاقة، مما يرفع من طاقتها وينتج إلكترونات قاتلة ذات طاقة عالية، والبيانات المجمعة من الأقمار الصناعية أظهرت موجات من الإلكترونات القاتلة مرتبطة بصواعق البرق، وتحدث هذه الظاهرة في أقل من ثانية بعد حدوث البرق.
تأثير الإلكترونات القاتلة على الفضاء والمعدات:
1. الأقمار الصناعية
• تخترق الإلكترونات القاتلة مكونات الأقمار الصناعية، ما يؤدي إلى تلف الدوائر الكهربائية وتقليل عمرها الافتراضي.
• وجود العديد من الأقمار الصناعية في المدار المنخفض يجعلها أكثر عرضة لهذا التهديد.
2. رواد الفضاء
• التعرض لهذه الإلكترونات يزيد من جرعات الإشعاع الكوني، مما يشكل خطرًا صحيًا كبيرًا.
• يُنصح رواد الفضاء بالبقاء في أماكن محمية أثناء العواصف البرقية لتجنب هذه الظاهرة.
اكتشاف جديد وفهم أعمق:
اكتشف الباحثون 45 موجة من الإلكترونات القاتلة بين عامي 1996 و2006، مؤكدين ارتباطها بصواعق البرق، وهذا الاكتشاف يبرز العلاقة بين الظواهر الجوية الأرضية وتأثيرها على الطقس الفضائي، والظروف التي تُحفّز هذه الظاهرة قد تكون مرتبطة بالنشاط الشمسي وكثافة البلازما، لكن الأمر يتطلب مزيدًا من البحث.
التطبيقات والتحديات المستقبلية:
1. الحماية من الإلكترونات القاتلة
• تحسين تصميم الأقمار الصناعية لتكون أكثر مقاومة للإشعاعات الكونية.
• تطوير أنظمة إنذار مبكر لرصد النشاط البرقي وتأثيراته على الفضاء.
2. البحث العلمي
• مزيد من الدراسات لتحليل العوامل المؤثرة في إطلاق الإلكترونات القاتلة.
• مراقبة التفاعل بين موجات البرق والإلكترونات لفهم ديناميكية هذه الظاهرة.
