ژاپن اخیراً شاهد شفق‌هایی غیرمعمول با رنگ‌های غالبا صورتی و آبی بود که در نتیجه یک طوفان مغناطیسی قدرتمند ظاهر شدند. این پدیده‌های نادر، دانشمندان را بر آن داشت تا با تحلیل داده‌های علمی و عمومی، به بررسی جزئیات ساختاری و مکانیسم‌های احتمالی تشکیل آن‌ها بپردازند. یافته‌های آن‌ها منجر به چالش کشیدن نظریه‌های موجود درباره منشأ شفق‌ها شده است!
شفق‌های تماشایی آسمان ژاپن را روشن کردند
در تاریخ 11 مه 2024 (22 اردیبهشت 1403)، شفق‌های درخشانی آسمان جزایر هونشو و هوکایدو ژاپن را روشن کردند. این نمایش شگفت‌انگیز ناشی از یک طوفان مغناطیسی شدید بود. در حالت عادی، شفق‌های عرض‌های پایین‌تر به دلیل انتشار اتم‌های اکسیژن رنگ قرمز دارند. اما این رویداد کاملاً متفاوت بود؛ شفقی با رنگ صورتی در طول شب ادامه داشت و درست قبل از نیمه‌شب، شفقی بسیار بلند و با رنگ غالب آبی ظاهر شد که دانشمندان را شگفت‌زده کرد.
این پدیده نادر توسط ویدیوهای تلفن همراه و عکس‌های آماتوری ثبت شد. دانشمندان از این داده‌های عمومی در کنار اطلاعات علمی برای تحلیل دقیق‌تر استفاده کردند.
در یک مطالعه جدید، محققان با استفاده از ویدیوها و تصاویر شفق آبی، نقشه‌ای از ابعاد آن تهیه و یافته‌های خود را با اندازه‌گیری‌های طیف‌سنجی نوری تأیید کردند. این تحقیق به سرپرستی سوتا نانجو، پژوهشگر فوق دکتری در مؤسسه فیزیک فضایی سوئد، و پروفسور کازو شیوکاوا از مؤسسه تحقیقات محیطی زمین و فضا (ISEE) دانشگاه ناگویا ژاپن انجام شد.
رمزگشایی شفق‌های آبی
نانجو و شیوکاوا در تحقیقات خود، اولین تصویربرداری دقیق از ساختار فضایی شفق‌های غالبا آبی را در هنگام یک طوفان مغناطیسی ارائه کردند. محققان دریافتند که ساختارهای طولی شفق‌ها با خطوط میدان مغناطیسی هم‌راستا بودند، که برای اولین بار در شفق‌های آبی غالب و در عرض‌های پایین شناسایی شده است. همچنین متوجه شدند که این شفق‌ها حدود 1200 کیلومتر در راستای طول جغرافیایی گسترش داشتند و از سه ساختار جداگانه تشکیل شده بودند. ارتفاع شفق‌ها نیز بین 400 تا 900 کیلومتر متغیر بود.
این یافته‌ها دیدگاه‌های جدیدی درباره شفق‌های غالبا آبی ارائه می‌دهد و می‌تواند مدل‌های فعلی درک شفق‌ها را به چالش بکشد. جریان حلقوی، ناحیه‌ای دونات‌شکل از ذرات باردار که زمین را احاطه می‌کند، به‌عنوان منبع اتم‌های خنثی پرانرژی (ENAs) شناخته می‌شود. این ذرات معمولاً مسئول ایجاد شفق‌های کم‌عرض مانند شفق‌های قرمز هستند. بر اساس این مدل، طوفان مغناطیسی ممکن است ENAها را به سطح بالایی از انرژی رسانده و نمایشی نورانی رنگارنگی ایجاد کرده باشد.
به چالش کشیدن مدل‌های موجود!
با این حال، یافته‌های این گروه به‌راحتی توسط این مکانیسم توضیح داده نمی‌شوند. پروفسور شیوکاوا توضیح داد:
در این مطالعه، ساختاری با طول چند صد کیلومتر در شفق‌های آبی غالب مشاهده شد که تنها در راستای طول جغرافیایی گسترش داشت. این ساختار را نمی‌توان صرفاً با فعالیت ENAها توضیح داد. علاوه بر این، ENAها به‌ندرت می‌توانند ساختارهایی هم‌راستا با خطوط میدان مغناطیسی همان‌طور که در این تحقیق مشاهده شد، ایجاد کنند.
یکی از احتمالات دیگر این بود که این شفق‌ها ناشی از پراکنده شدن تشدیدی یون‌های مولکولی نیتروژن تحت تأثیر تابش نور خورشید باشند. اما تحقیقات نشان داد که فرآیند متفاوتی در جریان بوده است. تابش نور خورشید تنها تا ارتفاع 700 کیلومتری می‌رسد، در حالی‌که شفق‌های مشاهده‌شده به 400 کیلومتر نیز گسترش یافته بودند. این یافته‌ها نشان می‌دهد که مکانیسم جدید و ناشناخته‌ای ممکن است در ایجاد این شفق‌های نادر آبی دخیل بوده باشد.
فرآیندهای ناشناخته در ارتفاعات بالا
یافته‌های این پژوهش ممکن است به وجود فرآیندی ناشناخته اشاره داشته باشد. پروفسور شیوکاوا توضیح داد:
نتایج ما نشان می‌دهد که احتمالاً یون‌های مولکولی نیتروژن با مکانیسمی به سمت بالا شتاب گرفته‌اند و مسئول تشکیل شفق غالبا آبی بوده‌اند.
او افزود:
تا به امروز، به‌خوبی درک نشده است که یون‌های مولکولی نیتروژن با وزن مولکولی بالا چگونه می‌توانند در چنین ارتفاعات زیادی وجود داشته باشند. این یون‌ها به دلیل جرم سنگین و زمان‌های کوتاه ترکیب-تفکیک‌شان نمی‌توانند برای مدت طولانی پایدار بمانند، با این حال، در ارتفاعات بالا مشاهده می‌شوند. این فرآیند همچنان در پرده‌ای از ابهام قرار دارد.
پیامدها برای تحقیقات آینده
مشاهدات مکرر شفق‌های غالبا آبی، مانند نمونه مشاهده‌شده در ژاپن، می‌تواند سرنخ‌هایی برای درک اصول وجود نیتروژن در این ارتفاعات ارائه دهد. فرآیند جریان خروجی یون‌های مولکولی نیتروژن به سمت مگنتوسفر، نقش مهمی در موضوعات مختلف ایفا می‌کند، از جمله، درک طوفان‌های ژئومغناطیسی و مطالعه محیط‌های تابشی در فضا. این یافته‌ها می‌توانند به ما کمک کنند تا فرآیندهایی را که در صدها کیلومتر بالاتر از سطح زمین رخ می‌دهند، بهتر درک کنیم.
یافته‌های پژوهشگران در تاریخ 5 دسامبر 2024 (14 آذر 1403) در مجله Earth, Planets and Space منتشر شده است.
منبع: Scitechdaily
