در ماه مه سال ۲۰۲۴، یک طوفان خورشیدی بسیار قدرتمند سراسر منظومه شمسی را درنوردید. این پدیده فضایی اگرچه بر زمین نیز تأثیراتی داشت، اما اثرات آن بر سیاره مریخ بسیار شدیدتر و چشمگیرتر بود. دانشمندان با استفاده از فضاپیماهای مختلف توانستند این رویداد را با دقت بررسی کنند و اطلاعات ارزشمندی درباره نحوه تعامل طوفانهای خورشیدی با جو سیارات مختلف به دست آورند. این مشاهدات نهتنها برای شناخت بهتر مریخ اهمیت دارد، بلکه میتواند در آینده به برنامهریزی مأموریتهای فضایی و پیشبینی وضعیت آبوهوای فضایی نیز کمک کند.
طوفان خورشیدی زمانی رخ میدهد که خورشید بهطور ناگهانی مقدار عظیمی انرژی و ذرات باردار را به فضا پرتاب کند. این فورانها معمولاً شامل شرارههای خورشیدی، فورانهای تاج خورشیدی یا همان «Coronal Mass Ejections» و همچنین ذرات پرانرژی باردار هستند. چنین پدیدههایی میتوانند بر سیارات، ماهوارهها و حتی سامانههای ارتباطی فضایی تأثیر بگذارند. طوفان خورشیدی ماه مه ۲۰۲۴ یکی از شدیدترین طوفانهای ثبتشده در بیش از بیست سال گذشته بود و توجه بسیاری از پژوهشگران را به خود جلب کرد.
در زمین، این طوفان خورشیدی باعث ایجاد شفقهای قطبی خیرهکننده و بسیار گسترده شد. بسیاری از مردم در نقاط مختلف جهان توانستند نورهای رنگارنگ و زیبایی را در آسمان شب مشاهده کنند؛ پدیدهای که معمولاً فقط در نزدیکی قطبهای زمین دیده میشود. علت این موضوع وجود میدان مغناطیسی قدرتمند زمین است. این میدان مانند یک سپر محافظ عمل میکند و بیشتر ذرات خطرناک خورشیدی را منحرف میسازد. زمانی که این ذرات به میدان مغناطیسی زمین برخورد میکنند، بخشی از آنها وارد جو شده و باعث ایجاد شفقهای قطبی میشوند.
اما وضعیت در مریخ کاملاً متفاوت است. برخلاف زمین، مریخ میدان مغناطیسی سراسری و قدرتمندی ندارد. به همین دلیل، ذرات پرانرژی خورشیدی میتوانند تقریباً بهطور مستقیم با جو مریخ برخورد کنند. در جریان طوفان خورشیدی سال ۲۰۲۴، همین مسئله باعث شد جو مریخ بهشدت تحت تأثیر قرار گیرد. ذرات خورشیدی مستقیماً وارد لایههای بالایی جو شدند و آن را گرم و باردار کردند.
در زمان وقوع این طوفان، دو فضاپیما در مدار مریخ حضور داشتند که نقش مهمی در ثبت دادهها ایفا کردند. این دو فضاپیما عبارت بودند از «مارس اکسپرس» (Mars Express) متعلق به آژانس فضایی اروپا و «اگزومارس تریس گس اوربیتر» (ExoMars Trace Gas Orbiter). این فضاپیماها توانستند تغییرات ایجادشده در جو مریخ را با دقت اندازهگیری کنند.
ذرات پرانرژی ناشی از طوفان خورشیدی با اتمهای موجود در جو مریخ برخورد کردند. این برخوردها باعث جدا شدن الکترونها از اتمها شد و در نتیجه یونهایی ایجاد شدند. این فرایند علمی «یونیزاسیون» نام دارد. لایهای از جو که در آن یونها و ذرات باردار وجود دارند، «یونسفر» یا یونسپهر نامیده میشود. در مریخ، طوفان خورشیدی موجب شد میزان یونیزاسیون در یونسپهر به شکل قابلتوجهی افزایش یابد.
دانشمندان برای بررسی این پدیده از روشی به نام «اختفای رادیویی» یا Radio Occultation استفاده کردند. در این روش، سیگنالهای رادیویی از یک فضاپیما ارسال و توسط فضاپیمای دیگری دریافت میشود. هنگامی که این سیگنالها از لایههای مختلف جو عبور میکنند، تغییراتی در آنها ایجاد میشود. با تحلیل این تغییرات، پژوهشگران میتوانند اطلاعات دقیقی درباره دما، چگالی و میزان یونیزاسیون جو به دست آورند.
در این مطالعه، سیگنالهای رادیویی از فضاپیمای مارس اکسپرس ارسال و توسط فضاپیمای اگزومارس دریافت شدند. این اندازهگیریها تنها ده دقیقه پس از رسیدن شراره خورشیدی به مریخ انجام شد. چنین زمانبندی دقیقی به دانشمندان اجازه داد تأثیر مستقیم طوفان خورشیدی را تقریباً در لحظه وقوع مشاهده کنند.
علاوه بر این، دادههای مأموریت «ماون» (MAVEN) ناسا نیز برای تأیید نتایج استفاده شد. فضاپیمای MAVEN که سالهاست در حال مطالعه جو مریخ است، اطلاعات مهمی درباره نحوه فرار گازهای جوی مریخ به فضا جمعآوری میکند. دانشمندان با ترکیب دادههای این مأموریتها توانستند تصویری کاملتر از اثرات طوفان خورشیدی بر مریخ به دست آورند.
نتایج این تحقیقات اهمیت بسیار زیادی دارند. یکی از مهمترین دلایل آن، برنامههای آینده بشر برای سفر به مریخ است. اگر انسانها در آینده پایگاههایی روی مریخ ایجاد کنند، باید بتوانند در برابر طوفانهای خورشیدی از فضانوردان و تجهیزات محافظت کنند. چون مریخ فاقد میدان مغناطیسی قوی است، چنین طوفانهایی میتوانند خطرات جدی برای سلامت انسان و عملکرد سامانههای الکترونیکی ایجاد کنند.
همچنین مطالعه این فرایندها به دانشمندان کمک میکند تا بهتر بفهمند چگونه جو مریخ در طول میلیاردها سال تغییر کرده است. بسیاری از پژوهشگران معتقدند که مریخ در گذشته دارای جوی ضخیمتر و احتمالاً آب مایع بوده است. اما برخورد مداوم ذرات خورشیدی و نبود میدان مغناطیسی قوی باعث شده بخش بزرگی از جو این سیاره بهتدریج از بین برود. بررسی طوفانهای خورشیدی امروزی میتواند سرنخهایی درباره این فرایند طولانی ارائه دهد.
علاوه بر مریخ، مطالعه طوفانهای خورشیدی برای درک بهتر آبوهوای فضایی در سراسر منظومه شمسی نیز اهمیت دارد. این پدیدهها میتوانند بر ماهوارههای ارتباطی، سیستمهای ناوبری، شبکههای برق و مأموریتهای فضایی تأثیر بگذارند. بنابراین دانشمندان تلاش میکنند روشهای دقیقتری برای پیشبینی طوفانهای خورشیدی توسعه دهند تا بتوان از خسارتهای احتمالی جلوگیری کرد.
در مجموع، طوفان خورشیدی مه ۲۰۲۴ فرصتی کمنظیر برای مطالعه تأثیرات شدید فعالیتهای خورشیدی بر سیارات مختلف فراهم کرد. این رویداد نشان داد که زمین به لطف میدان مغناطیسی خود تا حد زیادی محافظت میشود، در حالی که مریخ در برابر چنین پدیدههایی بسیار آسیبپذیرتر است. یافتههای جدید نهتنها دانش ما درباره مریخ را افزایش داده، بلکه گامی مهم در مسیر آمادهسازی انسان برای سفرهای آینده به سیاره سرخ محسوب میشود.
