سیاره مریخ برخلاف زمین، فاقد یک میدان مغناطیسی سراسری و قدرتمند است؛ موضوعی که سالها یکی از مهمترین دلایل توضیحدهنده از بین رفتن بخش بزرگی از جو این سیاره محسوب میشد. دانشمندان مدتها باور داشتند که نبود چنین میدان مغناطیسی باعث شده بادهای خورشیدی بهتدریج جو مریخ را از بین ببرند و آن را به سیارهای سرد و خشک تبدیل کنند. اما اکنون تحقیقات جدید با کمک ماهواره MAVEN ناسا نشان میدهد که تعامل مریخ با باد خورشیدی ممکن است بسیار پیچیدهتر از چیزی باشد که پیشتر تصور میکردیم.
این پژوهش تازه بر پایه دادههای قدیمی جمعآوریشده توسط ماهواره MAVEN انجام شده است. اگرچه برخی از دادهها مربوط به سالهای گذشته بودند، اما تحلیلهای جدید توانستهاند اطلاعات ارزشمندی درباره رفتار میدانهای مغناطیسی و پلاسما در اطراف مریخ آشکار کنند. بخش مهمی از این دادهها به طوفان خورشیدی بزرگی مربوط میشود که در دسامبر ۲۰۲۳ به مریخ برخورد کرد و شرایط غیرعادیای را در اطراف این سیاره به وجود آورد.
یکی از مهمترین نتایج این مطالعه، کشف پدیدهای به نام «اثر زوان-وُلف» یا Zwan-Wolf Effect در جو مریخ است. این نخستین باری است که چنین پدیدهای در جو یک سیاره مشاهده میشود. نتایج این تحقیق در مجله علمی Nature Communications منتشر شده و توجه زیادی را در جامعه علمی جلب کرده است.
اثر زوان-وُلف نخستین بار در سال ۱۹۷۶ مطرح شد. این پدیده به تعامل میان باد خورشیدی و یک مانع مغناطیسی مربوط میشود. باد خورشیدی مجموعهای از ذرات باردار است که بهطور مداوم از خورشید خارج میشوند و در سراسر منظومه شمسی حرکت میکنند. هنگامی که این ذرات با میدانهای مغناطیسی یا جو سیارات برخورد میکنند، واکنشهای پیچیدهای رخ میدهد.
در پدیده زوان-وُلف، باد خورشیدی باعث فشرده شدن پلاسما در ساختاری به نام «لوله شار» یا flux tube میشود. پلاسما حالتی از ماده است که در آن ذرات باردار آزادانه حرکت میکنند و در بسیاری از پدیدههای فضایی نقش مهمی دارند. دانشمندان مدتها تصور میکردند که وقوع این اثر نیازمند یک میدان مغناطیسی بسیار قوی و سراسری است؛ چیزی که مریخ میلیاردها سال پیش آن را از دست داده است.
اما حالا یافتههای جدید نشان میدهند که این پدیده حتی بدون وجود میدان مغناطیسی جهانی نیز میتواند رخ دهد. این کشف اهمیت بسیار زیادی دارد، زیرا میتواند دیدگاه دانشمندان را درباره تعامل باد خورشیدی با سیارات بدون میدان مغناطیسی تغییر دهد.
رهبر این پروژه تحقیقاتی، Christopher Fowler از دانشگاه ویرجینیای غربی، توضیح داده که هنگام بررسی دادههای میدان مغناطیسی ثبتشده توسط MAVEN در جریان طوفان خورشیدی بزرگ دسامبر ۲۰۲۳ متوجه رفتارهای غیرعادی شده است. همین موضوع باعث شد تیم تحقیقاتی بررسی عمیقتری انجام دهد و در نهایت موفق به شناسایی اثر زوان-وُلف در اطراف مریخ شود.
این کشف میتواند فراتر از مریخ نیز اهمیت داشته باشد. پژوهشگران اکنون معتقدند این پدیده احتمالاً در اجرام دیگری که میدان مغناطیسی سراسری ندارند نیز رخ میدهد؛ از جمله Venus و حتی Titan، قمر بزرگ سیاره زحل.
در واقع، این یافته میتواند مدلهای مربوط به «آبوهوای فضایی» را تغییر دهد. آبوهوای فضایی به بررسی تأثیر فعالیتهای خورشیدی مانند طوفانهای خورشیدی و بادهای خورشیدی بر سیارات، ماهوارهها و فضاپیماها گفته میشود. اگر اثر زوان-وُلف بتواند در سیارات فاقد میدان مغناطیسی نیز رخ دهد، دانشمندان باید مدلهای فعلی خود را بازنگری کنند.
یکی از نکات جالب این تحقیق آن است که احتمالاً این پدیده همیشه در اطراف مریخ رخ میدهد، اما معمولاً آنقدر ضعیف است که قابل تشخیص نیست. پژوهشگران معتقدند طوفان خورشیدی شدید دسامبر ۲۰۲۳ باعث شد شدت این اثر از آستانه قابل مشاهده عبور کند و برای نخستین بار توسط ابزارهای MAVEN ثبت شود.
این موضوع نشان میدهد که مریخ هنوز رازهای زیادی در خود پنهان کرده است. اگرچه این سیاره سالهاست توسط مدارگردها، مریخنوردها و ماهوارههای مختلف مطالعه میشود، اما همچنان پدیدههای ناشناختهای در محیط اطراف آن کشف میشوند.
مأموریت MAVEN که توسط ناسا اجرا میشود، دقیقاً برای بررسی جو و تعاملات فضایی مریخ طراحی شده است. هدف اصلی این مأموریت درک این مسئله است که چگونه مریخ در گذشته بخش عمدهای از جو خود را از دست داده و به شکل کنونی درآمده است. یافتههای جدید نشان میدهند که فرایندهای مرتبط با از بین رفتن جو مریخ ممکن است بسیار پیچیدهتر از آن باشند که قبلاً تصور میشد.
دانشمندان باور دارند میلیاردها سال پیش مریخ احتمالاً جوی ضخیمتر و حتی آب مایع روی سطح خود داشته است. اما با از بین رفتن میدان مغناطیسی جهانی این سیاره، بادهای خورشیدی توانستند بهآرامی بخش بزرگی از جو آن را به فضا منتقل کنند. حالا کشف اثر زوان-وُلف میتواند به پژوهشگران کمک کند تا این فرایند را بهتر درک کنند.
این تحقیق همچنین نشان میدهد که دادههای قدیمی فضایی هنوز میتوانند کشفیات جدید و مهمی به همراه داشته باشند. گاهی اوقات پیشرفت در روشهای تحلیل داده یا وقوع رویدادهای خاص مانند طوفانهای خورشیدی شدید باعث میشود اطلاعاتی که سالها ثبت شدهاند، معنای تازهای پیدا کنند.
در آینده، دانشمندان امیدوارند با ادامه بررسی دادههای MAVEN و مأموریتهای فضایی دیگر، بتوانند تصویر دقیقتری از تعامل میان باد خورشیدی و سیارات بدون میدان مغناطیسی به دست آورند. این اطلاعات نهتنها برای درک بهتر مریخ اهمیت دارند، بلکه میتوانند در مطالعه سایر سیارات و قمرهای منظومه شمسی نیز نقش مهمی ایفا کنند.
در نهایت، کشف اثر زوان-وُلف در مریخ یادآور این حقیقت است که حتی در سیارهای که سالها مورد مطالعه قرار گرفته، هنوز پدیدههایی ناشناخته وجود دارند که میتوانند درک ما از فضا و رفتار جهان را تغییر دهند.
