این پدیده وسیع و در حال توسعه که «ناهنجاری آتلانتیک جنوبی» (South Atlantic Anomaly یا SAA) نامیده میشود، دهههاست که ذهن دانشمندان را به خود مشغول کرده و نگرانیهایی نیز به همراه داشته است؛ نگرانیهایی که شاید در میان محققان ناسا بیش از همه قابل مشاهده باشد.
ماهوارهها و فضاپیماهای ناسا بهویژه در مقابل میدان مغناطیسی ضعیف داخل این ناهنجاری آسیبپذیر هستند و در نتیجه در معرض ذرات باردار خورشیدی قرار میگیرند. ناسا این پدیده را به نوعی «فرورفتگی» در میدان مغناطیسی زمین یا به عبارتی «چالهای در فضا» تشبیه کرده است. دادههای جدید نشان میدهد که از سال ۲۰۱۴ تاکنون این ناهنجاری به اندازه حدود نصف مساحت اروپا گسترش یافته و شدت مغناطیسی آن همچنان کاهش یافته است.
اگرچه این ناهنجاری معمولاً زندگی روی زمین را تحت تأثیر قرار نمیدهد، اما فضاپیماهای مداری، از جمله ایستگاه فضایی بینالمللی، که مستقیماً از آن عبور میکنند، با خطر مواجه هستند. عبور از این ناحیه به این معناست که سیستمهای فناوری موجود روی ماهوارهها ممکن است در اثر برخورد پروتونهای پرانرژی خورشید دچار اتصال کوتاه یا خرابی شوند. این برخوردهای تصادفی معمولاً موجب اختلالات کمدامنه میشوند، اما میتوانند منجر به از دست رفتن قابل توجه دادهها یا حتی آسیب دائمی به قطعات حیاتی شوند. بنابراین اپراتورهای ماهوارهها اغلب مجبورند پیش از ورود فضاپیما به منطقه ناهنجاری، سیستمهای آن را به طور موقت خاموش کنند.
پیگیری و مطالعه این خطرات یکی از دلایل اصلی بررسی ناهنجاری آتلانتیک جنوبی توسط ناسا است. دلیل دیگر آن، فرصت علمی بینظیری است که این پدیده برای درک یک فرآیند پیچیده و دشوار فراهم میکند و منابع گسترده و گروههای تحقیقاتی ناسا برای مطالعه این رخداد آماده و مجهز هستند.
تری ساباکا، ژئوفیزیکدان مرکز پرواز فضایی گودارد ناسا، در سال ۲۰۲۰ توضیح داد: «میدان مغناطیسی زمین در واقع حاصل جمع میدانهای ناشی از منابع مختلف جریان است.» منبع اصلی این میدان، اقیانوس گردابشکل آهن مذاب در هسته بیرونی زمین است که هزاران کیلومتر زیر سطح قرار دارد. حرکت این جرم جریانهای الکتریکی تولید میکند که میدان مغناطیسی زمین را ایجاد میکنند، اما به نظر میرسد این میدان به صورت یکنواخت شکل نمیگیرد.
یک مخزن عظیم از سنگهای متراکم، که به آن «منطقه بزرگ آفریقایی با سرعت برش کم» (African Large Low Shear Velocity Province) گفته میشود و در عمق حدود ۲۹۰۰ کیلومتری زیر قاره آفریقا واقع شده، به اختلال در تولید میدان مغناطیسی کمک میکند و باعث کاهش شدید شدت آن میشود؛ این اثر با انحراف محور مغناطیسی زمین نیز تشدید میشود.
ویجیا کوانگ، ژئوفیزیکدان و ریاضیدان ناسا گودارد، در سال ۲۰۲۰ گفت: «SAA مشاهدهشده را میتوان به عنوان نتیجه کاهش سلطه میدان دوقطبی در این منطقه تفسیر کرد. به طور مشخص، یک میدان محلی با قطبیت معکوس در منطقه SAA به شدت رشد میکند و در نتیجه شدت میدان بسیار ضعیف میشود، ضعیفتر از مناطق اطراف.»
با وجود این که دانشمندان هنوز بخشهای زیادی از این ناهنجاری و پیامدهای آن را به طور کامل درک نکردهاند، بینشهای جدید به تدریج این پدیده عجیب را روشنتر میکنند. برای مثال، مطالعهای که توسط اخترفیزیکدان خورشیدی ناسا، اشلی گریلی، در سال ۲۰۱۶ انجام شد، نشان داد که SAA به آرامی حرکت میکند. این یافته توسط پیگیریهای بعدی CubeSatها در پژوهشی منتشرشده در سال ۲۰۲۱ تأیید شد.
SAA نه تنها حرکت میکند، بلکه به نظر میرسد در حال تقسیم شدن است. محققان در سال ۲۰۲۰ کشف کردند که این ناهنجاری به دو سلول مجزا تقسیم شده است، هر یک مرکز جداگانهای از حداقل شدت مغناطیسی در درون ناهنجاری بزرگتر را نمایندگی میکند. هنوز مشخص نیست این تقسیمبندی در آینده چه معنایی خواهد داشت، اما شواهد نشان میدهند که این ناهنجاری پدیدهای تازه نیست.
مطالعهای که در ژوئیه ۲۰۲۰ منتشر شد، نشان داد که این پدیده یک رخداد عجیب و جدید نیست، بلکه یک پدیده مغناطیسی تکرارشونده است که ممکن است از حدود ۱۱ میلیون سال پیش بر زمین اثر گذاشته باشد. اگر چنین باشد، این موضوع نشان میدهد که SAA آغازگر یا پیشدرآمدی برای وارونگی کامل میدان مغناطیسی زمین نیست، رخدادی که اگرچه واقعاً اتفاق میافتد، اما هر چند صد هزار سال یکبار رخ میدهد.
مطالعهای که در سال ۲۰۲۴ منتشر شد، نشان داد که SAA همچنین بر شفقهای قطبی روی زمین تأثیر میگذارد. و در ماه گذشته، مأموریت Swarm سازمان فضایی اروپا – شامل سه ماهواره که با هم میدان ژئومغناطیسی زمین را نقشهبرداری میکنند – پیچیدگیهای جدیدی را آشکار کرد. کریس فینلی، ژئوفیزیکدان دانشگاه فنی دانمارک، گفت: «این ناهنجاری نسبت به آفریقا به شکل متفاوتی تغییر میکند تا نسبت به آمریکای جنوبی. چیزی خاص در این منطقه در حال وقوع است که باعث کاهش شدیدتر میدان میشود.»
سؤالات زیادی هنوز بیپاسخ ماندهاند، اما با توجه به تحولات این ناهنجاری مغناطیسی عظیم، خوشحالکننده است که قدرتمندترین آژانس فضایی جهان با دقت آن را زیر نظر دارد. ساباکا گفت: «با وجود اینکه SAA به آرامی حرکت میکند، در حال تغییر شکل است و بنابراین مهم است که همچنان آن را با مأموریتهای پیوسته رصد کنیم، زیرا این کار به ما کمک میکند مدلسازی و پیشبینیهای دقیقتری انجام دهیم.»
این پدیده همچنان یکی از معماهای جذاب و چالشبرانگیز در علم زمین و فضاست که میتواند بینشهای ارزشمندی درباره دینامیک داخلی زمین و تعامل آن با محیط فضایی ارائه دهد.