مگنتوسفر زمین مانند یک سپر محافظ عمل میکند که ذرات باردار و پرتوهای کیهانی ساطع شده از خورشید را مسدود میکند. چهار فضاپیمای بدون سرنشین که مأموریت «Magnetospheric Multiscale» یا MMS ناسا را تشکیل میدهند، نزدیک به یک دهه به مطالعه نحوه تعامل مگنتوسفر با میدان مغناطیسی خورشید پرداختهاند. اکنون آنها یک ساختار غیرعادی زیگزاگی در مگنتوسفر زمین کشف کردهاند که به آن «سوئیچبک مغناطیسی» میگویند، و این اولین موردی است که دانشمندان نزدیک زمین مشاهده کردهاند.
این مطالعه توسط «امیلی مکدوگال»، اخترفیزیکدانی که این پژوهش را در دانشگاه نیوهمپشایر انجام داده است، رهبری شد. تحقیقات مکدوگال بر پدیدهای به نام «بازترکیب مغناطیسی» تمرکز دارد؛ جایی که میدانهای مغناطیسی نزدیک به هم—مثل میدانهای زمین و خورشید با هم تعامل کرده و مقادیر عظیمی انرژی آزاد میکنند. این رهاسازیهای انرژی، در فاصلهای دور از زمین، فرآیندهایی را آغاز میکنند که پدیدههایی مانند شفقهای قطبی خیرهکننده را روی زمین ایجاد میکنند.
سوئیچبکها ساختارهای پلاسما به شکل خمیده هستند که از رویدادهای بازترکیب شکل میگیرند. پیشتر سوئیچبکها نزدیک خورشید و توسط مأموریتهایی مانند Parker Solar Probe کشف شده بودند، اما نه نزدیک زمین.
مکدوگال این سوئیچبک را در «مگنتوشیت» پیدا کرد، لایهای درست بیرون از مگنتوسفر که باد خورشیدی، پس از انحراف توسط مگنتوسفر، در آن جریان دارد. این سوئیچبک شامل الکترونهای پرانرژی بود که به نظر میرسید از میدان مغناطیسی زمین آمدهاند، در سمت جنوبی رو به خورشید.
این پلاسماهای زمین در سوئیچبک با پلاسماهای خورشید ترکیب شده بودند. چهار فضاپیمای MMS توانستند نحوه چرخش میدان مغناطیسی، سرعت ذرات داخل سوئیچبک و مقایسه آنها با مدلهای موجود در مورد آشفتگی و بازترکیب را اندازهگیری کنند.
تیم MMS قصد دارد فضاپیماها را در مسیرهای بیشتری از این ناحیه عبور دهد تا اطلاعات بیشتری درباره نحوه شکلگیری سوئیچبکها و شرایط انرژی که باعث ایجاد آنها میشود، به دست آورد. رویدادهای بزرگ بازترکیب میتوانند طوفانهای ژئومغناطیسی ایجاد کنند که باعث اختلال در شبکههای برق و ارتباطات رادیویی زمین میشوند و همچنین میتوانند خطراتی برای فضاپیماها و ماهوارههای سرنشیندار و غیرسرنشیندار ایجاد کنند.
اکنون که کار مکدوگال نشان داده است که رویدادهای بازترکیب در نزدیکی زمین نیز رخ میدهند، مطالعه این پدیدهها آسانتر خواهد شد. تحقیقات قبلی مجبور بودند به فضاپیماهایی نزدیکتر به خورشید متکی باشند. با داشتن دادههای آزمایشی مرتبط و در دسترس نزدیک خانه، دانشمندان میتوانند پیشبینی بهتری از این داشته باشند که کدام رویدادهای بازترکیب به اندازهای بزرگ هستند که سیستمهای ساخته دست بشر را مختل کنند و کدام یک بیخطر خواهند گذشت.
