همشهری آنلاین -یکتافراهانی : آیا می‌توان در آزمایشگاه شرایط مغناطیس‌سپهر زمین را شبیه‌سازی کرد؟ محققان دانشگاه پرینستون، UCLA و Instituto Superior Técnico پرتغال با استفاده از پلتفرم آزمایشگاهی جدید خود، توانسته‌اند به‌طور دقیق‌تر رفتار این سپر مغناطیسی را مدل‌سازی کنند.
یک سپر دفاعی از گازهای یونیزه شده
مغناطیس‌سپهر زمین که به‌عنوان یک سپر دفاعی عمل می‌کند از گازهای یونیزه شده طراف سیاره محافظت می‌کند و زندگی را ممکن می‌سازد. این مغناطیس‌سپهر علاوه بر دفع پرتوهای مرگبار خورشیدی از رسیدن تابش‌های کیهانی به سطح زمین جلوگیری می‌کند. اما چگونه می‌توان این ساختار پیچیده را در آزمایشگاه شبیه‌سازی کرد؟ این سوالی است که پژوهشگران از دانشگاه‌های مختلف با استفاده از جدیدترین فناوری‌ها به آن پاسخ داده‌اند.
مدل‌سازی مغناطیس‌سپهر در آزمایشگاه
مغناطیس‌سپهرها در اطراف هر جسم مغناطیسی که در معرض جریان گازهای یونیزه شده قرار دارد، تشکیل می‌شوند. با این‌که مدل‌سازی مغناطیس‌سپهر زمین در مقیاس بزرگ ممکن است دشوار باشد، پژوهشگران به دنبال روش‌هایی برای شبیه‌سازی این ساختارها در ابعاد کوچک‌تر هستند. به‌ویژه، مینی‌مغناطیس‌سپهرهایی که ضخامت آنها به میلی‌متر می‌رسد، در آزمایشگاه قابل‌مطالعه هستند.
بیشتر بخوانید:
استفاده از پلتفرم آزمایشگاهی جدید
پلتفرم جدیدی که توسط محققان ایجاد شده است، ترکیبی از میدان مغناطیسی دستگاه بزرگ پلاسما (LAPD) در UCLA، لیزرهای پرانرژی برای شبیه‌سازی باد خورشیدی و مغناطیس دوقطبی برای شبیه‌سازی میدان مغناطیسی ذاتی زمین است. این ترکیب، به محققان این امکان را می‌دهد که رفتار مغناطیس‌سپهرها را در مقیاس‌های کوچک‌تر و در محیطی کنترل‌شده مطالعه کنند.
نحوه شبیه‌سازی و کشف‌های جدید
در این پلتفرم جدید، با استفاده از آزمایش‌های لیزری و سنجش‌های دقیق، محققان توانسته‌اند رفتار مغناطیس‌سپهر را در ابعاد سه‌بعدی شبیه‌سازی کنند. یکی از نتایج کلیدی این پژوهش، شبیه‌سازی تشکیل "مگنتوپاز" یعنی جایی است که فشار میدان مغناطیسی سیاره‌ای دقیقاً با فشار باد خورشیدی تعادل پیدا می‌کند. آزمایش‌ها نشان دادند که با افزایش میدان مغناطیسی دوقطبی، مگنتوپاز بزرگ‌تر و قوی‌تر می‌شود.
پیش‌بینی‌ها و برنامه‌های آینده
برای درک بهتر و تایید نتایج تجربی، محققان از شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای استفاده کرده‌اند. این شبیه‌سازی‌ها همچنین به راهنمایی آزمایشات آینده کمک خواهند کرد. یکی از تجهیزاتی که به‌تازگی به دستگاه LAPD اضافه شده، کاتود جدیدی است که امکان مطالعه سریع‌تر جریان‌های پلاسما را فراهم می‌کند و می‌تواند بررسی پدیده‌هایی همچون "ضربه‌های پیشین" را که در اطراف بسیاری از سیارات مشاهده می‌شود، تسهیل کند.
مطالعه فرآیندهای پیچیده‌تر: هم‌پوشانی‌های مغناطیسی
آزمایش‌ها همچنین به بررسی فرآیندهای پیچیده‌ای مانند هم‌پوشانی مغناطیسی می‌پردازند. این فرآیند که در مغناطیس‌سپهر زمین رخ می‌دهد، شامل نابودی میدان‌های مغناطیسی و آزادسازی انرژی عظیم است که تأثیر زیادی بر تعاملات خورشیدی و فضایی دارد.
مقابله با باد خورشیدی و پرتوهای کیهانی
این پژوهش‌ها نمایانگر گام‌های مهمی در درک بهتر سپر مغناطیسی زمین و نحوه مقابله با باد خورشیدی و پرتوهای کیهانی هستند. با استفاده از فناوری‌های پیشرفته و شبیه‌سازی دقیق در آزمایشگاه، محققان به نتایج شگفت‌انگیزی دست یافته‌اند که می‌تواند مسیر تحقیقات آینده را در زمینه‌های فضایی و علمی روشن‌تر کند