سحب الغبار الفضائي تتسبب في تغيير الخواص الكهربائية للأيونوسفير

كشف باحثون أن غبار الشهب المارة يسرق الإلكترونات من ذرات الغلاف الجوي للأرض، وتحير العلماء منذ فترة طويلة بشأن السبب المؤدي إلى التغير المفاجئ في الخواص الكهربائية لطبقة الأيونوسفير في كوكب الأرض، نتيجة انخفاض عدد الإلكترونات في الهواء، وتعرف الأشعة عالية الطاقة مثل الأشعة فوق البنفسجية والأشعة السينية بأنها تزيل الإلكترونات من الذرات العالية في الغلاف الجوي لخلق ذرات مشحونة كهربائيا أو أيونات، وبدلا من التناقص التدريجي مع زيادة سمك الهواء تقل كثافة الإلكترونات الحرة فجأة على ارتفاع 52 ميلا فوق سطح الأرض.

ويعرف الانخفاض المفاجئ في الإلكترونات الحرة باسم "d-region ledge"، ويحدث بشكل واضح في الليل وعند خطوط العرض المنخفضة، وأشارت دراسة جديدة إلى أن الطبقة غير المرئية من غبار النيزك والتي تسقط نحو الأرض تعتبر مسؤولة عن الانخفاض المفاجئ للإلكترونات.

وأفاد الدكتور إيرل وليامز عالم الغلاف الجوى فى معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، أن حرارة النيازك الصغيرة أثناء سقوطها تجعلها تمتص الإلكترونات، وبيّن الدكتور وليامز وزملائه أثناء تقديم البحث فى  الاجتماع السنوي للاتحاد الجيوفيزيائي الأمريكي في سان فرانسيسكو أنه أثناء تبخر الغبار فى عملية تعرف بالاجتثاث يتم تحرير الإلكترونات في الغلاف الجوى.

وأفاد العلماء أن سير النيازك التى يقل حجمها عن مللييمتر واحد بسرعة تصل إلى 53.900 كيلو متر فى الساعة يجعلها تصل إلى الحرارة اللازمة للارتباط بالإلكترونات على ارتفاع 52 ميلا فأكثر، ويشير هذا إلى أن التدفق المستمر لغبار النيزك هو المسؤول عن الحافة " d-region ledge".

ويقدر الدكتور وليامز وفريقه  انحدار ما يقدر بـ 100 طن من غبار النيزك من خلال الغلاف الجوى للأرض يوميا، إلا أنه يصعب رؤية هذا الغبار بالعين المجردة، ومن المعروف أن كثافة الإلكترونات في منطقة الحافة وتزيد خلال النهار ويفسر ذلك بأن كمية الأشعة فوق البنفسجية من الشمس تعتبر أكبر مائة مرة عنها فى الليل، ما يعني أن إنتاج الإلكترونات الحرة أكبر بكثير من تلك التي يتم امتصاصها بواسطة غبار النيزك.

وذكر الدكتور وليامز وفريقه أن اجتثاث غبار النيازك يتسبب في غليان السليكون وذرات الحديد على سطح الجزيئات المتساقطة، وينتج عن هذا تلاشي الإلكترونات في ومضات ضوئية، ثم يرتبط السليكون موجب الشحنة بالإلكترونات الأخرى في الغلاف الجوي، وأضاف العلماء "إن تقارب الإلكترون في هذا الغبار المعدني مع قمع الأيونات الجزئية السالبة بواسطة الأكسجين أحادي الذرة يعمل على الحد من تركيز الإلكترونات الحرة التي تشكل الحافة".

ووصف موريس كوهين الباحث الفيزيائي في الغلاف الأيوني في معهد جورجيا للتكنولوجيا في أتلنتا، ما توصلت إليه الدراسة بأنه نظرية مقبولة، مضيفا لموقع Livescience  أن "هناك الكثير من النظريات الظرفية التي تدعم هذه الفكرة"، وربما يكون لهذا الاكتشاف آثار أبعد في فوائد الغلاف الجوى الخفية.

وتشكل منطقة الحافة "د" حاجزا أماما التوصيل الكهربائي، ما يعني أن موجات الراديو والاتصالات الكهرومغناطيسية الأخرى لا يمكن أن تخترقها بسهولة، لكنها بدلا من ذلك تحدث إشارات مثل إشارات الراديو AM لترتد من الغلاف المتأين مرة أخرى نحو السطح، ما يساعد الاتصالات لمسافات طويلة في جميع أنحاء العالم، ويساعد فهم كيفية تأثير غبار النيزك على هذا الحاجز العلماء في التنبؤ بالتغير الذي ستكون عليه الاتصالات اللاسلكية على أساس يومي.