تعتزم ناسا إطلاق مهمة Geophysical Non-Equilibrium Ionospheric System Science (GNEISS)، وهي مهمة علمية جديدة تهدف إلى دراسة التيارات الكهربائية في الغلاف الأيوني وتحليل كيف تفاعلها مع الشفق القطبي. ستنفذ المهمة في أوائل فبراير 2026 وتطلق من قاعدة Poker Flat Research Range في ألاسكا، إحدى أهم القواعد المخصصة لدراسة الغلاف الأيوني والظواهر القطبية.
كيف يتشكل الشفق القطبي؟
توضح ناسا أن الشفق القطبي يتكوّن نتيجة سقوط إلكترونات من الفضاء على الغلاف الجوي للأرض، حيث تتفاعل هذه الإلكترونات مع الغازات في الطبقات العليا لتضيء السماء كأنها مصباح كهربائي عملاق.
ولتظهر ألوان الشفق المميزة، يجب أن تتحرك الإلكترونات في مسارات دائرية، وهي حركة تكون عادة دَوريات وليست منتظمة، ما يجعل دراسة الظاهرة بدقة أمراً علمياً معقداً ويستلزم تقنيات متقدمة لفهمها.
تقنية تشبه الأشعة المقطعية لرسم التيارات الكهربائية
تهدف مهمة GNEISS إلى التغلب على هذه الصعوبة باستخدام تقنية تشبه التصوير المقطعي الطبي. ترسل ناسا صاروخان متزامنان يعبران مباشرة عبر قوس الشفق القطبي، ويحمل كل صاروخ أربعة أحمال فرعية صغيرة.
وخلال تحليق هذه الأحمال، تُرسل إشارات راديوية إلى أجهزة استقبال على سطح الأرض، وتتعرض هذه الإشارات للتشويش عندما تمر عبر البلازما الموجودة في الغلاف الأيوني، مما يؤدي إلى تغيّر مساراتها كما يحدث عند مرور الأشعة خلال أنسجة الجسم في التصوير الطبي.
تحليل التشويش لفهم كثافة واتجاه الإلكترونات
يعتمد التحليل على دراسة التشويش في الإشارات الراديوية لتحديد كثافة الإلكترونات واتجاه حركتها داخل تيارات الشفق القطبي. وبجمع البيانات من الصاروخين في الوقت نفسه، يستطيع الباحثون تشكيل صورة ثلاثية الأبعاد دقيقة لمسارات التيارات الكهربائية، وهي خطوة لم تكن ممكنة من قبل بهذه الدقة.
أهمية دراسة التيارات الشفقية في طقس الفضاء
تساهم دراسة التيارات المرتبطة بالشفق في فهم ما يُعرف بطقس الفضاء، وهو التغيرات في البيئة الفضائية وتأثيرها على التكنولوجيا الحديثة. تنقل هذه التيارات كميات كبيرة من الطاقة إلى الطبقات العليا من الغلاف الجوي، ما يؤدي إلى تسخينها ووقوع اضطرابات وتيارات هوائية قد تؤثر على الأقمار الصناعية وأنظمة الاتصالات والملاحة.
تكامل GNEISS مع EZIE والتطلع للتنبؤ بالظواهر القطبية
يهدف الباحثون إلى دمج قياسات مهمة GNEISS مع بيانات القمر الصناعي EZIE الذي أطلق في مارس 2025، وذلك من أجل تطوير نماذج أكثر دقة لفهم كيفية تشكّل التيارات الكهربائية وتطورها وتأثيرها على بنية الغلاف الجوي العليا.
مهمة قادمة لدراسة الشفق الأسود
إلى جانب GNEISS، أعلنت ناسا عن خطة لإطلاق مهمة صاروخية لدراسة ما يُعرف بالشفق الأسود، وهو ظاهرة تظهر كأماكن مظلمة داخل الشفق القطبي. ويرجَّح أن تكون هذه المناطق انعكاساً أو انقلاباً في اتجاه التيارات الكهربائية، مما يجعلها من أكثر الظواهر غموضاً في فيزياء الغلاف الأيوني.
