حقوق الصورة: ESA
عندما هز زلزال قوي الأرض في ألاسكا قبل عام ، تسبب أيضًا في اهتزاز الغلاف الجوي للأرض. يبدأ الأيونوسفير عند 75 كم ويصل إلى ارتفاع 1000 كم ، ويضخم أي اضطراب يحدث على الأرض تحته - يمكن أن يصبح اضطراب ملليمتر واحد على الأرض تذبذبًا يبلغ 100 متر على ارتفاع 75 كم. وهذا يعطي العلماء أداة جديدة لتتبع الزلازل حول العالم.
أكدت دراسة مدعومة من وكالة الفضاء الأوروبية أن زلزالاً عنيفاً تصدع الطرق السريعة في ألاسكا أدى إلى اهتزاز السماء والأرض.
يمكن أن تساعد هذه الحقيقة في تحسين تقنيات الكشف عن الزلازل في المناطق التي تفتقر إلى الشبكات الزلزالية ، بما في ذلك قاع المحيط.
نجح فريق من معهد الفيزياء العالمية في باريس ومعهد كاليفورنيا للتكنولوجيا في استخدام مجموعة الأقمار الصناعية للنظام العالمي لتحديد المواقع (GPS) لرسم خرائط الاضطرابات في الأيونوسفير بعد زلزال بقوة 7.9 درجة في نوفمبر الماضي في دينالي ، ألاسكا.
وقد تم نشر بحثهم في المجلة العلمية Geophysical Research Letters. تم إجراء البحث نفسه لدعم المشروع التجريبي لتطبيقات طقس الفضاء التابع لوكالة الفضاء الأوروبية ، والذي يهدف إلى تطوير أنظمة المراقبة التشغيلية للظروف الفضائية التي يمكن أن تؤثر على الحياة هنا على الأرض.
الأيونوسفير عبارة عن منطقة جوية مليئة بالجسيمات المشحونة التي تغطي الأرض بين ارتفاعات تتراوح من 75 إلى 1000 كم. لديها قدرة ملحوظة على التدخل في موجات الراديو التي تنتشر من خلالها.
في حالة الإشارات الملاحية لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) ، التي يتم استقبالها على الأرض من الأقمار الصناعية التي تدور في مدار ، والتقلبات في الغلاف الجوي المتأين؟ المعروفة باسم "التلألؤ الأيونوسفيري" - لديها القدرة على التسبب في تأخر الإشارة أو أخطاء التنقل أو في الحالات القصوى عدة ساعات من إغلاق الخدمة في مواقع معينة.
ولكن في حين أن مثل هذا التدخل يمكن أن يكون مصدر إزعاج لمستخدمي GPS العاديين ، إلا أنه يمثل نعمة للعلماء. من خلال قياس التحولات الأصغر بكثير في وقت انتشار إشارة نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) - التي تسببها الاختلافات في كثافة الإلكترونات المحلية أثناء مرور الإشارة عبر الأيونوسفير - يكون لدى الباحثين في متناولهم وسيلة لرسم خرائط التقلبات الأيونوسفيرية في الوقت الفعلي تقريبًا.
استخدم الفريق الفرنسي والأمريكي شبكات كثيفة من مئات أجهزة استقبال GPS الثابتة الموجودة في جميع أنحاء كاليفورنيا. تم إنشاء هذه الشبكات في الأصل لقياس حركات الأرض الصغيرة بسبب النشاط الجيولوجي ، ولكن يمكن أيضًا استخدامها لرسم مخطط الأيونوسفير عبر ثلاثة أبعاد وبتفاصيل دقيقة.
ثم عندما وقع زلزال دينالي في 3 نوفمبر 2002 ، أتيحت للفريق فرصة استخدام هذه التقنية لاستقصاء خاصية مميزة أخرى للغلاف الأيوني ، وقدرته على العمل مثل مضخم طبيعي للموجات الزلزالية التي تتحرك عبر سطح الأرض.
هناك عدة أنواع مختلفة من الموجات الزلزالية التي تحرك الأرض أثناء الزلزال ، ويعرف المقياس الأكبر والأكثر نشاطًا الذي يقوم بمعظم الحركة باسم موجة رايلي. يتدحرج هذا النوع من الموجات على طول الأرض صعودا وهبوطا ومن جانب إلى آخر ، بنفس الطريقة التي تتحرك بها الموجة على طول المحيط.
أثبتت الأبحاث السابقة أن موجات الصدمة من موجات رايلي بدورها تسبب اضطرابات واسعة النطاق في الأيونوسفير. يمكن أن يؤدي تشريد ذروة إلى مليمتر واحد على مستوى الأرض إلى إنشاء تذبذبات أكبر من 100 متر على ارتفاع 150 كم.
ما استطاع الفريق فعله بعد زلزال دينالي كان اكتشاف جبهة موجية مميزة تتحرك عبر الأيونوسفير. وأوضحت فيزنا دوتشيتش ، المؤلفة المشاركة ، أن "استخدام الشبكة سمح لنا بمراقبة انتشار الأمواج". "يمكننا أيضًا فصل إشارة إجمالي محتوى الإلكترون الصغيرة عن الاختلافات الكبيرة جدًا في محتوى الإلكترون المتعلقة بالتغير اليومي للغلاف الأيوني".
لاحظ الفريق إشارة أكبر مرتين أو ثلاث مرات من مستوى الضوضاء ، حيث وصلت حوالي 660 إلى 670 ثانية بعد وصول موجات رايلي على الأرض. ولأن حوالي ستة أقمار صناعية مرئية لكل مستقبل أرضي ، فقد تمكنوا من حساب ارتفاع الحد الأقصى من الاضطراب؟ حوالي 290 إلى 300 كم.
كانت الإشارات ضعيفة ولم يتم أخذ عينات منها إلا كل 30 ثانية ، مع أقصى دقة تبلغ 50 كم ومعدل الضوضاء الكلي مرتفع. لكن إشارة الأيونوسفير الملحوظة كان لها نمط واضح يتماشى مع نماذج السلوك الزلزالي. والأمل هو أنه يمكن تحسين التقنية في المستقبل ، واستخدامها للكشف عن الزلازل في المناطق التي لا توجد بها أجهزة كشف الزلازل ، مثل أعماق المحيط أو بالقرب من الجزر.
"في إطار جاليليو نخطط لتطوير هذا البحث ،؟ قال Ducic. "سيضاعف نظام غاليليو عدد الأقمار الصناعية وبالتالي سيسمح بوضع خرائط أكثر دقة للغلاف الجوي المتأين. يمكننا أيضًا أن نتوقع أن أوروبا ستطور شبكة كثيفة من محطات Galileo / GPS التي ستشارك في مراقبة هذه الظواهر.
"قررت وكالة الفضاء الأوروبية بالتعاون مع وزارة البحث الفرنسية و CNES بالفعل تمويل مشروع ما قبل التشغيل يسمى SPECTER - الخدمة والمنتجات للمحتوى الإلكتروني للأيونوسفير ومؤشر الانكسار التروبوسفيري عبر أوروبا من نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) - المخصص لرسم الخرائط عالية الدقة الأيونوسفير. سنقوم بعمل رسم الخرائط فوق أوروبا وكذلك كاليفورنيا.
"ستدعم هذه التحقيقات الساتل الميكروي التابع لوكالة الفضاء الفرنسية CNES؟ وسيتم تنفيذ أنشطة وكالة الفضاء الأوروبية هذه في إطار المشروع التجريبي لتطبيقات طقس الفضاء ".
المشروع التجريبي لتطبيقات طقس الفضاء هو مبادرة تابعة لوكالة الفضاء الأوروبية بدأت بالفعل في تطوير مجموعة واسعة من الخدمات الموجهة نحو التطبيقات والتي تستند إلى رصد طقس الفضاء.
الخدمات الممولة بشكل مشترك قيد التطوير - والتي يعد هذا المشروع واحدًا منها - تتضمن أيضًا توقُّع انقطاع أنظمة الطاقة والاتصالات ، وتوفير الإنذار المبكر لمشغلي المركبات الفضائية للأخطار الناجمة عن زيادة أنشطة الطقس الشمسي والفضائي. والأمل هو أن خدمة الكشف عن الزلازل القائمة على قياسات الأيونوسفير قد تكمل في المستقبل الموارد الموجودة في أوروبا وأماكن أخرى.
المصدر الأصلي: بيان صحفي لوكالة الفضاء الأوروبية
