کشف میدان الکتریکی دوقطبی زمین گام در فهم فرار اتمسفر به فضا, برای اولین بار در تاریخ علم، محققان میدان الکتریکی دوقطبی که سیاره زمین را در بر گرفته، به طور مستقیم شناسایی و اندازهگیری کردند. این نیروی نامرئی که بیش از شش دهه پیش تنها یک فرضیه نظری محسوب میشد، اکنون با شواهد تجربی تایید شده و درک ما از دینامیک جو و فرار گازها به فضا را دگرگون خواهد ساخت.

سه میدان بنیادین حاکم بر سیاره زمین زمین تنها یک توده سنگی در خلأ فضا نیست، بلکه صحنه تعامل سه میدان حیاتی است که سرنوشت سیاره را رقم میزنند میدان گرانشی معمار اصلی سیاره، نگهدارنده اتمسفر و فراهمکننده شرایط حیات. میدان مغناطیسی سپر محافظ ناشی از دینامو هسته سیال، مانع از هدررفت لایههای جوی تحت تاثیر باد خورشیدی.

میدان الکتریکی دوقطبی (میدان سوم) کشف تازه که به عنوان موتور پنهان فرار ذرات از یونسفر به فضا عمل میکند. ریشهیابی پدیده باد قطبی در سال ۱۹۶۸ داستان از سال ۱۹۶۸ آغاز میشود، وقتی فضاپیماهای تحلیقکننده بر فراز قطبها، جریان فوقصوتی ذرات فرارکننده از اتمسفر را رصد کردند.

شد تا با تجهیزات پیشرفته، به تعقیب این شبح نامرئی بپردازد.

مکانیزم عملکرد میدان دوقطبی در قلب یونسفر این میدان در ارتفاع حدود ۲۵۰ کیلومتری، در لایه یونسفر برپا میشود و مکانیزم آن به شرح زیر است تابش فرابنفش خورشید، اتمهای جو را یونیزه میکند (الکترونهای منفی جدا شده، یونهای مثبت باقی میمانند). الکترونهای سبک، گرایش فرار به فضا دارند؛ یونهای سنگین، توسط گرانش به سمت پایین کشیده میشوند.

پلاما برای حفظ خنثیباری، میدان الکتریکی داخلی برپا میکند که این دو گونه را به هم متصل نگه میدارد — به همین دلیل نام دوقطبی بر آن نهاده شده. نتیجه اتمسفر در ارتفاعات بالا متورم شده، و یونها با سرعتهای فوقصوتی به فضا شوت میشوند. اندازهگیری تاریخی نیم ولت، قدرت بینظیر در ماه مه ۲۰۲۲، فضاپیما استقامت در اوج پرواز (۷۶۸ کیلومتر) پتانسیل الکتریکی را تنها ۰.۵۵ ولت ثبت کرد.

رتاب آنها به فضا را تأمین میکند. برای یونهای اکسیژن سنگینتر، این میدان باعث افزایش چگالی یونسفر در ارتفاعات بالا تا ۲۷۱ درصد میشود در مقایسه با حالت عدم میدان.

افق تازه سوالات بزرگ در انتظار پاسخ این نخستین قدم است. محققان اکنون در پی پاسخ به پرسشهای بنیادیاند چگونه این میدان در مقیاسهای زمانی زمینشناختی، ترکیبات اتمسفر را متحول کرده است؟ نقش آن در حفظ آب سیاره و ایجاد شرایط زیستپذیر چقدر بوده؟ آیا سیارات دیگر مانند زهره و مریخ، میدانهای مشابهی داشتهاند که سرنوشت آنها را رقم زده؟ کالیسون جمعبندی میکند میدان دوقطبی یکی از مهرههای گمشده در پازل کارکرد زمین بود.

اکنون که آن را در دست داریم، دروازهای به سوالاتی باز شده که تا دیروز غیرقابلپرسیدن بودند.