الأرجنتين ستركب مختبر للأشعة الكونية في جنوب الدائرة القطبية

يستعد فريق من الباحثين الأرجنتينيين لتركيب مختبر جديد لدراسة الأشعة الكونية في قاعدة سان مارتن، الواقعة جنوب الدائرة القطبية الجنوبية، خلال صيف 2024. يهدف المشروع إلى تعزيز فهم ظاهرة الأشعة الكونية وتأثيراتها المحتملة على تقنيات الأقمار الصناعية والاتصالات، في إطار جهود علمية مستمرة منذ أكثر من عقد لرصد الطقس الفضائي في القارة القطبية الجنوبية.

يتألف المختبر الجديد من ملجأ يحتضن كاشف شيرينكوف، إلى جانب محطة أرصاد جوية صممها فريق المشروع لضمان أعلى درجة من دقة البيانات المسجلة. تشرف على المشروع الدكتورة أدريانا جوليسانو، رئيسة قسم علوم الغلاف الجوي في المعهد الأرجنتيني لأنتاركتيكا، والتي أوضحت أن جذور هذا العمل تعود إلى عام 2011 حين تأسس المختبر الأرجنتيني للأرصاد الجوية الفضائية بمشاركة مؤسسات علمية عدة بقيادة الدكتور سيرجيو داسو. كانت الخطوة الأولى في هذا المسار قد تحققت في فبراير 2019 بافتتاح مختبر مماثل في قاعدة مارامبيو، الذي يضم كاشف شيرينكوف المعروف باسم Neurus، وهو جزء من شبكة تعاون علمي أوسع تمتد من المكسيك إلى القارة القطبية الجنوبية ضمن مرصد أمريكا اللاتينية العملاق. ويمثل المختبر الجديد في سان مارتن العقدة الثانية لهذا المرصد الأرجنتيني في القطب الجنوبي، ما يوسع من نطاق البيانات المجمعة ويعمق السجل العلمي لهذه الظاهرة.

تكمن أهمية هذه الأبحاث في أن الأشعة الكونية المجرية، وهي جسيمات مشحونة تنتقل بسرعات نسبية من أصل مجري، يمكن أن تتفاعل مع الغلاف الجوي للأرض منتجة أشعة كونية ثانوية يمكن قياسها من سطح الأرض. وتساعد هذه القياسات في رصد ظواهر مثل انخفاضات فوربوش، وهي انخفاضات مفاجئة في تدفق الجسيمات الثانوية ناجمة عن قذف الكتلة الإكليلية الشمسية، وكذلك زيادات إشعاع مستوى الأرض التي تحدث خلال التوهجات الشمسية الكبيرة. أوضحت جوليسانو أن الأرصاد الجوية الفضائية تختلف عن الأرصاد التقليدية، فبينما تعتمد الأخيرة على تسجيل الحرارة والرطوبة والأمطار، يركز العلماء في هذا الحقل على دراسة ظروف الشمس والوسط بين الكواكب وما يجري في الغلاف المغناطيسي للأرض، بهدف التنبؤ بالتغييرات التي قد تعطل أنظمة تحديد المواقع العالمية أو تتسبب في أعطال الاتصالات. وأشارت إلى أن البيانات الناتجة عن هذه الأبحاث مطلوبة بشكل كبير من جهات عدة، بما في ذلك منظمة الطيران المدني الدولي والطيارون الذين يحتاجون إلى معلومات دقيقة قبل الإقلاع.

حصل فريق البحث على دعم لوجستي من القيادة المشتركة لأنتاركتيكا، التي تولت بناء الملجأ الخاص بالمعدات وتأمين وصول جميع المواد إلى قاعدة سان مارتن. يضم فريق التجميع مهندس تكنولوجيا المعلومات ماتياس بيريرا، ومهندس الإلكترونيات لوكاس روبنشتاين، وفني الروبوتات عمر أريسو، فيما شاركت في حملات سابقة طالبة الدكتوراه نويليا سانتوس. وأكدت جوليسانو أن هذا العمل هو نتاج تعاون جماعي واسع، وأن الفريق يسعى إلى التقدم جنوباً بتركيبات جديدة كلما سمحت الإمكانيات اللوجستية بذلك.

تقع قاعدة سان مارتن في جزيرة تحمل الاسم نفسه بخليج مارغريتا، غرب شبه الجزيرة القطبية الجنوبية، وهي أقصى غرب القواعد الأرجنتينية، وتم تدشينها في مارس 1951 لتكون في ذلك الوقت أقصى قاعدة جنوبية في العالم. تضم القاعدة مختبراً متعدد التخصصات يجري فيه دراسات حول المغناطيسية الأرضية والغلاف الأيوني والعوالق النباتية والجيوديسيا وعلم الجليد، بالتعاون مع علماء ألمان لدراسة حركة الأنهار الجليدية. وتشتهر المنطقة بتنوعها الحيواني الذي يشمل الحيتان القاتلة وفقمة ويديل وبطاريق أديلي، في ظل مناخ قاسٍ تصل فيه سرعة الرياح إلى أكثر من 200 كيلومتر في الساعة ودرجات الحرارة إلى -37 درجة مئوية شتاءً.

سيقوم باحثون أرجنتينيون، خلال صيف 2024، بتركيب مختبر جديد للأشعة الكونية في قاعدة سان مارتن، جنوب الدائرة القطبية الجنوبية، لتعميق سجل ومعرفة تأثيرات هذه الظاهرة التي يمكن أن تؤثر على تشغيل تقنيات الأقمار الصناعية والاتصالات.

يتكون المختبر الجديد من ملجأ سيتم تركيب كاشف شيرينكوف فيه، كما سيكون به محطة أرصاد جوية صممها الباحثون المسؤولون عن المشروع لضبط البيانات المسجلة بأكبر قدر ممكن من الدقة.

الدكتورة في الفيزياء ورئيسة قسم علوم الغلاف الجوي في المعهد الأرجنتيني لأنتاركتيكا (I AA)، أدريانا جوليسانو، هي المدير المشارك للمشروع، أخبرت وكالة الأخبار الأرجنتينية أنه "في عام 2011 تم إنشاء المختبر الأرجنتيني للأرصاد الجوية الفضائية، مجموعة متعددة التخصصات ومشتركة بين المؤسسات شكلها معهد علم الفلك والفيزياء الفضائية، والمعهد الأرجنتيني لأنتاركتيكا وقسم علوم الغلاف الجوي والمحيطات بقيادة الدكتور في الفيزياء سيرجيو داسو والذي يعتبر مرجعا حول هذا الموضوع في جميع أنحاء العالم.

في 22 فبراير 2019، تم افتتاح المختبر الأرجنتيني للأرصاد الجوية الفضائية في القطب الجنوبي في قاعدة مارامبيو ، والذي يضم، من بين أدوات أخرى، كاشف شيرينكوف في الماء لقياس تدفق الأشعة الكونية. يعد هذا الجهاز جزءا من تعاون مرصد أمريكا اللاتينية العملاق (LAGO) مع أجهزة الكشف من المكسيك إلى القارة القطبية الجنوبية والتي يمثلها جوليسانو في بلدنا.

سيكون المختبر الذي سيتم تركيبه هذا الصيف في قاعدة سان مارتن هو العقدة الثانية للمرصد الأرجنتيني للطقس الفضائي في القطب الجنوبي، إضافة إلى بيانات "Neurus" ، وهو الاسم الذي أطلق عليه كاشف شيرينكوف في قاعدة مارامبيو.

كما اعتبر الباحث أن جميع البيانات التي تنتجها الأرجنتين في القارة القطبية الجنوبية حول الأرصاد الجوية الفضائية مطلوبة بشكل كبير، ومعلومات الأرصاد الجوية الفضائية مفيدة لمنظمة الطيران المدني الدولي (إيكاو)، وكذلك للطيارين قبل الإقلاع، بالإضافة إلى المعتاد معلومات الأرصاد الجوية ، لديهم بيانات عن أحوال الأرصاد الجوية الفضائية والتنبؤات بالتغييرات المحتملة التي يمكن أن تتسبب في فشل الاتصالات أو أنظمة تحديد المواقع العالمية الخاصة بهم.

ما هي الأشعة الكونية

الأشعة الكونية المجرية (GCR) هي في الغالب جسيمات مشحونة كهربائيا من أصل مجري وتنتقل بسرعات نسبية، يهيمن المجال المغناطيسي بين الكواكب (IMF) على نقل الطاقة المنخفضة لـ GCR، لذا فإن معرفة تدفق GCR يمكن أن توفر معلومات مهمة لتوصيف الظروف في الأرصاد الجوية الفضائية.

إن تدفق الأشعة الكونية الثانوية (SCR) المكتشف على سطح الأرض، الناتج عن تفاعل GCR مع الغلاف الجوي ، هو مقياس غير مباشر لتدفق GCR في بيئة الأرض (بعد إزالة التأثيرات الجوية المحلية).

عند المرور بالقرب من الأرض، يمكن أن يؤدي قذف الكتلة الإكليلية أو منطقة التفاعل بين الرياح الشمسية البطيئة والسريعة إلى انخفاض مفاجئ (في حدود الساعات) في معدل عدد الجسيمات الثانوية مع انتعاش بطيء لاحق.

تُعرف هذه الأحداث باسم انخفاضات Forbush (FD). وأيضا خلال التوهج الشمسي الكبير، يمكن تسريع الجسيمات الشمسية، مما يؤدي بشكل مفاجئ إلى زيادة تدفق الجسيمات الثانوية الملاحظة على الأرض.

يُسمى هذا النوع من الأحداث، والذي عادة ما يكون له مقاييس زمنية في حدود الدقائق/الساعات ، بزيادات إشعاع مستوى الأرض (GLEs).

وأشار جوليسانو إلى أنه "في الأرصاد الجوية التقليدية، تتم التنبؤات من خلال تسجيل المعلمات مثل درجة الحرارة أو الرطوبة أو هطول الأمطار؛ وفي الأرصاد الجوية الفضائية ندرس ظروف الشمس أو الوسط بين الكواكب أو ما يحدث في الغلاف المغناطيسي، لا يمكن تجنب الغلاف الجوي أو في الفضاء ، ولكن إذا كانت لدينا القدرة على التنبؤ بها، فإن هذا سيسمح لنا بالتخفيف من عواقبها، وأضاف:

في المركز نقوم بالكثير من العلوم الأساسية وكذلك المنتجات للجمهور، ويمكن لآثار الأشعة الكونية أن تلحق الضرر بتكنولوجيا الأقمار الصناعية ، أو تؤثر على صحة رواد الفضاء أو تؤثر على عمل الاتصالات.

وفي هذا المشروع، حصل فريق البحث على دعم من القيادة المشتركة لأنتاركتيكا، التي قامت ببناء ملجأ لمعدات القياس وهي المسؤولة عن الخدمات اللوجستية بحيث تصل جميع المواد إلى قاعدة سان مارتن مع الفريق المسؤول عن التجميع، والتي تتكون من مهندس تكنولوجيا المعلومات ماتياس بيريرا، ومهندس الإلكترونيات لوكاس روبنشتاين، وفني الروبوتات الأول عمر أريسو.

صرح جوليسانو أن "صورة العالم الذي يعمل بمفرده ليست حقيقية، فهناك مجموعة كاملة من الأشخاص الذين يدفعون الأمور إلى الأمام؛ وهناك العديد من الأشخاص المشاركين في هذا المشروع ، الذين ذهبوا بالفعل إلى القارة القطبية الجنوبية. ذهبنا مع سيرجيو (داسو) للقيام بتركيب العقدة الأولى مع ماتياس بيريرا وعمر أريسو، ولكن كانت هناك عدة حملات، في الحملة الأخيرة كانت أيضًا نويليا سانتوس وهي طالبة دكتوراه في المجموعة".

وأضاف: "نحن علماء، وأملنا هو أن نتعلم من الخبرة التي نولدها، وبالقدر الذي تسمح به الخدمات اللوجستية، نتقدم نحو الجنوب بتركيبات جديدة لهذه الكاشفات".

جوليسانو هو باحث علمي ورئيس قسم علوم الغلاف الجوي في المعهد الأرجنتيني لأنتاركتيكا؛ شاركت في العديد من الفعاليات ومراكز الأبحاث التابعة لـ SCAR، وعملت كنائبة للمدير العام للفريق الدائم المعني بالعلوم الفيزيائية، وكعضو في فريق خبراء SCAR المعني بأبحاث وتطبيقات النظم العالمية لسواتل الملاحة في البيئة القطبية.

نبذة عن قاعدة سان مارتن

تقع قاعدة سان مارتن في جزيرة سان مارتن في خليج مارغريتا ، غرب شبه الجزيرة القطبية الجنوبية، وهي أقصى غرب القواعد الأرجنتينية. تمت ترقيتها من قبل العقيد هيرنان بوجاتو، الذي كان أول رئيس للقاعدة وأول مدير للمعهد الأرجنتيني في القطب الجنوبي.

تم تدشينها في مارس 1951 ، وكانت في ذلك الوقت القاعدة الواقعة في أقصى جنوب العالم، وتقع جنوب الدائرة القطبية الجنوبية.

تحتوي القاعدة على مختبر سان مارتن متعدد التخصصات في القطب الجنوبي (LASAN)، والذي يركز على الأنشطة العلمية. يتم بشكل أساسي إجراء دراسات حول المغناطيسية الأرضية والغلاف الأيوني والعوالق النباتية والجيوديسيا وعلم الجليد. وفي هذا المجال الأخير، تتم دراسة حركة الأنهار الجليدية بالتعاون مع علماء ألمان من خلال اتفاقية مع معهد ألفريد فيجنر.

كما أن لديها ضريحًا في جزيرة باربرا، حيث يتم إيداع رماد الجنرال بوجاتو .

على الرغم من أن النباتات تقتصر على بعض الأشنات والطحالب، إلا أن الحيوانات متنوعة: الحيتان القاتلة، وسرطان البحر، وفقمة ويديل، وبطاريق أديلي، وطيور الكركر، وطيور النورس، وطيور الغاق. وهي منطقة ذات رياح قوية تصل سرعتها إلى أكثر من 200 كم/ساعة ودرجات حرارة تصل إلى -37 درجة مئوية في الشتاء، أما في الصيف فقد تم تسجيل ما يصل إلى 8 درجات مئوية.

بين شهري يونيو ونوفمبر، يتجمد البحر، مما يسمح بإجراء دوريات بوسائل برية على طبقة الجليد البحري.