A PHP Error was encountered

Severity: Notice

Message: Only variable references should be returned by reference

Filename: core/Common.php

Line Number: 257

A PHP Error was encountered

Severity: Warning

Message: Cannot modify header information - headers already sent by (output started at /home/biomagaz/cwcms_core/system/core/Exceptions.php:185)

Filename: core/Security.php

Line Number: 188

A PHP Error was encountered

Severity: Warning

Message: Cannot modify header information - headers already sent by (output started at /home/biomagaz/cwcms_core/system/core/Exceptions.php:185)

Filename: libraries/Session.php

Line Number: 672

BIO Magazine - Πώς ανανεώνεται ο γήινος μαγνήτης Δεκέμβριος 2015
Δεκέμβριος 2015 No38

BIO Space Sciences

Πώς ανανεώνεται ο γήινος μαγνήτης
Πώς ανανεώνεται ο γήινος μαγνήτης

Ο δρ Ιωάννης Δάνδουρας επιβεβαίωσε πειραματικά τις θεωρίες για την πλασμάσφαιρα που περιβάλλει τη Γη

Tης Ελενης Χατζηχρηστου*

Πριν από λίγες ημέρες, έκανε τον γύρο του επιστημονικού κόσμου μια είδηση που αφορά το κοσμικό μας κατώφλι, την ατμόσφαιρα της Γης, η οποία συνεχώς χάνει μάζα, πνέοντας ένα είδος διαστημικού ανέμου. Εκπλήσσει το γεγονός ότι η διαρροή αυτή είχε προβλεφθεί πριν από δύο δεκαετίες, ως ένας από τους κύριους μηχανισμούς ανανέωσης με φρέσκο πλάσμα της γήινης μαγνητόσφαιρας. Την πρώτη πειραματική επιβεβαίωση του φαινομένου έκανε ένας διακεκριμένος Ελληνας επιστήμονας που ζει και εργάζεται στο εξωτερικό, κάτι που έδωσε ακόμη μεγαλύτερη βαρύτητα σε αυτό γεγονός για εμάς τους Ελληνες. Πρόκειται για τον δρα Ιωάννη Δάνδουρα του Ερευνητικού Ινστιτούτου Αστροφυσικής και Πλανητολογίας στην Τουλούζη της Γαλλίας, τον οποίο συναντήσαμε στο πλαίσιο του Συνεδρίου Διαστημικής «2013 Radiation Belts Workshop: Comprehending, Specifying and Forecasting their Dynamics» που συνδιοργανώνεται από το Εθνικό Αστεροσκοπείο Αθηνών αυτές τις ημέρες, στη Σαντορίνη. Μας μίλησε για την πρόσφατη ανακάλυψη και για το μέλλον της Διαστημικής επιστήμης στην Ευρώπη, με την οποία είναι συνυφασμένη και η χώρα μας.

«Ασχολούμαι με τη φυσική της μαγνητόσφαιρας. Από πολύ νωρίς άρχισα να εργάζομαι στο πρόγραμμα CLUSTER της Ευρωπαϊκής Υπηρεσίας Διαστήματος (ESA), τέσσερις δορυφόρους που μελετούν το διαστημικό περιβάλλον της Γης και τις διαταραχές τις οποίες υφίσταται, και είμαι υπεύθυνος σε ένα από τα πειράματα του προγράμματος, το Cluster Ion Spectrometry (CIS)».

Η περιοχή που περιβάλλει τη γήινη ατμόσφαιρα, η οποία αποτελείται κυρίως από ηλεκτρόνια και κάποια είδη ιόντων (υδρογόνο, οξυγόνο, ήλιο), επηρεάζεται και μορφοποιείται κυρίως από το γήινο μαγνητικό πεδίο: τα φορτισμένα σωματίδια που προέρχονται από τον ηλιακό άνεμο υποχρεώνονται σε κίνηση κατά μήκος των δυναμικών γραμμών του πεδίου, δημιουργώντας μια πολύπλοκη μαγνητόσφαιρα γύρω από τη Γη που λειτουργεί σαν ασπίδα προστασίας στις βίαιες εξάρσεις ηλιακής ακτινοβολίας. Το εσωτερικό τμήμα της μαγνητόσφαιρας, που περιβάλλει τη Γη στο επίπεδο του Ισημερινού και περιστρέφεται γύρω της, είναι η πλασμάσφαιρα, η οποία ανταλλάσσει μάζα και ενέργεια με την εξώτερη ζώνη της μαγνητόσφαιρας.

Οι επιστήμονες χρόνια μελετούν τις λεπτομέρειες αυτής της αλληλεπίδρασης, η οποία φαίνεται να συνδέεται με σποραδικά αλλά βίαια φαινόμενα, που ονομάζονται γεωμαγνητικές καταιγίδες και οφείλονται σε ξαφνικές εξάρσεις του ηλιακού ανέμου. Τα plumes είναι πυκνές στήλες πλάσματος που δημιουργούνται στην πλασμάσφαιρα και εκρήγνυνται μεταφέροντας μεγάλες ποσότητες πλάσματος στη μαγνητόσφαιρα. Αυτό το φαινόμενο καταγράφηκε παρατηρησιακά στις αρχές της δεκαετίας 1990, όμως οι επιστήμονες αναρωτιούνταν αν εκτός από τις επεισοδιακές εξάρσεις υπάρχει μια μόνιμη «διαρροή» υλικού από τη γήινη ατμόσφαιρα. Το 1992, δύο επιστήμονες, ο Joseph Lemaire του Βελγικού Ινστιτούτου Διαστημικής Αερονομίας και ο Robert Schunk του Πανεπιστημίου της πολιτείας Utah των ΗΠΑ, προσέγγισαν το πρόβλημα θεωρητικά. «Ζυγίζοντας» τις δυνάμεις που επιδρούν στην πλασμάσφαιρα (τη βαρυτική έλξη της Γης, τη φυγόκεντρο δύναμη λόγω της περιστροφής της και την πίεση του πλάσματος) κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι υπάρχει μια ανισορροπία που οδηγεί σε συνεχή απώλεια πλάσματος από την ατμόσφαιρα της Γης.

«Ο πλασμασφαιρικός άνεμος είναι ένα φαινόμενο που είχε προβλεφθεί πριν από περίπου 20 χρόνια, τώρα όμως μπορέσαμε επιτέλους να τον “δούμε”! Η πλασμάσφαιρα συνεχώς χάνει μάζα προς το απώτερο διάστημα και πρέπει να την αντικαθιστά συνεχώς με υλικό από τα κατώτερα από αυτήν στρώματα της ατμόσφαιρας, την ιονόσφαιρα. Φυσικά, δεν υπάρχει λόγος να ανησυχούμε ότι η Γη θα χάσει την ατμόσφαιρά της, γιατί ο ρυθμός διαρροής είναι πολύ χαμηλός: περίπου 1 κιλό ατμόσφαιρας το δευτερόλεπτο χάνεται στο Διάστημα, ενώ η συνολική μάζα της γήινης ατμόσφαιρας είναι 5 x 1.018 κιλά (10 με 18 μηδενικά πίσω του). Πράγμα που σημαίνει ότι όλη η ηλικία του Σύμπαντος δεν θα αρκούσε για να αδειάσει η ατμόσφαιρα της Γης με αυτόν τον τρόπο!».

«Το πείραμα CIS είναι το πλέον κατάλληλο για να μετρήσει τι συμβαίνει ακριβώς στην πλασμάσφαιρα. Ο Joseph Lemaire, ένας από τους μεγάλους φυσικούς στον τομέα μας ο οποίος ήδη πριν από είκοσι χρόνια είχε προβλέψει αυτό το φαινόμενο και το είχε δημοσιεύσει, ήλθε σε ένα συνέδριο και μου είπε: Με το πείραμα αυτό έχεις τον καταλληλότερο τρόπο για να δεις αν είναι αλήθεια» . Ετσι άρχισε η επισταμένη μελέτη των αρχειοθετημένων δεδομένων των τελευταίων ετών, που συλλέχθηκαν από το Custer σε περιόδους μαγνητοσφαιρικής γαλήνης, οπότε το φαινόμενο το πλασμασφαιρικού ανέμου μπορεί να ανιχνευθεί ευκολότερα. Η μεγάλη ευαισθησία του πειράματος CIS σε συνδυασμό με νέες τεχνικές φιλτραρίσματος του σήματος που ανέπτυξε ο δρ Δάνδουρας έφεραν τελικά αποτέλεσμα. «Δεν μπορώ να σας περιγράψω τη χαρά του Lemaire όταν στο επόμενο συνέδριο πήγα και του έδειξα (πριν το ανακοινώσω σε όλο τον κόσμο) τα θετικά αποτελέσματα που επιβεβαίωναν την πρόβλεψή του ύστερα από τόσα χρόνια!»

Εκτός από το επιστημονικό ενδιαφέρον της ανακάλυψης, το φαινόμενο της αστάθειας της πλασμάσφαιρας φαίνεται ότι έχει σημαντικές επιπτώσεις και για την ομαλή διεξαγωγή της ζωής στον πλανήτη μας. «Θα πρέπει να είμαστε σε θέση να υπολογίσουμε με ακρίβεια τη μάζα της πλασμάσφαιρας γιατί αυτό έχει επιπτώσεις για τη σταθερότητα των ζωνών ακτινοβολίας της γήινης μαγνητόσφαιρας, αλλά και για τη διάδοση του σήματος των δορυφόρων (π.χ. των συστημάτων GPS στη Γη): καθώς το σήμα περνάει από την πλασμάσφαιρα στην ιονόσφαιρα και μετά στην ουδέτερη ατμόσφαιρα για να φτάσει στους χρήστες, προστίθεται κάθε φορά και μια μικρή καθυστέρηση η οποία εξαρτάται από τη μάζα του κάθε στρώματος. Αρα η αυξομοίωση της μάζας της πλασμάσφαιρας σημαίνει ανάλογα μεγαλύτερη ή μικρότερη καθυστέρηση και τελικά επηρεάζει την ακρίβεια του προσλαμβανόμενου σήματος.

«Υπάρχουν διάφορες αποστολές αυτή τη στιγμή που μελετούν το διαστημικό περιβάλλον της Γης. Εκτός από το Cluster είναι το Themis και τα Van Allen Probes που εκτοξεύθηκαν πέρυσι και τα οποία επίσης περνούν από τις ζώνες ακτινοβολίας και από την πλασμάσφαιρα και μας δίνουν συμπληρωματικές μετρήσεις. Συνδυάζοντας τις μετρήσεις από όλα αυτά τα διαστημικά προγράμματα που πετούν παράλληλα, παίρνουμε μια πιο πλήρη εικόνα και η συνέργειά τους είναι πολύ σημαντική. Συνεπώς, η έρευνα σε αυτόν τον τομέα συνεχίζεται».

Ελληνική συμμετοχή σε πολλά πειράματα

Και η Ελλάδα πού βρίσκεται σε όλα αυτά; Οι φιλότιμες προσπάθειες μεμονωμένων επιστημόνων στη χώρα μας ή Ελλήνων του εξωτερικού αρκούν για να εμπνεύσουν τους νέους και να δώσουν ώθηση στη διαστημική επιστήμη και στη χώρα μας;

«Η Ελλάδα συμμετέχει στο πρόγραμμα CLUSTER, αλλά έχουμε ελληνικές συμμετοχές και στην προετοιμασία πειραμάτων σε άλλους δορυφόρους, όπως η αποστολή JUICE της ESA, η οποία θα εκτοξευθεί σε περίπου 10 χρόνια με προορισμό τον Δία για τη μελέτη του πλάσματος στο περιβάλλον του Δία. Το Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο Θράκης συμμετέχει στην προετοιμασία του συγκεκριμένου πειράματος.»

Η συμμετοχή στην ESA προέρχεται συνήθως από πολύ μεγάλες ερευνητικές ομάδες. Σχεδόν καμία χώρα δεν έχει τη δυνατότητα μόνη της να κάνει ένα πείραμα ολόκληρο από το Α ώς το Ω. «Ολα τα πειράματα γίνονται με τη συνεργασία πολλών χωρών, όπως για παράδειγμα του πειράματος CIS στο CUSTER του οποίου είναι υπεύθυνος, έχουμε την επίσημη συμμετοχή περίπου 60 επιστημόνων από διάφορες ευρωπαϊκές χώρες, από τις ΗΠΑ, ακόμη και από την Κίνα.

Συνεπώς, ο τρόπος λειτουργίας της ESA είναι μια ευκαιρία για χώρες ανεξάρτητα από το οικονομικό τους μέγεθος να μπορούν να συμμετάσχουν σε ένα πείραμα, και ως εκ τούτου να έχουν πρόσβαση κατά προτεραιότητα στα δεδομένα αυτού του πειράματος, ανεξαρτήτως του ποσού που καταβάλλει η χώρα τους στην Ευρωπαϊκή Διαστημική Υπηρεσία.»

Καθηγητής στο Μπέρκλεϊ και στην Ουάσιγκτον

Ο Γιάννης Σ. Δάνδουρας είναι διευθυντής έρευνας στο Εθνικό Κέντρο Επιστημονικών Ερευνών της Γαλλίας (CNRS), με ειδίκευση τη Διαστημική Φυσική. Επισκέπτης καθηγητής στα Πανεπιστήμια του Μπέρκλεϊ και της Ουάσιγκτον, είναι επιστημονικός συνεργάτης της NASA και της ESA. Διετέλεσε πρόεδρος της Ευρωπαϊκής Ενωσης Γεωεπιστημών (EGU) στον τομέα Ηλιου-Γης. Εκτός από το πείραμα CIS της αποστολής CLUSTER συμμετέχει στο πείραμα MIMI της αποστολής Cassini στον Κρόνο, στο πείραμα IMPACT της αποστολής STEREO στον Ηλιο, και στο πείραμα SERENA της αποστολής BepiColombo στον Ερμή.

* Η κ. Ελένη Χατζηχρήστου είναι Δρ Αστροφυσικής

http://news.kathimerini.gr/4dcgi/_w_articles_civ_2_14/07/2013_526506

<< Επιστροφή στην λίστα

© BIO | info@biomagazine.gr

Powered by CreativeWorks