Η ισχυρή έκρηξη του υποθαλάσσιου ηφαιστείου της Τόνγκα στις 15 Ιανουαρίου 2022, ως κορύφωση ακολουθίας ηπιότερων εκρήξεων από τον Δεκέμβριο του 2021, δημιούργησε ένα τεράστιο σύννεφο τέφρας, σεισμών και κυμάτων τσουνάμι που έφτασε μέχρι τις μακρινές ακτές του Περού, στην άλλη πλευρά του Ειρηνικού. Τώρα οι επιστήμονες διερευνούν τους κυματισμούς που αποτυπώθηκαν και στο διάστημα.
Όπως διαπιστώθηκε, οι κυματισμοί της έκρηξη έγιναν «αισθητοί» μέχρι την στρατόσφαιρα της Γης, το δεύτερο στρώμα της ατμόσφαιρας από το έδαφος. Ο ήχος της έκρηξης ακούστηκε χιλιάδες χιλιόμετρα μακριά στην Επικράτεια Γιούκον του Καναδά. Και αν και κάτω από το όριο της ανθρώπινης ακοής, τα κύματα πίεσης (ηχητικά) εντοπίστηκαν από βαρόμετρα ακόμη και στο Ηνωμένο Βασίλειο.
Φαίνεται επίσης ότι η έκρηξη έχει δημιουργήσει μια σειρά από τα λεγόμενα «κύματα ατμοσφαιρικής βαρύτητας», τα οποία ανιχνεύθηκαν από έναν δορυφόρο της NASA, που ακτινοβολούν από το ηφαίστειο σε ομόκεντρους κύκλους.
Η Τόνγκα έστειλε κυματισμούς στο διάστημα
Οι επιστήμονες, ψάχνουν τώρα να δουν τι αντίκτυπο μπορεί να έχουν αυτά τα κύματα στο διάστημα. Όπως παραδέχονται, σκοπός της έρευνας είναι να κατανοηθούν καλύτερα τα κορυφαία επίπεδα της ατμόσφαιρας, πολύ πάνω από το σημείο που βρίσκεται σε τροχιά ο Διεθνής Διαστημικός Σταθμός (ISS), και συγκεκριμένα σε ποιο βαθμό οι αλλαγές σε αυτόν οφείλονται σε γεγονότα στη Γη (σε αντίθεση με το διαστημικό περιβάλλον ).
Θα μπορούσε επίσης να βοηθήσει να κατανοηθεί καλύτερα πώς η τεχνολογία όπως το GPS επηρεάζεται από τις ηφαιστειακές εκρήξεις.
Επειδή η ατμόσφαιρα είναι ως επί το πλείστον διαφανής στα ανθρώπινα μάτια, σπάνια τη σκεφτόμαστε ως μια περίπλοκη και δυναμική δομή με πολλά διακριτά στρώματα. Οι ανώτεροι έλικες της ατμόσφαιράς μας εκτείνονται πολύ πάνω από τη γραμμή Κάρμαν, το σημείο 100 χλμ. (62 μίλια) πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας, όπου ξεκινά επίσημα το διάστημα.
Τα ατμοσφαιρικά στρώματα είναι γεμάτα κύματα που ταξιδεύουν προς όλες τις κατευθύνσεις, όχι σε αντίθεση με τα κύματα στην επιφάνεια της θάλασσας. Τέτοια ατμοσφαιρικά κύματα βαρύτητας μπορούν να δημιουργηθούν από φαινόμενα όπως οι γεωμαγνητικές καταιγίδες που προκαλούνται από εκρήξεις στον Ήλιο, σεισμούς, ηφαίστεια, καταιγίδες, ακόμη και από την ανατολή του ηλίου.
Πιθανότατα έχετε δει κάποια από τα αποτελέσματα αυτών, καθώς μπορούν να δημιουργήσουν κυματιστά σύννεφα.
Η ιονόσφαιρα
Τέτοια κύματα δεν ταξιδεύουν απλώς οριζόντια, αλλά διαδίδονται επίσης προς τα πάνω σε μερικά από τα υψηλότερα σημεία της ατμόσφαιρας του πλανήτη μας, την ιονόσφαιρα.
Αυτή είναι μια περιοχή της ατμόσφαιρας της Γης που εκτείνεται από περίπου 65 km σε πάνω από 1.000 km (ο ISS περιφέρεται σε τροχιά περίπου 400 km). Σε αυτά τα υψόμετρα, τα ατμοσφαιρικά αέρια «ιονίζονται» μερικώς σχηματίζοντας το λεγόμενο πλάσμα, που σημαίνει ότι τα μόριά του χωρίζονται σε φορτισμένα σωματίδια, θετικά άτομα, που ονομάζονται ιόντα και αρνητικά ηλεκτρόνια.
Ο ιονισμός στην ατμόσφαιρα συμβαίνει λόγω της έκθεσης στην υπεριώδη ακτινοβολία του Ήλιου, των σωματιδίων υψηλής ενέργειας από το διάστημα, ακόμη και των μετεωριτών που καίγονται.
Δείτε παρακάτω εικονοποιημένα τα «Μυστικά» της ιονόσφαιρας
Υπάρχει λοιπόν μια πολύπλοκη και συνεχής διακύμανση στην ιονόσφαιρα μεταξύ παραγωγής πλάσματος και απώλειας πλάσματος λόγω ανασυνδυασμού.
Ενώ αυτές οι διαδικασίες είναι ως επί το πλείστον μη ανιχνεύσιμες στο ορατό φως, μπορούν να επηρεάσουν το ραδιοφως μεγαλύτερου μήκους κύματος. Το πλάσμα στην ιονόσφαιρα μπορεί να αντανακλά ραδιοκύματα σε ορισμένες συχνότητες, να τα διασκορπίσει σε άλλες ή ακόμα και να τα μπλοκάρει εντελώς.
Αυτές οι ιδιότητες καθιστούν την ιονόσφαιρα χρήσιμη για πολλές σύγχρονες τεχνολογίες, συμπεριλαμβανομένων των ραδιοεπικοινωνιών υψηλής συχνότητας και του ραντάρ πάνω από τον ορίζοντα.
Αλλά όπως και στο επίπεδο του εδάφους, η ιονόσφαιρα επηρεάζεται από τις καιρικές συνθήκες. Αυτό προκαλείται είτε από το διαστημικό περιβάλλον ( διαστημικός καιρός ) είτε από γεγονότα στη Γη.
Διαστημικές διαταραχές
Όταν τα κύματα ατμοσφαιρικής βαρύτητας που δημιουργούνται από μια ηφαιστειακή έκρηξη φτάνουν στην ιονόσφαιρα, μπορούν να προκαλέσουν αυτό που ονομάζονται «ταξιδεύουσες ιονόσφαιρες διαταραχές».
Αυτά είναι κύματα συμπίεσης που μπορούν να ενισχύσουν τις διακυμάνσεις στην πυκνότητα του πλάσματος ουσιαστικά σε σύντομο χρονικό διάστημα και μπορούν να ταξιδέψουν για χιλιάδες μίλια σε όλο τον κόσμο. Αυτά τα κύματα μπορεί να πλήξουν τη σύγχρονη τεχνολογία, όπως παρεμβολές στην ακρίβεια των δορυφορικών συστημάτων εντοπισμού θέσης (GPS).
Οι ηφαιστειακές εκρήξεις στο παρελθόν έχουν συσχετιστεί με μετρήσιμες αλλαγές στην ιονόσφαιρα, όπως ανιχνεύθηκαν από δέκτες GPS στο έδαφος, για παράδειγμα το 2015 και το 2013. «Για να μελετήσω αυτές τις διαταραχές με περισσότερες λεπτομέρειες από τις επιπτώσεις τους στο GPS», εξηγεί ο Gareth Dorrian, Μεταδιδακτορικός Ερευνητής στη Διαστημική Επιστήμη, «χρησιμοποιώ δεδομένα από μια εγκατάσταση που ονομάζεται Συστοιχία Χαμηλής Συχνότητας (Lofar). Ένα από τα μεγαλύτερα ραδιοτηλεσκόπια του κόσμου, το Lofar αποτελείται από δεκάδες κεραίες ραδιοφώνου απλωμένες σε όλη την Ευρώπη, σχεδιασμένες να παρατηρούν μακρινές φυσικές ραδιοφωνικές πηγές στο Σύμπαν, όπως οι ραδιογαλαξίες.
Η εμφάνιση των ραδιοφωνικών πηγών στο διάστημα, όταν παρατηρείται μέσω της ιονόσφαιρας, είναι παρόμοια με το πώς η θέα των αντικειμένων μέσα από ένα ποτήρι νερό μπορεί να παραμορφωθεί όταν το ανακατεύουμε.
Τις επόμενες εβδομάδες, θα εξετάσουμε αρκετά προσεκτικά τα δεδομένα μας στο Lofar για να διερευνήσουμε εάν υπάρχουν ορατά διαφορετικά μοτίβα που θα μπορούσαν να αποδοθούν στην έκρηξη της Τόνγκα.
Τελικά, η έρευνα θα μπορούσε να μας βοηθήσει να κατανοήσουμε καλύτερα πώς τα ηφαίστεια στη Γη επηρεάζουν το διάστημα και την τεχνολογία» παραδέχτηκε ο Gareth Dorrian, Μεταδιδακτορικός Ερευνητής στη Διαστημική Επιστήμη, από το Πανεπιστήμιο του Μπέρμιγχαμ.
Με πληροφορίες από Sciencealert και The Conversation
με Αριθμό Μητρώου 12691
