طرح باحثون من جامعة كيوتو نموذجًا نظريًا جديدًا يوضح كيف يمكن لاضطرابات طبقة الأيونوسفير، في ظروف محددة، أن تولّد قوى كهروستاتيكية في أعماق القشرة الأرضية، بما قد يسهم في تحفيز زلازل كبيرة.

وبحسب دراسة نُشرت في مجلة International Journal of Plasma Environmental Science and Technology (IJPEST)، فإن المناطق المتصدّعة في القشرة الأرضية — حيث تتوافر المياه تحت درجات حرارة وضغوط مرتفعة — قد تعمل كمكثفات كهربائية طبيعية. وترتبط هذه التراكيب بسطح الأرض وبالطبقة السفلى من الأيونوسفير، ما يشكّل نظامًا كهروستاتيكيًا واسع النطاق بين الأرض والغلاف الجوي.

دور التوهجات الشمسية

يوضح الباحثون أنه خلال التوهجات الشمسية القوية قد ترتفع كثافة الإلكترونات في طبقة الأيونوسفير بشكل حاد، فتتشكل طبقة سالبة الشحنة. ومن خلال آلية تُعرف بـ«الاقتران السعوي»، يمكن لهذه الشحنة أن تُحدث مجالات كهربائية داخل التجاويف الدقيقة في الصخور.

وتشير الحسابات النظرية إلى أن الضغط الكهروستاتيكي الناتج قد يصل إلى عدة ميغاباسكال، وهي مستويات تضاهي الإجهادات المدّية والجاذبية التي تؤثر بالفعل في استقرار الصدوع الجيولوجية.

ووفق تقديرات الفريق، فإن زيادة إجمالي محتوى الإلكترونات في الأيونوسفير بعشرات وحدات TEC خلال العواصف الشمسية الكبرى قد تؤدي — نظريًا — إلى ارتفاع ملحوظ في الضغط داخل مناطق الصدوع.

تفاعل ثنائي الاتجاه

وسُجلت في السابق شذوذات أيونوسفيرية قبل وقوع زلازل قوية، تمثلت في ارتفاع كثافة الإلكترونات، وانخفاض ارتفاع طبقة الأيونوسفير، وتغيرات في انتشار الموجات الجوية. وكانت هذه الظواهر تُفسر تقليديًا باعتبارها نتيجة لعمليات داخل القشرة الأرضية.

غير أن النموذج الجديد يقترح وجود تفاعل ثنائي الاتجاه: إذ قد تؤثر العمليات الجيولوجية في طبقة الأيونوسفير، وفي المقابل يمكن لاضطرابات الأيونوسفير أن تنعكس على حالة الإجهاد داخل القشرة الأرضية.

أمثلة وحذر علمي

أشار الباحثون إلى أن بعض الزلازل الكبرى في اليابان — من بينها زلزال شبه جزيرة نوتو عام 2024 — وقعت بعد فترات من نشاط شمسي مرتفع. ومع ذلك، شددوا على أن التزامن الزمني لا يعني وجود علاقة سببية مباشرة، وأن الفرضية ما تزال في إطار البحث النظري.

خطوات مستقبلية

يخطط الفريق لدمج بيانات الملاحة عبر الأقمار الصناعية، التي تسمح بإنشاء خرائط ثلاثية الأبعاد للغلاف الأيوني، مع معلومات الطقس الفضائي، بهدف تقييم ما إذا كانت اضطرابات الأيونوسفير تؤثر فعليًا في توزيع الإجهاد داخل القشرة الأرضية.

ويأمل الباحثون أن تسهم هذه المقاربة في توسيع فهم التفاعلات المعقدة بين الأرض والفضاء، وربما تطوير أدوات مساعدة لتحسين دراسة المخاطر الزلزالية في المستقبل.

المصدر: gazeta.ru