تظهر الأبحاث أن الانفجارات البركانية يمكن أن تخلق فقاعات بلازما في طبقة الأيونوسفير، مما يعطل بشكل كبير اتصالات الأقمار الصناعية، وتحث هذه النتائج على إجراء مراجعات للنماذج الحالية للتفاعلات الجوية والأيونوسفيرية.
استخدم فريق دولي ملاحظات الأيونوسفير الأرضية والأقمار الصناعية لإثبات أن موجة ضغط الهواء الناتجة عن الانفجارات البركانية يمكن أن تنتج فقاعة بلازما استوائية (EPB) في طبقة الأيونوسفير، مما يؤدي إلى تعطيل الاتصالات القائمة على الأقمار الصناعية بشدة، وفقاً لموقع scitechdaily.
طبقة الأيونوسفير هي منطقة الغلاف الجوي العلوي للأرض حيث تتأين الجزيئات والذرات بواسطة الإشعاع الشمسي ، مما ينتج عنه أيونات موجبة الشحنة، المنطقة ذات أعلى تركيز للجسيمات المتأينة تسمى المنطقة F ، وهي مساحة من 150 إلى 800 كيلومتر فوق سطح الأرض، وتلعب المنطقة F دورًا مهمًا في الاتصالات الراديوية بعيدة المدى، حيث تعكس وتكسر الموجات الراديوية التي تستخدمها أنظمة تتبع الأقمار الصناعية ونظام تحديد المواقع العالمي (GPS) إلى سطح الأرض.
يمكن أن تتعطل عمليات النقل المهمة هذه بسبب المخالفات في المنطقة F. خلال النهار، يتأين الغلاف الجوي المتأين بأشعة الشمس فوق البنفسجية، مما يخلق تدرجًا كثيفًا للإلكترونات ذات الكثافة الأعلى بالقرب من خط الاستواء، ومع ذلك، فإن الاضطرابات التي تحدث في هذا، مثل حركة البلازما والمجالات الكهربائية والرياح المحايدة، ويمكن أن تتسبب في تكوين عدم انتظام موضعي لكثافة البلازما المعززة، حيث يمكن أن تنمو هذه المنطقة وتتطور، مما يخلق بنية تشبه الفقاعة تسمى EPB، ويمكن لـ EPB تأخير موجات الراديو وتقليل أداء GPS.
نظرًا لأن تدرجات الكثافة هذه يمكن أن تتأثر بالموجات الجوية، فقد تم الافتراض منذ فترة طويلة أنها تتكون من أحداث أرضية مثل النشاط البركاني، لفريق دولي بقيادة الأستاذ المساعد المعين أتسوكي شينبوري والبروفيسور يوشيزومي ميوشي من معهد أبحاث البيئة الفضائية والأرض (ISEE)، جامعة ناغويا، بالتعاون مع NICT، جامعة Electro - الاتصالات وجامعة توهوكو وجامعة كانازاوا وجامعة كيوتو و ISAS، وأتاح لهم ثوران بركان تونجا فرصة مثالية لاختبار هذه النظرية.
كان ثوران بركان تونغا أكبر ثوران بركان في التاريخ، حيث سمح ذلك للفريق باختبار نظريتهم باستخدام القمر الصناعي Arase للكشف عن تكرارات EPB ، والقمر الصناعي Himawari-8 للتحقق من الوصول الأولي لموجات ضغط الهواء وأرصاد الغلاف الأيوني الأرضية لتتبع حركة طبقة الأيونوسفير، ولاحظوا وجود بنية غير منتظمة لكثافة الإلكترون عبر خط الاستواء والتي حدثت بعد وصول موجات الضغط الناتجة عن الانفجار البركاني.
وقال شينبوري: "أظهرت نتائج هذه الدراسة أن جزيئات EPB المتولدة في المحيط الأيوني في خط الاستواء إلى خطوط العرض المنخفضة في آسيا استجابةً لوصول موجات الضغط الناجمة عن الانفجارات البركانية تحت سطح البحر قبالة تونغا".
قامت المجموعة أيضًا باكتشاف مفاجئ، لأول مرة، وأظهروا أن التقلبات الأيونوسفيرية تبدأ قبل بضع دقائق إلى بضع ساعات من موجات الضغط الجوي المشاركة في توليد فقاعات البلازما، وقد يكون لهذا آثار مهمة لأنه يشير إلى أن النموذج طويل الأمد لاقتران الغلاف الجوي، والذي ينص على أن اضطرابات الغلاف الأيوني تحدث فقط بعد الانفجار.
وقال شينبوري: "اكتشافنا الجديد هو أن الاضطرابات الأيونوسفيرية لوحظت قبل عدة دقائق إلى ساعات من الوصول الأولي لموجات الصدمة الناجمة عن ثوران بركان تونغا، وهذا يشير إلى أن انتشار موجات الغلاف الجوي السريعة في طبقة الأيونوسفير تسبب في حدوث اضطرابات في الغلاف الجوي المتأين قبل الوصول الأولي لموجات الصدمة، لذلك، يحتاج النموذج إلى المراجعة لمراعاة هذه الموجات السريعة في الغلاف الجوي في طبقة الأيونوسفير ".