Hver gang en impuls treffer skjoldets ytre grense - et område kjent som magnetopausen - rykker det gjennom sin overflate og reflekteres tilbake når de når magnetpolene, akkurat som en trommelflate som en perkusjonist slår den.
Og (trommelrull) dette er første gang siden forskere foreslo magnetopausen-er-som-en-trommel-ideen for 45 år siden at teknologi har registrert fenomenet direkte, sa forskerne.
Dagsiden magnetosfæren, siden av magnetfeltet direkte mellom jorden og solen, er et stort sted. Den strekker seg vanligvis 10 ganger jordens radius mot solen, eller omtrent 41 000 mil (66 000 kilometer), sa forskningslederforskeren Martin Archer, en romplasmafysiker ved Queen Mary University i London.
Bevegelser i magnetopausen kan påvirke strømmen av energi i jordas rommiljø, bemerket Archer. For eksempel kan magnetopausen påvirkes av solvind, så vel som ladede partikler i form av plasma som blåser av solen. Disse interaksjonene med magnetopausen kan igjen potensielt skade teknologi, inkludert strømnett og GPS-enheter.
Selv om fysikere hadde foreslått at sprengninger fra verdensrommet kunne vibrere magnetopausen som en tromme, hadde de aldri sett den i aksjon. Archer visste at dette ville være et utfordrende fenomen å fange; man vil trenge flere satellitter på akkurat de rette stedene til rett tid (det vil si akkurat som magnetopausen ble sprengt med en sterk impuls). Disse håpene var ikke bare å fange opp vibrasjonene, men også utelukke andre faktorer som kan ha forårsaket eller bidratt til trommellignende bølger.
Men Archer og teamet hans var usperret, og studerte teorien om disse trommellignende svingningene, med hensyn til visse kompleksiteter som ble utelatt fra den opprinnelige teorien, fortalte Archer til Live Science. "Dette innebar å kombinere mer realistiske modeller av hele magnetosfæren på dagen, samt å kjøre globale datasimuleringer av magnetosfærens respons på skarpe impulser."
Disse modellene og simuleringene "ga oss testbare forutsigelser å søke etter i satellittobservasjoner," sa han.
Deretter samlet forskerne "en liste over kriterier som ville være nødvendige for å gi entydig bevis på denne trommelen," sa Archer. Disse kriteriene var strenge, og krevde tilstedeværelse av minst fire satellitter på rad nær magnetosfæregrensen. Først da kunne forskerne samle inn data om drivimpulsen, bevegelsen av grensen og signaturlydene innenfor magnetosfæren, sa han.
Utrolig nok falt alt på plass for forskerne. NASAs tidshistorie over hendelser og makroskalainteraksjoner under underjordiske oppgaver (THEMIS) -oppdraget har fem identiske sonder som studerte aurora polaris, eller polarlysene. Dette romfartøyet klarte å krysse av for hver boks som Archer og teamet hans trengte for å bekrefte at magnetosfæren vibrerte som en tromme, sa han.
"Vi fant de første direkte og utvetydige observasjonsbevisene for at magnetopausen vibrerer i et stående bølgemønster, som en tromme, når den blir truffet av en sterk impuls," sa Archer. "Gitt de 45 årene siden den opprinnelige teorien, ble det antydet at de rett og slett ikke kan forekomme, men vi har vist at de er mulige."
Archer beskriver funnet mer detaljert i en video han laget.
Funnet var musikk for Archer ører.
"Jordens magnetfelt er et gigantisk musikkinstrument hvis symfoni påvirker oss sterkt gjennom romvær," sa han. "Vi har kjent at analoger til vind- og strenginstrumenter forekommer i det i flere tiår, men nå kan vi legge litt slagverk i blandingen."
Imidlertid er det i utgangspunktet umulig å høre disse vibrasjonene i verdensrommet. "Frekvensene vi oppdaget - 1,8 og 3,3 millihertz - er over 10 000 ganger for lave i tonehøyde til å være hørbare for det menneskelige øret," sa Archer.
Videre, "det er så få partikler i verdensrommet, at trykket assosiert med svingningene ikke ville være sterkt nok til å bevege en trommehinne," bemerket han. For å høre dataene måtte han og teamet hans "manipulere dataene fra de følsomme instrumentene ombord på THEMIS-probene for å konvertere signalene til noe hørbart for oss."
Redaktørens merknad: Historien ble korrigert for å endre megahertz til millihertz. En millihertz er tusen ganger mindre enn en Hertz, og det er grunnen til at frekvensene fra magnetopausen er for lave i tonehøyde til at det menneskelige øret kan høre.
