Tusenvis av kilometer over jorden, romvær værregler. Det er et tilsynelatende tomt og ensomt sted - et sted hvor det er funnet et mysterium kalt "kaldt plasma" i overflod og kan ha konsekvenser for forbindelsen vår til solen. Mens det har holdt seg praktisk talt skjult, har svenske forskere laget en ny metode for å måle disse kalde, ladede ionene. Med bevis på flere der enn en gang har trodd, kan disse nye funnene veldig godt gi oss ledetråder om hva som skjer rundt andre planeter og deres naturlige satellitter.
"Jo mer du ser etter lavenergiioner, jo mer finner du," sa Mats Andre, professor i romfysikk ved det svenske instituttet for romfysikk i Uppsala, Sverige, og leder av forskerteamet hvis funn er akseptert for publisering i Geophysical Research Letters, et tidsskrift for American Geophysical Union. "Vi visste ikke hvor mye som var der ute. Det er mer enn jeg trodde. "
Hvor kommer denne gåten? Ionene med lav energi begynner i den øvre delen av atmosfæren vår, kalt ionosfæren. Her kan solenergi fjerne elektroner fra molekyler, og etterlate atomer som oksygen og hydrogen med en positiv ladning. Det har imidlertid vært problematisk å finne disse ionene fysisk. Mens forskere visste at de eksisterte i høyder på omtrent 100 kilometer, satte Andre og kollega Chris Cully nettstedene høyere - på mellom 20.000 og 100.000 km (12.400 til 60.000 mi). I kanten varierer mengden kalde ioner mellom 50 til 70% ... og utgjør mesteparten av massen av plass.
Det er imidlertid ikke det eneste stedet kaldt plasma har blitt funnet. I følge forskningssatellittdata og -beregninger har visse soner i høy høyde kontinuerlig lavenergiioner. Så langt det høres ut som det kan høres ut, har teamet også oppdaget dem i 100.000 km høyder! I følge Andre er det overraskende å oppdage så mange relativt kule ioner i disse regionene fordi det er så mye energi som treffer jordens høye høyder fra solvinden - et varmt plasma som er omtrent 1000 ganger varmere enn det Andre anser som kaldt. Hvor kaldt er det? "Lavenergiionene har en energi som tilsvarer omtrent 500 000 grader Celsius (omtrent en million grader Fahrenheit) ved typiske gasstettheter som finnes på jorden. Men fordi tettheten til ionene i rommet er så lav, kan satellitter og romfartøy gå i bane uten å sprekke i flammer. ”
Det er en unnvikende oppgave å finne disse lavenergiionene og måle hvor mye materiale som forlater atmosfæren. Andre's workshop er en satellitt og et av de fire romfartsorganisasjonene European Space Agency CLUSTER. Den rommer en detektor laget av en fin ledning som måler det elektroniske feltet mellom seg under satellittrotasjon. Men når dataene ble samlet inn, fant forskerne et par mysterier - sterke elektriske felt i uventede romområder og elektriske felt som ikke svinger jevnt.
"For en forsker så det ganske stygt ut," sa Andre. ”Vi prøvde å finne ut hva som var galt med instrumentet. Da innså vi at det ikke er noe galt med instrumentet. ” Det de fant, åpnet øynene. Kaldt plasma endret arrangementet til de elektriske feltene som omgir satellitten. Dette fikk dem til å innse at de kunne bruke feltmålingene sine for å validere tilstedeværelsen av kaldt plasma. "Det er en smart måte å gjøre begrensningene til en romfartbasert detektor til eiendeler i," sa Thomas Moore, seniorprosjektforsker for NASAs Magnetospheric Multiscale-oppdrag ved Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. Han var ikke involvert i den nye forskningen.
Gjennom disse nye teknikkene kan vitenskapen måle og kartlegge jordens kalde plasmakonvolutt - og lære mer om hvordan både varmt og kaldt plasma endres under ekstreme romværforhold. Denne forskningen peker mot en bedre forståelse av andre atmosfærer enn vår egen. Foreløpig viser de nye målingene omtrent et kilo (to pund) kaldt plasma rømmer fra jordas atmosfære hvert sekund. Ved å ha et solid tall som grunnlag for tapsrate, kan forskere kanskje modellere hva som ble av Mars 'atmosfære - eller forklare atmosfære rundt andre planeter og måner. Det kan også hjelpe til med mer nøyaktig prognoser for romvær - selv om det ikke påvirker selve miljøet direkte. Det er en nøkkelspiller, selv om det ikke forårsaker skaden i seg selv. "Det kan være lurt å vite hvor lavtrykksområdet er, for å spå en storm," bemerket Andre.
Å modernisere romværvarsel der det ligner på ordinær værvarsling, var "ikke engang ekstern mulig hvis du mangler det meste av plasmaet ditt," sa Moore, med NASA. Nå, med en måte å måle kald plasma, er målet med høykvalitetsprognoser et skritt nærmere. "Det er ting vi ikke kunne se og ikke kunne oppdage, og så plutselig kunne vi måle det," sa Moore om lavenergiionene. "Nå kan du faktisk studere det og se om det stemmer overens med teoriene."
Original historiekilde: American Geophysical Union News Release. For videre lesning: Lavenergiske ioner: En tidligere skjult solsystemets partikkelpopulasjon.
