La mii de kilometri deasupra Pământului, regulile meteorologice spațiale. Este un loc aparent gol și singur - unul în care un mister numit „plasmă rece” a fost găsit în abundență și poate avea implicații cu conexiunea noastră la Soare. Deși a rămas practic ascunsă, cercetătorii suedezi au creat o nouă metodă pentru a măsura acești ioni încărcați la rece. Cu dovezi despre mai multe ori de câte ori s-au gândit, aceste noi descoperiri ne pot oferi foarte bine indicii despre ce se întâmplă în jurul altor planete și sateliții lor naturali.
„Cu cât căutați mai mulți ioni cu consum redus de energie, cu atât găsiți”, a spus Mats Andre, profesor de fizică spațială la Institutul Suedez de Fizică Spațială din Uppsala, Suedia și lider al echipei de cercetare ale cărei descoperiri au fost acceptate pentru publicare în Geophysical Research Letters, o revistă a Uniunii Geofizice Americane. „Nu știam cât de mult era acolo. Este mai mult decât mă gândeam. "
De unde provine această enigmă? Ionii cu energie scăzută încep în porțiunea superioară a atmosferei noastre numită ionosferă. Aici energia solară poate îndepărta electronii din molecule, lăsând atomi precum oxigenul și hidrogenul cu o sarcină pozitivă. Cu toate acestea, găsirea fizică a acestor ioni a fost problematică. În timp ce cercetătorii știau că există la altitudini de aproximativ 100 de kilometri (60 de mile), Andre și colegul Chris Cully și-au așezat locurile mai sus - între 20.000 și 100.000 km (12.400 - 60.000 km). La margine, cantitatea de ioni reci variază între 50 și 70% ... ocupând cea mai mare parte a masei de spațiu.
Cu toate acestea, acesta nu este singurul loc în care s-a găsit plasmă rece. Conform datelor și calculelor satelitului de cercetare, anumite zone de mare altitudine adăpostesc ioni cu energie redusă. În măsura în care poate părea, echipa le-a detectat și la altitudini de 100.000 km! Potrivit lui Andre, descoperirea atâtor ioni relativ reci în aceste regiuni este surprinzător, deoarece există atâta energie care lovește altitudinile Pământului de vântul solar - o plasmă fierbinte de aproximativ 1.000 de ori mai cald decât ceea ce Andre consideră rece. Ce frig? „Ionii cu consum redus de energie au o energie care ar corespunde la aproximativ 500.000 de grade Celsius (aproximativ un milion de grade Fahrenheit) la densitățile tipice de gaz găsite pe Pământ. Dar, deoarece densitatea ionilor în spațiu este atât de scăzută, sateliții și navele spațiale pot orbita fără a izbucni în flăcări. "
Identificarea acestor ioni cu consum redus de energie și măsurarea cât de mult material lasă atmosfera noastră a fost o sarcină evazivă. Atelierul lui Andre este un satelit și una dintre cele patru nave spațiale CLUSTER ale Agenției Spațiale Europene. Găzduiește un detector creat dintr-un fir fin care măsoară câmpul electronic dintre ei în timpul rotației satelitului. Cu toate acestea, atunci când datele au fost colectate, cercetătorii au descoperit o pereche de mistere - câmpuri electrice puternice în zone neașteptate de spațiu și câmpuri electrice care nu au fluctuat uniform.
"Pentru un om de știință, părea destul de urât", a spus Andre. „Am încercat să ne dăm seama ce nu era în regulă cu instrumentul. Atunci ne-am dat seama că nu este nimic în neregulă cu instrumentul. ” Ceea ce au găsit le-a deschis ochii. Plasma rece schimba amenajarea câmpurilor electrice din jurul satelitului. Acest lucru i-a făcut să-și dea seama că își pot folosi măsurătorile de teren pentru a valida prezența plasmei reci. „Este o modalitate inteligentă de a transforma limitele unui detector bazat pe nave spațiale în active”, a declarat Thomas Moore, om de știință principal al proiectului pentru misiunea Magnetospheric Multiscale NASA la Goddard Space Flight Center din Greenbelt, Maryland. Nu a fost implicat în noile cercetări.
Prin aceste noi tehnici, știința poate măsura și cartografia plicul cu plasmă rece a Pământului - și poate afla mai multe despre modul în care se schimbă atât plasma caldă, cât și cea rece în condițiile meteorologice extreme. Această cercetare indică o mai bună înțelegere a atmosferelor, altele decât ale noastre. În prezent, noile măsurători arată că aproximativ un kilogram (două kilograme) de plasmă rece scapă din atmosfera Pământului în fiecare secundă, având o cifră solidă ca bază pentru rata de pierdere, oamenii de știință ar putea să modeleze ceea ce a devenit atmosfera lui Marte - sau să explice atmosferă în jurul altor planete și luni. De asemenea, poate ajuta la prognoza meteo spațială mai precisă - chiar dacă nu influențează direct mediul însuși. Este un jucător cheie, chiar dacă nu provoacă daunele în sine. „Poate doriți să știți unde este zona cu presiune joasă, pentru a prezice o furtună”, a remarcat Andre.
Modernizarea prognozelor meteo în spațiu în cazul în care este similară cu prognoza meteo obișnuită, nu a fost „chiar posibil de la distanță dacă nu îți lipsește cea mai mare parte a plasmei”, a declarat Moore, cu NASA. Acum, cu o modalitate de a măsura plasma rece, obiectivul prognozelor de înaltă calitate este cu un pas mai aproape. „Sunt lucruri pe care nu le-am putut vedea și nu le-am putut detecta, și apoi, dintr-o dată, le-am putea măsura”, a spus Moore despre ioni cu consum redus de energie. „Acum îl puteți studia și vedeți dacă este de acord cu teoriile.”
Sursa de poveste originală: Comunicat de presă al Uniunii Geofizice Americane. Pentru lectură suplimentară: ioni cu consum redus de energie: populație de particule a sistemului solar anterior ascunsă.
