Når mystiske glødende striber med grønne tændte finske himmel i 2018, gik det ikke upåagtet hen af ivrige aurora chasers. Lysmønsteret var ukendt og underligt perfekt, når det ud mod horisonten som et sæt himmelklitter.
Det er klart nok, at lysshowet, der blev kaldt af borgerforskerne, som "klitterne" viste sig at være en ny type aurora. Denne aurora er dannet af den dramatiske dans på tyngdekraftsbølger og iltatomer ifølge nye fund offentliggjort i dag (29. januar) i tidsskriftet AGU Advances.
Vejen til opdagelse begyndte for mange år siden, da en gruppe af aurora-entusiaster sendte e-mail til Minna Palmroth, professor i computermæssig rumfysik ved University of Helsinki, hvor hun bad hende om at blive medlem af deres Facebook-gruppe. Målet? Lad Palmroth forklare fysikken bag aurorerne, de fotograferede.
Palmroth var glad for at gøre det. Efter et stykke tid indså hun, at svarene blev gentagne - så hun fortsatte med at udgive en aurora-vejledning. Men i oktober 2018 kom aurora-chaserne tilbage til hende med billeder af en forundrende aurora.
”Så indså jeg, at åh nej… jeg har ikke set dem før,” fortalte Palmroth til Live Science. Ved første blik så disse striber ud som et resultat af tyngdekraftsbølger eller densitetsforstyrrelser i den øvre atmosfære. Den øverste atmosfære er streget med mange forskellige tyngdekraftsbølger, der kører i forskellige retninger og har forskellige frekvenser og størrelser. Men denne forklaring syntes ikke at være mulig, fordi bølgerne var så jævnt spredt.
Så Palmroth og hendes team arrangerede en kampagne til aftenen den 7. oktober, hvor de samlede forskere og borgere i hele Finland for at fotografere klitterne. Ved at analysere disse fotografier begyndte teamet at forstå fysikken bag fænomenet.
Dette er ikke første gang aurora chasers identificerer et nyt himmelsk fænomen; borgerforskere opdagede også himlen glød kærligt døbt STEVE i 2018.
"Samarbejde med borgerforskere bliver stadig vigtigere, fordi de kan blive 'mobile sensorer', der let jager interessant aurora og fange nye funktioner, som forskere ikke har bemærket før," sagde Toshi Nishimura, en forskningsassistent i elektroteknologi og computerteknologi i Boston Universitetets Center for Rumfysik, der ikke var en del af studiet.
Usynlige tyngdekraftsbølger
Auroras resultat, når solen kaster ladede partikler mod vores planet. Disse partikler bevæger sig langs magnetfeltlinjerne ved vores planets poler og smækker ind i atomer og molekyler i vores atmosfære, hvilket får disse molekyler til at udsende lys. Disse fantastiske lysshows kan komme i mange forskellige former og farver; ilt gløder i grønt og rødt, mens nitrogen lyser i blåt og lilla, ifølge NASA. Astronomer bruger også formen af auroras for at lære, hvad der sker i den øvre atmosfære, hvor de dannes.
Mens de fleste auroras strækker sig lodret, strækker klitterne sig ud mod ækvator vandret i bølgende bølger. Ingen havde observeret en sådan bølgelignende struktur i en aurora før, sagde Palmroth.
Forskerne teoretiserer, at klitterne lyser op for en type sjælden atmosfærisk tyngdekraftbølge kaldet mesosfæriske boringer. Disse mesosfæriske boringer forekommer, når en tyngdekraftbølge, der stiger op i atmosfæren, bliver bøjet og klemt mellem to relativt koldere lag af atmosfæren - inversionslaget, 80,7 miles (80 kilometer) høj, og mesopausen, 100 km (100 km) høj .
I denne kanal forplantes bølgerne vandret og over lange afstande uden at falde ned, hvilket skaber skiftevis fold, der enten er beriget med ilt eller udtømt ilt. Når elektronerne fra solen strømmer ind, lyser foldene med højere iltniveauer mere end de steder der mangler ilt, hvilket skaber de karakteristiske striber.
"Dette er en meget interessant observation," sagde Steven Miller, viceadministrerende direktør for Cooperative Institute for Research in the Atmosphere ved Colorado State University, som ikke var en del af undersøgelsen. "Min første reaktion, da jeg så billederne, var, at det kunne være atmosfæriske tyngdekraftsbølger, der bliver 'fremhævet' af auroralaktiviteten - det ser ud til, at dette også er forfatterens hypotese."
Mesosfæriske boringer kan redegøre for mønstre set i klitterne, men "Jeg formoder, at 'klitter' faktisk er en undergruppe af et meget mere udbredt område af atmosfæriske tyngdekraftsbølger, der tilfældigvis fremhæves af auroraen," fortalte Miller til Live Science.
Ved at bruge stjerner på billederne som referencepunkter var teamet i stand til at beregne klittenes højde til at være ca. 100 km høj, hvilket er typisk for auroras. Men denne dårligt studerede region i atmosfæren er for høj til at måle med radarer og balloner og for lav til at sende rumfartøjer uden at de brændes op. Så det kaldes undertiden "ignorosphere", sagde Palmroth.
"Dette er første gang disse tyngdekraftsbølger observeres," sagde Palmroth. "Generelt er boringerne snarere et sjældent fænomen." Men at observere klitterne kunne afsløre mere om boringerne, sagde Palmroth.
For eksempel fandt forskere, at klitterne forekommer på samme tid og i den samme region, hvor elektromagnetisk energi fra rummet overføres til den øvre atmosfære, som Palmroth mistænker kunne forbindes til oprettelsen af det inversionslag, mesosfæriske boringer. ”Vi vil se, om dette virkelig er sandt,” sagde hun.
