Tusinder af miles over Jorden, rumvejrregler. Det er et tilsyneladende tomt og ensomt sted - et sted, hvor der er fundet et mysterium kaldet "koldt plasma" i overflod og meget vel kan have konsekvenser for vores forbindelse til Solen. Mens det forblev praktisk talt skjult, har svenske forskere skabt en ny metode til at måle disse kolde, ladede ioner. Med bevis på, at der mere end én gang er tænkt, kan disse nye fund meget vel give os ledetråde til, hvad der sker omkring andre planeter og deres naturlige satellitter.
”Jo mere du leder efter ioner med lav energi, jo mere finder man det,” sagde Mats Andre, professor i rumfysik ved det svenske Institut for Rumfysik i Uppsala, Sverige, og leder af forskerteamet, hvis fund er accepteret for publikation i Geophysical Research Letters, et tidsskrift for American Geophysical Union. ”Vi vidste ikke, hvor meget der var derude. Det er mere end endda jeg troede. ”
Hvor stammer denne gåte? De lave energi ioner begynder i den øverste del af vores atmosfære kaldet ionosfæren. Her kan solenergi fjerne elektroner fra molekyler, hvilket efterlader atomer som ilt og brint med en positiv ladning. Det har imidlertid været problematisk at finde disse ioner fysisk. Mens forskerne vidste, at de eksisterede i højder på omkring 100 kilometer (60 miles), satte Andre og kollega Chris Cully deres steder højere - mellem 20.000 og 100.000 km (12.400 til 60.000 mi). Ved kanten varierer mængden af kolde ioner mellem 50 til 70% ... hvilket udgør det meste af rummassen.
Det er dog ikke det eneste sted, hvor koldt plasma er fundet. I henhold til forskningssatellitdata og -beregninger har visse zoner i høj højde kontinuerligt lavenergiioner. Så langt det kan lyde, har holdet også opdaget dem i 100.000 km højder! Ifølge Andre er det overraskende at opdage så mange relativt kølige ioner i disse regioner, fordi der er så megen energi, der rammer jordens store højder fra solvinden - et varmt plasma omkring 1.000 gange varmere end hvad Andre anser for koldt. Hvor koldt? ”Lavenergionerne har en energi, der svarer til ca. 500.000 grader celsius (ca. en million grader Fahrenheit) ved typiske gastætheder, der findes på Jorden. Men fordi tætheden af ionerne i rummet er så lav, kan satellitter og rumfartøjer kredse uden at sprænge i flammer. ”
Det er en svær opgave at finde ud af disse lavenergieioner og måle, hvor meget materiale der forlader vores atmosfære. Andre's workshop er en satellit og et af de fire europæiske rumfartsbureauer CLUSTER-rumfartøjer. Den huser en detektor oprettet af en fin tråd, der måler det elektroniske felt mellem dem under satellitrotation. Da dataene blev samlet, fandt forskerne imidlertid et par mysterier - stærke elektriske felter i uventede områder i rummet og elektriske felter, der ikke svingede jævnt.
”For en videnskabsmand så det temmelig grim ud,” sagde Andre. ”Vi prøvede at finde ud af, hvad der var galt med instrumentet. Så indså vi, at der ikke er noget galt med instrumentet. ” Hvad de fandt åbnede deres øjne. Koldt plasma ændrede placeringen af de elektriske felter, der omgiver satellitten. Dette fik dem til at indse, at de kunne bruge deres feltmålinger til at validere tilstedeværelsen af koldt plasma. ”Det er en smart måde at omdanne begrænsningerne for en rumfartøjsbaseret detektor til aktiver,” sagde Thomas Moore, seniorprojektforsker for NASAs Magnetospheric Multiscale-mission ved Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. Han var ikke involveret i den nye forskning.
Gennem disse nye teknikker kan videnskaben måle og kortlægge Jordens kolde plasma-konvolut - og lære mere om, hvordan både varmt og koldt plasma ændrer sig under ekstreme rumvejrforhold. Denne undersøgelse peger også på en bedre forståelse af andre atmosfærer end vores egen. I øjeblikket viser de nye målinger cirka et kilogram (to pund) koldt plasma slipper ud fra Jordens atmosfære hvert sekund. Ved at have et solidt tal som grundlag for tabstakt kan forskere muligvis modellere, hvad der blev af Mars 'atmosfære - eller forklare atmosfære omkring andre planeter og måner. Det kan også hjælpe med en mere nøjagtig prognoser for rumvejr - selvom det ikke har direkte indflydelse på selve miljøet. Det er en nøgleafspiller, selvom det ikke forårsager selve skaden. ”Du vil måske vide, hvor lavtryksområdet er, for at forudsige en storm,” bemærkede Andre.
Modernisering af vejrprognose til det sted, hvor det ligner almindelig vejrprognose, var "ikke engang eksternt muligt, hvis du savner det meste af din plasma," sagde Moore med NASA. Med en måde at måle kold plasma er målet med prognoser af høj kvalitet et skridt nærmere. ”Det er ting, vi ikke kunne se og ikke kunne opdage, og så pludselig kunne vi måle det,” sagde Moore om lavenergionerne. ”Nu kan du faktisk studere det og se, om det stemmer overens med teorierne.”
Original historiekilde: American Geophysical Union News Release. For yderligere læsning: I energi med lav energi: En tidligere skjult solsystempartikelpopulation.
