Tisíce kilometrů nad zemí, pravidla kosmického počasí. Je to zdánlivě prázdné a osamělé místo - místo, kde se v hojnosti našlo tajemství zvané „studená plazma“ a může mít důsledky pro naše spojení se Sluncem. Zatímco to zůstalo prakticky skryté, švédští vědci vytvořili novou metodu měření těchto studených, nabitých iontů. S důkazem toho, že existuje více, než si kdy mysleli, mohou tyto nové nálezy velmi dobře ukázat, co se děje kolem jiných planet a jejich přirozených satelitů.
"Čím více hledáte nízkoenergetické ionty, tím více najdete," řekl Mats Andre, profesor vesmírné fyziky Švédského institutu vesmírné fyziky ve švédském Uppsale a vedoucí výzkumného týmu, jehož zjištění byla přijata. publikace v Geophysical Research Letters, časopisu American Geofyzical Union. "Nevěděli jsme, kolik toho tam bylo." Je to víc, než jsem si myslel. “
Odkud pochází tato záhada? Nízkoenergetické ionty začínají v horní části naší atmosféry zvané ionosféra. Zde sluneční energie může strhávat elektrony z molekul a nechat atomy, jako je kyslík a vodík, s kladným nábojem. Fyzické nalezení těchto iontů však bylo problematické. Zatímco vědci věděli, že existují ve výškách asi 100 kilometrů (60 mil), Andre a kolega Chris Cully nastavili svá místa výše - mezi 20 000 a 100 000 km (12 400 až 60 000 mil). Na okraji se množství studených iontů pohybuje mezi 50 až 70%… tvoří většinu prostoru.
To však není jediné místo, kde byla nalezena studená plazma. Podle výzkumných družicových dat a výpočtů některé zóny vysoké nadmořské výšky obsahují ionty s nízkou energií nepřetržitě. Pokud to bude znít, tým je také detekoval ve výškách 100 000 km! Podle Andreho je objevení tolika relativně chladných iontů v těchto regionech překvapivé, protože do vysokých výšek Země dopadá sluneční sluneční vítr tolik energie - horká plazma asi 1000krát teplejší než to, co Andre považuje za studené. Jak chladno? „Nízkoenergetické ionty mají energii, která by odpovídala přibližně 500 000 stupňů Celsia (přibližně jeden milion stupňů Fahrenheita) při typických hustotách plynu na Zemi. Ale protože hustota iontů ve vesmíru je tak nízká, satelity a kosmická loď mohou obíhat bez plamenů. “
Určení těchto nízkoenergetických iontů a měření toho, kolik materiálu opouští naši atmosféru, bylo nepolapitelným úkolem. Andreův workshop je satelit a jeden ze čtyř kosmických lodí CLUSTER Evropské kosmické agentury. Obsahuje detektor vytvořený z jemného drátu, který měří elektronické pole mezi nimi během rotace satelitu. Když však byla data shromážděna, vědci našli dvojici záhad - silná elektrická pole v neočekávaných oblastech vesmíru a elektrická pole, která rovnoměrně kolísala.
"Pro vědce to vypadalo docela ošklivě," řekl Andre. "Snažili jsme se přijít na to, co se s nástrojem stalo." Pak jsme si uvědomili, že s nástrojem není nic špatného. “ To, co našli, otevřelo oči. Chladná plazma změnila uspořádání elektrických polí obklopujících satelit. Díky tomu si uvědomili, že by mohli použít své terénní měření k ověření přítomnosti studené plazmy. "Je to chytrý způsob, jak proměnit omezení detektoru založeného na kosmické lodi na aktiva," řekl Thomas Moore, vedoucí projektu pro misi Magnetospheric Multiscale NASA v Goddard Space Flight Center v Greenbeltu v Marylandu. Nebyl zapojen do nového výzkumu.
Prostřednictvím těchto nových technik může věda měřit a mapovat chladnou plazmatickou obálku Země - a dozvědět se více o tom, jak se mění horká i studená plazma za extrémních podmínek počasí. Tento výzkum ukazuje na lepší porozumění atmosférám jiným než našim. V současné době nová měření ukazují asi kilogram (dvě libry) studené plazmy unikající ze zemské atmosféry každou sekundu. Tím, že mají pevnou hodnotu jako základ pro rychlost ztráty, mohou vědci být schopni modelovat, co se stalo s atmosférou Marsu - nebo vysvětlit atmosféra kolem ostatních planet a měsíců. Může také pomoci při přesnějším předpovídání kosmického počasí - i když to přímo neovlivňuje samotné životní prostředí. Je to klíčový hráč, i když sám o sobě nezpůsobí poškození. "Možná budete chtít vědět, kde je nízkotlaká oblast, předpovídat bouři," poznamenal Andre.
Modernizace předpovídání kosmického počasí tam, kde je podobná běžné předpovědi počasí, nebyla „ani vzdáleně možná, pokud vám chybí většina plazmy,“ řekl Moore s NASA. Nyní, s cílem měřit studenou plazmu, je cíl vysoce kvalitních předpovědí o krok blíže. "Je to něco, co jsme neviděli a nemohli jsme zjistit, a najednou jsme to dokázali změřit," řekl Moore o nízkoenergetických iontech. "Teď to můžete skutečně studovat a zjistit, zda souhlasí s teoriemi."
Původní zdroj příběhu: American Geophysical Union News Release. Pro další čtení: Nízkoenergetické ionty: Dříve skrytá populace částic sluneční soustavy.
