En ny undersøgelse giver det første afgørende bevis på eksistensen af en rumvind, der først blev foreslået teoretisk for over 20 år siden.
Ved at analysere data fra Det Europæiske Rumorganisations Cluster-rumfartøj opdagede forsker Iannis Dandouras denne plasmasfæriske vind, såkaldt fordi det bidrager til tab af materiale fra plasmasfæren, en doughnut-formet region, der strækker sig over Jordens atmosfære. Resultaterne offentliggøres i dag i Annales Geophysicae, et tidsskrift for European Geosciences Union (EGU).
”Efter langvarig gennemgang af dataene var der, en langsom, men stabil vind, der frigav ca. 1 kg plasma hvert sekund i den ydre magnetosfære: det svarer til næsten 90 ton hver dag. Det var bestemt en af de bedste overraskelser, jeg nogensinde har haft! ”Sagde Dandouras fra Research Institute in Astrophysics and Planetology i Toulouse, Frankrig.
Plasmaudstrømning fra plasma-sfære til magnetosfære. Kredit: ESA / ATG medialab
Plasmasfæren er et område fyldt med ladede partikler, der optager den indre del af Jordens magnetosfære, som domineres af planetens magnetfelt.
For at detektere vinden analyserede Dandouras egenskaberne for disse ladede partikler ved hjælp af information indsamlet i plasma-atmosfæren af ESAs Cluster-rumfartøj. Endvidere udviklede han en filtreringsteknik for at eliminere støjkilder og for at se efter plasmabevægelse langs den radiale retning, enten rettet mod Jorden eller det ydre rum.
Som beskrevet i den nye Annales Geophysicae-undersøgelse viste dataene en jævn og vedvarende vind, der bærer omkring et kilo af plasmasfærens materiale udad hvert sekund med en hastighed på over 5.000 km / t. Denne plasmabevægelse var til stede på alle tidspunkter, selv når Jordens magnetfelt ikke blev forstyrret af energiske partikler fra Solen.
Forskere forudsagde en rumvind med disse egenskaber for over 20 år siden: det er resultatet af en ubalance mellem de forskellige kræfter, der styrer plasmabevægelse. Men direkte detektion undgik observation indtil nu.
"Den plasmaspheriske vind er et svagt fænomen, der kræver for dens detekteringsfølsomme instrumentering og detaljerede målinger af partiklerne i plasmasfæren og den måde, de bevæger sig på," forklarer Dandouras, der også er vicepræsident for EGU's planetariske og solsystem videnskabelige afdeling .
Vinden bidrager til tab af materiale fra jordens øverste atmosfæriske lag og er samtidig en kilde til plasma for den ydre magnetosfære derover. Dandouras forklarer: ”Den plasmaspheriske vind er et vigtigt element i massebudgettet for plasmasfæren og har konsekvenser for, hvor lang tid det tager at genopfylde denne region, efter at den eroderet efter en forstyrrelse af planetens magnetfelt. På grund af den plasmaspheriske vind er det at hælde stof i en utæt beholder at levere plasma - fra den øvre atmosfære under den - til at genopfylde plasma-atmosfæren.
Plasmasfæren, det vigtigste plasmabeservoir inde i magnetosfæren, spiller en afgørende rolle i styringen af jordens strålingsbælter. Disse udgør en strålingsfare for satellitter og for astronauter, der rejser gennem dem. Plasmasfærens materiale er også ansvarligt for at indføre en forsinkelse i udbredelsen af GPS-signaler, der passerer gennem den.
”At forstå de forskellige kilde- og tabsmekanismer for plasmasfærisk materiale og deres afhængighed af de geomagnetiske aktivitetsbetingelser er således væsentlig for at forstå dynamikken i magnetosfæren og også for at forstå de underliggende fysiske mekanismer for nogle rumvejsfenomener,” siger Dandouras.
Michael Pinnock, chefredaktør for Annales Geophysicae anerkender vigtigheden af det nye resultat. ”Det er et meget flot bevis på eksistensen af den plasma-vinde. Det er et vigtigt skridt fremad med validering af teorien. Modeller af plasmasfæren, hvad enten det er til forskningsformål eller rumvejrsprogrammer (f.eks. GPS-signaludbredelse) skal nu tage dette fænomen i betragtning, ”skrev han i en.
Lignende vinde kunne eksistere omkring andre planeter, hvilket giver dem en måde for dem at miste atmosfærisk materiale ud i rummet. Atmosfærisk flugt spiller en rolle i udformningen af en planetens atmosfære og dermed dens anvendelighed.
via Den Europæiske Geovidenskabs Union