Bachelorstuderende viser, hvordan planetens magnetosfære ændrer sig med årstidene.
En studerende fra University of Iowa har opdaget, at en proces, der forekommer i Saturns magnetosfære, er knyttet til planetens årstider og ændringer med dem, et fund, der hjælper med at afklare længden af en Saturn-dag og kunne ændre vores forståelse af Jordens magnetosfære.
Saturns magnetosfære er den tredje største struktur i solsystemet, der kun formørkes af solens og Jupiters magnetfelter. I modsætning til Jorden, der har en synlig klippeflade og roterer en gang hver døgn, består Saturn for det meste af skyer og flydende gaslag, der hver roterer rundt om planeten med sin egen hastighed. Denne variation i rotation gjorde det vanskeligt for forskere at fastlægge tiden for planeten.
For tiår siden blev det antaget, at et stærkt og naturligt forekommende radiosignal, kaldet Saturn kilometric Radiation (SKR), ville give en nøjagtig måling af en Saturn-dag. Men data indsamlet af et ESA / NASA-rumfartøj beviste andet.
Billedkredit: NASA
Ved hjælp af data fra NASAs Cassini-rumfartøj, der kom ind i kredsløb omkring Saturn i 2004, viste UI-rumfysikeren Donald Gurnett og andre forskere, at nord- og sydpolen har deres egne SKR-"dage", der varierer over perioder i uger og år. Hvordan disse forskellige perioder opstår og drives gennem magnetosfæren er blevet et centralt spørgsmål i Cassini-missionen, ifølge NASA-embedsmænd.
Opdagelsen af Tim Kennelly, en UI-junior med hovedfag i fysik og astronomi, er en af de første direkte observationer af sæsonbestemte ændringer i Saturns magnetosfære. Derudover overføres fundet til alle planeter, der har en magnetosfære, inklusive Jorden.
”Jeg er glad for at have bidraget til vores forståelse af Saturns magnetosfære så tidligt i min karriere,” siger Kennelly, hovedforfatter af papiret, der er offentliggjort online i American Geophysical Union (AGU) Journal of Geophysical Research. ”Jeg håber, at denne tendens fortsætter.”
Videnskabsfolk har vidst i nogen tid, at Saturns magnetosfæriske processer er koblet sammen, fra den aktivitet, der genererer SKR-emissionen relativt nær planeten til de periodiske underskrifter i Saturns magnetosfære, der strækker sig milevis af kilometer nedstrøms i planetens magnetotail. Men de vidste ikke, hvordan de var knyttet sammen.
Se større | Saturns nordpol i det friske lys om foråret afsløres i dette farvebillede fra NASAs Cassini-rumfartøj. Billedkredit: NASA / JPL-Caltech / SSI
Kennelly analyserede fænomener, der er optaget mellem juli 2004 og december 2011 af Cassinis UI-bygget Radio og Plasma Wave Science (RPWS) instrument og kom til nogle nye konklusioner om, hvordan begivenhederne hænger sammen. Først kiggede han på indadgående "fluxrør" bestående af varm, elektrisk ladet gas, kaldet plasma. Med fokus på rørene, da de oprindeligt dannede sig, og før de havde en chance for at sprede sig under påvirkning af magnetosfæren, fandt han, at forekomsten af rørene korrelerer med aktivitet i den nordlige og sydlige halvkugle afhængigt af sæsonen.
Kennelly fandt, at om vinteren på den nordlige halvkugle korrelerer forekomsten af fluxrør med SKR-perioden med oprindelse i den nordlige halvkugle. Et lignende fluxrør og SKR-korrelation blev bemærket for den sydlige halvkugle i løbet af den sydlige vinter. Begivenhederne er stærkt beordrede, siger han, og følger Saturns sæsonændringer.
Denne konstatering kan ændre, hvordan forskere ser på jordens magnetosfære og Van Allen-strålingsbælterne, der påvirker en række aktiviteter på Jorden, lige fra rumfartsikkerhed til satellit- og mobiltelefonkommunikation.
Når han kommenterer sin forskningserfaring, siger Kennelly, ”Jeg er virkelig tilfreds med den støtte, jeg har modtaget fra Don Gurnetts gruppe. De lader mig gøre meget af forskningen på egen hånd. Jeg er virkelig taknemmelig. ”Han tilføjer, at han begynder at søge på kandidatskoler næste semester og planlægger at optjene sin doktorgrad i plasmafysik.
Foruden Kennelly inkluderer UI-forskere UI-postdoktorist Jared Leisner, lektor forsker George Hospodarsky og Donald Gurnett, leder af RPWS-instrumentundersøgelsen og James A. Van Allen / Roy J. og Lucille A. Carver Professor i fysik og astronomi .
Tidsskriftpapiret findes på: onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/jgra.50152/full.
Via University of Iowa