Хиляди мили над Земята, правилата за космическо време. Това е привидно празно и самотно място - такова, където мистерия, наречена „студена плазма“, е открита в изобилие и може да има отражение върху връзката ни със Слънцето. Въпреки че е останал почти скрит, шведските изследователи са създали нов метод за измерване на тези студени, заредени йони. С доказателства за повече от веднъж мислили, тези нови открития могат много да ни дадат улики какво се случва около други планети и техните естествени спътници.
„Колкото повече търсите нискоенергийни йони, толкова повече ще намерите“, казва Матс Андре, професор по космическа физика в Шведския институт за космическа физика в Упсала, Швеция, и ръководител на изследователския екип, чиито открития са приети за публикация в Geophysical Research Letters, списание на Американския геофизичен съюз. „Не знаехме колко е там. Това е повече, отколкото дори мислех. "
Откъде произхожда тази загадка? Ниско-енергийните йони започват в горната част на нашата атмосфера, наречена йоносфера. Тук слънчевата енергия може да отдели електрони от молекулите, оставяйки атоми като кислород и водород с положителен заряд. Въпреки това физическото намиране на тези йони се оказа проблематично. Докато изследователите знаеха, че съществуват на височина от около 100 километра (60 мили), Андре и колегата му Крис Къли определят местата си по-високо - между 20 000 и 100 000 км (от 12 400 до 60 000 мили). На ръба количеството на студените йони варира между 50 и 70% ... съставлявайки по-голямата част от масата на пространството.
Това обаче не е единственото място, където е открита студена плазма. Според данните от спътниковите данни и изчисленията, някои зони с висока надморска височина притежават йони с ниска енергия. Колкото и да звучи, екипът ги е открил и на височина от 100 000 км! Според Андре откриването на толкова много относително хладни йони в тези региони е изненадващо, защото толкова много енергия удря на височината на Земята от слънчевия вятър - гореща плазма, около 1000 пъти по-гореща от тази, която Андре смята за студена. Колко студено? „Ниско енергийните йони имат енергия, която би отговаряла на около 500 000 градуса по Целзий (около един милион градуса по Фаренхайт) при типични плътности на газ, открити на Земята. Но тъй като плътността на йоните в космоса е толкова ниска, спътниците и космическите кораби могат да орбитират, без да избухнат в пламък. "
Определянето на тези нискоенергийни йони и измерването на това колко материал напуска атмосферата ни беше неуловима задача. Работилницата на Андре е сателит и един от четирите космически кораба на Европейската космическа агенция CLUSTER. В него се намира детектор, създаден от фина жица, която измерва електронното поле между тях по време на сателитно въртене. Въпреки това, когато данните бяха събрани, изследователите откриха двойка мистерии - силни електрически полета в неочаквани пространства и електрически полета, които не се колебаеха равномерно.
"На един учен изглеждаше доста грозно", каза Андре. „Опитахме се да разберем какво не е наред с инструмента. Тогава разбрахме, че няма нищо лошо в инструмента. " Това, което намериха, отвори очи. Студената плазма променяше разположението на електрическите полета около сателита. Това ги накара да разберат, че могат да използват полевите си измервания, за да потвърдят наличието на студена плазма. „Това е умен начин да превърнете ограниченията на детектор, базиран на космически кораби, в активи“, казва Томас Мур, старши учен по проекта за мисията на Magnetospheric Multiscale на НАСА в Центъра за космически полети Годдард в Грийнбелт, Мериленд. Той не е участвал в новите изследвания.
Чрез тези нови техники науката може да измерва и картографира земната обвивка на студената плазма - и да научи повече за това как и горещата, и студената плазма се променят при екстремни космически атмосферни условия. Това изследване насочва към по-добро разбиране на атмосфери, различни от нашата също. В момента новите измервания показват, че килограм (два килограма) студена плазма изтича от земната атмосфера всяка секунда. Като имат солидна цифра като основа за степента на загуба, учените може да могат да моделират какво е станало в атмосферата на Марс - или да обяснят атмосфера около други планети и луни. Той може също да помогне за по-точно прогнозиране на времето в космоса - дори и да не влияе пряко върху самата среда. Той е ключов играч, дори и сам да не причини щети. „Може да искате да знаете къде е зоната с ниско налягане, за да предскажете буря“, отбеляза Андре.
Модернизирането на космическото прогнозиране на времето до мястото, което е подобно на обикновеното прогнозиране на времето, „дори не беше възможно отдалечено, ако ви липсва по-голямата част от вашата плазма“, каза Мур от НАСА. Сега, с начин за измерване на студена плазма, целта на висококачествените прогнози е една стъпка по-близо. „Това е нещо, което не можахме да видим и не можахме да открием, и изведнъж бихме могли да го измерим“, каза Мур за ниско енергийните йони. "Сега можете да го изучите в действителност и да видите дали той е съгласен с теориите."
Оригинален източник на история: Американски геофизичен съюз News Release. За допълнително четене: Нискоенергийни йони: скрита по-рано популация на частици от слънчевата система.
