Na tisoče kilometrov nad Zemljo vlada vesoljsko vreme. Navidez prazno in osamljeno mesto - mesto, kjer se je v izobilju našla skrivnost, imenovana "hladna plazma", ki ima lahko posledice na našo povezavo s Soncem. Čeprav je ostal skoraj skrit, so švedski raziskovalci ustvarili novo metodo za merjenje teh hladnih, nabitih ionov. Z dokazi o več kot že prej pomislekih nam lahko ta nova spoznanja zelo dobro dajo namige o tem, kaj se dogaja z drugimi planeti in njihovimi naravnimi sateliti.
"Bolj ko iščete nizkoenergijske ione, več jih boste našli," je dejal Mats Andre, profesor vesoljske fizike s švedskega inštituta za vesoljsko fiziko v Uppsali na Švedskem in vodja raziskovalne skupine, katere ugotovitve so bile sprejete za objava v reviji Ameriške geofizične zveze v Geophysical Research Letters. "Nismo vedeli, koliko je bilo tam zunaj. Več kot sem celo mislil. "
Od kod izvira ta enigma? Nizkoenergijski ioni se začnejo v zgornjem delu našega ozračja, imenovanem ionosfera. Tu sončna energija lahko odstranjuje elektrone iz molekul, pri čemer pušča atome, kot sta kisik in vodik, s pozitivnim nabojem. Vendar je bilo fizično iskanje teh ionov problematično. Medtem ko so raziskovalci vedeli, da obstajajo na nadmorski višini približno 100 kilometrov, sta Andre in kolega Chris Cully svoja mesta postavila višje - na med 20.000 in 100.000 km (12.400 do 60.000 milj). Na robu se količina hladnih ionov giblje med 50 in 70% ..., kar predstavlja večino mase prostora.
Vendar to ni edino mesto hladne plazme. Po satelitskih podatkih in izračunih nekaterih raziskovalnih območij neprekinjeno hranijo nizkoenergijske ione. Kolikor se mogoče sliši, jih je ekipa zaznala tudi na višini 100.000 km! Po Andreovih besedah je odkrivanje toliko relativno hladnih ionov v teh regijah presenetljivo, ker toliko energije zadene Zemljino višino od sončnega vetra - vroča plazma, približno 1000-krat bolj vroča od tiste, ki jo Andre smatra za hladno. Kako hladno? »Nizkoenergijski ioni imajo energijo, ki bi ustrezala približno 500.000 stopinj Celzija (približno milijon stopinj Farenhejta) pri značilnih gostotah plinov, ki jih najdemo na Zemlji. A ker je gostota ionov v vesolju tako nizka, lahko sateliti in vesoljska plovila krožijo, ne da bi izbruhnili v plamen. "
Napetost teh nizkoenergijskih ionov in merjenje, koliko materiala zapušča naše ozračje, je bila težavna naloga. Andrejeva delavnica je satelit in eno od štirih vesoljskih plovil Evropske vesoljske agencije CLUSTER. V njem je detektor, ustvarjen iz fine žice, ki med rotacijo satelita meri elektronsko polje med njima. Ko pa so bili zbrani podatki, so raziskovalci odkrili par skrivnosti - močna električna polja v nepričakovanih območjih vesolja in električna polja, ki niso nihala enakomerno.
"Za znanstvenika je bilo videti zelo grdo," je dejal Andre. „Poskušali smo ugotoviti, kaj je narobe z instrumentom. Potem smo ugotovili, da z instrumentom ni nič narobe. " Kar so našli, so odprle oči. Hladna plazma je spreminjala razporeditev električnih polj, ki obdajajo satelit. Tako so se zavedali, da lahko s pomočjo svojih meritev na terenu potrdijo prisotnost hladne plazme. "To je pameten način, kako omejitve detektorja vesoljskih plovil spremeniti v premoženje," je dejal Thomas Moore, starejši znanstvenik projekta za Nasino misijo Magnetospheric Multiscale v Goddardovem vesoljskem letalskem centru v Greenbeltu v Marylandu. V nove raziskave ni bil vključen.
Z novimi tehnikami lahko znanost izmeri in preslika Zemljino ovojnico hladne plazme - in izveste več o tem, kako se spreminjata tako vroča kot hladna plazma v ekstremnih vesoljskih vremenskih razmerah. Ta raziskava kaže na boljše razumevanje atmosfer, ki niso tudi naše. Trenutno nove meritve kažejo, da iz Zemljine atmosfere vsako sekundo pobegne kilogram (dva kilograma) hladne plazme. Znanstveniki bodo morda imeli trdno sliko kot stopnjo izgube in razložili, kaj je postalo Marsovo ozračje - ali pa razloži ozračje okoli drugih planetov in lune. Pomaga lahko tudi pri bolj natančnem vesoljskem napovedovanju vremena - tudi če ne vpliva neposredno na samo okolje. Ključni igralec je, tudi če sam ne povzroči škode. "Morda boste želeli vedeti, kje je območje nizkega tlaka, da napovedujejo neurje," je opozoril Andre.
Moderniziranje vesoljskega napovedovanja vremena, kjer je podobno kot običajno napovedovanje vremena, "sploh ni bilo mogoče na daljavo, če vam manjka večina plazme," je dejal Moore z NASA. Zdaj je z načinom merjenja hladne plazme cilj kakovostnih napovedi še korak bližje. "To je stvar, ki je nismo mogli videti in je nismo mogli zaznati, nato pa bi jo nenadoma lahko izmerili," je Moore dejal o ioni z nizko energijo. "Zdaj jo lahko dejansko preučite in preverite, ali se strinja s teorijami."
Izvirni vir zgodbe: Ameriška izdaja News Geophysical Union. Za nadaljnje branje: Nizkoenergijski ioni: prej skrita populacija delcev sončnega sistema.
