Elektronflukser i jordas strålingsbelter oppstår som et resultat av samspillet mellom kosmiske stråler og atomer i de øvre lagene i planetens atmosfære, og "slår ut" nøytroner fra dem, ifølge en artikkel publisert i tidsskriftet Nature.
”For første gang var vi i stand til å oppdage dannelsen av disse høyenergi-elektronene i den indre kanten av Van Allen-beltene. Vi klarte å løse en gåte som fysikere undret seg over i nesten seks tiår, sier Xinlin Li fra University of Colorado i Boulder (USA).
Jorden, i motsetning til Venus og en rekke andre planeter i solsystemet, har sitt eget magnetfelt, som genereres som et resultat av bevegelsen av væskestrømmer av metall i kjernen. Dette magnetfeltet fungerer som et slags "skjold" som reflekterer kosmiske stråler, partikler med høyt energi og beskytter jorden mot solvinden og utsprøytningen av koronalmassen på solen.
Spor etter dens eksistens er de såkalte van Allen-beltene - to områder i høyder på rundt 6 tusen og 60 tusen kilometer fra jordoverflaten, der det er et stort antall høyeenergi-protoner og elektroner, "fanget" av jordas magnetfelt og beveger seg i en slags magnetfelle. Deres interaksjon med atmosfæren genererer vakre auroras, og fører under solslyng til radioforstyrrelser og andre tekniske problemer.
Et av de viktigste mysteriene til Van Allen Belts siden oppdagelsen i 1958 er hvor de høye energi-elektronene og protonene som bebor jordas strålingsskjold og genererer fakler ved planetens poler kommer fra. Som Lee bemerker, har forskere lenge mistenkt at kilden deres er kosmiske stråler som kolliderer med atomer i atmosfæren, men de hadde ikke entydige bevis for dette.
Et ekstra problem er at kosmiske stråler, generert av supernovaeksplosjoner og pulsaraktivitet, "bombarderer" jorden med omtrent samme frekvens, mens antallet og egenskapene til elektroner i Van Allen-beltene kan endre seg dramatisk med en veldig høy hastighet. Dette får mange forskere til å tvile på at disse elektronene oppstår som et resultat av nøytronforfall, som kosmiske stråler "slår ut" av nitrogen- og oksygenatomer.
For å teste disse ideene samlet Lee og studentene hans CSSWE-mikrosatellitt, utstyrt med miniatyrmotstykker av elektron- og protondetektorene som ble utviklet ved University of Colorado for RBSP-sonder som ble lansert av NASA i august 2012 for å studere strukturen til Van Allen-beltene.
Denne satellitten ble skutt inn i en lavere bane, og den studerte ikke de indre lagene i Van Allen-beltene, men den nedre kanten av den første delen, hvor, som forskere antydet, det skulle produseres elektroner og protoner under kollisjoner av gassmolekyler og "gjester fra verdensrommet".
Salgsfremmende video:
Slike kollisjoner, som forskere forklarer, bør føre til at det skapes protoner og elektroner i svært trange energiområder, slik at de lett kan beregnes og estimeres hvor ofte kosmiske stråler kolliderer med atmosfæriske atomer, og forstå hvilken rolle de spiller for å fylle Van Allen-beltene og hvordan de kommer dit.
Som disse målingene viste, oppstår slike elektroner i store mengder i en høyde tilnærmet lik jordens radius, og hastigheten på deres dannelse og deres egenskaper forble konstant i alle regioner og i alle høyder. Dette taler for at de faktisk er generert av kosmiske stråler.
Videre er dette dokumentert av antall elektroner registrert av CSSWE - antallet deres, som forskere bemerker, tilsvarer nesten ideelt til hvor mange nøytroner som skal generere kosmiske stråler. Alt dette vitner følgelig om at nesten alle elektronene som deltar i fødselen av auroras er av et virkelig "kosmisk" opphav.
