Κατά τη διάρκεια της δεκαετίας του 1950 και λίγο πριν ξεκινήσει ο μεγάλος «Διαστημικός Αγώνας», επιστήμονες όπως η Kristian Birkeland, ο Carl Stormer και ο Nicholas Christofilos είχαν δώσει ιδιαίτερη προσοχή σε μια θεωρία - μια που περιλάμβανε παγιδευμένα, φορτισμένα σωματίδια σε έναν δακτύλιο γύρω από τη Γη. Αυτό το ντόνατ πλάσματος που κρατήθηκε στη θέση του από το μαγνητικό πεδίο του πλανήτη μας επιβεβαιώθηκε αργότερα από τις τρεις πρώτες αποστολές του Explorer υπό την καθοδήγηση του Δρ. James Van Allen. Τροφοδοτημένος από ίσως ηλιακούς ανέμους ή κοσμικές ακτίνες, η γνώση της ύπαρξής τους ήταν η ουσία των εφιάλτων για ένα ομοιόμορφο κοινό. Ενώ η «ακτινοβολία» μπορεί να επηρεάσει αντικείμενα που διέρχονται από αυτήν, δεν φτάνει στη Γη και αυτή η συνειδητοποίηση προκάλεσε γρήγορα τους φόβους να πεθάνουν. Ωστόσο, εξακολουθούν να υπάρχουν πολλές αναπάντητες ερωτήσεις σχετικά με τις ζώνες ακτινοβολίας Van Allen που εκκρίνουν τη σύγχρονη επιστήμη.
Με τα χρόνια μάθαμε ότι αυτές οι ζώνες ακτινοβολίας αποτελούνται από ηλεκτρόνια και ενεργητικά φορτισμένα σωματίδια. Έχουμε τεκμηριώσει το γεγονός ότι μπορούν να συρρικνωθούν και να διογκωθούν ανάλογα με την ποσότητα της ηλιακής ενέργειας που λαμβάνουν, αλλά αυτό που οι ερευνητές δεν μπόρεσαν να εντοπίσουν είναι ακριβώς αυτό που προκαλεί αυτές τις απαντήσεις. Τα σωματίδια έρχονται και τα σωματίδια πηγαίνουν - αλλά δεν υπάρχει σταθερή απάντηση χωρίς στοιχεία. Μια σχετική ερώτηση ήταν να προσδιοριστεί εάν τα σωματίδια διαφεύγουν στον διαπλανητικό χώρο όταν οι ζώνες συρρικνώνονται - ή πέφτουν στη Γη; Μέχρι τώρα, ήταν ένα αίνιγμα, αλλά μια νέα μελέτη που χρησιμοποιεί πολλά διαστημόπλοια ταυτόχρονα ήταν να εντοπίσει τα σωματίδια και να ακολουθήσει το μονοπάτι.
«Για μεγάλο χρονικό διάστημα, πιστεύεται ότι τα σωματίδια θα καταβυθίζονται προς τα κάτω από τις ζώνες», λέει ο Drew Turner, επιστήμονας στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, στο Λος Άντζελες, και πρώτος συγγραφέας σε ένα έγγραφο για αυτά τα αποτελέσματα που εμφανίστηκαν στο διαδίκτυο στη Φυσική Φυσικής τον Ιανουάριο. 29, 2012. «Αλλά πιο πρόσφατα, οι ερευνητές θεωρούσαν ότι ίσως τα σωματίδια θα μπορούσαν να σκουπίσουν προς τα έξω. Τα αποτελέσματά μας για αυτήν την εκδήλωση είναι ξεκάθαρα: δεν είδαμε καμία αύξηση στην καθίζηση.
Από τον Οκτώβριο έως τον Δεκέμβριο του 2003, οι ιμάντες ακτινοβολίας διογκώθηκαν και συρρικνώθηκαν ως απάντηση στις γεωμαγνητικές καταιγίδες καθώς τα σωματίδια εισήλθαν και διαφεύγουν από τους ιμάντες. Πίστωση: NASA / Goddard Scientific Visualization Studio
Ωστόσο, αυτή δεν είναι απλή απάντηση σε μια απλή ερώτηση. Η κατανόηση της κίνησης των σωματιδίων μπορεί να διαδραματίσει κρίσιμο ρόλο στην προστασία των δορυφορικών συστημάτων μας καθώς διέρχονται από τους ιμάντες Van Allen - και τις εκτεταμένες επεκτάσεις ακτινοβολίας. Όπως γνωρίζουμε, ο Ήλιος παράγει άφθονες ποσότητες φορτισμένων σωματιδίων στους αστρικούς ανέμους και - μερικές φορές - μπορεί να εκραγεί προς την κατεύθυνσή μας κατά τη διάρκεια εκτοξεύσεων μάζας (CME) ή κρούσης που προκαλούνται από γρήγορους ηλιακούς ανέμους που προσπερνούν αργούς ανέμους που ονομάζονται περιοχές αλληλεπίδρασης συν-περιστρεφόμενες. - CIRs). Όταν κατευθύνονται με τον τρόπο μας, διαταράσσουν τη μαγνητόσφαιρα της Γης σε ένα γεγονός γνωστό ως γεωμαγνητική καταιγίδα. Κατά τη διάρκεια μιας «καταιγίδας» τα σωματίδια του ιμάντα ακτινοβολίας είναι γνωστό ότι μειώνουν και αδειάζουν τον ιμάντα μέσα σε ώρες… μια εξάντληση που μπορεί να διαρκέσει για μέρες. Ενώ αυτό είναι τεκμηριωμένο, απλά δεν γνωρίζουμε την αιτία, πολύ λιγότερο τι κάνει τα σωματίδια να φύγουν!
Για να αποκτήσετε μια πιο σταθερή αντίληψη για ό, τι συμβαίνει απαιτεί πολλαπλά διαστημόπλοια που μετρούν τις αλλαγές σε πολλά σημεία ταυτόχρονα. Αυτό επιτρέπει στους επιστήμονες να προσδιορίσουν εάν μια ενέργεια που συμβαίνει σε ένα μέρος επηρεάζει μια άλλη αλλού. Αν και ανυπομονούμε για τα αποτελέσματα της αποστολής Radiation Belt Storm Probes (RBSP), δεν έχει προγραμματιστεί να ξεκινήσει μέχρι τον Αύγουστο του 2012. Εν τω μεταξύ, οι ερευνητές έχουν συνδυάσει δεδομένα από δύο ευρέως διαχωρισμένα διαστημόπλοια για να πάρουν έναν πρώιμο προσδιορισμό του τι συμβαίνει κατά τη διάρκεια ενός συμβάν απώλειας.
«Μπαίνουμε σε μια εποχή όπου τα πολυδιαστημικά σκάφη είναι το κλειδί», λέει ο Βασίλης Αγγελόπουλος, ένας επιστήμονας του διαστήματος στο UCLA, και ο κύριος ερευνητής του THEMIS και ένας συγγραφέας στο χαρτί. «Το να μπορείς να ενώσεις ένα στόλο διαθέσιμων πόρων σε μία μελέτη καθίσταται πλέον απαραίτητο να κάνεις μια γωνία στην κατανόηση του περιβάλλοντος της Γης».
Από πού προήλθαν λοιπόν αυτές οι πρώτες πληροφορίες υποστήριξης; Ευτυχώς η ομάδα μπόρεσε να παρατηρήσει μια μικρή γεωμαγνητική καταιγίδα που συνέβη στις 6 Ιανουαρίου 2011. Συμμετέχοντας στα τρία διαστημόπλοια της NASA THEMIS (Time History of Events and Macroscale Interactions during Substorms), δύο GOES (Geostationary Operational Environment Satellite) η Εθνική Ωκεάνια και Ατμοσφαιρική Διοίκηση (NOAA) και έξι POES (Polar Operational Environmental Satellite), που λειτουργούν από κοινού από το NOAA, και ο Ευρωπαϊκός Οργανισμός για την Εκμετάλλευση Μετεωρολογικών Δορυφόρων (EUMETSAT), μπόρεσαν να πιάσουν ηλεκτρόνια που κινούνται κοντά στο ταχύτητα φωτός καθώς έπεσαν από τη ζώνη για πάνω από έξι ώρες. Σε τροχιά γύρω από τις ζώνες του ισημερινού της Γης, τα διαστημόπλοια THEMIS και GOES αποτελούν μέρος της ομάδας. Το διαστημικό σκάφος POES διέρχεται από τους ιμάντες ακτινοβολίας αρκετές φορές την ημέρα καθώς ταξιδεύει σε χαμηλότερο υψόμετρο και κοντά στους πόλους. Συνδυάζοντας δεδομένα, οι επιστήμονες μπόρεσαν να πάρουν αρκετά σημεία παρατήρησης και απέδειξαν - χωρίς αμφιβολία - ότι τα σωματίδια έφυγαν από τη ζώνη μέσω του διαστήματος και δεν επέστρεψαν στη Γη.
«Ήταν μια πολύ απλή καταιγίδα», λέει ο Turner. "Δεν είναι μια ακραία περίπτωση, οπότε πιστεύουμε ότι είναι πολύ χαρακτηριστικό του τι συμβαίνει γενικά και τα συνεχιζόμενα αποτελέσματα από ταυτόχρονες στατιστικές μελέτες το υποστηρίζουν αυτό."
Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, το διαστημικό σκάφος παρατήρησε επίσης μια περιοχή χαμηλής πυκνότητας των ζωνών Van Allen που εμφανίστηκε κατά μήκος της περιφέρειας και ταξίδεψε προς τα μέσα. Αυτό φαίνεται να αποτελεί ένδειξη ότι τα σωματίδια ήταν συνδεδεμένα προς τα έξω. Εάν αυτό ήταν ένα φυσιολογικό περιστατικό, είναι λογικό ότι ένας τύπος «κύματος» πρέπει να βοηθήσει την κίνηση, επιτρέποντας στα σωματίδια να φτάσουν στο εξωτερικό όριο διαφυγής. Ανακαλύπτοντας τι ακριβώς ενεργοποιεί αυτόν τον μηχανισμό διαφυγής θα είναι μία από τις θέσεις εργασίας για το RBSP, λέει ο David Sibeck στο Goddard Space Flight Center της NASA στο Greenbelt, MD, ο οποίος είναι επιστήμονας αποστολής της NASA για το RBSP και επιστήμονας έργου για το THEMIS.
«Αυτό το είδος έρευνας είναι το κλειδί για την κατανόηση, και τελικά την πρόβλεψη, επικίνδυνων συμβάντων στις ζώνες ακτινοβολίας της Γης», λέει ο Sibeck. "Είναι ένα εξαιρετικό ολοκληρωμένο παράδειγμα αυτού που μπορούμε να περιμένουμε να δούμε σε όλη την επικείμενη αποστολή RBSP."
Αρχική Πηγή Ιστορίας: Δελτίο Τύπου NASA THEMIS.
