Πιστωτική εικόνα: NASA
Νέα έρευνα δείχνει ότι τα ηλεκτρόνια μπορεί να κυμαίνονται σε μαγνητικά κύματα που κινούνται από τον ηλιακό άνεμο και να επιταχυνθούν στο σημείο που μπορούν να προκαλέσουν κάποια σοβαρή ζημιά στα διαστημόπλοια που βρίσκονται σε τροχιά γύρω από τη Γη. Η διαδικασία είναι αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης μεταξύ του μαγνητικού πεδίου της Γης και των διακυμάνσεων στην πυκνότητα του ηλιακού ανέμου. Καθώς η πυκνότητα του ηλιακού ανέμου αλλάζει, προκαλεί κύματα στο μαγνητικό πεδίο να κυματιστούν πίσω στη Γη. Τα ηλεκτρόνια μπορούν να πιαστούν σε αυτούς τους κυματισμούς και να επιστρέψουν στη Γη τόσο γρήγορα που μπορούν να καταστρέψουν ευαίσθητα ηλεκτρονικά στο διάστημα.
Τα ηλεκτρόνια «δολοφόνων» που είναι ικανά να προκαλέσουν καταστροφή στα διαστημόπλοια που βρίσκονται σε τροχιά μπορεί να «κυματώσουν» μαγνητικά κύματα που κινούνται από τον ηλιακό άνεμο, σύμφωνα με μια ομάδα επιστημόνων του διαστήματος.
Η ομάδα από το Πανεπιστήμιο της Βοστώνης και η Εθνική Ωκεάνια και Ατμοσφαιρική Διοίκηση (NOAA) συνδύασαν παρατηρήσεις από το διαστημικό σκάφος της NASA και NOAA για να εντοπίσουν ένα φαινόμενο που εξηγεί πώς ο ηλιακός άνεμος κάνει κύματα στο μαγνητικό πεδίο της Γης (μαγνητόσφαιρα). Τα συνηθισμένα ηλεκτρόνια που περιστρέφονται γύρω από τη Γη στους ιμάντες ακτινοβολίας Van Allen μπορεί να υπερβαίνουν τα κύματα, επιταχύνοντας σχεδόν στην ταχύτητα του φωτός, με ενέργειες 300-500 φορές μεγαλύτερες από τα ηλεκτρόνια σε μια οθόνη τηλεόρασης.
Ο ηλιακός άνεμος είναι ένα ρεύμα ηλεκτρικά φορτισμένων σωματιδίων που διοχετεύονται συνεχώς από τον Ήλιο. Η μαγνητόσφαιρα είναι μια κοιλότητα που σχηματίζεται όταν ο ηλιακός άνεμος συναντά το μαγνητικό πεδίο της Γης. Όταν η ηλιακή πυκνότητα ανέμου είναι υψηλή και έρχεται αντιμέτωπη με τη μαγνητόσφαιρα, η μαγνητόσφαιρα συμπιέζεται. Όταν η πυκνότητα του ανέμου είναι χαμηλή, η μαγνητόσφαιρα επεκτείνεται. Οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι ο ηλιακός άνεμος περιέχει περιοδικές δομές υψηλής και χαμηλής πυκνότητας, οδηγώντας μια περιοδική δράση «αναπνοής» της μαγνητόσφαιρας και της παγκόσμιας γενιάς μαγνητικών κυμάτων.
Είναι γνωστό ότι εάν η συχνότητα αυτών των κυμάτων ταιριάζει με τη συχνότητα των ηλεκτρονίων που κινούνται στη ζώνη Van Allen, τα ηλεκτρόνια μπορούν να επιταχυνθούν, ενισχύοντας σημαντικά τις ενέργειές τους. Η διαδικασία είναι παρόμοια με ένα boogyboarder που πιάνει ένα κύμα. Μερικά ηλεκτρόνια «οδηγούν το κύμα» και κερδίζουν τόση ενέργεια που μπορούν στη συνέχεια να καταστρέψουν ακριβά διαστημόπλοια.
«Εάν μπορούμε να το επιβεβαιώσουμε ως σημαντικό μηχανισμό για την παραγωγή κυμάτων που επιταχύνουν τα« δολοφόνα »ηλεκτρόνια, τότε οι επιστήμονες που χρησιμοποιούν δεδομένα από δορυφόρους όπως η Wind θα μπορούσαν να αναπτύξουν εκ των προτέρων προειδοποίηση για τους χειριστές διαστημικών σκαφών ότι το διαστημικό σκάφος τους ενδέχεται να κινδυνεύει από υπερβολική και καταστροφική έκθεση σε ακτινοβολία, »Είπε η Δρ. Barbara Giles, επιστήμονας έργου για το διαστημικό σκάφος Polar στο Κέντρο Διαστημικής Πτήσης Goddard της NASA, Greenbelt, MD.
Όταν τα ηλεκτρόνια γίνουν τόσο ενεργητικά, μπορούν να διεισδύσουν στο εσωτερικό του διαστημικού σκάφους. Μόλις εισέλθουν σε ηλεκτρονικά μέρη, δημιουργούν στατικό ηλεκτρισμό που μπορεί να βραχυκυκλώσει ένα κρίσιμο μέρος ή να θέσει το διαστημικό σκάφος σε κακή λειτουργία.
«Αυτό που είναι καινούργιο και συναρπαστικό για αυτήν την έρευνα είναι ότι οι άνθρωποι πάντα έψαχναν μηχανισμούς εσωτερικούς για τη μαγνητόσφαιρα για τη δημιουργία αυτών των κυμάτων», δήλωσε ο Δρ Larry Kepko, ερευνητικός συνεργάτης στο Πανεπιστήμιο της Βοστώνης και επικεφαλής συγγραφέας δύο εφημερίδων σχετικά με αυτήν την έρευνα, μία που δημοσιεύθηκε στο το περιοδικό Geophysical Research τον Ιούνιο του 2003 και το άλλο στο Geophysical Research Letters το 2002. «Αλλά εδώ βρήκαμε έναν εξωτερικό μηχανισμό - τον ίδιο τον ηλιακό άνεμο».
Οι δορυφόροι Polar και Wind της NASA, μαζί με το Geostationary Operational Environmental Satellite (GOES) της NOAA, παρείχαν τις βασικές παρατηρήσεις που οδήγησαν την ομάδα σε αυτό το συμπέρασμα. Ο Polar επιβεβαίωσε ότι τα κύματα δεν είναι τοπικά, αλλά παγκόσμια. Ο δορυφόρος Wind ήταν η κύρια πηγή για τον εντοπισμό των δομών πυκνότητας στον ηλιακό άνεμο που οδηγούν τη μαγνητόσφαιρα. Το GOES παρείχε δεδομένα σχετικά με τη μαγνητόσφαιρα της Γης καθώς αυξανόταν και μειώθηκε σε μέγεθος.
«Γνωρίζαμε ήδη ότι ο ηλιακός άνεμος έχει δομές πυκνότητας και ότι τα μαγνητικά κύματα μπορούν να επιταχύνουν τα ηλεκτρόνια», δήλωσε ο Δρ Harlan Spence, αναπληρωτής καθηγητής αστρονομίας στο Πανεπιστήμιο της Βοστώνης και συν-συγγραφέας των δύο εφημερίδων σχετικά με αυτήν την έρευνα. «Αυτό που δεν γνωρίζαμε ήταν ότι οι ηλιακές δομές ανέμου μπορούν να είναι περιοδικές και να οδηγούν μαγνητικά κύματα. Αυτές οι νέες παρατηρήσεις μπορεί να παρέχουν έναν σύνδεσμο που λείπει μεταξύ των δύο. "
Η απόλυτη πηγή αυτών των πρόσφατα ανακαλυφθέντων δομών ηλιακού ανέμου είναι ακόμα ένα μυστήριο, αλλά η ομάδα εικάζει ότι ο Ήλιος μπορεί να διαδραματίσει άμεσο ρόλο. «Οι παραλλαγές της πυκνότητας του ηλιακού ανέμου ελέγχονται εν μέρει από το μοτίβο της μαγνητικής επανασύνδεσης, τη συστροφή και την απόσπαση των γραμμών μαγνητικού πεδίου, στην επιφάνεια του Ήλιου», λέει ο Δρ Kepko. «Η επανασύνδεση που γίνεται με συστηματικό, περιοδικό τρόπο μπορεί να παράγει τις παρατηρούμενες δομές περιοδικής πυκνότητας στον ηλιακό άνεμο. Υπάρχουν κάποιες ενδείξεις ότι αυτό μπορεί να συμβαίνει, αλλά απαιτείται περαιτέρω έρευνα για να καθοριστεί ένας οριστικός σύνδεσμος. "
Οι ζώνες ακτινοβολίας Van Allen ανακαλύφθηκαν το 1958 από τον Δρ. James Van Allen και την ομάδα του στο Πανεπιστήμιο της Αϊόβα με τους Explorers 1 και 3, τους πρώτους δορυφόρους που ξεκίνησαν επιτυχώς από τις Ηνωμένες Πολιτείες. Είναι ζώνες από ηλεκτρικά φορτισμένα σωματίδια που παγιδεύονται από το μαγνητικό πεδίο της Γης. Δεδομένου ότι τα σωματίδια είναι ηλεκτρικά φορτισμένα (κυρίως πρωτόνια και ηλεκτρόνια), αισθάνονται μαγνητικές δυνάμεις και περιορίζονται να περιστρέφονται γύρω από αόρατες γραμμές μαγνητικής δύναμης που αποτελούν το μαγνητικό πεδίο της Γης. Στην πραγματικότητα υπάρχουν δύο ζώνες σε σχήμα ντόνατ στο σύστημα Van Allen, το ένα μέσα στο άλλο με τη Γη στην «τρύπα» της εσωτερικής ζώνης. Η εσωτερική ζώνη, που αποτελείται από πρωτόνια υψηλής ταχύτητας, βρίσκεται σε υψόμετρα μεταξύ 430 και 7.500 μιλίων (περίπου 700 έως 12.000 km) πάνω από τη Γη. Η εξωτερική ζώνη είναι κατασκευασμένη από ηλεκτρόνια υψηλής ταχύτητας και εμφανίζεται σε υψόμετρα μεταξύ 15.500 και 25.000 μιλίων (περίπου 25.000 έως 40.000 km) πάνω από τη Γη. Οι χειριστές διαστημικών σκαφών προσπαθούν να αποφύγουν τις τροχιές σε αυτές τις περιοχές, αλλά μερικές φορές αυτά τα υψόμετρα είναι καλύτερα για μια συγκεκριμένη αποστολή, ή το διαστημικό σκάφος πρέπει να περάσει μέσω των ζωνών κατά τη διάρκεια ενός μέρους της τροχιάς του ή να ξεφύγει εντελώς από τη Γη.
Οι πολικοί και αιολικοί δορυφόροι της NASA, γνωστοί ως «Global Geospace Science Program», είναι αφιερωμένοι στο να βοηθήσουν τους επιστήμονες να κατανοήσουν πώς τα σωματίδια και η ενέργεια από τον Ήλιο ρέουν και αλληλεπιδρούν με το διαστημικό περιβάλλον της Γης.
Το NOAA είναι αφιερωμένο στη συλλογή δεδομένων για τους ωκεανούς, την ατμόσφαιρα, το διάστημα και τον Ήλιο. Το δορυφορικό σύστημα GOES είναι το βασικό στοιχείο για την παρακολούθηση καιρικών προβλέψεων στις ΗΠΑ. Ο Δρ Howard Singer από το NOAA είναι ένας τρίτος συν-συγγραφέας του 2002 σχετικά με αυτήν την έρευνα.
Αρχική πηγή: Δελτίο Τύπου της NASA
