Hoe verleidelijk het ook is om ruimte als leeg te beschouwen, niets is minder waar. In feite creëren interacties tussen onzichtbare krachten altijd alle weersomstandigheden in de ruimte buiten onze atmosfeer, van straling geproduceerd door de zon tot magnetische stormen. Voor het eerst zijn NASA-wetenschappers getuige geweest van de fundamentele krachten die een van de meest mysterieuze (en destructieve) vormen van ruimteverschijnselen veroorzaken die ze zijn tegengekomen.
gerelateerde inhoud
- NASA bespioneert de eerste schokgolf van een Supernova
Wetenschappers geloven dat het magnetisch veld van de aarde ons grotendeels beschermt tegen dingen als straling en zonnewinden, die anders een onbeschermde atmosfeer wegzwaaien. Omdat het in de tegenovergestelde richting van het magnetische veld van de zon beweegt, stoten ze elkaar meestal af. Echter, af en toe worden de fracties van de twee magnetosferen opnieuw uitgelijnd en zullen ze kort verbinden. Hoewel deze koppelingen van korte duur zijn, creëren ze krachtige uitbarstingen van energie, meldt Maddie Stone voor Gizmodo .
"Wanneer de twee magnetische velden op elkaar aansluiten, dan kan de zonne-energie rechtstreeks in de magnetosfeer stromen, " vertelt Jim Burch, vice-president van de ruimtewetenschappen en -techniek aan het Southwest Research Institute, Loren Grush voor The Verge . "Het zet het hele veld in beweging."
Terwijl deze verbindingen plaatsvinden, stromen uitbarstingen van zeer energieke deeltjes van de zon rechtstreeks van onze ster in het magnetische veld van de aarde. Het resultaat kan variëren van neergeslagen stroomnetten en uitgeschakelde satellieten tot het activeren van aurora's en geomagnetische stormen in de atmosfeer van de aarde. Maar hoewel wetenschappers al decennia getuige zijn van de effecten van magnetische herverbinding, is het fenomeen uiterst moeilijk om in het laboratorium te bestuderen omdat het heel snel en op een minuscule schaal gebeurt, meldt Daniel Clery voor het tijdschrift Science . Tegelijkertijd zijn eerdere pogingen om een glimp van deze gebeurtenissen op te vangen met satellieten niet gelukt, omdat de apparaten niet snel genoeg waren.
"Uit eerdere metingen van satellieten weten we dat de magnetische velden als een katapult werken, waardoor de protonen worden versneld, " zei Burch in een verklaring. "Het decennia oude mysterie is wat de elektronen doen, en hoe verbinden de twee magnetische velden elkaar. Satellietmetingen van elektronen zijn een factor 100 te langzaam geweest om het magnetische herverbindingsgebied te bemonsteren."
Om te proberen getuige te zijn van een magnetische herverbinding in actie, werkten Burch en zijn collega's samen met NASA om vier ruimteschepen te ontwikkelen die in een baan om de aarde werden gestuurd. Het ruimtevaartuig wordt de missie Magnetospheric Multiscale (MMS) genoemd en bevat gevoelige instrumenten die in staat zijn om de beweging van ionenelektronen en vervormingen in het magnetische veld van de aarde te meten, veroorzaakt door het fenomeen, meldt Cleary. Ze hoefden niet lang te wachten: de satellieten werden in maart 2015 in een baan om de aarde gebracht en registreerden in oktober een magnetische herverbinding.
Door het fenomeen om de 30 milliseconden te meten, konden de wetenschappers veel leren over hoe energie tijdens het opnieuw verbinden overgaat. Ze realiseerden zich ook dat de stroom die wordt opgewekt tijdens magnetische heraansluiting het resultaat is van elektronen die worden opgeladen tijdens de energieoverdracht, meldt Stone.
"Dit is waardevol inzicht, " vertelt Amitava Bhattacharjee, een astrofysicus van Princeton University die niet bij de studie betrokken was, aan Grush. "Het test de theorie uit het verleden en brengt zeker aan het licht dat bepaalde functies in feite door de theorie werden voorspeld."
Met deze nieuwe gegevens hopen onderzoekers dat magnetische herverbinding nieuw licht zal werpen op ruimteweer, sterren met sterke magnetische velden en zelfs de magnetische omgevingen in aardgebonden kernreactoren, schrijft Stone. Op een dag kunnen wetenschappers zelfs voorspellen wanneer magnetische herverbinding zal plaatsvinden.
"Als je de onderliggende fysica begrijpt die ruimteweer aandrijft, " vertelt Burch aan Grush. "Ik verwacht dat je het voorspellen van stormen beter kunt doen."
