Misja MMS przynosi wytłumaczenie zjawiska rekoneksji magnetycznej

dnia 13/05/2016
Wizja artystyczna magnetosfery Ziemi oraz czterech satelitów MMS. Źródło: University of Maryland

Wizja artystyczna magnetosfery Ziemi oraz czterech satelitów MMS. Źródło: University of Maryland

Po raz pierwszy w historii fizykom udało się zaobserwować tajemnicze zjawisko rekoneksji magnetycznej – w którym to przeciwległe linie pola magnetycznego łączą się ze sobą wyzwalając przy tym duże ilości energii. Odkrycie, które opisane zostało dzisiaj w periodyku Science może pomóc nam rozwiązać tajemnice pogody kosmicznej i dowiedzieć się tym samym wiele o bardzo osobliwych obiektach w przestrzeni kosmicznej.

Magnetosfera, niewidoczne pole magnetyczne otaczające naszą planetę jest główną tarczą chroniącą życie na Ziemi. Owo pole osłania nad przez wszelakiego rodzaju wysokoenergetycznymi cząstkami emitowanymi bezustannie przez Słońce. Gdy szczególnie silna fala energii słonecznej uderza w czoło magnetosfery (zwane magnetopauzą), mamy do czynienia ze zjawiskami z zakresu pogody kosmicznej obejmującymi między innymi burze geomagnetyczne, które zorzami rozświetlają niebo w pobliżu ziemskich biegunów, a czasami zaburzają pracę satelitów i sieci energetycznych.

Lepsze zrozumienie pogody kosmicznej pozwoli nam przygotowywać się na kolejne masywne burze geomagnetyczne – zdarzenia do których dochodzi średnio co sto lat, a które mogą dosłownie spowodować globalną awarię sieci energetycznych.

„Procesy odpowiadające za pogodę kosmiczną mają swoje źródło na Słońcu – tam też rekoneksja prowadzi do koronalnych wyrzutów masy i rozbłysków słonecznych, które to prowadzą do powstania pogody kosmicznej na Ziemi,” mówi James Burch, specjalista od pogody kosmicznej w Southwest Research Institute. „Gdy wiatr słoneczny i zanurzone w nim linie pola magnetycznego zderzają się z ziemską magnetosferą pod dużym kątem, mamy do czynienia z bezpośrednim połączeniem między Słońcem a Ziemią.”

Teraz, po raz pierwszy Burch wraz ze współpracownikami zaobserwował to połączenie Słońce-Ziemia w skali subatomowej wykorzystując dane zebrane w ramach realizowanej przez NASA misji Magnetospheric Multiscale (MMS). To swoiste laboratorium fizyczne o wysokiej rozdzielczości składa się z czterech identycznych sond poruszających się w formacji piramidy wokół ziemskiej magnetopauzy, co 30 milisekund zbierających precyzyjne informacje o niewielkich naładowanych cząsteczkach.

Wizja artystyczna czterech satelitów MMS lecących w formacji. Zdjęcie: University of Maryland

Wizja artystyczna czterech satelitów MMS lecących w formacji. Zdjęcie: University of Maryland

Niemal natychmiast po rozpoczęciu misji w marcu 2015 roku naukowcy zaczęli obserwować rekoneksję magnetyczną w niespotykanej rozdzielczości. Najbardziej szczegółowe obserwacje stanowią temat nowego artykułu naukowego. „Udało nam się,” mówi Roy Torbert, zastępca głównego naukowca misji MMS. „Sonda przeleciała bezpośrednio przez obszar dyssypacji elektronów i udało nam się wykonać pierwszy w historii eksperyment fizycznym w tym środowisku.”

Cechy rekoneksji zapisane w danych obejmują spadek pola magnetycznego do wartości bliskich zeru, oraz wzrost ładunku elektrycznego spowodowany przyspieszaniem elektronów. „Uświadomiliśmy sobie, że proces rekoneksji jest napędzany przez elektrony,” mówi Burch. „Wcześniej wszystkie pomiary przeprowadzano w dużo większej skali. Obserwowaliśmy dramatyczne zjawiska, ale one były wynikiem rekoneksji, a nie jej przyczyną.”

Burch wraz ze współpracownikami wciąż badają pięć innych przypadków rekoneksji magnetycznej ostatnio zaobserwowanych w ramach misji MMS i mają nadzieję na zaobserwowanie w najbliższych latach kolejnych zjawisk tego typu. Oprócz rzucenia nowego światła na pogodę kosmiczną, rekoneksja magnetyczna pozwoli nam lepiej zrozumieć egzotyczne obiekty astronomiczne jakimi są magnetary.

„Jakość danych rejestrowanych w ramach misji MMS jest naprawdę zachwycająca,” mówi James Drake, fizyk z Uniwersytetu Maryland oraz współautor artykułu. „Nie wiemy czy kiedykolwiek będziemy mieli okazję realizacji tak niesamowitej misji jak ta.”

Źródło: NASA/gizmodo

Dodaj komentarz