Forskere observerer direkte elektrondynamikken i nordlyset

Bygen af ​​elektroner, der hopper hen over Jordens magnetosfære, almindeligvis kendt som nordlys, er blevet direkte observeret for første gang af et internationalt hold af videnskabsmænd. Mens årsagen til disse farverige nordlys længe har været hypotese, forskere havde aldrig direkte observeret den underliggende mekanisme indtil nu. Resultaterne er offentliggjort i Natur .

Skuespillet med nordlys er et fantastisk show, der i vid udstrækning anses for at være et af verdens store naturlige vidundere. Blandt en række forskellige nordlys, pulserende nordlyspletter, der opstår ved daggry, er almindelige, men de fysiske mekanismer, der driver denne nordlyspulsation, blev aldrig verificeret gennem observation.

Med en ny satellit, der bærer avancerede måleværktøjer, forskere har nu identificeret, at dette fænomen skyldes den svær at opdage interaktion mellem elektroner og plasmabølger. Denne interaktion finder sted i Jordens magnetosfære, området omkring Jorden, hvor de elektriske partiklers adfærd normalt er styret af planetens magnetfelt.

"Auroral substorme er forårsaget af global rekonfiguration i magnetosfæren, som frigiver lagret solvindenergi, " skriver Satoshi Kasahara, en lektor ved University of Tokyo i Japan, avisens hovedforfatter. "De er præget af auroral lysning fra skumring til midnat, efterfulgt af voldsomme bevægelser af distinkte nordlysbuer, der til sidst bryder op, og fremstår som diffuse, pulserende nordlyspletter ved daggry."

Den globale omkonfiguration driver ofte en bestemt type plasmabølge kaldet korbølger til at lade elektroner regne ind i den øvre atmosfære. Dette stabiliserer systemet, og afgiver et farverigt lys, når elektronerne falder. Imidlertid, Forskere har stillet spørgsmålstegn ved, om korbølgerne var kraftige nok til at ophidse elektroner i den grad, de kunne skabe nordlys.

"For første gang, vi har direkte observeret spredning af elektroner ved korbølger, der genererer partikelfældning i Jordens atmosfære, " siger Kasahara. "Den udfældende elektronflux var tilstrækkelig intens til at generere pulserende nordlys."

Forskere kunne ikke se dette direkte bevis på elektronspredning før, fordi typiske elektronsensorer ikke kan skelne de udfældende elektroner fra andre. Kasahara og hans team designede en specialiseret elektronsensor, der detekterede den præcise interaktion mellem nordlyselektroner drevet af korbølger. Sensoren var ombord på Exploration of Energization and Radiation in Geospace (ERG) satellitten, også kendt som Arase-rumfartøjet, lanceret af Japan Aerospace Exploration Agency.

Forskerne planlægger at fortsætte denne forskningslinje yderligere. "Ved at analysere data indsamlet af ERG-rumfartøjet mere omfattende, vi vil afsløre variationen og yderligere detaljer om plasmafysik og resulterende atmosfæriske fænomener, såsom nordlys, "Siger Kasahara.