Jordens atmosfære strækker sig ud til månen - og videre

Det gasformige lag, der omslutter jorden, når op til 630, 000 kilometer væk, eller 50 gange vores planets diameter, ifølge en ny undersøgelse baseret på observationer fra ESA/NASA Solar and Heliospheric Observatory, SOHO, og udgivet i AGU's Journal of Geophysical Research :Rumfysik.

"Månen flyver gennem jordens atmosfære, " siger Igor Baliukin fra Ruslands rumforskningsinstitut, hovedforfatter af papiret, der præsenterer resultaterne. "Vi var ikke klar over det, før vi støvede observationer af for over to årtier siden af ​​SOHO-rumfartøjet."

Hvor vores atmosfære smelter sammen i det ydre rum, der er en sky af brintatomer kaldet geocorona. Et af rumfartøjets instrumenter, SVANE, brugte sine følsomme sensorer til at spore brintsignaturen og præcist detektere, hvor langt selve udkanten af ​​geocoronaen er. Disse observationer kunne kun foretages på bestemte tidspunkter af året, da Jorden og dens geocorona kom til syne for SWAN.

For planeter med brint i deres exosfærer, vanddamp ses ofte tættere på deres overflade. Det er tilfældet for Jorden, Mars og Venus.

"Dette er især interessant, når man leder efter planeter med potentielle reservoirer af vand uden for vores solsystem, " forklarer Jean-Loup Bertaux, medforfatter og tidligere hovedefterforsker af SWAN.

Det første teleskop på månen, placeret af Apollo 16-astronauter i 1972, fangede et stemningsfuldt billede af geokoronaen, der omgiver Jorden og lyser klart i ultraviolet lys.

"På det tidspunkt, astronauterne på månens overflade vidste ikke, at de faktisk var indlejret i udkanten af ​​geocoronaen, siger Jean-Loup.

Sky af brint

Solen interagerer med brintatomer gennem en bestemt bølgelængde af ultraviolet lys kaldet Lyman-alpha, som atomerne både kan optage og udsende. Da denne type lys absorberes af Jordens atmosfære, det kan kun observeres fra rummet.

Takket være sin brintabsorptionscelle, SWAN-instrumentet kunne selektivt måle Lyman-alfa-lyset fra geocoronaen og kassere brintatomer længere ude i det interplanetariske rum.

Den nye undersøgelse afslørede, at sollys komprimerer brintatomer i geocoronaen på Jordens dagside, og producerer også et område med øget tæthed på natsiden. Den tættere dagsideregion af brint er stadig ret sparsom, med kun 70 atomer pr. kubikcentimeter ved 60, 000 kilometer over jordens overflade, og omkring 0,2 atomer på månens afstand.

"På jorden ville vi kalde det vakuum, så denne ekstra brintkilde er ikke betydelig nok til at lette rumudforskningen, " siger Igor. Den gode nyhed er, at disse partikler ikke udgør nogen trussel for rumrejsende på fremtidige bemandede missioner, der kredser om månen.

"Der er også ultraviolet stråling forbundet med geocoronaen, da brintatomerne spreder sollys i alle retninger, men indvirkningen på astronauter i månens kredsløb ville være ubetydelig sammenlignet med den vigtigste kilde til stråling - solen, siger Jean-Loup Bertaux.

På den negative side, Jordens geokorona kan forstyrre fremtidige astronomiske observationer udført i nærheden af ​​månen.

"Rumteleskoper, der observerer himlen i ultraviolette bølgelængder for at studere den kemiske sammensætning af stjerner og galakser, ville være nødt til at tage højde for dette, " tilføjer Jean-Loup.

Arkivernes magt

Lanceret i december 1995, SOHO rumobservatoriet har studeret solen, fra dens dybe kerne til den ydre korona og solvinden, i over to årtier. Satellitten kredser om det første Lagrange-punkt (L1), omkring 1,5 millioner kilometer fra Jorden mod solen.

Denne placering er et godt udsigtspunkt til at observere geocoronaen udefra. SOHOs SWAN-instrument afbildede Jorden og dens udvidede atmosfære ved tre lejligheder mellem 1996 og 1998.

Jean-Loup og Igors forskerhold i Rusland besluttede at hente dette datasæt fra arkiverne til yderligere analyse. Disse unikke udsigter over hele geocoronaen set fra SOHO kaster nu nyt lys over Jordens atmosfære.

"Data arkiveret for mange år siden kan ofte udnyttes til ny videnskab, siger Bernhard Fleck, ESA SOHO-projektforsker. "Denne opdagelse fremhæver værdien af ​​data indsamlet for over 20 år siden og SOHO's enestående ydeevne."

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra AGU Blogs (http://blogs.agu.org), et fællesskab af blogs om jord- og rumvidenskab, vært af American Geophysical Union. Læs den originale historie her.