Støvkaniner i rummet afføder interplanetariske magnetfelter

En 40 år gammel gåde om spøgelsesagtige magnetiske felter i det interplanetariske rum er muligvis endelig blevet løst af nye data fra en konstellation af 12 satellitter i det nære Jord-rum.

Ny forskning i AGU-tidsskriftet Geofysiske forskningsbreve finder ud af, at fint støv fra pulveriserede rumsten driver solvinden forbi rumfartøjet, som opdagede skyen af ​​fint affald som en midlertidig ændring i det lokale magnetfelt.

Hvis opdagelsen er korrekt, den peger på en ny måde at studere det lidt forståede skæringspunkt mellem rigerne af de helt store ting i vores solsystem – som asteroider og planeter – og de allermindste partikler. Blandt andet, det kunne hjælpe med at forklare, hvordan Solen og andre stjerner renser deres interplanetariske husholdninger.

"Denne begivenhed er vigtig, ikke kun fordi den er blevet observeret af så mange satellitter ved én lejlighed, men også fordi det er blevet sporet fra det interplanetariske rum til den jordiske magnetiske kappe, " forklarede planetforsker Hairong Lai fra Sun Yat-Sen University, Zhuhai, Kina, hvem er hovedforfatter på det nye papir. Magnetoskeden er den ophobede solvind skabt bag buestødet, det område, hvor vinden møder Jordens magnetfelt. At se den magnetiske begivenhed i begge rummiljøer satte deres støvmodel på prøve.

Magnetisk mystik

Mysteriet startede i 1982, da rumfartøjer i det interplanetariske rum nær Venus og udstyret med en magnetisk feltsensor - kaldet et magnetometer - opdagede en 12 timer lang ændring i det lokale magnetfelt. Magnetfeltændringen var uforklarlig, fordi der ikke var nogen åbenlys årsag.

"Magnetometeret opdagede, at magnetfeltet begyndte at stige, blev så stærkere og stærkere, så faldt og fladet ud, " sagde planetforsker Christopher Russell fra University of California i Los Angeles, der husker begivenheden og er medforfatter til den nye undersøgelse. Jeg troede, det var en komet, der gik forbi. Det var helt forkert. Jeg havde ingen fysisk fornemmelse for, hvad det her var."

I årene siden, Russell og andre videnskabsmænd registrerede flere sådanne magnetiske hændelser med rumfartøjer, varer alt fra et par sekunder til 12 timer. Han og hans kolleger udviklede en hypotese om, at de var forårsaget af skyer af magnetiseret støv, der surfede i solvinden.

"Vi kom op med ideen om, at disse var støvkaniner lavet af kolliderende sten i rummet, " han sagde.

Sammenstødene tilintetgjorde klipperne og efterlod støvpartikler små nok til, at de kunne blive zappet og ioniseret af ultraviolet stråling fra Solen. Når de først var ioniseret - hvilket betyder, at de fik en elektrisk ladning - kunne de blive påvirket af de elektriske ladninger fra de meget mindre, men meget hurtigere, partikler, der blæser ud fra Solen i solvinden. Støvet kunne så trækkes med af solvinden, gradvist tage fart, som en surfer, der fanger en bølge. Så længe støvet var langsommere end solvinden, støvpartiklerne ville forårsage en bule i det lokale magnetfelt, hvilket er, hvad rumfartøjets magnetometre registrerer, når de fejer forbi dem.

"Vi har haft problemer med at finde et stykke bevis for at overbevise alle om, at dette er den rigtige model, " sagde Russell.

Grave gennem data

For at teste modellen, Lai søgte i satellitmagnetometerdata for at finde andre begivenheder. Det, hun fandt, var en begivenhed den 16. januar 2018, der blev opdaget af et dusin rumfartøjer. Men bedre end det, støvskyen gik fra det interplanetariske rum og ind i Jordens magnetskede, hvilket er meget mere afslørende.

Deres hypotese, Lai forklarede, er det opstrøms for Jordens magnetiske buechok, solvinden er hurtigere end støvet, og trækker det langsommere støv med sig. Nedstrøms for bovstødet, imidlertid, solvinden bremses og støvet ikke. Rollerne vender om, og støvet trækker solvinden ind i magnetskeden.

Ved at sammenligne, hvordan de magnetiske felter ændrede sig på de tolv rumfartøjer både opstrøms og inde i magnetoskeden, Lai og hendes kolleger kunne teste den hypotese. Det, de fandt, var et mønster af magnetiske feltændringer, der matchede deres hypotese om ioniseret støv i begge rummiljøer.

Ud over at løse et mysterium, de nye observationer giver indsigt i neutralt stofs adfærd i solsystemet - som klipper, asteroider og planeter – og ladet stof som plasma, sagde Russell.

"Det (videnskabelige) samfund tænker ikke rigtig på grænsefladen mellem neutrale klipper og plasma, " sagde han. Når partiklerne er små nok, at neutralt stof bliver ladet og påvirkes af solvinden. "Dette viser, hvor grænsefladen er."

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.