Under nordlyset:Mesosfærisk ozonlagsnedbrydning forklaret

Det samme fænomen, der forårsager nordlys - de magiske gardiner af grønt lys, der ofte er synlige fra Jordens polare områder - forårsager nedbrydning af mesosfærisk ozonlag. Denne udtømning kan have betydning for globale klimaændringer og derfor Det er vigtigt at forstå dette fænomen.

Nu, en gruppe videnskabsmænd ledet af prof. Yoshizumi Miyoshi fra Nagoya Universitet, Japan, har observeret, analyseret, og gav større indsigt i dette fænomen. Resultaterne er offentliggjort i Nature's Videnskabelige rapporter .

I Jordens magnetosfære - området med magnetfelt omkring Jorden - forbliver elektroner fra solen fanget. Interaktioner mellem elektroner og plasmabølger kan få de fangede elektroner til at undslippe og trænge ind i Jordens øvre atmosfære (termosfæren). Dette fænomen, kaldet elektronudfældning, er ansvarlig for nordlys. Men, nyere undersøgelser viser, at dette også er ansvarligt for lokale ozonlagsnedbrydninger i mesosfæren (lavere end termosfæren) og kan have en vis indflydelse på vores klima.

Hvad mere er, denne ozonnedbrydning ved mesosfæren kan forekomme specifikt under nordlys. Og mens forskere har studeret elektronudfældning i forhold til nordlys, ingen har været i stand til tilstrækkeligt at belyse, hvordan det forårsager mesosfærisk ozonnedbrydning.

Prof. Miyoshi og teamet benyttede lejligheden til at ændre denne fortælling under en moderat geomagnetisk storm over den skandinaviske halvø i 2017. De rettede deres observationer mod "pulserende nordlys" (PsA), en type svag nordlys. Deres observationer var mulige gennem koordinerede eksperimenter med European Incoherent Scatter (EISCAT) radar (i en højde mellem 60 og 120 km, hvor PsA forekommer), det japanske rumfartøj Arase, og all-sky kamera netværk.

Arase-data viste, at de fangede elektroner i Jordens magnetosfære har et bredt energiområde. Det indikerede også tilstedeværelsen af ​​korbølger, en type elektromagnetisk plasmabølge, i det område af rummet. Computersimuleringer viste derefter, at Arase havde observeret plasmabølger, der forårsagede udfældninger af disse elektroner over det brede energiområde, hvilket stemmer overens med EISCAT-observationer nede i Jordens termosfære.

Analyse af EISCAT-data viste, at elektroner med et bredt energiområde, fra nogle få keV (kilo elektronvolt) til MeV (mega elektronvolt), bundfald for at forårsage PsA. Disse elektroner bærer nok energi til at trænge igennem vores atmosfære til lavere end 100 km, op til en højde på ca. 60 km, hvor mesosfærisk ozon ligger. Faktisk, computersimuleringer ved hjælp af EISCAT-data viste, at disse elektroner straks nedbryder det lokale ozon i mesosfæren (med mere end 10%), når de rammer den.

Prof. Miyoshi forklarer, "PsAs forekommer næsten dagligt, er spredt over store områder, og holder i timevis. Derfor, ozonnedbrydningen fra disse begivenheder kan være betydelig." Når vi taler om den større betydning af disse fund, Prof. Miyoshi fortsætter:"Dette er kun et casestudie. Yderligere statistiske undersøgelser er nødvendige for at bekræfte, hvor meget ozonnedbrydning der sker i den mellemste atmosfære på grund af elektronudfældning. indvirkningen af ​​dette fænomen på klimaet kan potentielt påvirke det moderne liv."