Forskere udvikler en ny måde at fjernmåle Jordens magnetfelt på

Forskere i Canada, USA og Europa har udviklet en ny måde at fjernmåle Jordens magnetfelt på – ved at zappe et lag af natriumatomer, der flyder 100 kilometer over planeten med lasere på jorden.

Teknikken, dokumenteret i denne uge i Naturkommunikation , udfylder et hul mellem målinger foretaget på jordens overflade og i meget højere højde af satellitter i kredsløb.

"Magnetfeltet i denne højde i atmosfæren er stærkt påvirket af fysiske processer såsom solstorme og elektriske strømme i ionosfæren, " siger Paul Hickson, astrofysiker ved University of British Columbia (UBC) og forfatter på papiret.

"Vores teknik måler ikke kun magnetfeltstyrken i en højde, der traditionelt har været skjult, det har den sidegevinst, at det giver ny information om rumvejr og atomare processer, der forekommer i regionen."

Natriumatomer aflejres konstant i mesosfæren af ​​meteorer, der fordamper, når de kommer ind i Jordens atmosfære. Forskere ved European Southern Observatory (ESO), University of Mainz og UBC brugte en jordbaseret laser til at excitere laget af natriumatomer og overvåge det lys, de udsender som reaktion.

"De ophidsede natriumatomer slingrer som snurretoppe i nærvær af et magnetfelt, " forklarer Hickson. "Vi fornemmer dette som en periodisk udsving i det lys, vi overvåger, og kan bruge det til at bestemme magnetfeltstyrken."

Hickson og UBC Ph.D. studerende Joschua Hellemeier udviklede fotontælleinstrumentet, der bruges til at måle lyset, der kommer tilbage fra de exciterede natriumatomer, og deltog i observationer udført ved astronomiske observatorier i La Palma.

ESO-teamet, ledet af Bonaccini Calia, banebrydende verdensførende laserteknologi til astronomisk adaptiv optik brugt i eksperimentet. Projektleder Felipe Pedreros og Dmitry Budker (Johannes Gutenberg University), Simon Rochester og Ronald Holzloehner (ESO), eksperter i laser-atom interaktioner, ledet den teoretiske fortolkning og modellering til undersøgelsen.