Forskere foreslår forklaring på STEVEs nattehimmelglød

Forskere har netop offentliggjort en teori om, hvad der driver det himmelske fænomen kendt som STEVE, den aurora-lignende glød amatør sky-watchers gjort opmærksom på forskernes opmærksomhed i 2016.

Nord- og sydlys, eller aurora, dukker typisk op som hvirvlende grønne bånd af lys, der spreder sig over nattehimlen nær polakkerne. Men STEVE er et tyndt bånd af lilla eller hvidt lys, der strækker sig fra øst til vest, tættere på ækvator, end hvor auroras normalt vises og i meget højere højder.

Forskere troede først, at STEVE var en ny slags aurora, men tidligere forskning viser, at dets lys ikke produceres på samme måde. Forskere er stadig usikre på, hvad der skaber STEVEs lys, men en gruppe rumfysikere formoder nu, at STEVE lyser op, når hurtigtstrømmende floder af plasma springer visse kemiske reaktioner højt i atmosfæren.

Teorien er uprøvet, men hvis det viser sig at være korrekt, det ville betyde, at der er en ny mekanisme til at generere glødende lys i Jordens øvre atmosfære, ifølge forskerne.

”Det er bare spændende for mig at finde noget hvor, du kunne stille et meget simpelt spørgsmål om det, synes godt om, "Hvad er dette?" Og det viser sig, at svaret på det spørgsmål er meget nuanceret og spændende og kan indikere ny fysik, "sagde Brian Harding, en rumfysiker ved University of California Berkeley og hovedforfatter af en ny undersøgelse, der beskriver teorien i AGU's journal Geofysiske forskningsbreve .

En anden slags lys

Jordens magnetfelt skaber en kokon omkring planeten kaldet magnetosfæren. Når ladede partikler, der strømmer fra solen, forstyrrer Jordens magnetosfære, nogle partikler i magnetosfæren - for det meste bare protoner og elektroner - regner ned i den øvre atmosfære. Disse ladede partikler ophidser ilt og nitrogengas i atmosfæren, som producerer lys i forskellige farver.

Da forskere først begyndte at studere STEVE, de troede, det var en slags aurora. Men en undersøgelse fra 2018 fandt, at dens glød ikke skyldes ladede partikler, der regner ned i Jordens øvre atmosfære, og forskere har siden gået i tvivl om, hvad der forårsager STEVE.

Den første videnskabelige undersøgelse, der blev offentliggjort på STEVE, fandt en strøm af hurtigt bevægeligt plasma-en varm gas af ladede partikler og elektroner-der passerede gennem atmosfæren lige der, hvor STEVE-hændelser fandt sted. Forskerne mistænkte, at disse partikler var forbundet med STEVE, men var usikre på, om de var årsagen til det. Disse superhurtige plasmastrømme strømmer gennem den øvre atmosfære, når magnetosfæren forstyrres, med den hastighed, det tager at gå i kredsløb om Jorden, og STEVE forekommer kun under de hurtigste strømme.

Harding og hans kolleger formoder, at de hurtigste plasmafloder bryder kemiske bindinger i den øvre atmosfære, udløser reaktioner, der producerer lys. I den nye undersøgelse, Harding og hans kolleger udarbejdede en teori for at forklare, hvordan denne proces kunne producere STEVEs karakteristiske lysbånd og testede deres idé med en simpel simulering for at se, om kemien fungerede.

Jordens atmosfære består for det meste af nitrogen og iltgas:par nitrogen- og iltatomer bundet sammen (N ₂ og O. ₂ ). Men i den øvre atmosfære, hvor STEVE forekommer, iltmolekyler går lettere fra hinanden, og enkelte oxygenatomer findes ofte (O).

Harding og hans team foreslår, at når strømmen af ​​plasma er varme og hurtige nok, de kan splitte nitrogenmolekyler fra hinanden (N ₂ ), som derefter kombineres med enkelte oxygenatomer til dannelse af nitrogenoxid (NO). Nitrogenoxidet griber derefter et andet frit iltatom for at skabe nitrogendioxid (NO ₂ ), en reaktion, der også producerer lys. Forskerne formoder, at STEVEs glød er lyset fra denne kemiske reaktion, hvilket giver mening, fordi STEVE findes lige der, hvor disse plasmastrømme forekommer.

Forskerne testede deres teori med en simpel simulering og fandt ud af, at ideen var levedygtig - i teorien, kemien kan forklare STEVEs adfærd. Ideen er ikke testet endnu i atmosfæren, men Harding finder det en spændende udsigt.

"Det ville være mere spændende, hvis det var forkert, så er vi tilbage på firkant et, og naturen havde forvirret os igen, " han sagde.

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