Historien om polar aurora er lige blevet meget større:Ukendte magnetosfæriske mekanismer afsløret

En kritisk ingrediens for nordlys findes meget højere i rummet end tidligere antaget, ifølge ny forskning i tidsskriftet Videnskabelige rapporter . Det blændende lys på den polare nattehimmel kræver en elektrisk accelerator til at drive ladede partikler ned gennem atmosfæren. Forskere ved Nagoya Universitet og kolleger i Japan, Taiwan og USA har fundet ud af, at det eksisterer efter 30, 000 kilometer over jordens overflade - giver indsigt ikke kun om Jorden, men også andre planeter.

Historien om dannelse af nordlys begynder med supersonisk plasma, der drives fra solen ud i rummet i høj hastighed, ladede partikler. Når disse ladede partikler kommer tæt på Jorden, de afbøjes og ledes i strømme langs planetens magnetfeltlinjer, til sidst strømmer mod polerne.

"De fleste elektroner i magnetosfæren når ikke den del af den øvre atmosfære, der kaldes ionosfæren, fordi de frastødes af Jordens magnetfelt, " forklarer Shun Imajo fra Nagoya University's Institute for Space-Earth Environmental Research, undersøgelsens første forfatter.

Men nogle partikler får et boost af energi, accelererer dem ind i Jordens øvre atmosfære, hvor de kolliderer med og exciterer ilt- og nitrogenatomer i en højde af omkring 100 kilometer. Når disse atomer slapper af fra deres excitationstilstand, de udsender nordlyset. Stadig, mange detaljer om denne proces forbliver et mysterium.

"Vi kender ikke alle detaljerne om, hvordan det elektriske felt, der accelererer elektroner ind i ionosfæren, genereres, eller hvor højt det er over Jorden, " siger Imajo.

Forskere havde antaget, at elektronacceleration skete i højder mellem 1, 000 og 20, 000 kilometer over Jorden. Denne nye forskning afslørede, at accelerationsregionen strækker sig ud over 30, 000 kilometer.

"Vores undersøgelse viser, at det elektriske felt, der accelererer nordlyspartikler, kan eksistere i enhver højde langs en magnetfeltlinje og ikke er begrænset til overgangsområdet mellem ionosfæren og magnetosfæren på flere tusinde kilometer, " siger Imajo. "Dette tyder på, at ukendte magnetosfæriske mekanismer er på spil."

Holdet nåede dette fund ved at undersøge data fra jordbaserede billedapparater i USA og Canada og fra elektrondetektoren på Arase, en japansk satellit, der studerer et strålingsbælte i Jordens indre magnetosfære. Dataene er taget fra den 15. september 2017, hvor Arase var omkring 30, 000 kilometers højde og placeret inden for en tynd aktiv nordlysbue i flere minutter. Holdet var i stand til at måle opadgående og nedadgående bevægelser af elektroner og protoner, i sidste ende begyndte at finde elektronernes accelerationsregion over satellitten og strakte sig under den.

For yderligere at undersøge dette såkaldte accelerationsområde i meget høj højde, teamet sigter dernæst mod at analysere data fra flere aurora-begivenheder, sammenligne observationer i høj højde og lav højde, og udføre numeriske simuleringer af elektrisk potentiale.

"Forståelse af, hvordan dette elektriske felt dannes, vil udfylde huller for at forstå aurora-emission og elektrontransport på Jorden og andre planeter, inklusive Jupiter og Saturn, " siger Imajo.