Taiteilijan esimerkki ESAn Cluster-avaruusaluksesta, joka kelluu maan yläpuolella. Kuvan luotto: ESA Klikkaa suuremmaksi
ESAn Cluster-tehtävä on paljastanut uuden tappajaelektronien luomismekanismin - erittäin energisiä elektroneja, jotka ovat vastuussa satelliittien vahingoittamisesta ja vakavan vaaran astronautteille.
Viimeisen viiden vuoden aikana joukko monen avaruusaluksen Cluster-operaation löytöjä on parantanut merkittävästi tietämystämme siitä, miten, missä ja missä olosuhteissa nämä tappajaelektronit syntyvät Maan magnetosfäärissä.
Varhaiset satelliittimittaukset 1950-luvulla paljastivat kahden pysyvän energiahiukkasten renkaan olemassaolon Maan ympärillä.
Niitä kutsutaan yleensä Van Allen -säteilyvyöiksi. Ne täytetään hiukkasilla, jotka ovat loukkaanneet Maan magneettikenttä. Havainnot osoittivat, että sisähihnassa on melko vakaa protonipopulaatio, kun taas ulompi hihna koostuu pääosin elektronista muuttuvammassa määrin.
Jotkut ulommista hihnan elektroneista voidaan kiihdyttää erittäin suuriin energioihin, ja juuri nämä ”tappaja elektronit” voivat tunkeutua paksuun suojaukseen ja vahingoittaa herkkää satelliittielektroniikkaa. Tämä voimakas säteilyympäristö on uhka myös astronauteille.
Jo pitkään tutkijat ovat yrittäneet selittää, miksi hihnojen sisällä olevien varautuneiden hiukkasten lukumäärä vaihtelee niin paljon. Suurin läpimurtomme tapahtui, kun kaksi harvinaista avaruusmyrskyä tapahtui melkein vastakkain loka- ja marraskuussa 2003.
Myrskyjen aikana osa Van Allen -säteilyvyöstä tyhjennettiin elektroneista ja uudistettiin sitten paljon lähempänä maata alueella, jonka yleensä katsottiin olevan suhteellisen turvallista satelliiteille.
Kun säteilyvyöt uudistettiin, ne eivät kasvaneet hiukkaskiihtyvyyden pitkäaikaisen teorian, nimeltään 'radiaalidiffuusio', mukaan. Radiaalidiffuusio-teoria käsittelee maan magneettikenttäviivoja elastisten kaistojen tavoin.
Jos nauhat napataan, heiluvat. Jos ne heiluvat samalla nopeudella kuin hiukkaset, jotka ajautuvat maan ympäri, hiukkaset voidaan ajaa magneettikentän poikki ja kiihdyttää. Tätä prosessia ohjaa aurinkoaktiivisuus.
Sen sijaan eurooppalaisten ja amerikkalaisten tutkijoiden ryhmä, jota johtaa Brittiläisen Etelämanner-tutkimuksen (Oxford, UK) tohtori Richard Horne, käytti Antarktisen klusterin ja maanvastaanottimien tietoja osoittaakseen, että erittäin matalataajuiset aallot voivat aiheuttaa hiukkasten kiihtymisen ja vahvistaa hihnat.
Nämä aallot, nimeltään 'kuoro', ovat luonnollisia sähkömagneettisia säteilyä äänitaajuusalueella. Ne koostuvat lyhytaikaisista (alle sekunnin) kestävistä erillisistä elementeistä, jotka kuulostavat auringonnousun aikana laulavien lintujen kuorosta. Nämä aallot ovat voimakkaimpia ulommassa magnetosfäärissä.
'Tappajaelektronien' määrä voi kasvaa tuhatkertaisesti magneettisen myrskyn huipulla ja seuraavina päivinä. Voimakas aurinkoaktiivisuus voi myös työntää ulomman hihnan paljon lähempänä maata, jolloin alakorkeuden satelliitit altistuvat paljon ankarampaan ympäristöön kuin mihin ne on suunniteltu.
Radiaalinen diffuusioteoria on edelleen voimassa joissain geofysikaalisissa olosuhteissa. Ennen tätä löytöä jotkut tutkijat ajattelivat, että kuoripäästöt eivät olleet riittävän tehokkaita ulkoisen säteilyvyön uudistuksen huomioon ottamiseksi. Ryhmä on paljastanut, että tietyissä erittäin häiriintyneissä geofysikaalisissa olosuhteissa kuoripäästöt ovat riittäviä.
Klusterin ainutlaatuisen monipistemittausominaisuuden ansiosta näiden kuorolähdealueiden ominaismitat on arvioitu ensimmäistä kertaa.
Tyypillisten mittojen on havaittu olevan muutama sata kilometriä suuntaan, joka on kohtisuorassa maan magneettikenttään nähden, ja muutamatuhat kilometriä tämänsuuntaiseen suuntaan.
Toistaiseksi löydetyt mitat perustuvat kuitenkin tapaustutkimuksiin. ”Häiriintyneissä magnetosfääriolosuhteissa kuorin lähdealueet muodostavat pitkiä ja kapeita spagettimaisia esineitä. Nyt kysytään, ovatko nämä erittäin matalat kohtisuorat asteikot kuoromekanismin yleinen ominaisuus vai onko vain analysoitujen havaintojen erityistapaus ”, sanoi Ondrej Santolik Charlesin yliopistosta, Praha, Tšekki, ja tämän tuloksen pääkirjailija.
Avaruuspohjaisen tekniikan ja viestinnän lisääntyneen riippuvuuden vuoksi ymmärrys siitä, miten, missä olosuhteissa ja missä nämä tappajaelektronit luodaan, etenkin magneettisen myrskykauden aikana, on erittäin tärkeä.
Alkuperäinen lähde: ESA-portaali
