Bild https://science.nasa.gov Detta
elektriska fält är dubbelriktat, eller "ambipolärt", eftersom det
fungerar i båda riktningarna. Joner drar ner elektronerna som sjunker med
gravitationen. Samtidigt lyfter elektroner joner till högre höjder när de
försöker fly ut i rymden, som en liten hund som drar i sin ägares koppel.
Nettoeffekten av det ambipolära fältet är att utvidga atmosfärens höjd och
lyfta några joner tillräckligt högt för att dessa ska fly med polarvinden ut i
rymden. Animation: NASA/Conceptual Image Lab/Wes Buchanan/Krystofer Kim
Sedan slutet av 1960-talet har rymdfarkoster som
flyger över jordens poler upptäckt en ström av partiklar som flödar ut från vår
atmosfär ut i rymden. Teoretiker hade tidigare förutspått detta utflöde och
kallade det "polarvinden", men förstod inte dess orsak.
En viss mängd utflöde från vår atmosfär var
förväntad. Intensivt, ofiltrerat solljus bör få vissa partiklar från vår atmosfär
att försvinna ut i rymden likt ånga som avdunstar från en kastrull med vatten.
Men den observerade polarvinden var mystisk. Många partiklar i den var
kalla och det fanns inga tecken på att de hade värmts upp och färdades i
överljudshastighet.
"Det måste därför vara något som drar de här
partiklarna ur atmosfären", bekriver Glyn Collinson, huvudforskare för
Endurance vid NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland,
huvudförfattare till en artikel om fenomenet. Forskare misstänkte ett elektriskt fält.
Det hypotetiska elektriska fältet, som genererades
på subatomär skala förväntades vara mycket svagt men med effekt som kändes
över hundratals kilometer. I årtionden var det omöjligt att upptäcka fältet inom
gränserna för befintlig teknik.
2016 började Collinson och hans team arbeta med att
utveckla ett nytt instrument för uppgiften att mäta
jordens ambipolar diffusion .
Med hjälp av observationer från en suborbital (kastbanefärd) av NASA-raket
har nu ett internationellt forskarlag för första gången lyckats mäta ett elektriskt fält som finns runt hela Jorden och som tros vara lika grundläggande för jorden som dess gravitations- och magnetfält. Det är känt som ambipolar diffusion och forskare antog redan för över 60 år sedan att det var anledningen till att Jordens atmosfär kunde fly ovanför jordens nord- och sydpol. Mätningar från NASA:s Endurance-uppdrag har nu bekräftat existensen av ambipolar diffusion fältet och kvantifierat dess styrka, avslöjat dess roll i att driva atmosfärisk flykt och forma vår jonosfär.
Att förstå de komplexa rörelserna och utvecklingen
av vår planets atmosfär ger ledtrådar inte bara till jordens historia utan ger
oss också insikt i andra planeters ev fält och avgör vilka som kan vara
gästvänliga för liv.
En artikel om upptäckten publicerades onsdagen den
28 augusti 2024 i tidskriften Nature.
