NASA a măsurat cu succes câmpul electric ambipolar al Pământului

Folosind observații obținute de la o rachetă suborbitală NASA, o echipă internațională de oameni de știință a reușit pentru prima dată să măsoare cu succes câmpul electric ambipolar al Pământului, considerat la fel de fundamental pentru Pământ ca gravitația sau câmpul magnetic.

Cunoscut sub numele de câmpul electric ambipolar al Pământului, oamenii de știință au emis pentru prima dată, acum peste 60 de ani, ipoteza că acesta determină modul în care atmosfera Pământului poate scăpa deasupra Polilor Nord și Sud. Măsurătorile efectuate de racheta misiunii Endurance de la NASA au confirmat existența câmpului ambipolar și au cuantificat puterea acestuia, dezvăluind rolul său în determinarea scăpării atmosferice și modelarea ionosferei noastre (un strat din atmosfera superioară) într-un mod mai amplu.

• Telescopul Webb a găsit o populație neobișnuit de mare de asteroizi între Jupiter și Marte
• Un nou studiu dezvăluie cum au jucat cometele un rol „major” în apariția vieții pe Pământ

Începând cu sfârșitul anilor 1960, navele spațiale care survolau polii Pământului au detectat un flux de particule care se scurg din atmosfera noastră în spațiu. Teoreticienii au prezis acest flux, pe care l-au numit „vânt polar”, stârnind cercetări pentru a înțelege cauzele sale.

Ce este câmpul electric ambipolar al Pământului?

Era de așteptat ca o anumită cantitate de particule din atmosfera noastră să scape în spațiu din cauza luminii solare intense și nefiltrate, la fel cum aburul se evaporă dintr-o oală cu apă. Totuși, vântul polar observat era mai misterios. Multe dintre particulele din acest flux erau reci, fără semne de încălzire, dar călătoreau la viteze supersonice, scrie Interesting Engineering.

„Ceva trebuia să extragă aceste particule din atmosferă”, a spus Glyn Collinson, investigator principal al misiunii Endurance de la NASA Goddard Space Flight Center din Greenbelt, Maryland, și autor principal al studiului. Oamenii de știință au suspectat că un câmp electric încă nedescoperit ar putea fi responsabil de acest lucru.

Câmpul electric ipotetizat, generat la scară subatomică, era de așteptat să fie incredibil de slab, cu efecte resimțite doar pe sute de kilometri.

Timp de decenii, detectarea acestuia a fost dincolo de limitele tehnologiei existente. În 2016, Collinson și echipa sa au inventat un nou instrument pe care l-au considerat capabil să măsoare câmpul electric ambipolar al Pământului. Un câmp electric slab din atmosfera superioară ar putea ridica particulele încărcate în spațiu.

Cum funcționează acest câmp ambipolar?

Oamenii de știință au teoretizat că acest câmp electric ar trebui să înceapă la o altitudine de aproximativ 250 de kilometri, unde atomii din atmosfera noastră se despart în electroni încărcați negativ și ioni încărcați pozitiv.

Electronii sunt extrem de ușori, cel mai mic impuls de energie i-ar putea trimite zburând în spațiu. Ionii sunt de cel puțin 1.836 de ori mai grei și tind să coboare spre sol.

Dacă gravitația ar fi singura forță în joc, cele două populații, odată separate, s-ar îndepărta în timp. Dar având sarcini electrice opuse, s-a format un câmp electric care să le țină împreună, prevenind separarea sarcinilor și contracarând efectele gravitației. Acest câmp electric este bidirecțional, sau „ambipolar”, deoarece funcționează în ambele direcții. Ionii trag electronii în jos cu ei pe măsură ce coboară sub influența gravitației.

În același timp, electronii ridică ionii la înălțimi mai mari, în timp ce încearcă să scape în spațiu, asemenea unui câine mic care trage de lesa proprietarului său mai lent.

Efectul net al câmpului ambipolar este extinderea înălțimii atmosferei, ridicând unii ioni suficient de sus pentru a scăpa împreună cu vântul polar. Descoperirea misiunii Endurance a deschis noi căi de explorare.

Câmpul ambipolar, alături de gravitație și magnetism, este un câmp energetic fundamental al planetei noastre. Este posibil să fi modelat continuu evoluția atmosferei noastre în moduri pe care abia acum începem să le explorăm.

Vă recomandăm să citiți și:

Oamenii de știință au descoperit razele gamma cu cea mai mare energie din Univers

Schițele lui Kepler din 1607 privind petele solare rezolvă mistere și 400 de ani mai târziu

O descoperire surprinzătoare sugerează că un ocean misterios se ascunde în Sistemul Solar

Telescopul Hubble a surprins o potențială fuziune galactică