حل یک معمای قدیمی درباره جو فوقانی زمین

دانشمندان یک تناقض علمی در مورد منشأ ذرات بسیار پرانرژی به نام «الکترون‌های فوق‌نسبیتی» واقع در جو فوقانی زمین را حل کردند.

به گزارش ایسنا، این کشف بر درک آنها از مغناطوسفرهای سراسر جهان تاثیر می‌گذارد.

کشف فرآیندهایی که شکل‌گیری و از دست‌رفتن نهایی این الکترون‌ها را در کمربند تابشی وان آلن کنترل می‌کنند، یکی از اهداف اصلی ماموریت «کاوشگرهای وان‌ آلن» ناسا به شمار می‌آید.

این کمربند، شامل حلقه‌هایی با ذرات بسیار باردار است که طیفی از 1000 تا 50 هزار کیلومتری بالاتر از سطح زمین را احاطه کرده‌اند.

درک این فرآیندها دارای کاربردهای علمی مهمی است، زیرا مقادیر فراوان تابش به دام‌افتاده در درون این کمربند‌ها، می‌تواند موجب ایجاد خطر برای ماهواره‌ها و فضانوردانی شود که خارج از سامانه‌های فضایی فعالیت‌ می‌کنند.

الکترون‌های فوق‌نسبیتی موجود در کمربند تابشی خارجی زمین، تغییرپذیری در واکنش به فعالیت خورشید و همچنین تغییر در باد خورشیدی را نشان می‌دهند، با این حال، سازوکار فیزیکی غالب که مسئول شتاب‌دهی الکترونی کمربند تابشی است، دهه‌هاست که به صورت یک معما باقی مانده است.

ریچارد تورن، پروفسور برجسته علوم اقیانوسی و جوی دانشگاه کالیفرنیا در لس‌آنجلس و همکارانش، الکترون‌های پرانرژی موجود در طول توفان ژئومغناطیسی را که در تاریخ 9 اکتبر سال 2012 رخ داد، با تفکیک‌پذیری بالای ماهواره‌ای اندازه‌گیری کردند.

تحلیل آنها نشان می‌دهد امواج رادیویی طبیعی با فرکانس بسیار پایین موسوم به chorus که در جو فوقانی‌تر زمین هستند، مسئول اصلی شتاب‌بخشی الکترون نسبیتی مشاهده‌شده، هستند.

مدلبندی دقیق تیم علمی به همراه دیگر مشاهدات پیشین، کارآیی قابل‌توجه شتاب‌بخشی امواج طبیعی در محیط نزدیک به فضای زمین را نشان می‌دهد و مشخص می‌کند که انتشار پرتو، مسؤول شتاب‌بخشی مشاهده‌شده در طول این توفان نبوده است.

فرآیند شتاب‌بخشی موجی محلی یک فرآیند فیزیکی جهانی است که احتمالا بر مغناتوسفرهای مشتری، زحل و دیگر محیط‌های پلاسمای مغناطیس‌شده کیهان نیز اثرگذار است.

کمربندهای تابشی وان آلن در سال 1958 و توسط تیمی به رهبری جیمز وان آلن، دانشمند علوم فضایی، در جو فوقانی زمین کشف شدند.

جزئیات این مطالعه در مجله Nature منتشر شد.