Ένα κρίσιμο συστατικό για τις αύρες υπάρχει πολύ υψηλότερα στο διάστημα από ό, τι πιστεύαμε προηγουμένως, σύμφωνα με νέα έρευνα στο περιοδικό Scientific Reports. Οι εκθαμβωτικές φωτεινές ενδείξεις στους πολικούς νυχτερινούς ουρανούς απαιτούν έναν ηλεκτρικό επιταχυντή για την προώθηση φορτισμένων σωματιδίων κάτω από την ατμόσφαιρα. Επιστήμονες στο Πανεπιστήμιο του Ναγκόγια και συνεργάτες στην Ιαπωνία, την Ταϊβάν και τις ΗΠΑ διαπίστωσαν ότι υπάρχει πάνω από 30.000 χιλιόμετρα πάνω από την επιφάνεια της Γης - προσφέροντας γνώση όχι μόνο για τη Γη, αλλά και για άλλους πλανήτες.
Η ιστορία του σχηματισμού αύρας ξεκινά με υπερηχητικό πλάσμα που προωθείται από τον ήλιο στο διάστημα ως φορτισμένα σωματίδια υψηλής ταχύτητας. Όταν αυτά τα φορτισμένα σωματίδια πλησιάσουν τη Γη, εκτρέπονται και διοχετεύονται σε ρεύματα κατά μήκος των γραμμών του μαγνητικού πεδίου του πλανήτη, ρέοντας τελικά προς τους πόλους.
(Προς έκπληξη των επιστημόνων ανακαλύφθηκε πρόσφατα ότι η ενέργεια από τον ηλιακό άνεμο ευνοεί τον βορρά ..)
"Τα περισσότερα ηλεκτρόνια στη μαγνητόσφαιρα δεν φτάνουν στο τμήμα της ανώτερης ατμόσφαιρας που ονομάζεται ιονόσφαιρα, επειδή απωθούνται από το μαγνητικό πεδίο της Γης", εξηγεί ο Shun Imajo του Ινστιτούτου Περιβάλλοντος του Πανεπιστημίου Nagoya για την Περιβαλλοντική Έρευνα Διαστήματος-Γης, πρώτος συγγραφέας της μελέτης.
Ωστόσο, ορισμένα σωματίδια λαμβάνουν μια ώθηση ενέργειας, επιταχύνοντάς τα στην ανώτερη ατμόσφαιρα της Γης, όπου συγκρούονται και διεγείρουν άτομα οξυγόνου και αζώτου σε υψόμετρο περίπου 100 χιλιομέτρων. Όταν αυτά τα άτομα χαλαρώνουν από την κατάσταση διέγερσης, εκπέμπουν τα ακουστικά φώτα. Ωστόσο, πολλές λεπτομέρειες σχετικά με αυτήν τη διαδικασία παραμένουν μυστήριο.
Οι επιστήμονες είχαν υποθέσει ότι η επιτάχυνση ηλεκτρονίων συνέβη σε υψόμετρα μεταξύ 1.000 και 20.000 χιλιομέτρων πάνω από τη Γη. Αυτή η νέα έρευνα αποκάλυψε ότι η περιοχή επιτάχυνσης εκτείνεται πέρα από τα 30.000 χιλιόμετρα .
"Η μελέτη μας δείχνει ότι το ηλεκτρικό πεδίο που επιταχύνει τα ακουστικά σωματίδια μπορεί να υπάρχει σε οποιοδήποτε ύψος κατά μήκος μιας γραμμής μαγνητικού πεδίου και δεν περιορίζεται στην περιοχή μετάβασης μεταξύ της ιονόσφαιρας και της μαγνητόσφαιρας σε χιλιάδες χιλιόμετρα", λέει ο Imajo. "Αυτό υποδηλώνει ότι παίζουν άγνωστοι μαγνητοσφαιρικοί μηχανισμοί."
Η ομάδα κατέληξε σε αυτό το εύρημα εξετάζοντας δεδομένα από επίγειους εικονογράφους στις ΗΠΑ και τον Καναδά και από τον ανιχνευτή ηλεκτρονίων στο Arase, έναν ιαπωνικό δορυφόρο που μελετά μια ζώνη ακτινοβολίας στην εσωτερική μαγνητόσφαιρα της Γης.
Τα δεδομένα ελήφθησαν από τις 15 Σεπτεμβρίου 2017 όταν ο Arase είχε υψόμετρο περίπου 30.000 χιλιομέτρων και βρισκόταν μέσα σε ένα λεπτό ενεργό ακουστικό τόξο για αρκετά λεπτά. Η ομάδα κατάφερε να μετρήσει τις κινήσεις των ηλεκτρονίων και των πρωτονίων προς τα πάνω και προς τα κάτω, βρίσκοντας τελικά την περιοχή επιτάχυνσης των ηλεκτρονίων που ξεκίνησε πάνω από τον δορυφόρο και επεκτάθηκε κάτω από αυτόν.
Για την περαιτέρω διερεύνηση αυτής της λεγόμενης περιοχής επιτάχυνσης πολύ μεγάλου υψομέτρου, η ομάδα στοχεύει στη συνέχεια να αναλύσει δεδομένα από πολλαπλά συμβάντα αύρας, να συγκρίνει παρατηρήσεις μεγάλου υψομέτρου και χαμηλού υψομέτρου και να πραγματοποιήσει αριθμητικές προσομοιώσεις ηλεκτρικού δυναμικού.
«Η κατανόηση του τρόπου με τον οποίο σχηματίζεται αυτό το ηλεκτρικό πεδίο θα συμπληρώσει κενά για την κατανόηση των εκπομπών και της μεταφοράς ηλεκτρονίων στη Γη και άλλους πλανήτες, συμπεριλαμβανομένων των Δία και του Κρόνου», λέει ο Imajo.
Πληροφορίες: Scientific Reports