Jordens inre strålningsbälte visar ett märkligt zebra-esque randigt mönster, enligt de senaste resultaten från NASA: s tvilling Van Allen Probes. Dessutom verkar orsaken till stripningen vara jordens rotation - något som tidigare ansågs vara omöjligt.
"... det är verkligen ödmjukt som teoretiker att se hur snabbt nya data kan förändra vår förståelse för fysiska egenskaper."
- Aleksandr Ukhorskiy, Johns Hopkins University tillämpad fysiklaboratorium
Vår planet är omgiven av två stora munkformade strålningsregioner som kallas Van Allen-bälten, efter astrofysiker James Van Allen som upptäckte sin närvaro 1958. (Van Allen dog vid en ålder av 91 år 2006.) Det inre Van Allen-bältet, som sträcker sig från cirka 800 till 13 000 km (500 till 8 000 miles) över jorden, innehåller högenergi-elektroner och protoner och utgör en risk för både rymdskepp och människor, borde antingen spendera någon betydande tid inuti den.
Läs mer: Överraskande tredje strålningsrem hittades runt jorden
Lanserade ombord på en Atlas V-raket från Cape Canaveral AFS på morgonen 30 augusti 2012, är Van Allen-proberna (ursprungligen Radiation Belt Storm Probes) på ett tvåårigt uppdrag att undersöka bälten och ta reda på hur de uppför sig och utvecklas över tiden.
Ett av instrumenten ombord på tvillingproberna, Radiation Belt Storm Probes Ion Composition Experiment (RBSPICE), har upptäckt ett ihållande randigt mönster i partiklarna i det inre bältet. Medan man en gång trodde att strukturer i bälten var ett resultat av solaktivitet, tack vare RBSPICE har det nu fastställts att jordens rotation och lutande magnetiska axel är orsaken.
"Det är på grund av den oöverträffade höga energin och temporära upplösningen av vårt energiska partikelexperiment, RBSPICE, att vi nu förstår att de inre bälteelektronerna faktiskt alltid är organiserade i sebramönster," sa Aleksandr Ukhorskiy från Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (APL) i Laurel, Md., Medutredare på RBSPICE och huvudförfattare till uppsatsen. ”Dessutom identifierar vår modellering jordens rotation som mekanismen som skapar dessa mönster. Det är verkligen ödmjukt som teoretiker att se hur snabbt nya data kan förändra vår förståelse för fysiska egenskaper. ”
Modellen för bildandet av de randiga mönstren liknar dragningen av taffy.
"Om de inre bälteelektronpopulationerna betraktas som en viskös vätska," sa Ukhorskiy, "dessa globala svängningar sträcker sig långsamt och viker den vätskan, ungefär som taffy är sträckt och viks i en godisaffärsmaskin."
"Denna upptäckt berättar något nytt och viktigt om hur universum fungerar," sa Barry Mauk, projektforskare på APL och medförfattare till tidningen. ”De nya resultaten avslöjar en ny storskalig fysisk mekanism som kan vara viktig för planetariska strålningsband i hela solsystemet. Ett instrument som liknar RBSPICE är nu på väg till Jupiter på NASA: s Juno-uppdrag, och vi letar efter förekomsten av zebrabandliknande mönster i Jupiters strålningsbälten. "
Jupiters Van Allen-bälten liknar jordens undantag mycket större; Jupiters magnetfält är tio gånger starkare än jordens och strålningen i dess bälten är en miljon gånger kraftigare(källa). Juno kommer till Jupiter i juli 2016 och tillbringar ungefär ett år i omloppsbana och undersöker dess atmosfär, inre och magnetosfär.
Tack till Van Allen-sonden. Juno har nu ytterligare en funktion att leta efter i Jupiters strålningsbälten.
”Det är fantastiskt hur jordens rymdmiljö, inklusive strålningsbanden, fortsätter att överraska oss även efter att vi har studerat dem i över 50 år. Vår förståelse för bältenas komplexa strukturer och processerna bakom bältens beteende fortsätter att växa, vilket alla bidrar till det slutliga målet att tillhandahålla exakt modellering av rymdväder. "
- Louis Lanzerotti, fysikprofessor vid New Jersey Institute of Technology och huvudutredare för RBSPICE
Teamets resultat har publicerats i tidningen 20 mars av tidskriftenNatur.
Van Allen-proberna är det andra uppdraget i NASA: s Living With a Star-program, som hanteras av NASA: s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, MD. Programmet utforskar aspekter av det anslutna sun-Earth-systemet som direkt påverkar livet och samhället.
Källa: Van Allen Probes nyhetsmeddelande
