60 lat szukania, ale wreszcie jest. NASA odkryła pole elektryczne Ziemi

Ziemia skrywa jeszcze wiele tajemnic. Naukowcy właśnie odkryli jedną z nich, a odkrycie to może zmienić nasze rozumienie tego, jak działa nasza planeta. Zespół badawczy rakiety poinformował o pierwszym udanym wykryciu pola elektrycznego Ziemi: słabego, obejmującego całą planetę pola elektrycznego, równie ważnego jak ziemskie pole grawitacyjne i magnetyczne.

Wyobraź sobie, że Ziemia to ogromny magnes. To pole magnetyczne chroni nas przed szkodliwym promieniowaniem kosmicznym. Okazuje się jednak, że nasza planeta ma jeszcze jedną, mniej znaną właściwość – jest też naelektryzowana. To właśnie to ambipolarne (dwukierunkowe) pole elektryczne sprawia, że cząsteczki powietrza w górnych warstwach atmosfery poruszają się w określony sposób.

Naukowcy podejrzewali, że to właśnie ambipolarne pole elektryczne odpowiada za to, że część atmosfery ziemskiej ucieka w kosmos, szczególnie w okolicach biegunów. Dzięki nowym danym udało się potwierdzić tę teorię i lepiej zrozumieć ten proces.

Zrozumienie złożonych ruchów i ewolucji atmosfery naszej planety dostarcza wskazówek nie tylko na temat historii Ziemi, ale także daje nam wgląd w tajemnice innych planet i określa, które z nich mogą być przyjazne dla życia. Artykuł opisujący odkrycie opublikowany został w czasopiśmie Nature.

Więcej o niezwykłych odkryciach NASA przeczytasz na Spider`s Web:

Od końca lat 60. XX wieku statki kosmiczne przelatujące nad biegunami Ziemi wykrywały strumień cząstek płynących z naszej atmosfery prost w przestrzeń kosmiczną. To tak jakby z naszej atmosfery dosłownie uchodziło powietrze. Naukowcy w teorii przewidzieli ten wypływ, który nazwali "wiatrem polarnym". Skłoniło to badaczy do poszukiwania zrozumienia jego przyczyn. 

Wtedy już spodziewano się pewnego odpływu powietrza z naszej atmosfery. Intensywne, niefiltrowane światło słoneczne powinno powodować ucieczkę niektórych cząstek z naszego powietrza w przestrzeń kosmiczną, podobnie jak woda, parując, ucieka z garnka.

Jednak zaobserwowany wiatr polarny był bardziej tajemniczy. Wiele cząstek było w nim zimnych, bez oznak, że zostały ogrzane, a mimo to poruszały się z prędkością naddźwiękową.

Hipotetyczne pole elektryczne, generowane w skali subatomowej, miało być niewiarygodnie słabe, a jego efekty odczuwalne były tylko w promieniu setek kilometrów. Przez dziesięciolecia jego wykrycie wykraczało poza granice istniejącej technologii.

W 2016 r. Collinson i jego zespół zabrali się do pracy nad wynalezieniem nowego instrumentu, który ich zdaniem nadawał się do pomiaru ambipolarnego pola Ziemi.

Instrumenty i pomysły zespołu były najlepiej dostosowane do suborbitalnego lotu rakietowego wystrzelonego z Arktyki. W nawiązaniu do statku, który wiózł Ernesta Shackletona w jego słynną podróż na Antarktydę w 1914 r., zespół nazwał swoją misję Endurance.

Naukowcy wyznaczyli kurs na Svalbard, norweski archipelag położony zaledwie kilkaset kiloemtrów od Bieguna Północnego, gdzie znajduje się najbardziej wysunięty na północ poligon rakietowy na świecie.

11 maja 2022 r. Endurance wystartował i osiągnął wysokość 768 km, wodując 19 minut później w Morzu Grenlandzkim. W miejscu gdzie Endurance zbierał dane, z mierzył zmianę potencjału elektrycznego wynoszącą zaledwie 0,55 wolta.

Jony wodoru, najbardziej rozpowszechniony rodzaj cząstek w wietrze polarnym, doświadczają siły skierowanej na zewnątrz z tego pola 10,6 razy silniejszej niż grawitacja. To więcej niż wystarczająco, aby wystrzelić je w górę w przestrzeń kosmiczną z prędkością naddźwiękową.

Odkrycie Endurance otworzyło wiele nowych ścieżek eksploracji. Pole ambipolarne, jako fundamentalne pole energetyczne naszej planety obok grawitacji i magnetyzmu, mogło nieustannie kształtować ewolucję naszej atmosfery w sposób, który możemy teraz zacząć badać. Ponieważ jest tworzone przez wewnętrzną dynamikę atmosfery, oczekuje się, że podobne pola elektryczne będą występować na innych planetach, w tym na Wenus i Marsie.