Maapallon säteilyvyöhykkeiden elektronivuodot syntyvät kosmisten säteiden vuorovaikutuksen seurauksena planeetan ilmakehän ylemmän kerroksen atomien kanssa, "purkaen" niistä neutroneja, Nature-lehdessä julkaistun artikkelin mukaan.
”Pystyimme ensimmäistä kertaa havaitsemaan näiden korkeaenergisten elektronien muodostumisen Van Allen -vyöhön sisäreunaan. Onnistuimme ratkaisemaan arvoituksen, josta fyysikot ovat hämmentyneet melkein kuuden vuosikymmenen ajan”, kertoi Xinlin Li Boulderin (USA) Coloradon yliopistosta.
Maapallolla, toisin kuin Venuksella ja monilla muilla aurinkokunnan planeetoilla, on oma magneettikenttä, joka syntyy sen ytimessä olevien metallin nestevirtausten liikkeen seurauksena. Tämä magneettikenttä toimii eräänlaisena "suojana", joka heijastaa kosmisia säteitä, korkeaenergisesti varautuneita hiukkasia ja suojaa maapallon auringon tuulen ja koronan massan ejektioista.
Sen olemassaolon jälkiä ovat ns. Van Allen -vyöt - kaksi aluetta, jotka sijaitsevat noin 6 tuhatta ja 60 tuhatta kilometriä korkeudella maan pinnasta, joilla on suuri joukko korkeaenergisia protoneja ja elektroneja, jotka "ovat kiinnittyneet" maan magneettikentään ja liikkuvat eräänlaisessa magneettisessa ansassa. Niiden vuorovaikutus ilmakehän kanssa tuottaa kauniita aurioita, ja johtaa aurinkoheijastusten aikana radiohäiriöihin ja muihin teknisiin ongelmiin.
Yksi Van Allen -vyöhykkeiden pääsalaisuuksista heidän löytönsä jälkeen 1958 on, mistä tulevat korkean energian elektronit ja protonit, jotka sijaitsevat maapallon säteilyvaipassa ja tuottavat soihdutuksia planeetan napoilla. Kuten Lee toteaa, tutkijat ovat pitkään epäilleet, että heidän lähteensä ovat kosmiset säteet, jotka törmäävät ilmakehän atomien kanssa, mutta heillä ei ollut siitä yksiselitteisiä todisteita.
Lisäongelmana on, että supernoova-räjähdysten ja pulsaarisen toiminnan aiheuttamat kosmiset säteet "pommittavat" maata suunnilleen samalla taajuudella, kun taas Van Allen -vyöhykkeiden elektronien lukumäärä ja ominaisuudet voivat muuttua dramaattisesti erittäin suurella nopeudella. Tämä saa monet tutkijat epäilemään, että nämä elektronit syntyvät neutronien hajoamisen seurauksena, joka kosmiset säteet "tyrmäävät" typpi- ja happiatomeista.
Näiden ideoiden testaamiseksi Lee ja hänen opiskelijansa kokosivat CSSWE-mikrosatelliitin, joka oli varustettu elektronien ja protoninilmaisimien miniatyyreillä, jotka kehitettiin Coloradon yliopistossa RBSP-koettimille, jotka NASA käynnisti elokuussa 2012 Van Allen -vyöhykkeiden rakenteen tutkimiseksi.
Tämä satelliitti laukaistiin alemmalle kiertoradalle, ja se ei tutkinut Van Allen -vyöhykkeiden sisäkerroksia, vaan sen ensimmäisen osan alareunaa, jossa, kuten tutkijat ehdottivat, elektronien ja protonien tulisi syntyä kaasumolekyylien ja "vieraiden avaruudesta" törmäyksissä.
Mainosvideo:
Tällaisten törmäysten, kuten tutkijat selittävät, pitäisi johtaa protonien ja elektronien tuotantoon erittäin kapeilla energia-alueilla, jotta ne voidaan helposti laskea ja arvioida kuinka usein kosmiset säteet törmäävät ilmakehän atomiin, ja ymmärtää, mikä rooli niillä on Van Allen -vyöjen täyttämisessä. ja kuinka he pääsevät sinne.
Kuten nämä mittaukset osoittavat, tällaisia elektroneja syntyy suurina määrinä korkeudessa, joka on suunnilleen sama kuin maan säde, ja niiden muodostumisnopeus ja ominaisuudet pysyivät vakiona kaikilla alueilla ja kaikilla korkeuksilla. Tämä puhuu tosiasian puolesta, että ne todella syntyy kosmisista säteistä.
Tämän osoittaa lisäksi CSSWE: n rekisteröimä elektronien lukumäärä - niiden lukumäärä, kuten tutkijat huomauttavat, vastaa melkein ihanteellisesti kuinka monta neutronia pitäisi tuottaa kosmisia säteitä. Kaikki tämä vastaavasti todistaa tosiasiasta, että melkein kaikki elektronit, jotka osallistuvat auroran syntymään, ovat todella "kosmisen" alkuperää.
