Skjolde op

Højt over jordens atmosfære suser elektroner forbi tæt på lysets hastighed. Sådanne ultrarelativistiske elektroner, som udgør det ydre bånd af Van Allens strålingsbælter, kan stribe rundt på planeten på blot fem minutter og bombardere alt på deres vej. Eksponering for sådan højenergistråling kan skabe kaos på satellitelektronik og udgøre en alvorlig sundhedsrisiko for astronauter.

Nu har forskere ved MIT og andre steder identificeret en hård grænse for, hvor tæt ultrarelativistiske elektroner kan komme. Uanset hvor de kredser rundt om ækvator, kan de på trods af deres intense energi ikke komme tættere på end omkring 11.000 kilometer fra planetens overflade.

Det, der holder denne højenergistråling på afstand, ser ud til at være hverken planetens magnetfelt eller radiobølger på lang rækkevidde, men snarere et fænomen, der kaldes plasmasfærisk sus - meget lavfrekvente elektromagnetiske bølger i den øvre atmosfære, der, når de afspilles gennem en højttaler, ligner statisk eller hvid støj.

Holdets resultater, offentliggjort i Natur , er baseret på data indsamlet af NASAs Van Allen Probes - tvillingefartøjer, der kredser i det barske miljø i Van Allens strålingsbælter. Hver sonde er designet til at modstå konstant strålingsbombardement for at måle opførselen af ​​højenergielektroner i rummet.

Efter at have analyseret de første 20 måneders data returneret af sonderne, observerede forskerne en overordentlig skarp barriere mod ultrarelativistiske elektroner. Denne barriere holdt stabil selv mod en solstorm, som drev elektroner mod jorden på en trinlig måde i oktober 2013.

Gruppen fandt ud af, at den naturlige barriere kan skyldes en vekselvirkning mellem indkommende elektroner og plasmasfærisk sus. Denne konklusion var baseret på Van Allen-sondernes måling af elektronernes pitch-vinkel - i hvilken grad en elektrons bevægelse er parallel eller vinkelret på planetens magnetfelt. Forskerne fandt ud af, at plasmasfærisk sus virker langsomt for at rotere elektronernes veje, hvilket får dem til at falde ned i den øvre atmosfære på en bane parallelt med en magnetfeltlinje. I atmosfæren vil de sandsynligvis kollidere med neutrale atomer og forsvinde.

Det er et meget usædvanligt, ekstraordinært og udtalt fænomen, siger John Foster, associeret direktør for MITs Haystack Observatory. Hvad dette fortæller os er, at hvis du parkerede en satellit eller en rumstation i kredsløb med mennesker lige inden for denne uigennemtrængelige barriere, ville du forvente, at de ville have meget længere levetid. Det er en god ting at vide.

skjule