Kaltes Plasmaschicht erkannt hoch über der Erde

Kalt, elektrisch geladenen Teilchen haben lange wurde vermutet existieren zehntausende von Meilen über der Erdoberfläche, und Wissenschaftler haben nun zum ersten Mal solche Ionen dort entdeckt. Und sie sind deutlich häufiger auf jenen Höh ' n als zuvor gedacht.

Kälte ist natürlich ein relativer Begriff. Obwohl diese Niedrigenergie-Ionen 1000 Mal cooler sind als was heißen Plasmas Forscher betrachten könnte, haben diese Teilchen noch eine Energie, die etwa 1 Million Grad Celsius (500.000 Grad Celsius) entsprechen würde. Aber da die Dichte der "kalten" Ionen im Raum so gering ist, Satelliten und Raumfahrzeuge können durch sie umkreisen ohne immer zerstört.

Wissenschaftler hatten die Ionen in einer Höhe von etwa 60 Meilen (100 Kilometer) erkannt, aber seit Jahrzehnten, wollten Forscher suchen viel höher, zwischen 12.400 und 60.000 Meilen (20.000 und 100.000 km). Zu wissen, wie viele kalte Ionen dort wohnen könnte helfen, besser zu verstehen, wie unser Planet mit Stürmen geladener Teilchen von der Sonne interagiert – wie diejenige, die auf dem Planeten schlug gestern (Jan 24) — Polarlichter zu schaffen, dass Satelliten beschädigen und manchmal mit Stromnetze auf der Erde anrichten.

Allerdings hat kaltes Plasma in diesen Höhenlagen erkennen schwierig erwiesen. Raumschiff, dass weit oben eine elektrische Ladung durch Sonneneinstrahlung ansammeln, die sie macht Abstoßen der kalten Ionen.

Der Durchbruch kam mit einem der vier CLUSTER-Satelliten der ESA. Diese sind ausgestattet mit einem Detektor besteht aus dünnen Draht Arme, die das elektrische Feld zwischen ihnen zu messen, da der Satellit dreht.

"Es ist überraschend fanden wir die kalten Ionen überhaupt mit unserem Instrument", sagte Forscher Matten André, ein Raum-Wissenschaftler am schwedischen Institut für Weltraumphysik in Uppsala, OurAmazingPlanet. "Es wurde überhaupt nicht entwickelt, um dies zu tun. Es wurde entwickelt, um elektrische Felder zu beobachten."

"Hässlich" elektrische Felder

Zwei geheimnisvolle Trends erschien, wenn die Wissenschaftler Daten von diesen Detektoren analysiert – starker elektrische Felder tauchte in unerwarteten Regionen des Raumes sowie das Raumfahrzeug gedreht, die Messungen der elektrischen Felder nicht schwanken in die sanft wechselnden Art und Weise, die Ermittler erwartet.

"An einen Wissenschaftler, es sah ziemlich hässlich", sagte André. "Wir haben versucht, herauszufinden, was mit dem Instrument falsch war. Dann merkten wir, es ist nichts falsch mit dem Instrument."

Ihre Ergebnisse deuten darauf hin, dass kaltes Plasma elektrischen Feldern rund um den Satelliten beeinflusst wurde. Sobald die Wissenschaftler, die verstanden, konnten sie messen wieviel der einmal versteckt Ionen gab.

"Je mehr Sie suchen Niedrigenergie-Ionen, desto mehr finden Sie,", sagte André. "Wir wussten nicht, wie viel draußen war. Es ist mehr als einmal dachte ich. "

Obwohl die Konzentration der bislang verborgenen kalten Ionen variiert, finden etwa 50 bis 70 Prozent der Zeit die Forscher, dass sie den größten Teil der Masse des hochgelegenen Zonen bilden. Diese zuvor schwer fassbaren Niedrigenergie-Ionen wurden auch in Höhen von etwa 60.000 Meilen (100.000 km), etwa ein Drittel der Distanz zum Mond entdeckt. Finden so viele relativ kühle Ionen in diesen Regionen ist verwunderlich, denn der Sonnenwind Hochgebirge der Erde Blasten.

"Es ist überraschend, dass es so viele kalte Ionen", sagte André. "Gab es Hinweise für eine lange Zeit, und mit vorherigen Raumschiff, aber ich glaube nicht, dass jemand mich nicht, dachte dieser kalt, versteckte Bevölkerung könnte so große Mengen, [für]-große Brüche der Zeit dominieren."

Ionen zu verlieren

Raum-Physiker haben gekämpft, um genau zu bestimmen, wie viele Niedrigenergie-Ionen den Planeten verlassen. Die neuen Erkenntnisse legen nahe, dass etwa zwei Pfund (1 kg) kaltes Plasma aus der Erdatmosphäre jede Sekunde zu entkommen.

Zu wissen, dass Rate des Verlustes für Erde helfen könnte Wissenschaftlern wurde besser herauszufinden, was der Atmosphäre des Mars, die vermutlich einst Dichter und mehr Ähnlichkeit mit der Erde gewesen sein. Die neuen kaltes Plasma Ergebnisse Forscher erklären, atmosphärische Eigenschaften von anderen Planeten und Monden, fremde Welten oder Exoplaneten, darunter auch helfen könnte, sagte André.

"Wenn jemand auf ein Exoplanet lebt, sie wahrscheinlich eine Atmosphäre, die nicht Weg weht wollen", sagte André.

Wie Wissenschaftler weiter kaltes Plasma um Erde Karte, konnten sie darüber hinaus weitere Informationen wie es während der Sonnenstürme reagiert und anderen Veranstaltungen vertiefen unser Verständnis der Weltraumwetter entdecken. André verglichen die Schwaden von Niedrigenergie-Ionen zu einem Tiefdruckgebiet in unserem vertrauten, bodenständige Wetter. "Sie möchten wissen, wo das Tiefdruckgebiet ist einen Sturm, Vorhersagen," sagte er.

André und sein Kollege Christopher Cully detailliert ihre Ergebnisse in der Zeitschrift Geophysical Research Letters Dez. 23.