Eine neue Studie liefert den ersten schlüssigen Beweis für die Existenz eines Weltraumwinds, der vor über 20 Jahren erstmals theoretisch vorgeschlagen wurde.
Der Forscher Iannis Dandouras analysierte die Daten der Cluster-Raumsonde der Europäischen Weltraumorganisation und entdeckte diesen plasmasphärischen Wind, der zum Verlust von Material aus der Plasmasphäre beiträgt, einer Donut-förmigen Region, die sich über der Erdatmosphäre erstreckt. Die Ergebnisse werden heute in Annales Geophysicae, einer Zeitschrift der European Geosciences Union (EGU), veröffentlicht.
„Nach langer Prüfung der Daten war da ein langsamer, aber stetiger Wind, der pro Sekunde etwa 1 kg Plasma in die äußere Magnetosphäre abgibt. Das entspricht fast 90 Tonnen pro Tag. Es war definitiv eine der schönsten Überraschungen, die ich je hatte! “, Sagte Dandouras vom Forschungsinstitut für Astrophysik und Planetologie in Toulouse, Frankreich.
Plasmaaustritt von der Plasmasphäre in die Magnetosphäre. Gutschrift: ESA / ATG medialab
Die Plasmasphäre ist eine Region, die mit geladenen Teilchen gefüllt ist und den inneren Teil der Erdmagnetosphäre einnimmt, der vom Magnetfeld des Planeten dominiert wird.
Um den Wind zu erfassen, analysierte Dandouras die Eigenschaften dieser geladenen Teilchen anhand von Informationen, die von ESAs Cluster-Raumfahrzeugen in der Plasmasphäre gesammelt wurden. Des Weiteren entwickelte er eine Filtertechnik, um Geräuschquellen zu eliminieren und Plasmabewegungen entlang der radialen Richtung, die entweder auf die Erde oder den Weltraum gerichtet sind, zu ermitteln.
Wie in der neuen Annales Geophysicae-Studie detailliert beschrieben, zeigten die Daten, dass ein stetiger und anhaltender Wind mit einer Geschwindigkeit von über 5.000 km / h pro Sekunde etwa ein Kilo des Materials der Plasmasphäre nach außen transportiert. Diese Plasmabewegung war zu jeder Zeit vorhanden, auch wenn das Erdmagnetfeld nicht durch von der Sonne kommende energetische Teilchen gestört wurde.
Die Forscher sagten vor über 20 Jahren einen Weltraumwind mit diesen Eigenschaften voraus: Er ist das Ergebnis eines Ungleichgewichts zwischen den verschiedenen Kräften, die die Plasmabewegung bestimmen. Der direkte Nachweis entging jedoch bisher der Beobachtung.
„Der plasmasphärische Wind ist ein schwaches Phänomen, das eine empfindliche Instrumentierung und detaillierte Messung der Partikel in der Plasmasphäre und ihrer Bewegung erfordert“, erklärt Dandouras, der auch Vizepräsident der EGU-Abteilung für Planeten- und Sonnensystemwissenschaften ist .
Der Wind trägt zum Materialverlust aus der obersten atmosphärischen Schicht der Erde bei und ist gleichzeitig eine Plasmaquelle für die darüber liegende äußere Magnetosphäre. Dandouras erklärt: „Der plasmasphärische Wind ist ein wichtiges Element im Massenbudget der Plasmasphäre und hat Auswirkungen darauf, wie lange es dauert, diese Region wieder aufzufüllen, nachdem sie nach einer Störung des Magnetfelds des Planeten erodiert ist. Aufgrund des plasmasphärischen Windes ist die Versorgung der Plasmasphäre mit Plasma - aus der oberen Atmosphäre darunter - wie das Eingießen von Materie in einen undichten Behälter. “
Die Plasmasphäre, das wichtigste Plasmareservoir in der Magnetosphäre, spielt eine entscheidende Rolle für die Dynamik der Strahlungsgürtel der Erde. Diese stellen eine Strahlungsgefahr für Satelliten und Astronauten dar, die sich durch sie bewegen. Das Material der Plasmasphäre ist auch dafür verantwortlich, dass die Ausbreitung von GPS-Signalen verzögert wird.
"Das Verständnis der verschiedenen Quellen- und Verlustmechanismen von plasmasphärischem Material und ihrer Abhängigkeit von den Bedingungen der geomagnetischen Aktivität ist daher wesentlich für das Verständnis der Dynamik der Magnetosphäre und auch für das Verständnis der zugrunde liegenden physikalischen Mechanismen einiger Weltraumwetterphänomene", sagt Dandouras.
Michael Pinnock, Chefredakteur von Annales Geophysicae, erkennt die Bedeutung des neuen Ergebnisses. „Es ist ein sehr schöner Beweis für die Existenz des plasmasphärischen Windes. Dies ist ein bedeutender Fortschritt bei der Validierung der Theorie. Modelle der Plasmasphäre, sei es für Forschungszwecke oder Weltraumwetteranwendungen (z. B. GPS-Signalausbreitung), sollten dieses Phänomen jetzt berücksichtigen “, schrieb er in einem.
Ähnliche Winde könnten um andere Planeten existieren und ihnen die Möglichkeit geben, atmosphärisches Material in den Weltraum zu verlieren. Atmosphärische Flucht spielt eine Rolle bei der Gestaltung der Atmosphäre eines Planeten und damit seiner Bewohnbarkeit.
Über Europäische Union der Geowissenschaften