Категорія: Наука та медицина
Дата публікації: 06 вересня 11:35

Науковці з NASA розкрили давню таємницю Землі

Максим Петрук

Джерело: online.ua

Науковцям з NASA нарешті вдалось виміряти гіпотетичне електричне поле, яке оточує Землю і впливає на формування атмосфери на планеті.

Головні тези:

NASA змогла розкрити давню таємницю Землі – амбіполярне електричне поле, яке має великий вплив на формування атмосфери планети.
Ракетна місія Endurance дозволила виміряти силу електричного поля Землі та з'ясувати, як воно взаємодіє з космічним простором.
Амбіполярне поле утримує частинки атмосфери Землі на великих висотах, створюючи унікальні умови для життя на планеті.
Дослідження NASA може допомогти у розумінні атмосфер інших планет та в оцінці їх потенційної придатності для існування життя.
Амбіполярне поле представляє собою нову загадкову силу, яка відкриває широкі можливості для наукових досліджень у космосі.

Що відомо про загадкове електричне поле навколо Землі

Зазначається, що це поле протягом мільярдів років приховане перебувало у всіх на виду.

Вчені протягом понад 60 років намагались пояснити загадкове явище.

Завдяки ракетній місії, яка була запущена з краю Арктики, астрофізикам вдалось не тільки підтвердити існування електричного поля Землі, а й також виміряти його силу та вплив на формування атмосфери.

У наукових колах це явище називають амбіполярним електричним полем. Воно відіграє ключову роль у взаємодії земної атмосфери із космічним простором, потенційно здійснюючи вплив на придатність Землі до збереження життя у довгостроковій перспективі.

Проєкт NASA Endurance під керівництвом Гліна А. Коллінсона та його команди передбачав запуск спеціалізованої ракети зі Шпіцбергену у Норвегії, що є найпівнічнішим ракетним полігоном на Землі.

Шпіцберген — єдиний у світі ракетний полігон, де можна пролетіти крізь полярний вітер і провести необхідні нам вимірювання, — пояснює космічний фізик з Університету Лестера і співавтор статті Сьюзі Імбер.

Зазначається, що ракета Endurance була запущена 11 травня 2022 року і мала на борту низку високочутливих інструментів, ключовим з яких був фотоелектронний спектрометр.

Цей пристрій складається з восьми здвоєних датчиків електростатичного аналізатора, встановлених на стрілі. Датчики були точно вирівняні для вимірювання електронів, що протікають вздовж ліній магнітного поля Землі.

Окрім цього у якості доповнення до пристрою виступав зонд Ленгмюра, який проводив вимірювання щільності і температури електронів, а також пакету електромагнітних полів і хвиль, які надавали додаткову інформацію про електричне середовище навколо ракети.

Підкреслюється, що така комбінація приладів дозволила комплексно виміряти тонкі електричні зміни у верхніх шарах атмосфери.

Траєкторія польоту ракети була ретельно спланована, щоб забезпечити чистий збір даних. Вона злетіла на висоту 768 кілометрів, перетнувши область, відому як екзосфера — крихкий зовнішній край земної атмосфери.

Місія чергувалася між 70-секундними періодами чистого збору даних і короткими 10-секундними інтервалами, коли ракета вирівнювалася з магнітним полем Землі.

Під час 19-хвилинного польоту прилади ракети виміряли зміну електричного потенціалу лише на 0,55 вольта на висоті 322 милі (518,2 км).

Піввольта — це майже ніщо, це приблизно стільки ж, скільки батарейка в годиннику. Але це саме та величина, яка пояснює полярний вітер, — зазначає головний дослідник програми Endurance в Центрі космічних польотів ім. Годдарда NASA Глін Коллінсон.

Полярний вітер представляє собою загадковий потік частинок, що витікає з атмосфери Землі в космос.

Науковці розкрили таємницю загадкового полярного вітру — Полярне сайво або полярний вітер

Вперше його зафіксували супутники наприкінці 1960-х років.

Хоча певні втрати атмосфери очікуються через інтенсивне сонячне випромінювання, полярний вітер спантеличив вчених, оскільки він містив холодні частинки, що рухалися з надзвуковою швидкістю, без видимого джерела тепла, яке б пояснювало їхню швидкість.

На це загадкове питання відповідає підтвердження науковцями з NASA існування амбіполярного поля.

Як діє амбіполярне поле в атмосфері Землі

Це, здавалось би слабке електричне поле здійснює значний вплив на атмосферні частинки.

Зокрема, для найпоширенішого типу частинок у складі полярного вітру — іонів водню, амбіполярне поле в 10,6 разів сильніше за силу тяжіння.

Цього більш ніж достатньо, щоб протистояти гравітації — фактично, цього достатньо, щоб запустити їх вгору в космос на надзвуковій швидкості, — пояснює співавтор дослідження Алекс Глоцер.

Більш того, іони кисню на тій самій висоті фактично важать вдвічі менше, коли занурюються в це поле.

Загалом, амбіполярне поле збільшує "висоту шкали" іоносфери — шару верхніх шарів атмосфери — на приголомшливі 271%.

Це означає, що іоносфера залишається щільнішою на більших висотах, ніж вважалося раніше.

За словами Гліна Коллісона, це схоже на стрічку конвейєра, який підіймає атмосферу у космос.

Будь-яка планета з атмосферою повинна мати амбіполярне поле, — робить висновок науковець.

Цей експеримент відкриває нові шляхи для розуміння атмосфер інших планет, включаючи Венеру і Марс, і може зіграти вирішальну роль в оцінці потенційної придатності екзопланет до життя.