De binnenste stralingsgordel van de aarde vertoont een merkwaardig zebra-achtig gestreept patroon, volgens de laatste bevindingen van NASA's dubbele Van Allen Probes. Bovendien lijkt de oorzaak van de striping de rotatie van de aarde zelf te zijn - iets waarvan eerder werd gedacht dat het onmogelijk was.
"... als theoreticus is het echt nederig om te zien hoe snel nieuwe gegevens ons begrip van fysieke eigenschappen kunnen veranderen."
- Aleksandr Ukhorskiy, Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory
Onze planeet is omgeven door twee grote donutvormige stralingsgebieden, de Van Allen-gordels genoemd, naar astrofysicus James Van Allen die hun aanwezigheid in 1958 ontdekte. (Van Allen stierf op 91-jarige leeftijd in 2006.) De binnenste Van Allen-gordel, Het strekt zich uit van ongeveer 800 tot 13.000 km (500 tot 8.000 mijl) boven de aarde, bevat hoogenergetische elektronen en protonen en vormt een risico voor zowel ruimtevaartuigen als mensen, mocht er een aanzienlijke hoeveelheid tijd in doorbrengen.
Lees meer: Verrassende derde stralingsgordel gevonden rond de aarde
Gelanceerd aan boord van een Atlas V-raket van Cape Canaveral AFS op de ochtend van 30 augustus 2012, zijn de Van Allen Probes (oorspronkelijk de Radiation Belt Storm Probes) op een missie van twee jaar om de riemen te onderzoeken en te ontdekken hoe ze zich gedragen en evolueren in de tijd.
Een van de instrumenten aan boord van de dubbele sondes, het Radiation Belt Storm Probes Ion Composition Experiment (RBSPICE), heeft een aanhoudend gestreept patroon in de deeltjes in de binnenste riem gedetecteerd. Hoewel ooit werd gedacht dat structuren in de banden het resultaat waren van zonneactiviteit, is dankzij RBSPICE nu vastgesteld dat de rotatie van de aarde en de gekantelde magnetische as de oorzaak zijn.
"Het is vanwege de ongekende hoge energie en temporele resolutie van ons energetische deeltjesexperiment, RBSPICE, dat we nu begrijpen dat de elektronen van de binnenste riem in feite altijd georganiseerd zijn in zebrapatronen", zegt Aleksandr Ukhorskiy van de Johns Hopkins Applied Physics Laboratorium (APL) in Laurel, Md., Co-onderzoeker op RBSPICE en hoofdauteur van de paper. “Bovendien identificeren onze modellen duidelijk de rotatie van de aarde als het mechanisme dat deze patronen creëert. Als theoreticus is het echt vernederend om te zien hoe snel nieuwe gegevens ons begrip van fysieke eigenschappen kunnen veranderen. ”
Het model van de vorming van de gestreepte patronen wordt vergeleken met het trekken van taffy.
"Als de elektronenpopulaties van de binnenste riem worden gezien als een stroperige vloeistof," zei Ukhorskiy, "zullen deze globale oscillaties die vloeistof langzaam uitrekken en vouwen, net zoals taffy wordt uitgerekt en gevouwen in een snoepwinkelmachine."
"Deze bevinding vertelt ons iets nieuws en belangrijks over hoe het universum werkt", zegt Barry Mauk, projectwetenschapper bij APL en co-auteur van de paper. “De nieuwe resultaten onthullen een nieuw grootschalig fysisch mechanisme dat belangrijk kan zijn voor planetaire stralingsgordels in het hele zonnestelsel. Een instrument vergelijkbaar met RBSPICE is nu onderweg naar Jupiter tijdens NASA's Juno-missie, en we zullen op zoek gaan naar het bestaan van zebrastreepachtige patronen in de stralingsgordels van Jupiter. "
De Van Allen-riemen van Jupiter zijn vergelijkbaar met die van de aarde, behalve veel groter; Het magnetische veld van Jupiter is tien keer sterker dan dat van de aarde en de straling in zijn banden is een miljoen keer krachtiger(bron). Juno arriveert in juli 2016 in Jupiter en brengt ongeveer een jaar in een baan om de aarde door om de atmosfeer, het interieur en de magnetosfeer te onderzoeken.
Dankzij de Van Allen Probes. Juno heeft nu nog een functie waarnaar moet worden gezocht in de stralingsgordels van Jupiter.
"Het is verbazingwekkend hoe de ruimteomgeving van de aarde, inclusief de stralingsgordels, ons blijft verrassen, zelfs nadat we ze meer dan 50 jaar hebben bestudeerd. Ons begrip van de complexe structuren van de riemen en de processen achter het gedrag van de riemen blijft groeien, die allemaal bijdragen aan het uiteindelijke doel om nauwkeurige ruimteweermodellering te bieden. "
- Louis Lanzerotti, hoogleraar natuurkunde aan het New Jersey Institute of Technology en hoofdonderzoeker voor RBSPICE
De bevindingen van het team zijn gepubliceerd in het nummer van 20 maart van het tijdschriftNatuur.
De Van Allen Probes zijn de tweede missie in het Living With a Star-programma van NASA, beheerd door NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, MD. Het programma onderzoekt aspecten van het verbonden zon-aardesysteem die rechtstreeks van invloed zijn op het leven en de samenleving.
Bron: Van Allen Probes persbericht
