Tok elektrona u Zemljinim zračnim pojasevima nastaje kao rezultat interakcije kozmičkih zraka s atomima u gornjim slojevima atmosfere planeta, "izbacivanjem" neutrona iz njih, prema članku objavljenom u časopisu Nature.
„Prvi put smo mogli otkriti stvaranje ovih visokoenergetskih elektrona na unutarnjem rubu Van Allenovih pojaseva. Uspjeli smo riješiti zagonetku nad kojom su fizičari zagonetali skoro šest desetljeća , rekla je Xinlin Li sa Sveučilišta u Coloradu u Boulderu (SAD).
Zemlja, za razliku od Venere i niza drugih planeta Sunčevog sustava, ima vlastito magnetsko polje, koje nastaje kao rezultat kretanja tekućih metala metala u svojoj jezgri. Ovo magnetsko polje djeluje kao svojevrsni "štit" koji reflektira kozmičke zrake, čestice visoke energije nabijene i štiti Zemlju od sunčevog vjetra i izbacivanja koronalnih masa na Sunce.
Tragovi njegovog postojanja su takozvani van Allenovi pojasevi - dvije regije na visinama oko 6 tisuća i 60 tisuća kilometara od Zemljine površine, gdje se nalazi veliki broj visokoenergetskih protona i elektrona, "uhvaćenih" u Zemljino magnetsko polje i koji se kreću u svojevrsnoj magnetskoj zamci. Njihova interakcija s atmosferom stvara prekrasne aure i, za vrijeme sunčevih bljeskova, dovodi do radio smetnji i drugih tehničkih problema.
Jedna od glavnih misterija Van Allenovih pojaseva od njihovog otkrića 1958. godine je odakle potiču visokoenergetski elektroni i protoni koji nastanjuju Zemljin radijacijski štit i izazivaju baklje na polovima planete. Kao što Lee primjećuje, znanstvenici su dugo sumnjali da su njihov izvor kozmičke zrake koje se sudaraju s atomima u atmosferi, ali nisu imale nedvosmislene dokaze za to.
Dodatni problem je što kozmičke zrake, nastale eksplozijama supernove i pulsarskom aktivnošću, "bombardiraju" Zemlju približno istom frekvencijom, dok se broj i svojstva elektrona u Van Allenovim pojasevima mogu dramatično mijenjati vrlo velikom brzinom. Zbog toga mnogi istraživači sumnjaju da ti elektroni nastaju kao posljedica raspada neutrona, a kozmičke zrake „izbijaju“iz dušikovih i kisikovih atoma.
Da bi testirali ove ideje, Lee i njegovi studenti sastavili su CSSWE mikrosatelit, opremljen minijaturnim kolegama detektorima elektrona i protona koji su razvijeni na Sveučilištu u Koloradu za RBSP sonde koje je NASA pokrenula u kolovozu 2012. kako bi proučavali strukturu pojasa Van Allen.
Ovaj satelit lansiran je u donju orbitu, a proučavao je ne unutarnje slojeve Van Allenovih pojaseva, već donji rub svog prvog dijela, gdje bi se, kako su predložili znanstvenici, trebali roditi elektroni i protoni tijekom sudara molekula plina i "gostiju iz svemira".
Promotivni video:
Takvi sudari, kako objašnjavaju znanstvenici, trebali bi dovesti do proizvodnje protona i elektrona u vrlo uskim energetskim rasponima, tako da se mogu lako izračunati i procijeniti koliko se svemirske zrake sudaraju s atmosferskim atomima, te razumjeti kakvu ulogu igraju u popunjavanju Van Allenovih pojaseva i kako do tamo.
Kao što su pokazala ta mjerenja, takvi se elektroni zaista javljaju u velikim količinama na nadmorskoj visini približno jednakoj polumjeru Zemlje, a brzina njihova formiranja i njihova svojstva ostala su konstantna u svim regijama i na svim visinama. To govori u prilog činjenici da su oni zapravo generirani kozmičkim zrakama.
Štoviše, o tome svjedoči broj elektrona koje je zabilježio CSSWE - njihov broj, kako znanstvenici napominju, gotovo u idealnom slučaju odgovara koliko neutrona treba stvoriti kozmičke zrake. Sve to, u skladu s tim, svjedoči činjenici da su gotovo svi elektroni koji sudjeluju u rađanju aurera doista "kozmičkog" podrijetla.