Tok elektrona v Zemljinih sevalnih pasovih nastane kot posledica interakcij kozmičnih žarkov z atomi v zgornjih plasteh atmosfere planeta, iz njih "izvleče" nevtrone, piše v članku, objavljenem v reviji Nature.
"Prvič smo lahko zaznali ustvarjanje teh visokoenergijskih elektronov na notranjem robu Van Allenovih pasov. Uspeli smo rešiti uganko, nad katero so fiziki zagovarjali skoraj šest desetletij, "je dejala Xinlin Li z univerze v Koloradu v Boulderju (ZDA).
Zemlja ima, za razliko od Venere in številnih drugih planetov osončja, svoje magnetno polje, ki nastane kot posledica gibanja tekočih tokov kovine v svojem jedru. To magnetno polje deluje kot nekakšen "ščit", ki odseva kozmične žarke, visokoenergijske nabito delce in ščiti Zemljo pred sončnim vetrom in izlivanjem koronalnih mas na Sonce.
Sledi njenega obstoja so tako imenovani van Allenovi pasovi - dve regiji na nadmorski višini približno 6 tisoč in 60 tisoč kilometrov od Zemljinega površja, kjer je veliko število visokoenergijskih protonov in elektronov, "ujeti" v Zemljino magnetno polje in se premikati v nekakšni magnetni pasti. Njihova interakcija z atmosfero ustvarja čudovite aure in med sončnimi žarki vodi do radijskih motenj in drugih tehničnih težav.
Ena glavnih skrivnosti Van Allenovih pasov od njihovega odkritja leta 1958 je, od kod prihajajo visokoenergijski elektroni in protoni, ki naseljujejo Zemljin radiacijski ščit in ustvarjajo izbruhe na pol planeta. Kot ugotavlja Lee, so znanstveniki že dolgo sumili, da so njihov vir kozmični žarki, ki trčijo z atomi v atmosferi, vendar o tem niso imeli nedvoumnih dokazov.
Dodatna težava je, da kozmični žarki, ki nastanejo pri eksplozijah supernove in pulsarjeve aktivnosti, "bombardirajo" Zemljo s približno enako frekvenco, medtem ko se število in lastnosti elektronov v Van Allenovih pasovih lahko zelo hitro spreminjajo. Zaradi tega mnogi raziskovalci dvomijo, da ti elektroni nastanejo kot posledica razpadov nevtronov, ki kozmični žarki "izbijejo" dušikove in kisikove atome.
Da bi preizkusili te ideje, sta Lee in njegovi študenti sestavili mikrosatelit CSSWE, opremljen z miniaturnimi kolegi detektorjev elektronov in protonov, ki so jih na Univerzi v Koloradu razvili za sonde RBSP, ki jih je NASA lansirala avgusta 2012 za preučevanje strukture pasov Van Allen.
Ta satelit je bil spuščen v spodnjo orbito in je preučeval ne notranje plasti Van Allenovih pasov, temveč spodnji rob prvega dela, kjer naj bi se, ko trdijo znanstveniki, med trčenjem molekul plina in "gostje iz vesolja" rodili elektroni in protoni.
Promocijski video:
Takšni trki, kot pojasnjujejo znanstveniki, naj bi privedli do proizvodnje protonov in elektronov v zelo ozkem energijskem območju, tako da jih je mogoče enostavno izračunati in oceniti, kako pogosto se kozmični žarki trčijo z atmosferskimi atomi, in razumeti, kakšno vlogo igrajo pri polnjenju Van Allenovih pasov in kako pridejo tja.
Kot kažejo te meritve, takšni elektroni nastanejo v velikih količinah na nadmorski višini, približno enaki zemeljskemu polmeru, hitrost njihovega tvorjenja in njihove lastnosti pa ostanejo konstantne v vseh regijah in na vseh višinah. To govori v prid dejstvu, da jih dejansko ustvarjajo kozmični žarki.
Poleg tega to dokazuje število elektronov, ki jih je zabeležil CSSWE - njihovo število, kot ugotavljajo znanstveniki, skoraj idealno ustreza številu nevtronov, ki naj bi ustvarili kozmične žarke. Vse to v skladu s tem priča o dejstvu, da so skoraj vsi elektroni, ki sodelujejo pri rojstvu avre, resnično "kozmičnega" izvora.