Elektronenfluxen in de stralingsgordels van de aarde ontstaan als gevolg van de interacties van kosmische straling met atomen in de bovenste lagen van de atmosfeer van de planeet, die neutronen eruit "uitschakelen", aldus een artikel gepubliceerd in het tijdschrift Nature.
“Voor het eerst hebben we de vorming van deze hoogenergetische elektronen aan de binnenrand van de Van Allen-gordels kunnen detecteren. We zijn erin geslaagd een raadsel op te lossen waarover natuurkundigen bijna zes decennia lang hebben verbaasd,”zei Xinlin Li van de Universiteit van Colorado in Boulder (VS).
De aarde heeft, in tegenstelling tot Venus en een aantal andere planeten van het zonnestelsel, zijn eigen magnetisch veld, dat wordt gegenereerd als gevolg van de beweging van vloeibare metaalstromen in de kern. Dit magnetische veld fungeert als een soort "schild" dat kosmische straling, hoogenergetische geladen deeltjes weerkaatst en de aarde beschermt tegen de zonnewind en coronale massa-ejecties op de zon.
De sporen van zijn bestaan zijn de zogenaamde van Allen-gordels - twee gebieden op een hoogte van ongeveer 6.000 en 60.000 kilometer van het aardoppervlak, waar een groot aantal hoogenergetische protonen en elektronen is, 'gevangen' door het aardmagnetisch veld en bewegend in een soort magnetische val. Hun interactie met de atmosfeer genereert prachtige aurora's en leidt tijdens zonnevlammen tot radiostoringen en andere technische problemen.
Een van de belangrijkste mysteries van de Van Allen Belts sinds hun ontdekking in 1958 is waar de hoogenergetische elektronen en protonen vandaan komen die het stralingsschild van de aarde bewonen en uitbarstingen aan de polen van de planeet veroorzaken. Zoals Lee opmerkt, hebben wetenschappers lang vermoed dat hun bron bestaat uit kosmische straling die botst met atomen in de atmosfeer, maar ze hadden hier geen eenduidig bewijs van.
Een bijkomend probleem is dat kosmische straling, gegenereerd door supernova-explosies en pulsaractiviteit, de aarde "bombardeert" met ongeveer dezelfde frequentie, terwijl het aantal en de eigenschappen van elektronen in de Van Allen-gordels drastisch kunnen veranderen met een zeer hoge snelheid. Dit doet veel onderzoekers twijfelen of deze elektronen ontstaan als gevolg van neutronenverval, die kosmische straling uit stikstof- en zuurstofatomen "klopt".
Om deze ideeën te testen, hebben Lee en zijn studenten de CSSWE-microsatelliet geassembleerd, uitgerust met miniatuur-tegenhangers van de elektronen- en protondetectoren die aan de Universiteit van Colorado zijn ontwikkeld voor de RBSP-sondes die in augustus 2012 door NASA zijn gelanceerd om de structuur van de Van Allen-riemen te bestuderen.
Deze satelliet werd in een lagere baan gelanceerd en bestudeerde niet de binnenste lagen van de Van Allen-gordels, maar de onderste rand van het eerste deel, waar, zoals wetenschappers suggereerden, elektronen en protonen zouden moeten worden geboren tijdens botsingen van gasmoleculen en 'gasten uit de ruimte'.
Promotie video:
Dergelijke botsingen zouden, zoals wetenschappers uitleggen, moeten leiden tot de productie van protonen en elektronen in zeer smalle energiebereiken, zodat ze gemakkelijk kunnen worden berekend en geschat hoe vaak kosmische straling in botsing komt met atmosferische atomen, en begrijpen welke rol ze spelen bij het vullen van de Van Allen-gordels. en hoe ze daar komen.
Zoals deze metingen lieten zien, ontstaan dergelijke elektronen in grote hoeveelheden op een hoogte die ongeveer gelijk is aan de straal van de aarde, en de snelheid van hun vorming en hun eigenschappen bleef constant in alle regio's en op alle hoogten. Dit pleit ervoor dat ze feitelijk worden opgewekt door kosmische straling.
Bovendien wordt dit bewezen door het aantal elektronen dat wordt geregistreerd door de CSSWE - hun aantal, zoals wetenschappers opmerken, komt bijna ideaal overeen met het aantal neutronen dat kosmische straling zou moeten genereren. Dit alles getuigt dienovereenkomstig van het feit dat bijna alle elektronen die deelnemen aan de geboorte van aurora's van een werkelijk 'kosmische' oorsprong zijn.
