NASA otkriva novo globalno energetsko polje oko Zemlje

Od kasnih 1960-ih, svemirske letjelice koje lete iznad Zemljinih polova detektiraju struju čestica koje teku iz naše atmosfere u svemir. Teoretičari su predvidjeli ovaj odljev, koji su nazvali "polarni vjetar", potaknuvši istraživanja da shvate njegove uzroke. 

Očekivala se određena količina istjecanja iz naše atmosfere. Intenzivna, nefiltrirana sunčeva svjetlost trebala bi uzrokovati da neke čestice iz našeg zraka pobjegnu u svemir, poput pare koja isparava iz posude s vodom. Ali promatrani polarni vjetar bio je tajanstveniji. Mnoge čestice unutar njega bile su hladne, bez znakova da su se zagrijale, ali su putovale nadzvučnom brzinom. 

"Nešto je moralo izvlačiti te čestice iz atmosfere", rekao je Glyn Collinson, glavni istraživač Endurancea u NASA-inom Goddard Space Flight Centru u Greenbeltu, Maryland, i glavni autor rada. Znanstvenici su sumnjali da bi moglo biti na djelu električno polje koje tek treba biti otkriveno. 

Očekivalo se da će hipotetizirano električno polje, generirano na subatomskoj razini, biti nevjerojatno slabo, a njegovi se učinci mogu osjetiti tek stotinama kilometara. Desetljećima je njegovo otkrivanje bilo izvan granica postojeće tehnologije. Godine 2016. Collinson i njegov tim dali su se na posao izumljujući novi instrument za koji su mislili da je dorastao zadatku mjerenja Zemljinog ambipolarnog polja. 

Instrumenti i ideje tima bili su najprikladniji za let suborbitalne rakete lansirane s Arktika. U čast brodu koji je vozio Ernesta Shackletona na njegovom poznatom putovanju na Antarktiku 1914. godine, tim je svoju misiju nazvao Endurance. Znanstvenici su postavili kurs prema Svalbardu, norveškom arhipelagu udaljenom samo nekoliko stotina milja od Sjevernog pola i domu najsjevernijeg raketnog poligona na svijetu, kao što možete vidjeti u ovom videu.

"Svalbard je jedini raketni poligon na svijetu gdje možete letjeti kroz polarni vjetar i napraviti mjerenja koja su nam bila potrebna", rekla je Suzie Imber, svemirska fizičarka sa Sveučilišta Leicester, UK, i koautorica rada.

Dana 11. svibnja 2022., Endurance je lansiran i dosegao visinu od 477,23 milje (768,03 kilometara), srušivši se 19 minuta kasnije u Grenlandsko more. U rasponu visine od 322 milje gdje je prikupljao podatke, Endurance je izmjerio promjenu električnog potencijala od samo 0,55 volti.

"Pola volta je gotovo ništa, otprilike kao baterija na satu", rekao je Collinson. "Ali to je taman onoliko koliko treba objasniti polarni vjetar."

Vodikovi ioni, najzastupljenija vrsta čestica u polarnom vjetru, doživljavaju vanjsku silu iz ovog polja 10,6 puta jaču od gravitacije. "To je više nego dovoljno da se suprotstavi gravitaciji - zapravo, dovoljno je da ih lansira u svemir nadzvučnom brzinom", rekao je Alex Glocer, znanstvenik projekta Endurance pri NASA-i Goddard i koautor rada.

Teže čestice također dobivaju poticaj. Ioni kisika na istoj visini, uronjeni u ovo polje od pola volta, teže upola manje. Općenito, tim je otkrio da ambipolarno polje povećava ono što je poznato kao "visina ljestvice" ionosfere za 271%, što znači da ionosfera ostaje gušća na većim visinama nego što bi bila bez njega.

Enduranceovo otkriće otvorilo je mnoge nove putove za istraživanje. Ambipolarno polje, kao temeljno energetsko polje našeg planeta uz gravitaciju i magnetizam, možda je kontinuirano oblikovalo evoluciju naše atmosfere na načine koje sada možemo početi istraživati. Budući da je stvoreno unutarnjom dinamikom atmosfere, očekuje se da slična električna polja postoje i na drugim planetima, uključujući Veneru i Mars.

"Svaki planet s atmosferom trebao bi imati ambipolarno polje", rekao je Collinson. "Sada kada smo ga konačno izmjerili, možemo početi učiti kako je oblikovao naš planet, kao i druge tijekom vremena."

Istraživanje objavljeno u časopisu Nature možete pronaći na ovoj poveznici.