5 Minute
Noi observații dezvăluie ioni pickup în apropierea Pământului
Un studiu recent condus de dr. Michael Starkey de la Southwest Research Institute raportează primele observații directe realizate de misiunea Magnetospheric Multiscale (MMS) a NASA ale ionilor pickup (PUIs) și ale activității de undă asociate în vântul solar din proximitatea Pământului. Aceste rezultate sugerează că o populație de ioni, până acum neglijată, ar putea influența încălzirea vântului solar și, în ultimă instanță, modelele de meteorologie spațială.
.avif)
Această ilustrație arată magnetosfera Pământului interacționând cu vântul solar. Magnetosfera protejează Pământul de radiațiile solare și cosmice dăunătoare.
Misiunea MMS, lansată în 2015, operează patru nave spațiale coordonate care măsoară câmpurile electrice și magnetice și populațiile de plasmă în și în jurul magnetosferei Pământului. Prin combinarea datelor magnetice cu rezoluție înaltă cu măsurători de particule și analize teoretice ale instabilităților, echipa de cercetare a identificat unde de plasmă coerente cu creșterea indusă de PUIs.
Cum se formează ionii pickup și de ce contează
Formare și semnături în viteză
Ionii pickup apar atunci când particule neutre care se deplasează prin heliosferă sunt ionizate — prin radiație ultravioletă solară, schimb de sarcină sau coliziuni — și sunt apoi preluate de fluxul vântului solar. Odată ionizate, aceste particule sunt accelerate de câmpurile electrice și magnetice ambiante și formează distribuții de viteză distincte, nontermale, care diferă de protonii și electronii termici ai vântului solar.
În observațiile MMS, PUIs au prezentat o distribuție caracteristică nontermală în spațiul vitezelor și nu a existat prezența simultană a altor populații importante de ioni sau electroni energetici. Fluctuațiile câmpului magnetic înregistrate de MMS s-au potrivit cu predicțiile teoretice pentru creșterea undelor determinate de astfel de ioni nontermali, indicând un cuplaj direct PUI–undă în vântul solar din apropierea Pământului.
Dr. Starkey a comentat implicațiile: "Rezultatele acestui studiu indică faptul că PUIs pot, în realitate, genera unde în vântul solar în apropierea Pământului și subliniază nevoia unor studii statistice suplimentare ale acestor procese. Este posibil ca PUIs să joace un rol mai important în încălzirea și termalizarea vântului solar aproape de Pământ decât s-a crezut anterior, ceea ce ar avea implicații majore pentru modelele vântului solar în întreaga heliosferă."
Modelare, limitări și consecințe heliosferice
Cercetătorii au modelat populații de ioni separate (nucleul vântului solar, PUIs de heliu, PUIs de hidrogen) pentru a determina ce componente ar putea genera activitatea de undă observată. Modelarea indică faptul că PUIs de heliu și/sau hidrogen sunt probabil sursele, dar sensibilitățile instrumentelor și limitele de diferențiere a speciilor au împiedicat identificarea definitivă a speciilor ionice din acest eveniment.
Pe măsură ce ne îndepărtăm de Soare, densitatea relativă a PUIs crește, iar rolul lor în generarea de unde, încălzirea plasmei și termalizare devine mai semnificativ. În heliosfera exterioară, PUIs contribuie substanțial la presiunea dinamică a vântului solar și afectează procesele de la șocul de terminare și din helioschea. Dacă PUIs sunt influenți și mai aproape de Pământ, așa cum sugerează aceste observații MMS, modelele actuale de evoluție a vântului solar și prognozele de meteorologie spațială ar putea necesita revizuiri pentru a include interacțiunile undă–particulă induse de PUIs.
Contextul misiunii și al instrumentației: MMS este formată din patru nave dispuse tetraedric și echipate cu magnetometre cu rezoluție temporală înaltă și instrumente pentru particule concepute să rezolve procese mici de reconectare și plasmă. Deși optimizate pentru studii magnetosferice, sensibilitatea acestora a permis și această detecție nouă a undelor induse de PUIs în vântul solar upstream.
Punct de vedere al experților
Dr. Elena Morales, astrofiziciană specializată în plasmă heliosferică la Universitatea din Colorado, a oferit perspectiva: "Acest rezultat ne amintește că chiar și populațiile de particule cu densitate mică pot modela dinamica plasmei prin generare de unde. Confirmarea frecvenței cu care PUIs generează unde în apropierea Pământului ne va spune dacă trebuie să revizuim modelele folosite pentru predicțiile de meteorologie spațială."
Echipa solicită extinderea sondajelor statistice folosind MMS și misiuni complementare (de exemplu, Parker Solar Probe, Solar Orbiter) pentru a cartografia frecvența apariției PUIs, compoziția speciilor și rolul lor în încălzirea undă–particulă în funcție de distanța heliocentrică.
Concluzie
Observațiile MMS oferă primele dovezi directe că ionii pickup pot genera activitate de undă în vântul solar din apropierea Pământului. Deși PUIs sunt relativ rare aproape de planeta noastră, capacitatea lor de a genera unde și de a contribui la încălzirea plasmei ar putea impune actualizări ale modelelor vântului solar și ale previziunilor de meteorologie spațială. Sunt necesare observații continue multi-nava și modelări dedicate pentru a cuantifica frecvența și impactul PUIs în întreaga heliosferă.
Sursa: scitechdaily
Comentarii