Jordens inre strålningsbälte visar ett märkligt zebraliknande randigt mönster, enligt de senaste fynden från NASA:s tvilling Van Allen Probes. Vad mer är, orsaken till ränderna verkar vara själva jordens rotation - något som tidigare ansågs vara omöjligt.
'...det är verkligen ödmjukt, som teoretiker, att se hur snabbt ny data kan förändra vår förståelse av fysiska egenskaper.'
– Aleksandr Ukhorskiy, Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory
Vår planet är omgiven av två stora munkformade strålningsområden som kallas Van Allen-bälten, efter astrofysikern James Van Allen som upptäckte deras närvaro 1958. (Van Allen dog vid 91 års ålder i 2006 .) Det inre Van Allen-bältet, som sträcker sig från cirka 800 till 13 000 km (500 till 8 000 miles) över jorden, innehåller högenergielektroner och protoner och utgör en risk för både rymdfarkoster och människor, bör antingen råka spendera någon avsevärd summa av tiden inuti den.
Läs mer: Överraskande tredje strålningsbältet hittat runt jorden
Radiation Belt Storm Probes Ion Composition Experiment (RBSPICE) är en flygtid kontra energispektrometer (JHUAPL)
Lanserades ombord på en Atlas V-raket från Cape Canaveral AFS på morgonen den 30 augusti 2012, Van Allen Probes ( ursprungligen Radiation Belt Storm Probes) är på ett tvåårigt uppdrag för att undersöka bältena och ta reda på hur de beter sig och utvecklas över tiden.
Ett av instrumenten ombord på de dubbla sonderna, Radiation Belt Storm Probes Ion Composition Experiment (RBSPICE), har upptäckt ett ihållande randigt mönster i partiklarna i det inre bältet. Medan man en gång trodde att alla strukturer i bälten var resultatet av solaktivitet, har man tack vare RBSPICE nu fastställt att jordens rotation och lutande magnetiska axel är orsaken.
'Det är på grund av den oöverträffade höga energin och den tidsmässiga upplösningen av vårt energetiska partikelexperiment, RBSPICE, som vi nu förstår att elektronerna i det inre bältet i själva verket alltid är organiserade i zebramönster', säger Aleksandr Ukhorskiy från Johns Hopkins Applied Physics Laboratorium ( APL ) i Laurel, Md., medutredare på RBSPICE och huvudförfattare till tidningen. 'Dessutom identifierar vår modellering tydligt jordens rotation som mekanismen som skapar dessa mönster. Det är verkligen ödmjukt, som teoretiker, att se hur snabbt ny data kan förändra vår förståelse av fysiska egenskaper.”
Modellen för bildandet av de randiga mönstren liknas vid dra av taffy.
RBSPICE-data för ränder inom det inre Van Allen-bältet (Klicka för animering) Kredit: A. Ukhorskiy/JHUAPL
'Om elektronpopulationerna i det inre bältet ses som en trögflytande vätska,' sa Ukhorskiy, 'dessa globala svängningar sträcker sig långsamt och viker den vätskan, ungefär som taffy sträcks och viks i en maskin för godisaffär.'
'Det här fyndet berättar något nytt och viktigt om hur universum fungerar', säger Barry Mauk, en projektforskare vid APL och medförfattare till artikeln. 'De nya resultaten avslöjar en ny storskalig fysisk mekanism som kan vara viktig för planetariska strålningsbälten i hela solsystemet. Ett instrument som liknar RBSPICE är nu på väg till Jupiter på NASA:s Juno-uppdrag , och vi kommer att leta efter förekomsten av zebrrandsliknande mönster i Jupiters strålningsbälten.'
Jupiters Van Allen-bälten liknar jordens förutommycketstörre; Jupiters magnetfält är tio gånger starkare än jordens och strålningen i dess bälten är en miljon gånger kraftigare (källa) .Juno kommer att anlända till Jupiter i juli 2016 och tillbringar ungefär ett år i omloppsbana och undersöker dess atmosfär, inre och magnetosfär.
Tack vare Van Allen Probes. Juno har nu ytterligare en funktion att leta efter i Jupiters strålningsbälten.
'Det är fantastiskt hur jordens rymdmiljö, inklusive strålningsbälten, fortsätter att överraska oss även efter att vi har studerat dem i över 50 år. Vår förståelse för bältens komplexa strukturer, och processerna bakom bältens beteenden, fortsätter att växa, vilket alla bidrar till det slutliga målet att tillhandahålla exakt rymdvädermodellering.'
– Louis Lanzerotti, fysikprofessor vid New Jersey Institute of Technology och huvudutredare för RBSPICE
Teamets resultat har publicerats i numret av tidskriften den 20 marsNatur .
Van Allen Probes är det andra uppdraget i NASA Att leva med en stjärna program, som hanteras av NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, MD. Programmet utforskar aspekter av det anslutna sol-jord-systemet som direkt påverkar livet och samhället.