Nieoczekiwany fenomen w ziemskiej magnetosferze
Podczas rutynowej analizy danych z misji NASA Magnetospheric Multiscale naukowcy E. O. McDougall i M. R. Argall natrafili na coś zupełnie niezwykłego. Cztery satelity tej misji zarejestrowały charakterystyczne skręcenie w zewnętrznych partiach magnetosfery, czyli niewidzialnej ochronnej bańki, która otacza naszą planetę. Te tzw. switchbacki to specyficzne zaburzenia w polu magnetycznym przypominające zygzakowate załamania. Do tej pory były one obserwowane jedynie w koronie słonecznej dzięki specjalistycznej sondzie Parker Solar Probe. Teraz po raz pierwszy udało się je zidentyfikować w otoczeniu Ziemi, co stanowi prawdziwą naukową sensację. Zaobserwowana struktura składała się z niecodziennej mieszaniny plazmy pochodzącej zarówno z ziemskiego pola magnetycznego, jak i wiatru słonecznego. Ta hybrydowa materia krótko wirowała, po czym wracała do pierwotnej konfiguracji, tworząc charakterystyczny zygzak.
Najważniejszym aspektem badania tego zjawiska jest proces nazywany rekoneksją magnetyczną. Naukowcy ustalili, iż zaobserwowany switchback powstał w momencie, gdy linie pola magnetycznego niesione przez wiatr słoneczny połączyły się z fragmentem ziemskiego pola. W trakcie tego zjawiska dochodzi do gwałtownej reorganizacji struktury magnetycznej. Linie pola skierowane przeciwnie przerywają się, by następnie połączyć w nowym układzie, pozostawiając charakterystyczne załamania. Choć mechanizm przypomina ten obserwowany przy Słońcu, zachodzi w zupełnie innych warunkach – tam gdzie wiatr słoneczny zderza się z magnetosferą Ziemi. Cały proces przypomina nieco rozprostowywanie się sprężyny, ponieważ plazma z różnych źródeł miesza się, tworzy tymczasową strukturę, by finalnie powrócić do stanu wyjściowego.
Realne znaczenie dla prognoz kosmicznych
Odkrycie ma istotne konsekwencje dla przewidywania zjawisk pogody kosmicznej. Mieszanie się plazmy wiatru słonecznego z plazmą magnetosfery może prowadzić do powstawania burz geomagnetycznych, które z jednej strony tworzą spektakularne zorze polarne, z drugiej zaś stanowią zagrożenie dla infrastruktury technologicznej. Burze geomagnetyczne potrafią zakłócać pracę satelitów, systemów nawigacyjnych i sieci energetycznych. Lepsze zrozumienie mechanizmów ich powstawania może pozwolić na stworzenie dokładniejszych systemów ostrzegawczych. Co ciekawe, wyniki badań sugerują, że podobne zjawiska mogą występować w pobliżu innych planet Układu Słonecznego, co otwiera nowe perspektywy badawcze. Możliwość obserwacji switchbacków w relatywnie bliskiej odległości od Ziemi stanowi prawdziwy kompromis między kosztami misji a wartością naukową.
Czytaj też: Polski przełom w świecie magnetyzmu. Naukowcy odkryli kryształ sterowany światłem
Opublikowane w Journal of Geophysical Research: Space Physics wyniki wymagają potwierdzenia przez inne zespoły badawcze. Jeśli się utrzymają, mogą oznaczać prawdziwy przełom w naszym rozumieniu dynamiki pól magnetycznych w kosmosie. Naukowcy zyskują niepowtarzalną okazję do badania złożonych procesów magnetycznych bez konieczności organizowania niezwykle kosztownych misji w pobliże Słońca. To trochę jak odkrycie, iż zjawisko, które dotąd obserwowaliśmy wyłącznie w odległych laboratoriach, występuje również w naszym bezpośrednim otoczeniu. Dalsze badania pokażą, czy switchbacki są częstszym zjawiskiem niż się początkowo wydawało i jak dokładnie wpływają na ziemską magnetosferę. Na razie wiemy, że kosmiczna pogoda kryje jeszcze wiele niespodzianek.