Ukryty obwód zorzy polarnej
Zorza polarna powstaje, gdy naładowane cząstki z kosmosu zderzają się z gazami w górnych warstwach atmosfery. To proces przypominający nieco świecenie żarówki, gdzie elektrony są prądem, a atmosfera – żarnikiem. To jednak tylko połowa fizycznej układanki. Każdy obwód elektryczny musi być zamknięty. Oznacza to, że jeśli elektrony wpływają w atmosferę, tworząc światło, to inne muszą gdzieś odpłynąć z powrotem w przestrzeń. Problem w tym, iż śledzenie tej powrotnej drogi jest niezwykle trudne. Prąd nie płynie jedną, uporządkowaną ścieżką. Rozprasza się i rozgałęzia w atmosferze, tworząc skomplikowaną, dynamiczną sieć. Dotychczasowe technologie nie pozwalały na równoczesne mapowanie wielu takich przepływów, pozostawiając naukowców z niepełnym obrazem całego systemu.
Czytaj też: Pierwsza taka zorza zaobserwowana na Ziemi. Naukowcy wyjaśniają, co się wydarzyło
Misja o nazwie GNEISS (Geophysical Non-Equilibrium Ionospheric System Science) zastosowała nowatorskie podejście do tego problemu. W jej ramach wystrzelono dwie rakiety w odstępie zaledwie 30 sekund, które utworzyły w powietrzu zaawansowany system pomiarowy. Każda z nich uwolniła cztery subładunki emitujące sygnały radiowe. Gdy fale radiowe przecinają naładowaną plazmę pod zorzą, zmieniają swój charakter. Analiza tych zmian pozwala określić gęstość plazmy i zidentyfikować kierunki przepływu prądów. System uzupełnia sieć naziemnych odbiorników, tworząc coś w rodzaju trójwymiarowego skanu. Główna badaczka misji, Kristina Lynch z Dartmouth College, porównuje tę technikę do tomografii komputerowej, tyle że obiektem skanowania jest nie ciało człowieka, lecz plazma. Połączenie danych z rakiet i obserwacji naziemnych ma „nauczyć” naukowców rozpoznawania wzorców elektrycznych po samym wyglądzie świetlnych struktur. To ambitne zadanie, a pierwsze dane z misji są obiecujące.
Czarne zorze i zagrożenie dla satelitów
Równoległa misja Black and Diffuse Auroral Science Surveyor skupiła się na szczególnie tajemniczym elemencie, tzw. czarnych zorzach. Są to ciemne plamy lub pasma widoczne wewnątrz jasnych, świecących kurtyn. Naukowcy podejrzewają, że mogą one wskazywać miejsca, w których prądy elektryczne gwałtownie zmieniają kierunek lub gdzie zachodzą złożone interakcje. To już druga próba tej misji, po tym jak pierwsza, planowana na ubiegły rok, została odwołana ze względu na nieodpowiednie warunki.
Czytaj też: Rekord NASA pobity, a to dopiero demonstrator. Otworzyli nowy rozdział w rozwój turbin
Badania te wykraczają daleko poza czystą ciekawość naukową. Prądy płynące w rejonie zorzy kontrolują sposób, w jaki energia z kosmosu jest rozprowadzana w górnej atmosferze Ziemi. Gdy się rozprzestrzeniają, ogrzewają powietrze, generują wiatry i tworzą turbulencje. Te ostatnie stanowią realne zagrożenie dla satelitów krążących na niskich orbitach okołoziemskich, mogąc zakłócać ich pracę lub nawet skracać żywotność. Dlatego NASA łączy siły różnych instrumentów. Dane z rakiet sondażowych, które dają krótki, ale niezwykle precyzyjny „migawkowy” pomiar, są zestawiane z obserwacjami satelity EZIE, wystrzelonego w marcu 2025 roku. Taka synergia pozwala na budowanie pełniejszego modelu tego, jak pogoda kosmiczna oddziałuje na najwyższe warstwy naszej atmosfery.