Un câmp energetic slab, invizibil, care înconjoară Pământul a fost în sfârșit detectat. Se numește câmp ambipolar și s-a vorbit despre el pentru prima dată acum 60 de ani, dar nimeni nu l-a măsurat până acum, relatează Science Alert.
Descoperirea acestui câmp electric va schimba modul în care studiem și înțelegem comportamentul planetei noastre.
„Orice planetă cu atmosferă ar trebui să aibă un câmp ambipolar”, spune astronomul Glyn Collinson de la Goddard Space Flight Center al NASA.
„Acum că l-am măsurat în sfârșit, putem începe să învățăm cum a modelat planeta noastră și cum alte planete au fost modelate în timp de astfel de câmpuri,” a adăugat el.
Pământul nu este doar o bucată de rocă inertă în spațiu. Este înconjurat de tot felul de câmpuri. Există câmpul gravitațional. Există, de asemenea, câmpul magnetic, care este generat de materialul care se rotește în nucleul Pământului.
În 1968, oamenii de știință au descris un fenomen pe care nu l-am fi putut observa până în epoca spațială. Navele spațiale care zburau deasupra polilor Pământului au detectat un vânt supersonic de particule care scapă din atmosfera Pământului. Cea mai bună explicație pentru aceasta a fost un al treilea câmp, de energie electrică.
„Se numește câmp ambipolar și este un agent al haosului. Combate gravitația și scoate particulele în spațiu”, explică Collinson.
„Dar nu am fost niciodată capabili să măsurăm asta până acum pentru că nu am avut tehnologia necesară. Așa că am construit racheta Endurance pentru a căuta această mare forță invizibilă”, spune el.
Începând de la o altitudine de aproximativ 250 de kilometri, într-un strat al atmosferei numit ionosferă, radiațiile ultraviolete și solare extreme ionizează atomii atmosferici, rupând electronii încărcați negativ și transformând atomul într-un ion încărcat pozitiv.
Electronii mai ușori vor încerca să zboare în spațiu, în timp ce ionii mai grei vor încerca să se scufunde spre pământ. Dar mediul plasmatic va încerca să mențină neutralitatea sarcinii, ceea ce are ca rezultat apariția unui câmp electric între electroni și ioni.
Acesta se numește câmp ambipolar, deoarece funcționează în ambele direcții, ionii furnizând o tracțiune în jos, iar electronii una în sus.
Rezultatul este că atmosfera este „umflată”; altitudinea crescută permite unor ioni să scape în spațiu, iar acest lucru îl vedem în vântul polar.
Acest câmp ambipolar este incredibil de slab, motiv pentru care Collinson și echipa sa au proiectat instrumente speciale pentru a-l detecta. Misiunea Endurance, care conduce acest experiment, a fost lansată în mai 2022, atingând o altitudine de 768,03 kilometri înainte de a reveni pe Pământ cu datele sale prețioase.
Sonda a măsurat o modificare a potențialului electric de doar 0,55 volți – dar suficient pentru a dovedi existența câmpului electric.
„O jumătate de volt este aproape nimic – cât o baterie de ceas. Dar aceasta este cantitatea potrivită pentru a explica vântul polar”, spune Collinson.
Acea cantitate de sarcină este suficientă pentru a trage ionii de hidrogen cu forța gravitațională de 10,6 ori mai mare, lansându-i în spațiu la viteze supersonice măsurate deasupra polilor Pământului.
Ionii de oxigen, care sunt mai grei decât ionii de hidrogen, sunt, de asemenea, ridicați, crescând densitatea ionosferei la altitudini mari cu 271 la sută, în comparație cu densitatea acesteia fără câmpul ambipolar.
Ceea ce este și mai interesant este că acesta este doar primul pas. Nu știm implicațiile mai largi ale câmpului ambipolar, de cât timp există, ce face și cum a contribuit la modelarea evoluției planetei noastre și a atmosferei sale și, posibil, chiar și a vieții de pe suprafața sa.
„Acest câmp este o parte fundamentală a modului în care funcționează Pământul. Și acum, că l-am măsurat în sfârșit, putem începe să punem unele dintre aceste întrebări”, spune cercetătorul.