Фото: NASA/GSFC
Используя более чем 18-летние данные из миссии Кластер ЕКА, ученые нанесли на карту космической окрестности Земли расположение тяжелых металлов, обнаружив неожиданное распределение и преобладание железа, и пролив свет на состав нашей космической среды.
Пространство часто считается лишенным материи, но технически оно на самом деле не пустое. Космическое пространство Земли, называемое «геопространством», фактически заполнено заряженными частицами: смесью электронов, которые имеют отрицательный заряд, и положительно заряженными ионами. Эти ионы играют ключевую роль в электродинамических процессах, которые мы наблюдаем в геопространстве, и способствуют турбулентному изменчивому характеру этой части космоса.
Удивительное обнаружение
Однако удивляет не само присутствие железа, а его свойства. Спутник JAXA / NASA Geotail, который провел более 25 лет, наблюдая за магнитной средой Земли, обнаружил одноионизированное железо в геопространстве в 2017 году. Это атомы железа, которые были лишены только самых внешних из своих электронов. Новые результаты не только подтверждают этот вывод, но и предоставляют новую важную часть картины.
Ионы могут попадать в геопространство сверху или снизу. Некоторые путешествуют из атмосферы Земли, а другие - от солнечного ветра. Источник тяжелых металлов, таких как железо, все еще обсуждается.
Опираясь на предыдущие результаты, новое исследование более детально исследует потенциальный источник ионизированного железа. Это ключевой фактор в понимании динамики и свойств геопространства, нашей магнитосферы, солнечного ветра и того, как эти структуры встречаются и взаимодействуют.
Эта иллюстрация показывает направление постоянного потока заряженных частиц - электронов с отрицательным зарядом и положительно заряженных ионов. Фото: ESA; Sun: ESA/NASA/SOHO/LASCO/EIT
Предыдущие исследования показали, что обнаружение ионов железа в более высоких широтах может быть связано с различными факторами, включая метеориты, частицы, которые поднимаются из определенных слоев атмосферы, или даже частицы, выбрасываемые с Луны. Тем не менее, результаты исследования не показывают убедительных доказательств какого-либо из этих процессов; вместо этого они предполагают, что железо приходит прямо от Солнца.
Исследователи применили результаты исследования для составления карты геопространства. Они использовали измерения, которые были собраны не для научных целей, а для оперативной диагностики одного из приборов космического корабля – RAPID.
Прибор идентифицирует и характеризует различные ионы, которые он обнаруживает, измеряя их энергию и время прохождения внутри детектора. Для обычной научной деятельности RAPID рассчитывает эти свойства только для атомов водорода, гелия и кислорода; однако для диагностических целей прибор обеспечивает дополнительные свойства для ограниченного числа частиц, расширяя диапазон зондирования до более тяжелых ионов.
Эти измерения служат для калибровки прибора и обеспечения его правильной работы. Однако ученые использовали эти диагностические наблюдения для определения состава входящих ионов и идентификации частиц железа.
Понимание пространства вокруг Земли является одной из основных задач данного исследования.