Otkriveno tajanstveno polje u Zemljinoj atmosferi

 

Naučnici su konačno otkrili Zemljino tajno ambipolarno polje, otkrivajući ključnu silu koja oblikuje našu atmosferu i utiče na planetarnu evoluciju.

 

Izvor: B92.net Otkriveno tajanstveno polje u Zemljinoj atmosferi Shutterstock/Triff

 

 

Slabo i teško uhvatljivo energetsko polje koje je dugo izmicalo otkrivanju konačno je izmereno oko Zemlje.

 

Poznato kao ambipolarno polje, to električno polje je prvi put spomenuto pre više od 60 godina, a njegovo otkriće moglo bi da bude revolucionirno za naše razumevanje ponašanja i evolucije naše planete.

Svaka planeta sa atmosferom trebalo bi da ima ambipolarno polje, ističe astronom Glin Kolinson iz NASA-inog "Goddard Space Flight Centra".

 

Tim merenjem naučnici sada mogu da istraže kako je to polje uticalo na Zemlju i druge planete tokom vremena.

Misterija stara gotovo 60 godina

Zemlju obavijaju različita polja, uključujući dobro poznata gravitacijska i magnetna polja, bitna za održavanje atmosfere netaknutom kao i za zaštitu planeta od sunčevog zračenja.

 

Ali 1968. godine primećen je novi fenomen, zvučni vetar čestica koje izlaze iz Zemljine atmosfere, verovatno pokrenut neizmerenim poljem električne energije.

 

To se zove ambipolarno polje. Suprotstavlja se gravitaciji i šalje čestice u svemir, objašnjava Kolison. Međutim, tehnologija za merenje tog polja donedavno je bila nedostupna, što je pokrenulo razvoj rakete Endurance za istraživanje te nevidljive sile.

 

Ambipolarno polje deluje u specifičnom atmosferskom sloju, počevši na visini od oko 250 kilometara iznad Zemlje. U tom području ultraljubičasto i sunčevo zračenje jonizira atome, stvarajući delikatnu ravnotežu između lakših elektrona i težih jona.

 

Ta ravnoteža rezultira električnim poljem koje povezuje te čestice zajedno, poznato kao ambipolarno polje, koje deluje silama u oba smera - elektroni se guraju prema gore, a joni povlače prema dole.

 

Uprkos njegovoj slabosti, misija Endurance, koja je pokrenuta 2022. godine, uspešno je detektovala to polje. Zabelžila je neznatnu promenu električnog potencijala, samo 0,55 volti. Pola volti je gotovo ništa, jako je otprilike kao baterija na satu, kaže Kolinson.

 

Taj mali naboj dovoljno je snažan da pokrene vodonikove jone u svemir zvučnim brzinama i podigne teže jone kiseonika, značajno povećavajući gustoću jonosfere na velikim visinama.

 

Naučna zajednica sada se suočava sa intrigantnim pitanjima o širim implikacijama ambipolarnog polja.

 

"To polje je temeljni deo načina na koji Zemlja funkioniše", naglašava Kolinson, a naučnici sada mogu da započnu istraživanje njegovog uticaja na evoluciju naše planete.

 

Ovo istraživanje je objavljeno u časopisu Nature.

 

 

 

***

Komentar

***

 

 

Glyn A. Collinson, • Alex Glocer, • Robert Pfaff, • Aroh Barjatya, • Rachel Conway, • Aaron Breneman, • James Clemmons, • Francis Eparvier, • Robert Michell, • David Mitchell, • Suzie Imber, • Hassanali Akbari, • Lance Davis, • Andrew Kavanagh, • Ellen Robertson, • Diana Swanson, • Shaosui Xu, • Jacob Miller, • Timothy Cameron, • Dennis Chornay, • Paulo Uribe, • Long Nguyen, • Robert Clayton, • Nathan Graves, • The Endurance Mission Team Show authors Nature volume 632, pages1021–1025 (2024)

 

 

*

 

 

Naučnici traže ambipolarno električno polje od 1960-ih, kada su sateliti prvi put uočili polarni vetar. "Ambi"- je prefiks iz latinskog znači "oboje", a efekti polja se najjače osećaju na polovima. Ovo električno polje je dvosmerno, ili "ambipolarno", jer radi u oba smera. Joni povlače elektrone sa sobom dok tonu sa gravitacijom. U isto vreme, elektroni podižu jone na veće visine dok pokušavaju da pobegnu u svemir. Elektroni su neverovatno lagani - i najmanji "udarac" energije mogao bi ih poslati u svemir. Joni su najmanje 1.836 puta teži i imaju tendenciju da tonu prema zemlji. Da je u igri samo gravitacija, dve populacije, jednom odvojene, vremenom bi se udaljile. Ali s obzirom na njihova suprotna električna naelektrisanja, formira se električno polje koje ih povezuje, sprečavajući bilo kakvo razdvajanje naelektrisanja i suprotstavljajući se nekim efektima gravitacije. Raketa, koja je ovo izmerila, je krenula iz Svalbarda, norveški arhipelag  blizu Severnog pola. "Svalbard je jedini raketni poligon na svetu gde možete leteti kroz polarni vetar i vršiti merenja koja su vam potrebna", rekla je Suzi Imber  koautorka rada.

 

Koristeći zapažanja sa NASA-ine suborbitalne rakete, međunarodni tim naučnika je po prvi put uspešno izmerio električno polje širom planete za koje se smatra da je fundamentalno za Zemlju kao i njena gravitacija i magnetna polja. Decenijama je otkrivanje ambipolarnog polja Zemlje bilo izvan granica postojeće tehnologije. Godine 2016., Kolinson (Collinson) i njegov tim su počeli da rade na izmišljanju novog instrumenta za koji su mislili da je dorastao zadatku merenja ambipolarnog polja Zemlje. Što se tiče teorije koje stoji iza ovih pomenutih fenomena: Adolf Fik je 1855., na osnovu eksperimentalnih rezultata postavio prve zakone difuzije. Ambipolarnu  difuziju naelektrisanih čestica u kvazineutralnoj plazmi obično pratimo Stefan-Maksvelovim zakonom -  sistemom  jednačina.  Maksfel ih je formirao za gasove a slovenac Jozef  Stefan za tečnosti. Koeficijenti difuzije u tečnostima su obično oko desethiljaditi deo koeficijenata difuzije u gasovima. Tu nam pomaže  Stoks-Ajnštajnova jednačina. U astrofizici, "ambipolarna difuzija" se posebno odnosi na razdvajanje neutralnih čestica od plazme, na primer u početnoj fazi formiranja zvezda.

 

Zoran Stokić

31.08.2024.