Svenska forskare spårar flyende syre
Nya resultat från en svenskledd forskargrupp visar för första gången hur jordens atmosfär förlorar syre till rymden. Det är en intrikat samverkan mellan solvinden och jordens magnetfält som ger partiklarna knuffen ut i rymden.
Jordens atmosfär tappar ständigt syre till rymden. Det har varit känt ganska länge. Mekanismen för hur det går till har emellertid varit okänd. Men nu har forskare med hjälp av ESA:s Cluster-satelliter identifierat mekanismen. Det är jordens eget magnetfält som accelererar iväg syrejoner i "strålar" från polområdena.
Slutsatsen är ett resultat av flera års datasamlande från Cluster, och lika mycket bearbetande av data. Mätningarna gjordes 2001–2003, vilket är ett exempel på de långa tidsperspektiven i rymdforskningen.
Som en slunga
Hans Nilsson vid Institutet för rymdfysik, IRF, i Kiruna har lett den grupp av forskare som studerat jonflödet och hittat mekanismen. Det de upptäckt är att förändringar i riktningen hos det magnetiska fältet accelererar jonerna.
– Partiklarna följer jordens magnetiska fältlinjer, ungefär som en pärla på ett snöre. Vid polerna är de magnetiska fältlinjerna böjda mot solen på dagen och utåt, från solen, på natten. När fältlinjerna vrids omkring så sätter de fart på partiklarna. Ungefär som när man svingar runt snöret med pärlan på så åker pärlan iväg. Det blir lite grann som en slunga, säger Hans Nilsson.
Att Cluster-satelliterna är just fyra var en förutsättning för att nå dessa resultat.
– Vi behöver tre satelliter för att kunna mäta i alla tre rumskoordinaterna, berättar Hans Nilsson, och en fjärde som centralpunkt för att kunna se förändringar.
Cluster samlade sina data när satelliterna passerade polerna på en höjd av mellan 30 000 och 64 000 kilometer.
Satelliter gav en ny bild
Innan forskarna fick möjlighet att titta på jordens magnetfält utifrån, med hjälp av satelliter, trodde man att de enda partiklarna där var de som kom med solvinden. Man trodde att magnetfältet huvudsakligen var en sköld som skyddade atmosfären från att blästras av solvinden.
De första satelliterna som studerade jordens omgivning förvånade forskarna genom att visa att syre-, helium- och vätejoner läcker från jordens atmosfär från områden nära jordens poler.
En del partiklar återvänder
En del av dessa partiklar försvinner för alltid ut i rymden. Andra återvänder så småningom till jorden via en tid i den magnetiska svans jorden har på sidan som är vänd från solen och solvindens tryck.
– Nu börjar vi inse hur mycket solvinden och atmosfären samverkar, säger Hans Nilsson. Energirika partiklar kan följa de magnetiska fältlinjerna, och när de träffar atmosfären får vi norr- eller sydsken. Samma interaktioner ger syreatomerna tillräcklig fart för att de ska accelereras ut ur jordens atmosfär och nå magnetosfären.
Risken att syrehalten i jordens atmosfär ska påverkas av de undflyende syrejonerna är obefintlig. Takten syret försvinner på är så låg jämfört med mängden syre i atmosfären att förlusten är försumbar. När solen på sin ålders höst blir varmare och sväller upp kan förlusterna bli större. Men det är det åtskilliga miljarder år, så det behöver vi inte oroa oss för än på ett tag.