המחשה של האמן לחללית Cluster של ESA צפה מעל כדור הארץ. אשראי תמונה: ESA לחץ להגדלה
משימת האשכול של ESA חשפה מנגנון יצירה חדש של 'אלקטרונים הרוצחים' - אלקטרונים אנרגטיים ביותר שאחראים לפגיעה בלוויינים ומהווים סכנה חמורה לאסטרונאוטים.
במהלך חמש השנים האחרונות, סדרה של תגליות שביצעו משימת אשכול רב החללית שיפרו משמעותית את הידע שלנו כיצד, היכן ובאילו תנאים נוצרים האלקטרונים הרוצחים הללו במגנטוספרה של כדור הארץ.
מדידות לוויין מוקדמות בשנות החמישים חשפו את קיומן של שתי טבעות קבועות של חלקיקים אנרגטיים סביב כדור הארץ.
מכונים בדרך כלל 'חגורות הקרינה של ואן אלן', הם מלאים בחלקיקים שנלכדו בשדה המגנטי של כדור הארץ. תצפיות הראו שהחגורה הפנימית מכילה אוכלוסיה די יציבה של פרוטונים, בעוד שהחגורה החיצונית מורכבת בעיקר מאלקטרונים בכמות משתנה יותר.
ניתן להאיץ חלק מאלקטרוני החגורה החיצוניים לאנרגיות גבוהות מאוד, ואלקטרוני הרוצחים האלה הם שיכולים לחדור למגן עבה ולפגוע באלקטרוניקה לוויינית רגישה. סביבת הקרינה העזה הזו מהווה גם איום על האסטרונאוטים.
במשך זמן רב מדענים מנסים להסביר מדוע מספר החלקיקים הטעונים בתוך החגורות משתנה כל כך. הפריצה הגדולה שלנו הגיעה כששתי סערות חלל נדירות התרחשו כמעט גב אל גב באוקטובר ונובמבר 2003.
במהלך הסערות, חלק מרצועת הקרינה של ואן אלן רוקן מאלקטרונים ואז רפורמה הרבה יותר קרוב לכדור הארץ באזור שנחשב בדרך כלל לבטוח יחסית לוויינים.
כאשר חגורות הקרינה רפורמו הם לא התגברו על פי תיאוריה ארוכת שנים של האצת החלקיקים, המכונה 'דיפוזיה רדיאלית'. תיאוריית ההתפשטות הרדיאלית מתייחסת לקווי השדה המגנטי של כדור הארץ כאל להקות אלסטיות.
אם הלהקות נקטעות, הן מתנדנדות. אם הם מתנדנדים בקצב זהה לחלקיקים הנסחפים סביב כדור הארץ, ניתן יהיה להניע את החלקיקים על פני השדה המגנטי ולהאיץ. תהליך זה מונע על ידי פעילות סולארית.
במקום זאת, צוות מדענים אירופאים ואמריקאים בראשות ד"ר ריצ'רד הורן מסקר האנטארקטיקה הבריטי, אוקספורד, בריטניה, השתמש בנתונים ממקלטים מקבצים ואדמה באנטארקטיקה כדי להראות שגלים בתדרים נמוכים מאוד יכולים לגרום להאצת החלקיקים ולהעצמת החגורות.
גלים אלה, הנקראים 'מקהלה', הם פליטות אלקטרומגנטיות טבעיות בטווח תדרים שמע. הם מורכבים מאלמנטים בדידים בעלי משך זמן קצר (פחות משנייה) שנשמעים כמו מקהלת הציפורים שרותות בשעת הזריחה. גלים אלה הם מהעצימים ביותר במגנטוספרה החיצונית.
מספר 'אלקטרונים הרוצחים' יכול לגדול בגורם של אלף בשיא הסערה המגנטית ובימים שלאחר מכן. פעילות סולארית אינטנסיבית יכולה גם לדחוף את החגורה החיצונית הרבה יותר קרוב לכדור הארץ, ולכן להטיל לוויינים בגובה נמוך יותר לסביבה קשה יותר ממה שהם תוכננו.
תיאוריית הדיפוזיה הרדיאלית עדיין תקפה בתנאים גיאופיזיים מסוימים. לפני תגלית זו, כמה מדענים חשבו שפליטת המקהלה אינה יעילה מספיק כדי להסביר את הרפורמציה של חגורת הקרינה החיצונית. מה שהאשכול גילה הוא שבתנאים גיאופיזיים מסוימים מאוד מופרעים, מספיק פליטת מקהלה.
הודות ליכולת המדידות הרב-פעמית הייחודית של האשכול, המידות האופייניות של אזורי מקור המקהלה הוערכו לראשונה.
נמצא כי ממדים אופייניים הם כמה מאות ק"מ בכיוון הניצב לשדה המגנטי של כדור הארץ וכמה אלפי ק"מ בכיוון המקביל לזה.
עם זאת, הממדים שנמצאו עד כה מבוססים על מחקרי מקרה. "בתנאים מגנטוספריים מופרעים, אזורי מקור הפזמון יוצרים חפצים דמויי ספגטי ארוכים וצרים. השאלה כעת היא האם אותם סולמות בניצב מאוד נמוכים הם תכונה כללית של מנגנון הפזמון, או סתם מקרה מיוחד של התצפיות שניתחו, "אמר אונדרוי סנטוליק, מאוניברסיטת צ'ארלס, פראג, צ'כיה, והמחבר הראשי לתוצאה זו.
עקב ההסתמכות המוגברת שלנו לטכנולוגיות ותקשורת מבוססת חלל, יש חשיבות רבה להבנה כיצד, באילו תנאים והיכן נוצרים אלקטרונים הרוצחים אלה, במיוחד בתקופות סערה מגנטיות.
המקור המקורי: פורטל ESA
