Nevidljivo, slabo energetsko polje omotano oko naše planete Zemlje konačno je otkriveno i izmereno.
Zove se ambipolarno polje, električno polje za koje se prvi put pretpostavljalo pre više od 60 godina, a njegovo otkriće će promeniti način na koji proučavamo i razumemo ponašanje i evoluciju našeg prelepog sveta koji se stalno menja.
„Svaka planeta sa atmosferom treba da ima ambipolarno polje“, kaže astronom Glin Kolinson iz NASA-inog Centra za svemirske letove Godard.
„Sada kada smo to konačno izmerili, možemo početi da učimo kako je to oblikovalo našu planetu, kao i druge tokom vremena.“
Zemlja nije samo mrlja prljavštine koja stoji inertna u svemiru. Okružen je svim vrstama polja. Tu je gravitaciono polje. Ne znamo mnogo o gravitaciji, posebno s obzirom na to koliko je sveprisutna, ali bez gravitacije ne bismo imali planetu. Gravitacija takođe pomaže da atmosfera bude pripijena uz površinu.
Tu je i magnetno polje, koje generiše rotirajući, provodni materijal u unutrašnjosti Zemlje, pretvarajući kinetičku energiju u magnetno polje koje se okreće u svemir. Ovo štiti našu planetu od uticaja sunčevog vetra i radijacije, a takođe pomaže da se atmosfera ne oduva.
1968. godine naučnici su opisali fenomen koji nismo mogli da primetimo sve do svemirskog doba. Svemirske letelice koje su letele iznad Zemljinih polova otkrile su nadzvučni vetar čestica koje su bežale iz Zemljine atmosfere. Najbolje objašnjenje za ovo bilo je treće, polje električne energije.
„To se zove ambipolarno polje i agens je haosa. Suprotstavlja se gravitaciji i odbacuje čestice u svemir“, objašnjava Kolinson u videu.
„Ali nikada ranije nismo mogli da izmerimo ovo jer nismo imali tehnologiju. Dakle, napravili smo raketni brod Endurance da bismo krenuli u potragu za ovom velikom nevidljivom silom.“
Evo kako se očekivalo da ambipolarno polje funkcioniše. Počevši od visine od oko 250 kilometara (155 milja), u sloju atmosfere zvanom jonosfera, ekstremno ultraljubičasto i sunčevo zračenje jonizuju atmosferske atome, razbijajući negativno naelektrisane elektrone i pretvarajući atom u pozitivno naelektrisan jon.
Lakši elektroni će pokušati da odlete u svemir, dok će teži joni pokušati da potonu prema zemlji. Ali okruženje plazme će pokušati da održi neutralnost naelektrisanja, što rezultira pojavom električnog polja između elektrona i jona da ih poveže.
Ovo se zove ambipolarno polje jer radi u oba smera, pri čemu joni potiču nadole, a elektroni nagore.
Rezultat je da je atmosfera naduvana; povećana visina omogućava nekim jonima da pobegnu u svemir, što vidimo na polarnom vetru.
Ovo ambipolarno polje bi bilo neverovatno slabo, zbog čega su Collinson i njegov tim dizajnirali instrumente da ga otkriju. Misija Endurance, koja je sprovela ovaj eksperiment, pokrenuta je u maju 2022. godine, dostigavši visinu od 768,03 kilometara (477,23 milje) pre nego što se vratila na Zemlju sa svojim dragocenim, teško stečenim podacima.
I uspelo je. Izmerio je promenu električnog potencijala od samo 0,55 volti – ali to je bilo sve što je bilo potrebno.
„Pola volta je skoro ništa – jak je otprilike kao baterija sata“, kaže Collinson. „Ali to je taman pravi iznos da se objasni polarni vetar.“
Ta količina naelektrisanja je dovoljna da povuče jone vodonika sa 10,6 puta većom jačinom gravitacije, lansirajući ih u svemir nadzvučnim brzinama merenim iznad Zemljinih polova.
Joni kiseonika, koji su teži od jona vodonika, takođe su podignuti više, povećavajući gustinu jonosfere na velikim visinama za 271 procenat, u poređenju sa onim što bi njena gustina bila bez ambipolarnog polja.
Ono što je još uzbudljivije je da je ovo samo prvi korak. Ne znamo šire implikacije ambipolarnog polja, koliko dugo je tamo, šta radi i kako je pomoglo u oblikovanju evolucije naše planete i njene atmosfere, a možda čak i života na njenoj površini.
„Ovo polje je fundamentalni deo načina na koji Zemlja funkcioniše“, kaže Collinson. „I sada smo to konačno izmerili, zapravo možemo početi da postavljamo neka od ovih većih i uzbudljivih pitanja.“
Istraživanje je objavljeno u časopisu Nature.
