Naukowcy po raz pierwszy wykryli i zmierzyli niewidzialne pole elektryczne otaczające naszą planetę. Pole to, znane jako pole ambipolarne, było teoretyzowane przez ponad 60 lat, a potwierdzenie jego istnienia stanowi ogromny krok naprzód w naukach planetarnych.
Pole ambipolarne istnieje na wysokości około 250 kilometrów nad powierzchnią Ziemi, w jonosferze – regionie atmosfery zjonizowanym przez promieniowanie słoneczne i ultrafioletowe. Tworzy się ono w wyniku interakcji między ujemnie naładowanymi elektronami a dodatnio naładowanymi jonami. Kiedy promienie ultrafioletowe jonizują atomy atmosferyczne, powstaje mieszanka wolnych elektronów i jonów. Pole ambipolarne działa jako siła stabilizująca, próbując zrównoważyć te cząstki – elektrony starają się uciec w przestrzeń kosmiczną, podczas gdy jony są przyciągane w kierunku Ziemi.
Przełom w detekcji pola ambipolarnego nastąpił dzięki misji rakiety Endurance, która została wystrzelona w maju 2022 roku. Rakieta wzniosła się na wysokość 768 kilometrów, a następnie powróciła na Ziemię z cennymi danymi. Mimo że pole ambipolarne jest bardzo słabe – wykryto jedynie zmianę 0,55 V, porównywalną do napięcia baterii zegarka – ten niewielki pomiar wystarczył, by potwierdzić jego istnienie i wpływ na wiatr polarny.
Odkrycie pola ambipolarnego ma ogromne znaczenie dla naszego zrozumienia ziemskiej atmosfery. Pole to odgrywa kluczową rolę w regulowaniu gęstości i składu atmosfery, wpływając na wysokość, na której jony uciekają w przestrzeń kosmiczną. Zrozumienie tego mechanizmu pomaga nam lepiej pojąć, jak atmosfera Ziemi utrzymuje neutralność ładunkową i jak cząsteczki są transportowane z dala od planety. Ponadto, wpływa to na badania nad wiatrem polarnym – zjawiskiem obserwowanym na biegunach, gdzie cząsteczki uciekają z atmosfery.
Choć samo odkrycie jest niezwykle obiecujące, to dopiero początek dalszych badań. Naukowcy planują teraz zbadać, jak długo pole ambipolarne istnieje, jak wpływa na ewolucję atmosfery i jaki ma potencjalny wpływ na życie na Ziemi. Glyn Collinson, astronom z Goddard Space Flight Center NASA, który prowadził badania, podkreśla, że ten przełom otwiera drzwi do nowych pytań dotyczących procesów atmosferycznych na Ziemi oraz innych planetach z atmosferą.
Arkadiusz Ogończyk