Datorsimuleringar förklarar hur elektroner med breda energier regnar in i jordens övre och mellersta atmosfär under ett fenomen som kallas det pulserande norrskenet. Resultaten, publicerad i tidningen Geofysiska forskningsbrev , tyder på att de högre energielektronerna som härrör från denna process kan orsaka förstörelse av den del av ozon som finns i mesosfären, cirka 60 kilometer över jordens yta. Studien var ett samarbete mellan forskare i Japan, inklusive vid Nagoya University, och kollegor i USA, inklusive från NASA.

Det norra och södra ljuset som människor vanligtvis är medvetna om, kallas norrsken och australis, ser ut som färgade gardiner av röda, gröna, och lila sprider sig över natthimlen. Men det finns en annan sorts norrsken som ses mer sällan. Det pulserande norrskenet ser mer ut som otydliga molnbitar som klumpar över himlen.

Forskare har först nyligen utvecklat tekniken som gör det möjligt för dem att förstå hur det pulserande norrskenet bildas. Nu, ett internationellt forskarlag, ledd av Yoshizumi Miyoshi från Nagoya University's Institute for Space-Earth Environmental Research, har utvecklat en teori för att förklara bredenergielektronutfällningarna från pulserande norrsken och genomfört datorsimuleringar som validerar deras teori.

Deras resultat tyder på att både låg- och högenergielektroner härstammar samtidigt från interaktioner mellan korvågor och elektroner i jordens magnetosfär.

Körvågor är plasmavågor som genereras nära den magnetiska ekvatorn. En gång bildat, de reser norrut och söderut, interagerar med elektroner i jordens magnetosfär. Denna interaktion aktiverar elektronerna, sprider dem ner i den övre atmosfären, där de frigör ljusenergin som uppträder som ett pulserande norrsken.

Elektronerna som resulterar från dessa interaktioner sträcker sig från lägre energi, på bara några hundra kiloelektronvolt, till mycket energirika, på flera tusen kiloelektronvolt, eller "megaelektron" volt.

Miyoshi och hans team föreslår att högenergielektronerna i pulserande norrsken är "relativistiska" elektroner, annars känd som mördarelektroner, på grund av den skada de kan orsaka när de penetrerar satelliter.

"Vår teori indikerar att så kallade mördarelektroner som fälls ut i mellanatmosfären är associerade med det pulserande norrskenet, och kan vara inblandad i ozonförstöring, säger Miyoshi.

Teamet planerar sedan att testa sin teori genom att studera mätningar som tagits under ett rymdraketuppdrag som kallas "förlust genom norrskens mikroburstpulsationer" (LAMP), som ska lanseras i december 2021. LAMP är ett samarbete mellan NASA, Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA), Nagoya University, och andra institutioner. LAMP-experiment kommer att kunna observera de mördarelektroner som är associerade med det pulserande norrskenet.

Pappret, "Relativistiska elektronmikroskurar som högenergisvans hos pulserande norrskenselektroner, " publicerades online i Geofysiska forskningsbrev den 13 oktober, 2020.