Jordens strålningsbälten, två munkformade områden av laddade partiklar som omger vår planet, upptäcktes för mer än 50 år sedan, men deras beteende är fortfarande inte helt förstått. Nu, nya observationer från NASA:s Van Allen Probes-uppdrag visar att den snabbaste, de flesta energirika elektronerna i det inre strålningsbältet är inte närvarande så mycket av tiden som man tidigare trott. Resultaten presenteras i en artikel i Journal of Geophysical Research och visar att det vanligtvis inte finns så mycket strålning i det inre bältet som tidigare antagits - goda nyheter för rymdfarkoster som flyger i regionen.

Tidigare rymduppdrag har inte kunnat skilja elektroner från högenergiprotoner i det inre strålningsbältet. Men genom att använda ett speciellt instrument, den magnetiska elektron- och jonspektrometern—MagEIS—på Van Allen-sonderna, forskarna kunde titta på partiklarna separat för första gången. Vad de hittade var överraskande - det finns vanligtvis inga av dessa supersnabba elektroner, kända som relativistiska elektroner, i det inre bältet, tvärtemot vad forskarna förväntade sig.

"Vi har länge vetat att det finns dessa riktigt energiska protoner därinne, som kan förorena mätningarna, men vi har aldrig haft ett bra sätt att ta bort dem från mätningarna förrän nu, sade Seth Claudepierre, huvudförfattare och Van Allen Probes-forskare vid Aerospace Corporation i El Segundo, Kalifornien.

Av de två strålningsbältena, Forskare har länge förstått att det yttre bältet är det bråkiga. Under intensiva geomagnetiska stormar, när laddade partiklar från solen susar över solsystemet, det yttre strålningsbältet pulserar dramatiskt, växer och krymper som svar på trycket från solpartiklarna och magnetfältet. Under tiden, det inre bältet bibehåller en stadig position ovanför jordens yta. De nya resultaten, dock, visa att sammansättningen av det inre bältet inte är så konstant som forskarna hade antagit.

Vanligtvis, det inre bältet är sammansatt av högenergiprotoner och lågenergielektroner. Dock, efter en mycket stark geomagnetisk storm i juni 2015, relativistiska elektroner trycktes djupt in i det inre bältet.

Fynden var synliga på grund av hur MagEIS utformades. Instrumentet skapar sitt eget inre magnetfält, vilket gör att den kan sortera partiklar baserat på deras laddning och energi. Genom att separera elektronerna från protonerna, forskarna kunde förstå vilka partiklar som bidrog till populationen av partiklar i det inre bältet.

"När vi noggrant behandlar uppgifterna och tar bort kontamineringen, vi kan se saker som vi aldrig har kunnat se förut, " sa Claudepierre. "Dessa resultat förändrar totalt sättet vi tänker på strålningsbältet vid dessa energier."

Med tanke på stormarnas sällsynthet, som kan injicera relativistiska elektroner i det inre bältet, forskarna förstår nu att det vanligtvis är lägre strålningsnivåer där – ett resultat som har konsekvenser för rymdfarkoster som flyger i regionen. Att veta exakt hur mycket strålning som finns kan göra det möjligt för forskare och ingenjörer att designa lättare och billigare satelliter som är skräddarsydda för att motstå de mindre intensiva strålningsnivåerna de kommer att stöta på.

Förutom att ge en ny syn på rymdfarkostdesign, resultaten öppnar en ny värld för forskare att studera härnäst.

"Detta öppnar för möjligheten att göra vetenskap som tidigare inte var möjlig, " sa Shri Kanekal, Van Allen Probes biträdande uppdragsforskare vid NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, inte involverad i studien. "Till exempel, vi kan nu undersöka under vilka omständigheter dessa elektroner penetrerar det inre området och se om mer intensiva geomagnetiska stormar ger elektroner som är mer intensiva eller mer energiska."