En skur av elektroner som studsar över jordens magnetosfär, allmänt känt som norrskenet, har observerats direkt för första gången av ett internationellt team av forskare. Medan orsaken till dessa färgglada norrsken länge har antagits, forskare hade aldrig direkt observerat den underliggande mekanismen förrän nu. Resultaten har publicerats i Natur .

Skådespelet med norrsken är en fantastisk show som allmänt anses vara ett av världens stora naturliga underverk. Bland en mängd olika norrsken, pulserande norrskensfläckar som uppträder i gryningen är vanliga, men de fysiska mekanismerna som driver denna norrskenspulsering verifierades aldrig genom observation.

Med en ny satellit som bär avancerade mätverktyg, Forskare har nu identifierat att detta fenomen orsakas av den svårupptäckta interaktionen mellan elektroner och plasmavågor. Denna interaktion äger rum i jordens magnetosfär, området runt jorden där de elektriska partiklarnas beteende vanligtvis styrs av planetens magnetfält.

"Aurorala substormar orsakas av global omkonfiguration i magnetosfären, som frigör lagrad solvindenergi, " skriver Satoshi Kasahara, en docent vid University of Tokyo i Japan, tidningens huvudförfattare. "De kännetecknas av norrskens ljusare från skymning till midnatt, följt av våldsamma rörelser av distinkta norrskensbågar som så småningom går sönder, och framstå som diffusa, pulserande norrskensfläckar i gryningen."

Den globala omkonfigurationen driver ofta en specifik typ av plasmavåg som kallas chorus-vågor för att regna in elektroner i den övre atmosfären. Detta stabiliserar systemet, och avger ett färgglatt ljus när elektronerna faller. Dock, forskare har ifrågasatt om körvågorna var tillräckligt kraftfulla för att excitera elektroner i den utsträckningen att de skapade norrsken.

"För första gången, vi har direkt observerat spridning av elektroner genom körvågor som genererar partikelutfällning i jordens atmosfär, " Kasahara säger. "Det utfällande elektronflödet var tillräckligt intensivt för att generera pulserande norrsken."

Forskare kunde inte se dessa direkta bevis på elektronspridning tidigare eftersom typiska elektronsensorer inte kan skilja de utfällande elektronerna från andra. Kasahara och hans team designade en specialiserad elektronsensor som detekterade den exakta interaktionen mellan norrskenselektroner som drivs av körvågor. Sensorn fanns ombord på satelliten Exploration of Energization and Radiation in Geospace (ERG), även känd som rymdfarkosten Arase, lanserad av Japan Aerospace Exploration Agency.

Forskarna planerar att fortsätta denna forskningslinje. "Genom att analysera data som samlats in av rymdfarkosten ERG mer heltäckande, vi kommer att avslöja variationen och ytterligare detaljer om plasmafysik och resulterande atmosfäriska fenomen, som norrsken, " säger Kasahara.